WO2020054796A1 - 検出素子、放射線検出装置、およびコンプトンカメラ - Google Patents

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WO2020054796A1
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electrode
exposed
pattern
electrode pattern
detection element
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PCT/JP2019/035867
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French (fr)
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淳史 高田
達 谷森
浩平 太田
本村　知久
良一 大東
島田　修
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国立大学法人京都大学
大日本印刷株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/18—Measuring radiation intensity with counting-tube arrangements, e.g. with Geiger counters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
    • G01T1/2935—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using ionisation detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
    • H01J47/06—Proportional counter tubes

Definitions

  • the present disclosure relates to a detection element, a radiation detection device, and a Compton camera.
  • a radiation detector using this technique emits a very small amount of radiation, such as a positron emission tomography (PET) inspection and a single photon emission tomography (SPECT) inspection. It is used as a nuclear medicine imaging device for diagnosing and treating diseases using (radioisotope) as a mark. In other fields, application as a device for monitoring the radiation dose in the environment is expected.
  • PET positron emission tomography
  • SPECT single photon emission tomography
  • radiation charged particles
  • the electrons are captured by pixel-type electrodes, thereby indirectly detecting radiation.
  • electrons may be captured at a plurality of pixel electrodes at the same time. In such a case, it becomes impossible to specify the pixel-type electrode that has captured the electrons, leading to a decrease in detection efficiency and detection accuracy.
  • One of the objects of the present disclosure is to improve the radiation detection efficiency and the detection accuracy of a radiation detection device.
  • a first electrode pattern including at least a pattern connected to a second exposed electrode by a first through electrode, and a pattern connected to the third exposed electrode and the fourth exposed electrode by a second through electrode;
  • There is a second electrode pattern having one exposed portion A pattern arranged along the second direction corresponding to the first exposed electrode and the third exposed electrode, and a pattern arranged along the second direction corresponding to the second exposed electrode and the fourth exposed electrode
  • a second electrode pattern wherein the first exposed portion is at least including a pattern arranged on the first surface side, and is arranged separately from and separated from the exposed electrode.
  • a third electrode pattern that is disposed along a third direction connecting the first exposed electrode and the fourth exposed electrode, and the third electrode pattern is formed by the first electrode pattern and the second electrode pattern.
  • a second arrangement including at least a pattern arranged to sandwich the three-electrode pattern, wherein the second exposed portion is exposed on the first surface side and is arranged separately from the exposed electrode and the second electrode pattern;
  • the second electrode pattern has a first opening surrounding one of the exposed electrodes
  • the third electrode pattern has a second opening surrounding one of the exposed electrodes.
  • the width of the first opening may be larger than the width of the second opening.
  • the second exposed portion of the third electrode pattern may be arranged on the same layer as the second electrode pattern.
  • the exposed electrode may be arranged on the same layer as the second electrode pattern.
  • At least one of the first electrode pattern, the second electrode pattern, and the third electrode pattern includes the first exposed electrode, the second exposed electrode, and the fourth exposed electrode. Electrical connection may be made in the surrounding area.
  • an insulating layer on the first electrode pattern may be provided on the second surface side.
  • the first exposed electrode and the second exposed electrode are disposed adjacent to each other, the first exposed electrode and the third exposed electrode are disposed adjacent to each other, and the first exposed electrode and the third exposed electrode are disposed adjacent to each other.
  • the fourth exposed electrode may be arranged adjacent to the fourth exposed electrode.
  • a distance between the first exposed electrode and the second exposed electrode, a distance between the first exposed electrode and the third exposed electrode, and a distance between the first exposed electrode and the fourth exposed electrode. May be equal.
  • the center of the first exposed electrode and the first exposed electrode when a first imaginary straight line connecting the first exposed electrode and the third exposed electrode is provided in the second electrode pattern, the center of the first exposed electrode and the first exposed electrode The distance between a first intersection point where a second virtual straight line passing through the center and orthogonal to the first virtual straight line intersects with the edge of the second electrode pattern is a distance between the first exposed electrode and the third exposed electrode.
  • a distance between an intermediate point and a second intersection point at which a third virtual straight line passing through the intermediate point and orthogonal to the first virtual straight line intersects an edge of the second electrode pattern may be larger.
  • the second electrode pattern may have a wavy edge.
  • the exposed electrode further includes a fifth exposed electrode provided in a fourth direction passing through the second exposed electrode and passing between the first exposed electrode and the fourth exposed electrode, A fourth electrode pattern having a third exposed portion, wherein the fourth electrode pattern is arranged along the fourth direction corresponding to the first exposed electrode and the fifth exposed electrode, and the second electrode pattern and the fifth At least a pattern disposed so as to sandwich the fourth electrode pattern with a three-electrode pattern, wherein the third exposed portion is exposed on the first surface side, and the exposed electrode, the second electrode pattern, and
  • the display device may further include a fourth electrode pattern disposed separately from the third electrode pattern.
  • the third electrode pattern includes a first annular pattern surrounding the first exposed electrode, a second annular pattern surrounding the fourth exposed electrode, the first annular pattern, and the second annular pattern. May be connected, and the width of the connection pattern may be smaller than the outer peripheral width of the first annular pattern and the outer peripheral width of the second annular pattern.
  • the third electrode pattern is provided on an insulating surface, the insulating surface has a concave portion, the exposed electrode is provided in the concave portion, and a distance from the surface of the concave portion to the exposed electrode is: The distance may be larger than a distance from the insulating surface to the third electrode pattern.
  • the detection element including the detection element, and a power supply device connected to the exposed electrode, the first electrode pattern, the second electrode pattern, and the third electrode pattern of the detection element.
  • a radiation detection device is provided.
  • a potential difference between the potential of the exposed electrode applied by the power supply device and the potential of the second electrode pattern is determined by a difference between the potential of the exposed electrode applied by the power supply device and the third electrode pattern. May be larger than the potential difference between the two.
  • a Compton camera including a radiation detection device and a detection module provided to surround the radiation detection device and detect light.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a radiation detection system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure (a cross-sectional structure taken along line A-A ′ in FIG. 3) of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure (a cross-sectional structure taken along line B-B ′ in FIG. 3) of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure (a cross-sectional structure taken along a cross-section line C-C ′ in FIG. 3) of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is an enlarged schematic diagram of a part of a cross-sectional structure of the detection element in FIG. 6.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a principle of detecting radiation using a detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a charge generated at each electrode when an anode electrode captures electrons in the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of a pattern of a detection signal output from a detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second example of the pattern of the detection signal output from the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating an electron capture position calculated from the detection signal pattern illustrated in FIG. 10.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an electron capture position calculated from the detection signal pattern illustrated in FIG. 10.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 5 is a modification example of the cross-sectional structure of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 5 is a modification example of the cross-sectional structure of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 5 is a modification example of the cross-sectional structure of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 5 is a modification example of the cross-sectional structure of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of a detection element according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of a detection element according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of a detection element according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of a detection element according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of a detection element according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 34 is a schematic diagram enlarging a part of FIG. 33.
  • FIG. 15 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an electron capture position calculated from a detection signal pattern according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to a sixth embodiment of the present disclosure. It is an upper surface schematic diagram explaining the electrode pattern of the detection element in the seventh embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a schematic top view illustrating an electrode pattern of a detection element according to an eighth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a detection element according to an eighth embodiment of the present disclosure.
  • 9 is a radiation detection apparatus mounted with the detection element according to the first to eighth embodiments of the present disclosure.
  • 10 is a Compton camera mounted with the radiation detection device according to the first to eighth embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the radiation detection system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the radiation detection system 1 includes the radiation detection device 10 including the power supply device 60 and the detection element 100, the encoder 55, and the arithmetic device 90.
  • the detection element 100 outputs detection signals Sx, Sy, Sw.
  • the detection signals Sx, Sy, and Sw are obtained by removing a DC component by a capacitor from an electric signal output from each terminal of the detection element 100 and amplifying the detection signal by an amplifier.
  • the power supply device 60 applies a voltage to each component (such as the detection element 100) included in the radiation detection device 10.
  • the encoder 55 samples the detection signals Sx, Sy, Sw in synchronization with the clock signal Ck, encodes and outputs the sampled signals.
  • the resolution of the detection signal is determined according to the clock signal Ck. This output signal may be referred to as Sd.
  • the arithmetic unit 90 calculates a track of radiation (charged particles) based on the output signal Sd.
  • the radiation detection device 10 has a chamber 50. Inside the chamber 50, a detection element 100, a drift cage 70, and a drift electrode 80 are arranged.
  • the drift electrode 80 is arranged to face the detection element 100, and a negative voltage is applied to the ground voltage (GND).
  • Drift cage 70 is arranged so as to surround a space between detection element 100 and drift electrode 80. The drift cage 70 is used to gradually bring the voltage closer to the ground voltage (GND) from the drift electrode 80 to the detection element 100 so as to make the electric field distribution between the detection element 100 and the drift electrode 80 uniform.
  • a conductor (conductor) is formed.
  • a mixed gas of a rare gas and a quenching gas is sealed in the chamber 50.
  • the rare gas for example, argon or xenon is used.
  • the quenching gas is, for example, an alkane that maintains a gaseous state at room temperature, such as ethane or methane, or a gas having a quenching effect including carbon dioxide.
  • the gas sealed in the chamber 50 may be any single gas or a mixed gas of two or more types.
  • the detection element 100 shows an example in which pixels (anode electrodes) serving as units for capturing electrons are arranged in a hexagonal close-packed manner. This arrangement is an example for describing the arrangement of the anode electrodes. In practice, many hundreds to millions of pixels may be arranged.
  • the configuration appearing on the surface of the detection element 100 on the drift electrode 80 side will be briefly described with reference to FIG. Thereafter, each configuration of the detection element 100 will be described in detail with reference to FIGS.
  • an adjacent anode electrode pattern may not be described. The same applies to the first cathode electrode pattern and the second cathode electrode pattern.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the detection element 100 includes a conductive metal pattern disposed on a substrate having an insulating surface (also referred to as an insulating substrate; corresponding to the substrate 110 shown in FIGS. 4 to 7).
  • the anode electrode 101 (exposed electrode) is exposed on the insulating substrate.
  • the anode electrodes 101 are arranged in a matrix along the X direction (second direction) and the Y direction (first direction). In this example, the X direction and the Y direction intersect at 120 degrees.
  • the distance between the anode electrodes 101 adjacent in the X direction, the distance between the anode electrodes 101 adjacent in the Y direction, the distance between the anode electrodes 101 adjacent in the W direction (third direction), are equal.
  • the W direction is a direction other than the X direction and the Y direction, and in this example, both the straight line extending in the X direction and the straight line extending in the Y direction intersect at 60 degrees.
  • the X direction and the Y direction are not limited to the case where they intersect at 120 degrees, and may be arranged, for example, orthogonally (90 degrees). Further, the distance between the adjacent anode electrodes 101 may be different between the X direction and the Y direction.
  • Anode electrode 101 corresponds to a pixel serving as a unit for capturing electrons. As described above, in this example, the anode electrode 101 has 4 to 7 pixels in the X direction and 4 to 7 pixels in the Y direction, for a total of 37 pixels. In the following description, an area where 37 pixels are arranged may be referred to as a detection area. At this time, the outer shape of the detection area shown in FIG. 2 (the shape connecting the centers of the pixels corresponding to the outer peripheral portion of the 37 pixels) is a hexagon.
  • a first cathode electrode pattern 205 (second electrode pattern) is arranged on the insulating substrate along the X direction.
  • the first cathode electrode pattern 205 has openings 202 corresponding to pixels. Each opening 202 is formed so as to surround the anode electrode 101 for each pixel.
  • a first cathode terminal 208 is disposed outside the detection region. Since the first cathode electrode pattern 205 is formed in a strip shape, it is also referred to as a first cathode strip electrode.
  • an anode terminal unit 108 and a second cathode terminal unit 308 are further arranged.
  • the anode terminal section 108, the first cathode terminal section 208, and the second cathode terminal section 308 are terminals for outputting the above-described detection signals Sx, Sy, Sw to the outside of the detection element 100.
  • the anode terminal unit 108 is connected to the anode electrode 101 via the anode electrode pattern 105 (first electrode pattern) arranged along the Y direction.
  • the second cathode terminal 308 is connected to a second cathode electrode pattern 305 (third electrode pattern) arranged along the W direction.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an electrode pattern of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure (a cross-sectional structure taken along line A-A ′ in FIG. 3) of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure (a cross-sectional structure taken along line B-B 'in FIG. 3) of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure (a cross-sectional structure taken along a cross-sectional line C-C ′ in FIG. 3) of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure (a cross-sectional structure taken along line A-A ′ in FIG. 3) of the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing
  • the Z direction is defined as a direction perpendicular to the X direction, the Y direction, and the W direction (the direction perpendicular to the surface on which the anode electrode 101 is arranged).
  • the plurality of anode electrodes 101 are referred to as anode electrodes 101-xy depending on the location where they are arranged.
  • x indicates the coordinates (1 to 7) in the X direction with reference to the anode electrode 101-11 (the lower left pixel in FIG. 3).
  • y indicates the coordinates (1 to 7) in the Y direction with respect to the anode electrode 101-11.
  • the anode electrodes 101-41 correspond to the lower center anode electrode 101
  • the anode electrodes 101-14 correspond to the upper left anode electrode 101
  • the anode electrodes 101-44 correspond to the center anode electrode 101
  • the anode electrodes 101-74 correspond to the lower right anode electrode 101
  • the anode electrodes 101-47 correspond to the upper center anode electrode 101
  • the anode electrodes 101-77 correspond to the upper right anode electrode 101.
  • the position of a pixel may be referred to as a pixel (xy).
  • pixel (11) corresponds to anode electrode 101-11.
  • a plurality of anode electrodes 101 arranged in the X direction are electrically connected to each other via an anode electrode pattern 105 arranged on the second surface 110b of the substrate 110 along the Y direction. Since the anode electrode pattern 105 is formed in a strip shape, it is also called an anode strip pattern.
  • the anode electrode patterns 105 (105-1 to 105-7) are arranged side by side in a direction orthogonal to the Y direction.
  • the anode electrode pattern 105 is connected to the anode terminal section 108 at its end.
  • the anode electrodes 101-11, 101-12, 101-13, and 101-14 are electrically connected to the anode terminal section 108-1 via the anode electrode pattern 105-1.
  • the anode electrode 101 and the anode electrode pattern 105 are connected by a through electrode 112 as shown in FIG.
  • the anode electrode 101 and the through electrode 112 may be integrated.
  • a portion of the through electrode 112 exposed from the substrate 110 may be defined as the anode electrode 101.
  • the anode electrode 101 may or may not protrude from the substrate 110.
  • a via electrode 102 may be provided between the anode electrode 101 and the through electrode 112 together with the insulating layer 120.
  • the width of the via electrode 102 is preferably smaller than the width of the anode electrode 101.
  • the displacement between the through electrode 112 and the anode electrode 101 can be reduced, and a uniform electric field is formed on the surface of the detection element 100.
  • the via electrode 102 is not necessarily provided.
  • an insulating layer 140 and a via electrode 142 may be provided between the through electrode 112 and the anode electrode pattern 105 on the second surface 110b side.
  • the first cathode electrode pattern 205 disposed on the first surface 110a of the substrate 110 so as to be exposed along the X direction surrounds the anode electrodes 101 arranged in the X direction with openings 202 (first openings), respectively. It is arranged separately from the anode electrode 101. In this example, the first cathode electrode pattern 205 is entirely exposed on the upper surface and the side surface, but may be partially exposed. Accordingly, it can be said that the first cathode electrode pattern 205 has an exposed part.
  • the first cathode electrode pattern 205 is connected at its end to the first cathode terminal 208.
  • the first cathode electrode patterns 205 (205-1 to 205-7) are arranged side by side in a direction orthogonal to the X direction.
  • the first cathode electrode pattern 205-1 surrounds the anode electrodes 101-11, 101-21, 101-31, and 101-41 with the opening 202, respectively, and is connected to the first cathode terminal 208-1.
  • a relationship between the first cathode electrode pattern 205 and the anode electrode 101 is defined as an arrangement relationship between the first cathode electrode pattern 205 and the anode electrode 101.
  • the first cathode electrode pattern 205-1 is arranged corresponding to the anode electrodes 101-11, 101-21, 101-31, and 101-41.
  • the second cathode electrode patterns 305 (305-1 to 305-7) arranged along the W direction are connected between the anode electrodes 101 arranged in the W direction and the anode electrode patterns 105.
  • the anode electrode pattern 105 and the first cathode electrode pattern 205 are arranged separately so as to be sandwiched between the first electrode pattern 105 and the first cathode electrode pattern 205.
  • the second cathode electrode pattern 305-1 in the Z direction is formed by the first cathode electrode patterns 205-1 to 205-4 and the anode electrode patterns 105-4 to 105-7. Is sandwiched.
  • the second cathode electrode pattern 305 has an exposed part 305a on the first surface 110a side of the substrate 110.
  • the exposed portion 305a surrounds each of the anode electrodes 101 arranged in the W direction with an opening 302 (second opening), and is arranged separately from the anode electrode 101.
  • the width of the opening 302 is smaller than the width of the opening 202. Therefore, the exposed part 305a is arranged between the anode electrode 101 and the first cathode electrode pattern 205.
  • the second cathode electrode pattern 305 is connected at its end to the second cathode terminal 308.
  • the second cathode electrode patterns 305 (305-1 to 305-7) are arranged side by side in a direction orthogonal to the W direction.
  • the second cathode electrode pattern 305-1 surrounds the anode electrodes 101-41, 101-52, 101-63, and 101-74 with the opening 302, respectively, and is connected to the second cathode terminal 308-1.
  • a relationship between the second cathode electrode pattern 305 and the anode electrode 101 is defined as a relationship between the arrangement of the first cathode electrode pattern 205 and the anode electrode 101.
  • the second cathode electrode pattern 305-1 is arranged corresponding to the anode electrodes 101-41 to 101-74.
  • the plurality of anode electrodes 101 corresponding to one second cathode electrode pattern 305 are connected to different anode electrode patterns 105 from each other.
  • the plurality of anode electrodes 101 corresponding to one second cathode electrode pattern 305 correspond to different first cathode electrode patterns 205 from each other.
  • the thickness of the anode electrode 101, the first cathode electrode pattern 205, and the second cathode electrode pattern 305 is preferably 2 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m. Thereby, the wiring resistance can be suppressed.
  • the thickness of the insulating layer 130 is preferably 3 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m. Thereby, crosstalk of the detection signal can be suppressed.
  • each configuration of the detection element 100 is exemplified as follows.
  • -Center distance d1 (one pixel length) between adjacent anode electrodes 101: 554.26 ⁇ m ⁇ Diameter d2 of anode electrode 101: 60 ⁇ m ⁇ Line width d3 of first cathode electrode pattern 205: 440 ⁇ m
  • the drift electrode 80 is applied with a negative voltage with respect to the ground voltage (GND).
  • the ground voltage (GND) is applied to the first cathode electrode pattern 205 and the second cathode electrode pattern 305.
  • a positive voltage with respect to the ground voltage (GND) is applied to the anode electrode 101 (anode electrode pattern 105).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of detecting radiation using the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • radiation charged particles EP
  • an electron cloud EC is formed by interaction with gas present in the chamber 50. Due to the electric field E generated between the drift electrode 80 and the first cathode electrode pattern 205, each electron of the electron cloud is attracted to the detection element 100 along the Z direction.
  • the electrons attracted to the detection element 100 are accelerated by an electric field formed by the first cathode electrode pattern 205 and the anode electrode 101, and are attracted to the anode electrode 101. At this time, the electrons collide with the gas and ionize the gas. Electrons generated by ionization multiply like avalanches and are captured by the anode electrode 101.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining charges generated in each electrode when the anode electrode captures electrons in the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • a negative charge is temporarily generated at the anode electrode 101.
  • a cation group which is an ionized gas, adheres to the first cathode electrode pattern 205 and the second cathode electrode pattern 305, and a positive charge is temporarily generated.
  • Pulse signals (voltage fluctuations) generated from these charges due to the influence of the multiplied electrons are transmitted from the anode terminal section 108, the first cathode terminal section 208, and the second cathode terminal section 308 to electric signals (detection signals Sx, Sy, Sw).
  • the detection signals Sx-1 to Sx-7 may be referred to as the detection signals Sx output from the anode terminal units 108-1 to 108-7.
  • the detection signals Sy-1 to Sy-7 may be referred to as the detection signals Sy output from the first cathode terminal units 208-1 to 208-7.
  • the detection signals Sw-1 to Sw-7 may be referred to as the detection signals Sw output from the second cathode terminal units 308-1 to 308-7.
  • the track of the charged particle EP can be calculated.
  • the position in the Z direction of the track is calculated as a relative position.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a first example of a pattern of a detection signal output from the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the detection signal pattern shown in FIG. 10 is based on the assumption that charged particles EP are incident as shown in FIG. In this example, a situation is shown in which electrons are captured by the anode electrodes 101-34 (pixel (34)), and then electrons are captured by the anode electrodes 101-46 (pixel (46)).
  • the arithmetic unit 90 accurately detects the anode electrode 101 from which electrons have been captured from only two types of detection signals. Cannot be identified.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a second example of the pattern of the detection signal output from the detection element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the second example shows a situation in which electrons are simultaneously captured by the anode electrodes 101-34 (pixel (34)) and the anode electrodes 101-46 (pixel (46)).
  • the arithmetic unit 90 determines that the detection signals Sx-3, Sx-4, Sy-4, Sy-6, Sw-5, and Sw-6 have the same time at which the voltage fluctuation occurs. judge. At this time, the anode electrode 101 on which the electrons are captured is accurately specified by using the detection signals Sx, Sy, and Sw.
  • detection signals Sx, Sy, and Sw only two types of detection signals (for example, Sx and Sy) are used as in the related art. Not exactly specified. This situation will be described with reference to FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating an electron capturing position calculated from the pattern of the detection signal shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic top view illustrating an electron capture position calculated from the pattern of the detection signal shown in FIG.
  • the anode electrodes 101-34 and 101-46 pixels (34) and (46). Therefore, the erroneous detection that occurs when only the detection signals Sx and Sy are used does not occur when the detection signals Sx, Sy, and Sw are used.
  • the radiation detection apparatus 10 uses the three types of detection signals Sx, Sy, and Sw even when electrons are captured at the two anode electrodes 101 at the same time.
  • One anode electrode 101 can be specified. Even when three types of detection signals Sx, Sy, and Sw are used, erroneous detection will occur if electrons are simultaneously captured by the three anode electrodes 101. However, the probability that electrons are simultaneously captured at the three anode electrodes 101 is smaller than the probability that electrons are simultaneously captured at the two anode electrodes 101. Therefore, erroneous detection can be reduced, and as a result, radiation detection efficiency and detection accuracy are improved.
  • the detection element 100 has 37 pixels (anode electrodes 101) in which pixels are arranged in hexagons.
  • at least two anode electrodes arranged in the X direction are used.
  • the configuration can be generalized by having the first electrode 101 and two anode electrodes 101 arranged in the Y direction.
  • Two anode electrodes 101 arranged in the X direction or the Y direction may be defined as adjacent anode electrodes 101 or may be defined as non-adjacent anode electrodes 101.
  • another anode electrode 101 exists between them.
  • the four (2 ⁇ 2) anode electrodes 101 are, for example, anode electrodes 101-22, 101-23, 101-32, and 101-33 (pixels (22), (23), (23) 32) and (33)).
  • the four (2 ⁇ 2) anode electrodes 101 are, for example, anode electrodes 101-11, 101-14, 101-41, 101-44 (pixels (11), (14), ( 41) and (44)).
  • a through hole 111 penetrating from the first surface 110a to the second surface 110b is formed in the substrate 110.
  • an insulating material having high insulating properties is used for the substrate 110.
  • a glass substrate such as a soda glass substrate, an alkali-free glass substrate, and a quartz glass substrate is used as the substrate 110.
  • the thickness of the substrate 110 may be set as appropriate from 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m. In this example, the thickness of the substrate 110 is 380 ⁇ m.
  • the through hole 111 is formed by using, for example, a laser irradiation method (which can be called a laser ablation method) on the substrate 110.
  • a laser irradiation method which can be called a laser ablation method
  • An excimer laser, a neodymium: Yag laser (Nd: YAG) laser, a femtosecond laser, or the like is used as the laser.
  • an excimer laser When an excimer laser is used, light in the ultraviolet region is irradiated.
  • light having a wavelength of 308 nm is irradiated.
  • the irradiation diameter of the laser may be not less than 10 ⁇ m and less than 250 ⁇ m.
  • the hole diameter of the through hole 111 can be appropriately set in a range of 10 ⁇ m or more and less than 250 ⁇ m.
  • the diameter of the through hole 111 is constant in the vertical direction of the substrate 110 and is 50 ⁇ m. Note that when the through-holes 111 in the substrate 110 are formed, a dry etching method or a wet etching method may be used instead of the laser irradiation method.
  • a through electrode 112 is formed in the through hole 111.
  • Copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), silver (Ag), tin (Sn), or the like is used for the through electrode 112.
  • the through electrode 112 is formed by a plating method.
  • copper (Cu) formed by a plating method is used as the through electrode 112.
  • the through electrode 112 formed by the plating method is subjected to a planarization process by a chemical mechanical polishing (CMP) method.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • an insulating layer 120 is formed on the first surface 110a of the substrate 110.
  • an inorganic insulating material or an organic insulating material, or a material in which an inorganic insulating material and an organic insulating material are mixed is used.
  • the insulating layer 120 is formed by a coating method and a laminating method. Specific examples of the coating method include a spin coating method, a spray coating method, a slit coating method, and a dip coating method. In this example, a polyimide film formed by a spin coating method or the like is used for the insulating layer 120.
  • the thickness of the insulating layer 120 is not particularly limited, but is in a range of 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. In this example, the thickness of the insulating layer 120 is 4 ⁇ m.
  • an opening 121 is provided in the insulating layer 120.
  • the opening 121 is formed using, for example, a photolithography method and an etching method. Note that in FIG. 17, when the insulating layer 120 contains a photosensitive material, the opening 121 may be formed only by photolithography. Thereby, the number of manufacturing steps can be reduced.
  • the anode electrode 101, the via electrode 102, and the second cathode electrode pattern 305 are formed on the through electrode 112 and the insulating layer 120.
  • the anode electrode 101, the via electrode 102, and the second cathode electrode pattern 305 are formed by a plating method, a CVD method, a sputtering method, a printing method, or the like. Copper (Cu) is used for the anode electrode 101, the via electrode 102, and the second cathode electrode pattern 305.
  • tungsten in addition to copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), and tungsten (W) are used for the anode electrode 101, the via electrode 102, and the second cathode electrode pattern 305.
  • Molybdenum (Mo) or a metal material such as titanium (Ti) may be used.
  • the via electrode 102 may be formed before the formation of the anode electrode 101 and the second cathode electrode pattern 305. Good.
  • the insulating layer 130 is formed on the insulating layer 120, the anode electrode 101, and the second cathode electrode pattern 305.
  • a material and a method similar to those of the insulating layer 120 may be used.
  • the anode layer 101, the end of the second cathode electrode pattern 305 on the side of the anode electrode 101 serving as the exposed part 305a, and the insulating layer 120 are exposed, and the opening 202 An opening 302 is formed.
  • the opening 202 and the opening 302 may be formed by a method similar to that of the opening 121.
  • the insulating layer 130 may be removed such that a portion 305b where the first cathode electrode pattern 205 and the second cathode electrode pattern 305, which will be formed later, do not overlap is exposed. This prevents the insulating layer 130 from being charged at the time of radiation detection, and can suppress abnormal discharge.
  • a first cathode electrode pattern 205 is formed on the insulating layer 130.
  • the first cathode electrode pattern 205 is formed of the same material and method as the anode electrode 101, the via electrode 102, and the second cathode electrode pattern 305.
  • an insulating layer 140 is formed on the second surface 110b of the substrate 110.
  • the insulating layer 140 is formed using a material and a method similar to those of the insulating layer 120.
  • a polyimide film formed by a spin coating method is used for the insulating layer 140.
  • the via electrode 142 and the anode electrode pattern 105 are formed on the through electrode 112 and the insulating layer 140.
  • the via electrode 142 and the anode electrode pattern 105 are formed of the same material and method as the via electrode 102, the anode electrode 101, and the second cathode electrode pattern 305. With the above method, the detection element 100 can be manufactured.
  • the through hole 111 has been described as having a columnar shape, but is not limited to this.
  • the diameter of the through-hole may change with respect to the vertical direction of the substrate (in other words, the side surface of the through-hole may not be parallel to the direction perpendicular to the substrate 110 but may have an inclination).
  • a shape in which the diameter of the through hole 111 decreases from the second surface 110b side toward the first surface 110a ie, a truncated cone shape
  • the insulating layer 140 and the anode electrode pattern 105 are formed after forming each element on the first surface side, but the present invention is not limited to this. After forming the insulating layer 140 and the anode electrode pattern 105 first, each element on the first surface side may be formed.
  • the portion 305b of the second cathode electrode pattern is not necessarily exposed (that is, only the exposed portion 305a is exposed in the second cathode electrode pattern 305).
  • the diameter d4 of the opening 202 of the first cathode electrode pattern 205 is larger than the diameter d7 of the opening 302 of the second cathode electrode pattern 305, but the present invention is not limited to this.
  • the side surface of the first cathode electrode pattern 205 and the side surface of the insulating layer 130 need not be flush.
  • the diameter d4 of the opening 202 of the first cathode electrode pattern 205 may be the same as the diameter d7 of the opening 302 of the second cathode electrode pattern 305. Further, as shown in FIG.
  • the diameter d4 of the opening 202 of the first cathode electrode pattern 205 is smaller than the diameter d7 of the opening 302 of the second cathode electrode pattern 305, and the first cathode electrode pattern 205 is insulated. It may be arranged to cover a part of the side surface 130a of the layer 130. At this time, only the side surface of the second cathode electrode pattern 305 may be exposed. In addition, as shown in FIG. 26, the side surface of the first cathode electrode pattern 205 may be disposed farther from the anode electrode 101 than the side surface 130a of the insulating layer 130.
  • another insulating layer 131 may be provided in addition to the insulating layer 130, and a plurality of insulating layers may be provided between the first cathode electrode pattern 205 and the second cathode electrode pattern 305.
  • the insulating layer 131 may be formed of the same material as the insulating layer 130 or may be formed of a different material. Further, at this time, the side surface of the insulating layer 130 and the side surface of the insulating layer 131 may be arranged continuously as in the case of a single layer, or may be arranged stepwise as shown in FIG.
  • the ground potential is applied to the first cathode electrode pattern 205 and the second cathode electrode pattern 305, but the invention is not limited to this.
  • the potential applied to the first cathode electrode pattern 205 and the potential applied to the second cathode electrode pattern 305 may be different.
  • the applied potential may be changed according to the distance from the anode electrode 101. For example, since the first cathode electrode pattern 205 is farther from the anode electrode 101 than the second cathode electrode pattern 305, -100 V is applied to the first cathode electrode pattern 205 and 0 V is applied to the second cathode electrode pattern 305. You may.
  • the potential difference between the anode electrode 101 and the first cathode electrode pattern 205 becomes larger than the potential difference between the anode electrode 101 and the second cathode electrode pattern 305.
  • the electric field intensity between the anode electrode 101 and the first cathode electrode pattern 205 becomes larger than the electric field intensity between the anode electrode 101 and the second cathode electrode pattern 305.
  • a signal can be sufficiently detected.
  • FIG. 28 shows a schematic cross-sectional view of the detection element 100A.
  • the detection element 100A differs from the detection element 100 shown in the first embodiment, and further has an insulating layer 150 on the substrate 110 and the anode electrode pattern 105.
  • the insulating layer 150 is provided with an inorganic insulating material or an organic insulating material.
  • the thickness of the insulating layer 150 is 1 ⁇ m or more and less than 100 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m or more and less than 30 ⁇ m. In this example, the thickness of the insulating layer 150 is 20 ⁇ m.
  • the provision of the insulating layer 150 can suppress the warpage of the substrate 110 generated when the detection element 100 is manufactured.
  • ⁇ Third embodiment> In the first embodiment, an example in which a glass substrate is used as an insulating substrate has been described. In the present embodiment, an example in which a material different from a glass substrate is used is described.
  • a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a sapphire substrate, an alumina carbide (Al 2 O 3 ) substrate, an aluminum nitride (AlN) substrate, an inorganic insulating material of a zirconia (ZrO 2 ) substrate, acrylic or A resin substrate containing polycarbonate or the like, or a laminate of these substrates may be used.
  • a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a sapphire substrate, an alumina carbide (Al 2 O 3 ) substrate, an aluminum nitride (AlN) substrate, an inorganic insulating material of a zirconia (ZrO 2 ) substrate, acrylic or A resin substrate containing polycarbonate or the like, or a laminate of these substrates may be used.
  • FIG. 29 is a schematic sectional view of a detection element 100B using a silicon substrate as the substrate 110B.
  • an insulating layer 115 is provided on a surface of the substrate 110B.
  • the insulating layer 115 may be a thermal oxide film or an insulating material such as a silicon nitride film (SiNx) or a silicon oxide film (SiOx) formed by a coating method, a CVD method, or a sputtering method. Therefore, by combining the silicon substrate and the insulating layer 115, leakage current does not occur through the substrate, and the substrate can be used as a substrate having an insulating surface.
  • FIG. 30 is a schematic cross-sectional view of a detection element 100C using an organic resin for the substrate 110C.
  • a polyimide resin or an epoxy resin containing glass fiber for increasing strength is used for a substrate 110C.
  • an organic resin such as a polyimide resin or an epoxy resin
  • a sufficient thickness is required to bend.
  • the thickness of the substrate 110C is limited because the through electrode 112 is formed. Therefore, it is desirable to additionally provide the substrate 160 and the substrate 170 on the anode electrode pattern 105. Thereby, the strength of the detection element 100C can be maintained.
  • a polyimide resin containing glass fiber is used for the substrate 160 and the substrate 170.
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view of the detection element 100D. As shown in FIG. 31, the surface of the substrate 110D may be scratched to provide a recess 110Dc. At this time, the distance d101 from the surface of the recess 110Dc to the upper surface 101a of the anode electrode 101 is larger than the distance d305 from the first surface 110Da of the substrate 110D to the upper surface of the second cathode electrode pattern 305.
  • the concave portion 110Dc By having the concave portion 110Dc, a part of the through electrode 112 is exposed, and the exposed area of the entire anode electrode can be increased in combination with the anode electrode 101. As a result, the electric field can be expanded, and the radiation detection sensitivity can be increased.
  • ⁇ Fourth embodiment> an example of a detection element in which a first cathode electrode pattern, an exposed portion of a second cathode electrode pattern, and an anode electrode are arranged in the same layer will be described.
  • FIG. 32 is a schematic sectional view of the detection element 100E.
  • the exposed portion 305Ea of the second cathode electrode pattern 305E is disposed on the via electrode portion 305Ec and is the same layer as the first cathode electrode pattern 205 (in this example, an insulating layer). 130).
  • the anode electrode 101E is provided to be exposed on the same layer as the first cathode electrode pattern 205 via the electrode 103 and the via electrode 104.
  • the distance from the drift electrode 80 to the first cathode electrode pattern 205 is the same as the distance from the drift electrode 80 to the second cathode electrode pattern 305.
  • the exposed portions 305Ea of the anode electrode 101E, the first cathode electrode pattern 205, and the second cathode electrode pattern 305E are formed on the flat insulating surface formed by the insulating layer 130. Therefore, by processing the conductive film formed on the insulating layer 130, the exposed portions 305Ea of the anode electrode 101E, the first cathode electrode pattern 205, and the second cathode electrode pattern 305E can be formed stably.
  • FIG. 33 is a schematic top view of the detection element 100F.
  • FIG. 34 is a schematic diagram in which a part of FIG. 33 is enlarged.
  • the edge of the first cathode electrode pattern 205 of the present embodiment has a wavy shape
  • the first cathode electrode pattern 205 shown in the first embodiment has a linear shape. Different from the edge.
  • the shape of the edge of the first cathode electrode pattern 205F (205F-1 to 205F-7) is streamlined. At this time, as shown in FIG.
  • a straight line 205Fa is formed from the center of the anode electrode 101-22.
  • a point at which the orthogonal virtual straight line 205Fb intersects with the edge of the first cathode electrode pattern 205F-2 is defined as a point 205Fc.
  • a point between the anode electrodes 101-22 and the anode electrode 32 is defined as an intermediate point 205Fd
  • a virtual straight line 205Fe orthogonal to the straight line 205Fa from the intermediate point 205Fd is formed at the edge of the first cathode electrode pattern 205F-2.
  • a point that intersects with point 205Ff Assuming that the distance from the center of the anode electrode 101-22 to the point 205Fc is a distance d14 and the distance from the intermediate point 205Fd to the point 205Ff is a distance d15, the distance d14 is larger than the distance d15.
  • the lines of electric force are directed to the first cathode electrode pattern closest to the anode electrode 101, so that the radiation detection accuracy can be further improved.
  • the shape of the edge of the first cathode electrode pattern 205 is not limited to a streamline.
  • the shape of the edge of the first cathode electrode pattern 205 may have a zigzag shape.
  • the sixth embodiment differs from the first embodiment in the structure of the second cathode electrode pattern. That is, this is an example of a detection element in which two adjacent second cathode electrode patterns are connected to form a second cathode electrode pattern having a large line width.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating a second cathode electrode pattern of the detection element.
  • a plurality of anode electrodes 101 corresponding to one second cathode electrode pattern 305 are connected to different anode electrode patterns 105 from each other.
  • the plurality of anode electrodes 101 corresponding to one second cathode electrode pattern 305 correspond to different first cathode electrode patterns 205 from each other.
  • the plurality of anode electrodes 101 corresponding to one second cathode electrode pattern 305G in the detection element 100B are connected to the same anode electrode pattern 105.
  • the second cathode electrode pattern 305G-4 is arranged in the X direction with respect to the anode electrode 101-12, and in the W direction with respect to the anode electrode 101-12.
  • the disposed anode electrode 101-23 has regions (exposed portions 305Ga-12, 305Ga-22, 305Ga-23).
  • the exposed portions 305Ga-12, 305Ga-22, and 305Ga-23 are electrically connected.
  • the second cathode electrode patterns 305-2 and 305-3 in the first embodiment are electrically connected as the second cathode electrode patterns 305G-2 in the present embodiment.
  • FIG. 37 shows an example in which electrons are simultaneously captured in the anode electrode 101-22 (pixel (22)) and the anode electrode 101-31 (pixel (31)).
  • the detection signals Sx and Sy are used, the portions where the anode electrode patterns 105-2 and 105-3 intersect with the first cathode electrode patterns 205-1 and 205-2 correspond to the anode electrodes 101-21 and 101-. 22, 101-31, 101-32 (pixels (21), (22), (31), (32)). Therefore, the anode electrodes 101-21 and 101-32 (pixels (21) and (32)) from which electrons are not actually captured are erroneously detected.
  • the anode electrode patterns 105-2 and 105-3, the first cathode electrode patterns 205-1 and 205-2, and the second cathode electrode patterns 305G-2 and 305G-4. Can be identified from the intersection of both of them, where the anode electrodes 101-22 and 101-31 (pixels (22) and (31)) are detected.
  • the present invention is not limited to the adjacent second cathode electrode patterns, and the adjacent first cathode electrode patterns may be similarly connected.
  • a first cathode electrode pattern 205G-2 is provided by connecting the first cathode electrode pattern 205-2 and the first cathode electrode pattern 205-3 of the first embodiment.
  • FIG. 38 when the area of the first cathode electrode pattern is increased, an electric field can be formed in a wide area, and ions can be more easily absorbed when detecting radiation. Further, charging of the insulating layer 120 and the insulating layer 130 can be suppressed. Therefore, radiation can be detected stably by using the detection element of the present embodiment.
  • adjacent anode electrode patterns may be connected.
  • the anode electrode pattern 105-2 of the first embodiment is connected to the anode electrode pattern 105-3 to provide an anode electrode pattern 105G-2.
  • FIG. 40 is a schematic top view of the detection element 100H. As shown in FIG. 40, this embodiment has a configuration in which the X direction and the Y direction are arranged orthogonally (90 degrees), unlike the arrangement of the anode electrodes 101 of the first embodiment. At this time, the W direction indicates a direction along a line that intersects at 45 degrees with both the straight line extending in the X direction and the straight line extending in the Y direction.
  • the second cathode electrode pattern 305H (305H-1 to 305H-7) includes an annular pattern 305Hd and a linear connection pattern 305He connecting the adjacent annular patterns.
  • the annular pattern 305Hd is substantially the same as the exposed portion 305a of the first embodiment.
  • the width d16 (equivalent to the diameter of the opening 202) of the outer periphery of the annular pattern 305Hd is preferably larger than the width d17 of the connection pattern 305He. Accordingly, even if the annular pattern is arranged large, it is possible to prevent the adjacent second cathode electrode pattern 305 from being in contact with the second pattern.
  • connection pattern has a linear shape, but is not limited to this. As shown in the fifth embodiment, the connection pattern may have a wavy shape. Thus, crosstalk noise with the first cathode electrode pattern 205 can be suppressed.
  • FIG. 41 is a schematic top view of the detection element 100I.
  • FIG. 41 is a schematic cross-sectional view of a part of the detection element 100I.
  • the detection element 100I has a third cathode electrode pattern 405I in addition to the anode electrode 101, the anode electrode pattern 105, the first cathode electrode pattern 205, and the second cathode electrode pattern 305I.
  • the anode electrode 101 and the first cathode electrode pattern 205 are arranged orthogonally.
  • the second cathode electrode pattern 305I is disposed along the W direction.
  • the second cathode electrode pattern 305I-4 is disposed along the W direction corresponding to the anode electrodes 101-22 and 101-33.
  • the third cathode electrode patterns 405I (405I-1 to 405I-7) are arranged along the V direction, which is a direction orthogonal to the W direction.
  • the third cathode electrode pattern 405I-3 is arranged along the V direction corresponding to the anode electrodes 100-23 and the anode electrodes 101-32.
  • Third cathode electrode pattern 405I is electrically connected to third cathode terminal 408I.
  • the third cathode electrode pattern 405I has a portion sandwiched between the first cathode electrode pattern 205 and the second cathode electrode pattern 305I.
  • the third cathode electrode pattern 405I is sandwiched between the insulating layer 130 on the second cathode electrode pattern 305I and the insulating layer 131 below the first cathode electrode pattern 205.
  • the third cathode electrode pattern 405I has an exposed part 405Ia.
  • the exposed portion 405Ia is exposed on the first surface 110a side of the substrate 110, like the exposed portion 305Ia.
  • the exposed portion 405Ia is disposed separately from the anode electrode 101, the first cathode electrode pattern 205, and the second cathode electrode pattern 305I.
  • the radiation detection efficiency can be increased in a high-dose environment where there is a high possibility of simultaneous detection.
  • the third cathode electrode patterns 405I (405I-1 to 405I-7) are arranged along the V direction which is a direction orthogonal to the W direction
  • the third cathode electrode pattern 405I may be arranged in a direction passing through the anode electrode 101-23 and passing between the anode electrode 101-22 and the anode electrode 101-33.
  • a direction passing through the anode electrodes 101-23 and 101-31 or a direction passing through the anode electrodes 101-23 and 101-42 may be used.
  • the present invention is not limited to this, and may have four or more cathode electrode patterns. Thereby, the radiation detection efficiency can be increased in a high-dose environment where there is a high possibility of simultaneous detection.
  • the radiation detection device 10 in each of the above embodiments is realized as an example of a specific configuration as shown in FIGS.
  • FIG. 43 is a diagram illustrating a specific configuration example of the radiation detection device according to each embodiment of the present disclosure.
  • the radiation detection device 10 includes the power supply device (not shown) and the chamber 50 as described above. Inside the chamber 50, the detection element 100 (in the case of the first embodiment), the drift cage 70, and the drift electrode 80 are arranged. The detection element 100 and the drift electrode 80 are arranged to face each other. When detecting radiation, a mixed gas of a rare gas and a quenching gas as described above is sealed in the chamber 50.
  • FIG. 44 is a schematic configuration diagram of the Compton camera 20 using the radiation detection apparatus 10.
  • the detection module 52 is provided so as to surround the radiation detection apparatus 10 from five directions.
  • reference numerals 52a to 52e are assigned to the five detection modules, respectively.
  • the detection modules 52 may be provided in at least one direction (for example, below the anode electrode 101).
  • the principle of the Compton camera 200 is as follows. First, when ⁇ -rays enter the radiation detection apparatus 10 from the outside, the incident ⁇ -rays collide with the gas in the chamber 50 at a certain probability, and ⁇ -rays are scattered. Symbol A shown in FIG. 44 is a collision position. The scattered ⁇ -ray whose traveling direction has been changed by the collision passes through the radiation detection device 10 and enters the detection module 52. When scattered gamma rays enter the detection module 52, light emission is generated, and the light emission is converted into an electric signal by a photomultiplier tube or the like. The electric signal obtained in this manner is obtained as information indicating the position of the incident scattered ⁇ -rays and the time.
  • the energy of the scattered ⁇ -ray may be acquired.
  • the ⁇ -rays from a predetermined source are scattered a plurality of times by being configured to detect only the energy range assumed when the ⁇ -rays are scattered only once in the chamber. It is possible to remove the influence (noise) due to ⁇ -rays.
  • the gas in the chamber 50 that has collided with the incident ⁇ -ray emits recoil electrons e ⁇ (charged particles) in a predetermined direction from the position of the symbol A. Then, an electron cloud is generated along the track of the recoil electrons.
  • the electrons constituting the electron cloud are attracted to the pixel electrode (anode electrode 101) by the electric field between the drift electrode 80 and the pixel electrode (anode electrode 101).
  • the electrons attracted to the vicinity of the pixel electrode (anode electrode 101) collide with the gas and ionize the gas.
  • the electrons generated by the ionization multiply like an avalanche and are detected by the pixel electrode (anode electrode 101).
  • the electric signal thus obtained corresponds to a detection signal, and the detection signal is a signal capable of specifying the position of a pixel at which electrons have been detected and the time at which electrons have been detected at the pixel.
  • the distance from the pixel electrode (anode electrode 101) to the position where the electron cloud is generated depends on the time from when the scattered ⁇ -rays enter the detection module 52 to when the electrons are detected by the pixel electrode (anode electrode 101). (Position in the Z direction) can be calculated.
  • insulating layer 160 ... substrate, 170 ... substrate, 202 ... Opening, 205: First cathode electrode pattern, 208: First cathode terminal, 302: Opening, 305: Second cathode electrode Pattern, 308 ... second cathode terminal portions

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Abstract

絶縁基板の第１面側に露出し、第１露出電極、第１露出電極の第１方向に配置された第２露出電極、第１露出電極の第１方向と交差する第２方向に配置された第３露出電極、及び、第２露出電極の第２方向かつ第３露出電極の第１方向に配置された第４露出電極を含む露出電極と、第１面の反対側に配置され、第１露出電極と第２露出電極とに接続されたパターン及び第３露出電極と第４露出電極とに接続されたパターンを含む第１電極パターンと、第１露出部を有し、第２方向に沿って配置されたパターンを含み、第１露出部は、第１面側において露出し、露出電極と分離して分離して配置される第２電極パターンと、第２露出部を有し、第３方向に沿って配置され、第１電極パターンと第２電極パターンとで第３電極パターンを挟むパターンを含み、第２露出部は第１面側において露出し、露出電極及び第２電極パターンと分離して配置される第３電極パターンとを備える検出素子。

Description

検出素子、放射線検出装置、およびコンプトンカメラ
　本開示は、検出素子、放射線検出装置、およびコンプトンカメラに関する。
　ピクセル型電極によるガス電子増幅型の放射線検出装置の研究が進められている。このような放射線検出装置は、ピクセル型電極を用いることによって放射線を検出する。このとき、荷電粒子の飛跡を検出することができる（例えば、特許文献１）。この手法を用いた放射線検出装置は、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ：Ｐｏｓｉｔｒｏｎ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）検査、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ：Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈｏｔｏｎ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）検査といった、ごく微量の放射線をだしている薬（ラジオアイソトープ）を目印として用いて病気の診断や治療を行う核医学用の画像装置として用いられる。また、その他の分野として、環境中の放射線量をモニタリングする装置としての応用が期待されている。
特開２００２－６０４７号公報
　特許文献１に開示された放射線検出装置によれば、放射線（荷電粒子）が気体と相互作用することにより電子を生じ、その電子をピクセル型電極において捕捉することによって、間接的に放射線を検出する。しかしながら、多くの電子が生じると、複数のピクセル型電極において同時に電子が捕捉される場合がある。このような場合には、電子を捕捉したピクセル型電極を特定することができなくなり、検出効率および検出精度を低下させることにつながっていた。
　本開示の目的の一つは、放射線検出装置における放射線の検出効率および検出精度を向上させることにある。
　本開示の実施形態によると、絶縁基板の第１面側に露出して配置された複数の露出電極であって、第１露出電極、前記第１露出電極の第１方向に配置された第２露出電極、前記第１露出電極の第１方向と交差する第２方向に配置された第３露出電極、および、前記第２露出電極の前記第２方向かつ前記第３露出電極の前記第１方向に配置された第４露出電極を、少なくとも含む露出電極と、前記絶縁基板の第１面の反対側の第２面側に配置された第１電極パターンであって、前記第１露出電極と前記第２露出電極とに第１貫通電極により接続されたパターン、および前記第３露出電極と前記第４露出電極とに第２貫通電極により接続されたパターンを、少なくとも含む第１電極パターンと、第１露出部を有する第２電極パターンあって、前記第１露出電極と前記第３露出電極とに対応して前記第２方向に沿って配置されたパターン、および前記第２露出電極と前記第４露出電極とに対応して前記第２方向に沿って配置されたパターンを、少なくとも含み、前記第１露出部は、前記第１面側において露出し、前記露出電極と分離して分離して配置される、第２電極パターンと、第２露出部を有する第３電極パターンであって、前記第１露出電極と前記第４露出電極とを結ぶ第３方向に沿って配置され、かつ、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンとで前記第３電極パターンを挟むように配置されたパターンを、少なくとも含み、前記第２露出部は、前記第１面側において露出し、前記露出電極および前記第２電極パターンと分離して配置される、第３電極パターンとを備えることを特徴とする検出素子が提供される。
　上記検出素子において、前記第２電極パターンは、前記露出電極の一つを囲む第１開口部を有し、前記第３電極パターンは、前記露出電極の一つを囲む第２開口部を有し、前記第１開口部の幅は、前記第２開口部の幅よりも大きくてもよい。
　上記検出素子において、前記第３電極パターンの前記第２露出部は、前記第２電極パターンと同一の層に配置されてもよい。
　上記検出素子において、前記露出電極は、前記第２電極パターンと同一の層に配置されてもよい。
　上記検出素子において、前記第１電極パターン、前記第２電極パターン、および前記第３電極パターンの少なくともいずれか一つは、前記第１露出電極、前記第２露出電極、および前記第４露出電極を囲む領域において、電気的に接続されてもよい。
　上記検出素子において、前記第２面側において、前記第１電極パターン上の絶縁層を有してもよい。
　上記検出素子において、前記第１露出電極と前記第２露出電極とは隣接して配置され、前記第１露出電極と前記第３露出電極とは隣接して配置され、前記第１露出電極と前記第４露出電極とは隣接して配置されてもよい。
　上記検出素子において、前記第１露出電極と前記第２露出電極との距離、前記第１露出電極と前記第３露出電極との距離、および前記第１露出電極と前記第４露出電極との距離は等しくてもよい。
　上記検出素子において、前記第２電極パターンに前記第１露出電極と第３露出電極とを結ぶ第１仮想直線を設けたときに、前記第１露出電極の中心と、前記第１露出電極の前記中心を通り前記第１仮想直線に直交する第２仮想直線が前記第２電極パターンの縁部と交差する第１交点との距離は、前記第１露出電極と前記第３露出電極との間の中間点と、前記中間点を通り前記第１仮想直線に直交する第３仮想直線が前記第２電極パターンの縁部と交差する第２交点との距離よりも大きくてもよい。
　上記検出素子において、前記第２電極パターンは、波線形状の縁部を有してもよい。
　上記検出素子において、前記露出電極は、前記第２露出電極を通り、かつ前記第１露出電極と前記第４露出電極との間を通る第４方向に設けられた第５露出電極をさらに含み、第３露出部を有する第４電極パターンであって、前記第１露出電極と前記第５露出電極とに対応して前記第４方向に沿って配置され、かつ、前記第２電極パターンと前記第３電極パターンとで前記第４電極パターンを挟むように配置されたパターンを、少なくとも含み、前記第３露出部は、前記第１面側において露出し、前記露出電極、前記第２電極パターン、および前記第３電極パターンと分離して配置される、第４電極パターンをさらに含んでもよい。
　上記検出素子において、前記第３電極パターンは、前記第１露出電極を囲む第１環状パターンと、前記第４露出電極を囲む第２環状パターンと、前記第１環状パターンと前記第２環状パターンとを接続する接続パターンを有し、前記接続パターンの幅は、前記第１環状パターンの外周幅および前記第２環状パターンの外周幅より狭くてもよい。
　上記検出素子において、前記第３電極パターンは絶縁表面上に設けられ、前記絶縁表面は凹部を有し、前記露出電極は前記凹部に設けられ、前記凹部の表面から前記露出電極までの距離は、前記絶縁表面から前記第３電極パターンまでの距離よりも大きくてもよい。
　本開示の実施形態によると、上記検出素子と、前記検出素子の前記露出電極、前記第１電極パターン、前記第２電極パターンおよび前記第３電極パターンに接続された電源装置と、を含むことを特徴とする、放射線検出装置が提供される。
　上記放射線検出装置において、前記電源装置により印加される前記露出電極の電位と前記第２電極パターンの電位と間の電位差は、前記電源装置により印加される前記露出電極の電位と前記第３電極パターンの電位との間の電位差よりも大きくてもよい。
　本開示の実施形態によると、放射線検出装置と、前記放射線検出装置を取り囲むように設けられた光を検出する検出モジュールとを含むコンプトンカメラが提供される。
　本開示の一実施形態によれば、放射線検出装置における放射線の検出効率および検出精度を向上させることができる。
本開示の第１実施形態における放射線検出システムの構成を示すブロック図である。 本開示の第１実施形態における検出素子を説明する図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造（図３における断面線Ａ－Ａ’の断面構造）を示す模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造（図３における断面線Ｂ－Ｂ’の断面構造）を示す模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造（図３における断面線Ｃ－Ｃ’の断面構造）を示す模式図である。 図６の検出素子の断面構造の一部分の拡大模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子を用いた放射線の検出原理を説明する図である。 本開示の第１実施形態における検出素子において、アノード電極が電子を捕捉したときの各電極に生じる電荷を説明する図である。 本開示の第１実施形態における検出素子から出力される検出信号のパターンの第１の例を説明する図である。 本開示の第１実施形態における検出素子から出力される検出信号のパターンの第２の例を説明する図である。 図１０に示す検出信号のパターンから演算される電子捕捉位置を説明する斜視図である。 図１０に示す検出信号のパターンから演算される電子捕捉位置を説明する模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の製造方法を示す断面模式図である。 本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造の変形例である。 本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造の変形例である。 本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造の変形例である。 本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造の変形例である。 本開示の第２実施形態における検出素子の断面構造の模式図である。 本開示の第３実施形態における検出素子の断面構造の模式図である。 本開示の第３実施形態における検出素子の断面構造の模式図である。 本開示の第３実施形態における検出素子の断面構造の模式図である。 本開示の第４実施形態における検出素子の断面構造の模式図である。 本開示の第５実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 図３３の一部を拡大した模式図である。 本開示の第５実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 本開示の第６実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 本開示の第６実施形態における検出信号のパターンから演算される電子捕捉位置を説明する模式図である。 本開示の第６実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 本開示の第６実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 本開示の第７実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 本開示の第８実施形態における検出素子の電極パターンを説明する上面模式図である。 本開示の第８実施形態における検出素子の構造を説明する断面模式図である。 本開示の第１～第８実施形態における検出素子を実装した放射線検出装置である。 本開示の第１～第８実施形態における放射線検出装置を実装したコンプトンカメラである。
　以下、本開示の一実施形態に係る放射線検出装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率（各構成間の比率、縦横高さ方向の比率等）は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
＜第１実施形態＞
［放射線検出システム］
　図１は、本開示の第１実施形態における放射線検出システムの構成を示すブロック図である。放射線検出システム１は、電源装置６０および検出素子１００を備えた放射線検出装置１０、エンコーダ５５、および演算装置９０を含む。検出素子１００は、検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを出力する。検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗは、この例では、検出素子１００の各端子から出力される電気信号に対し、コンデンサによって直流成分が除去されて、アンプによって増幅されている。電源装置６０は、放射線検出装置１０に含まれる各構成（検出素子１００等）に電圧を印加する。エンコーダ５５は、検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗをクロック信号Ｃｋに同期してサンプリングし、エンコードして出力する。検出信号の分解能は、クロック信号Ｃｋに応じて決まる。この出力信号をＳｄという場合がある。演算装置９０は、出力信号Ｓｄに基づいて、放射線（荷電粒子）の飛跡を演算する。
［放射線検出装置］
　放射線検出装置１０は、チャンバ５０を有している。チャンバ５０の内部には、検出素子１００、ドリフトケージ７０およびドリフト電極８０が配置されている。ドリフト電極８０は、検出素子１００に対向して配置され、接地電圧（ＧＮＤ）に対して負の電圧が印加されている。ドリフトケージ７０は、検出素子１００とドリフト電極８０との間の空間を囲むように配置されている。ドリフトケージ７０は、検出素子１００とドリフト電極８０との間の電界分布を均一化するように、ドリフト電極８０から検出素子１００に向けて徐々に電圧を接地電圧（ＧＮＤ）に近づけていくための導体（導電体）が形成されている。
　放射線を検出するときには、チャンバ５０の内部に、希ガスと、クエンチングガスとの混合ガスが封入される。希ガスは、例えば、アルゴンまたはキセノンが用いられる。クエンチングガスは、例えば、エタン、メタンなどの常温でガスの状態を保つアルカン、または二酸化炭素を含む消光作用を有するガスである。なお、チャンバ５０に封入されるガスは、いずれかの単体のガスであってもよいし、二種類以上の混合ガスであってもよい
［検出素子］
　検出素子１００の構造について説明する。以下の説明においては、検出素子１００は、電子を捕捉する単位となるピクセル（アノード電極）が六方最密で配置されている例を示す。なお、この配置は、アノード電極の配置について説明をするための例示である。実際には、数百～数百万個規模の多くのピクセルが配置されてもよい。まず、図２を用いて、検出素子１００のドリフト電極８０側の表面に現れている構成を簡単に説明する。その後、図３～図７を用いて、検出素子１００の各構成を詳細に説明する。なお、説明の関係上、一つのアノード電極パターンの図面を記載する際に、隣接するアノード電極パターンについては表記しない場合がある。第１カソード電極パターンおよび第２カソード電極パターンについても同様とする。
　図２は、本開示の第１実施形態における検出素子を説明する図である。検出素子１００は、詳細は後述するが、絶縁表面を有する基板（絶縁基板ともいう。図４～７に示す基板１１０に対応）上に配置された導電性金属のパターンを含む。まず、絶縁基板上に露出して、アノード電極１０１（露出電極）が配置されている。アノード電極１０１は、この例では、Ｘ方向（第２方向）およびＹ方向（第１方向）に沿って、マトリクス状に配置されている。この例では、Ｘ方向とＹ方向とは１２０度で交差する。また、この例では、Ｘ方向に隣接するアノード電極１０１間の距離と、Ｙ方向に隣接するアノード電極１０１間の距離と、Ｗ方向（第３方向）に隣接するアノード電極１０１間の距離と、が等しくなっている。なお、Ｗ方向とは、Ｘ方向およびＹ方向以外の方向であって、この例では、Ｘ方向に延在した直線とＹ方向に延在した直線とのいずれに対しても、６０度で交わる線に沿った方向に対応する。なお、Ｘ方向とＹ方向とは１２０度で交差する場合に限られず、例えば、直交（９０度）で配置されてもよい。また、Ｘ方向とＹ方向とにおいて、隣接するアノード電極１０１間の距離が異なっていてもよい。
　アノード電極１０１は、電子を捕捉する単位となるピクセルに対応する。上述したように、この例では、アノード電極１０１は、Ｘ方向に４～７ピクセル、Ｙ方向に４～７ピクセル、合計３７ピクセルが配置されている。以下の説明において、３７ピクセルが配置された領域を検出領域という場合がある。このとき、図２に示す検出領域の外形（３７ピクセルのうち、外周部に相当するピクセルの中心をつないだ形状）は六角形となっている。
　絶縁基板上には、Ｘ方向に沿って、第１カソード電極パターン２０５（第２電極パターン）が配置されている。第１カソード電極パターン２０５には、ピクセルに対応して開口部２０２が設けられている。それぞれの開口部２０２は、アノード電極１０１をピクセル毎に囲むように形成されている。第１カソード電極パターン２０５の端部には、検出領域の外側において、第１カソード端子部２０８が配置されている。第１カソード電極パターン２０５は、ストリップ状に形成されているため、第１カソードストリップ電極ともいう。検出領域の外側には、さらに、アノード端子部１０８および第２カソード端子部３０８が配置されている。アノード端子部１０８、第１カソード端子部２０８および第２カソード端子部３０８は、上述した検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを検出素子１００の外部に出力するための端子である。
　アノード端子部１０８は、Ｙ方向に沿って配置されたアノード電極パターン１０５（第１電極パターン）を介してアノード電極１０１に接続されている。第２カソード端子部３０８は、Ｗ方向に沿って配置された第２カソード電極パターン３０５（第３電極パターン）と接続されている。
　図３は、本開示の第１実施形態における検出素子の電極パターンを説明する図である。図４は、本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造（図３における断面線Ａ－Ａ’の断面構造）を示す模式図である。図５は、本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造（図３における断面線Ｂ－Ｂ’の断面構造）を示す模式図である。図６は、本開示の第１実施形態における検出素子の断面構造（図３における断面線Ｃ－Ｃ’の断面構造）を示す模式図である。図７は、図６の検出素子の断面構造の一部分の拡大模式図である。なお、図３に示すように、Ｚ方向は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＷ方向に垂直な方向（アノード電極１０１が配置された面に垂直な方向）として定義される。
　以下の説明において、図３に示すように、複数のアノード電極１０１は、その配置された場所によって、アノード電極１０１－ｘｙという。ここでのｘは、アノード電極１０１－１１（図３において左下のピクセル）を基準としたＸ方向の座標（１～７）を示す。一方、ｙは、アノード電極１０１－１１を基準としたＹ方向の座標（１～７）を示す。この例では、アノード電極１０１－４１は中央下のアノード電極１０１に対応し、アノード電極１０１－１４は左上のアノード電極１０１に対応し、アノード電極１０１－４４は中央のアノード電極１０１に対応し、アノード電極１０１－７４は右下のアノード電極１０１に対応し、アノード電極１０１－４７は中央上のアノード電極１０１に対応し、アノード電極１０１－７７は右上のアノード電極１０１に対応する。また、ピクセルの位置を示すのものとして、ピクセル（ｘｙ）という場合もある。例えば、ピクセル（１１）は、アノード電極１０１－１１に対応する。
　Ｘ方向に並ぶ複数のアノード電極１０１は、基板１１０の第２面１１０ｂにおいてＹ方向に沿って配置されたアノード電極パターン１０５を介して電気的に接続されている。アノード電極パターン１０５は、ストリップ状に形成されているため、アノードストリップパターンともいう。アノード電極パターン１０５（１０５－１～１０５－７）は、Ｙ方向に直交する方向に並んで配置される。アノード電極パターン１０５は、その端部においてアノード端子部１０８と接続されている。例えば、アノード電極１０１－１１、１０１－１２、１０１－１３、１０１－１４は、アノード電極パターン１０５－１を介してアノード端子部１０８－１に電気的に接続されている。
　アノード電極１０１とアノード電極パターン１０５とは、図４に示すような貫通電極１１２で接続されている。なお、アノード電極１０１と貫通電極１１２とは一体であってもよい。例えば、貫通電極１１２のうち基板１１０から露出した部分をアノード電極１０１と定義してもよい。このとき、アノード電極１０１は、基板１１０から突出していても突出していなくてもよい。
　また、図７に示すように、アノード電極１０１と、貫通電極１１２との間に絶縁層１２０とともにビア電極１０２が設けられてもよい。ビア電極１０２の幅は、アノード電極１０１の幅よりも狭いことが好ましい。これにより、貫通電極１１２とアノード電極１０１との位置ずれを緩和できるとともに、検出素子１００の表面において、均一な電場が形成される。なお、ビア電極１０２は、必ずしも設けられなくてもよい。また、第２面１１０ｂ側において貫通電極１１２とアノード電極パターン１０５との間に絶縁層１４０およびビア電極１４２が設けられてもよい。
　基板１１０の第１面１１０ａ上においてＸ方向に沿って露出して配置された第１カソード電極パターン２０５は、Ｘ方向に並んだアノード電極１０１をそれぞれ開口部２０２（第１開口部）で囲み、アノード電極１０１と分離して配置される。なお、この例では、第１カソード電極パターン２０５は、上面および側面の全体が露出しているが、一部のみ露出してもよい。したがって、第１カソード電極パターン２０５は、露出部を有するということができる。第１カソード電極パターン２０５は、その端部において第１カソード端子部２０８と接続されている。第１カソード電極パターン２０５（２０５－１～２０５－７）は、Ｘ方向に直交する方向に並んで配置されている。例えば、第１カソード電極パターン２０５－１は、アノード電極１０１－１１、１０１－２１、１０１－３１、１０１－４１をそれぞれ開口部２０２で囲い、第１カソード端子部２０８－１に接続されている。以下、このような第１カソード電極パターン２０５とアノード電極１０１との関係を、第１カソード電極パターン２０５とアノード電極１０１とが対応する配置の関係として定義する。例えば、第１カソード電極パターン２０５－１は、アノード電極１０１－１１、１０１－２１、１０１－３１、１０１－４１に対応して配置されている。
　基板１１０の第１面１１０ａにおいて、Ｗ方向に沿って配置された第２カソード電極パターン３０５（３０５－１～３０５－７）は、Ｗ方向に並んだアノード電極１０１との間でアノード電極パターン１０５と第１カソード電極パターン２０５とに挟まれるようにアノード電極パターン１０５と第１カソード電極パターン２０５とは分離して配置されている。第２カソード電極パターン３０５－１を例とした場合、第１カソード電極パターン２０５－１～２０５－４とアノード電極パターン１０５－４～１０５－７とによってＺ方向において第２カソード電極パターン３０５－１が挟まれている。
　第２カソード電極パターン３０５は、基板１１０の第１面１１０ａ側に露出部３０５ａを有している。露出部３０５ａは、Ｗ方向に並んだアノード電極１０１をそれぞれ開口部３０２（第２開口部）で囲み、アノード電極１０１と分離して配置される。開口部３０２の幅は、開口部２０２の幅よりも小さい。そのため、露出部３０５ａは、アノード電極１０１と第１カソード電極パターン２０５との間に配置されている。第２カソード電極パターン３０５は、その端部において第２カソード端子部３０８と接続されている。第２カソード電極パターン３０５（３０５－１～３０５－７）は、Ｗ方向に直交する方向に並んで配置されている。例えば、第２カソード電極パターン３０５－１は、アノード電極１０１－４１、１０１－５２、１０１－６３、１０１－７４をそれぞれ開口部３０２で囲い、第２カソード端子部３０８－１に接続されている。以下、このような第２カソード電極パターン３０５とアノード電極１０１との関係を、第１カソード電極パターン２０５とアノード電極１０１とが対応する配置の関係として定義する。例えば、第２カソード電極パターン３０５－１は、アノード電極１０１－４１～アノード電極１０１－７４に対応して配置されている。
　上述のように各電極パターンが配置されることで、１つの第２カソード電極パターン３０５と対応関係にある複数のアノード電極１０１は、互いに異なるアノード電極パターン１０５に接続されている。また、１つの第２カソード電極パターン３０５と対応関係にある複数のアノード電極１０１は、互いに異なる第１カソード電極パターン２０５と対応関係にある。
　本実施形態において、アノード電極１０１、第１カソード電極パターン２０５および第２カソード電極パターン３０５の厚さは、２μｍ以上、３０μｍ以下好ましくは５μｍであることが望ましい。これにより配線抵抗を抑えることができる。また、絶縁層１３０の厚さは、３μｍ以上、１００μｍ以下好ましくは２０μｍであることが望ましい。これにより検出信号のクロストークを抑えることができる。
　ここで、検出素子１００の各構成の寸法について、以下の通り例示する。
・隣接するアノード電極１０１の中心間距離ｄ１（１ピクセル長）：５５４．２６μｍ
・アノード電極１０１の直径ｄ２：６０μｍ
・第１カソード電極パターン２０５の線幅ｄ３：４４０μｍ
・開口部２０２の直径ｄ４：３４０μｍ
・アノード電極パターン１０５の線幅ｄ５：３００μｍ
・第２カソード電極パターン３０５の線幅ｄ６：４４０μｍ
・開口部３０２の直径ｄ７：２６０μｍ
・貫通電極１１２の直径ｄ９：５０μｍ
・ビア電極１０２の直径ｄ１０：３０μｍ
・アノード電極パターン１０５間の距離ｄ１１：１８０μｍ
・第１カソード電極パターン２０５間の距離ｄ１２：４０μｍ
・第２カソード電極パターン３０５間の距離ｄ１３：４０μｍ
［放射線の検出原理］
　次に、放射線検出装置１０における放射線の検出原理について、図８および図９を用いて説明する。なお、ドリフト電極８０は、接地電圧（ＧＮＤ）に対して負の電圧が印加されている。第１カソード電極パターン２０５、第２カソード電極パターン３０５は、接地電圧（ＧＮＤ）が印加されている。アノード電極１０１（アノード電極パターン１０５）は、接地電圧（ＧＮＤ）に対して正の電圧が印加されている。
　図８は、本開示の第１実施形態における検出素子を用いた放射線の検出原理を説明する図である。チャンバ５０に放射線（荷電粒子ＥＰ）が入射すると、チャンバ５０内に存在する気体との相互作用により電子雲ＥＣが形成される。ドリフト電極８０と第１カソード電極パターン２０５との間に発生させた電界Ｅにより、この電子雲の各電子はＺ方向に沿って検出素子１００側に引き寄せられる。検出素子１００側に引き寄せられた電子は、第１カソード電極パターン２０５とアノード電極１０１とで形成される電界によって加速されて、アノード電極１０１に引き寄せられる。このとき、電子が気体と衝突して、気体を電離させる。電離によって生じた電子は雪崩的に増殖してアノード電極１０１に捕捉される。
　図９は、本開示の第１実施形態における検出素子において、アノード電極が電子を捕捉したときの各電極に生じる電荷を説明する図である。雪崩的に増殖した電子が、アノード電極１０１に捕捉されると、アノード電極１０１において一時的に負電荷が生じる。一方、第１カソード電極パターン２０５および第２カソード電極パターン３０５には、電離された気体である陽イオン群が付着し、一時的に正電荷が生じる。増殖した電子の影響によって、これらの電荷から生じるパルス信号（電圧変動）は、アノード端子部１０８、第１カソード端子部２０８および第２カソード端子部３０８から電気信号（検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗ）として読み出せる程度に大きくなる。以下の説明において、アノード端子部１０８－１～１０８－７から出力される検出信号Ｓｘに対応して、検出信号Ｓｘ－１～Ｓｘ－７という場合がある。第１カソード端子部２０８－１～２０８－７から出力される検出信号Ｓｙに対応して、検出信号Ｓｙ－１～Ｓｙ－７という場合がある。第２カソード端子部３０８－１～３０８－７から出力される検出信号Ｓｗに対応して、検出信号Ｓｗ－１～Ｓｗ－７という場合がある。
　これらの検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗにおける電圧変動が生じた時刻と、その電圧変動が生じた電気信号を出力する端子の位置とを用いることによって、荷電粒子ＥＰの飛跡を演算することができる。なお、この飛跡のうち、Ｚ方向の位置は相対的な位置として演算される。
　図１０は、本開示の第１実施形態における検出素子から出力される検出信号のパターンの第１の例を説明する図である。図１０に示す検出信号のパターンは、図８に示すように荷電粒子ＥＰが入射した状況を想定している。この例では、アノード電極１０１－３４（ピクセル（３４））に電子が捕捉され、その後アノード電極１０１－４６（ピクセル（４６））に電子が捕捉された状況を示している。
　このような状況によれば、まず、アノード電極１０１－３４による電子の捕捉に対応して、検出信号Ｓｘ－３、Ｓｙ－４、Ｓｗ－５に電圧変動が生じる。言い換えれば、演算装置９０は、検出信号Ｓｘ－３、Ｓｙ－４、Ｓｗ－５において電圧変動が生じた時刻が同じであると判定すると、検出信号Ｓｘ－３、Ｓｙ－４、Ｓｗ－５に対応するアノード電極パターン１０５－３、第１カソード電極パターン２０５－４および第２カソード電極パターン３０５－５が交差する部分のアノード電極１０１－３４を、電子が捕捉されたアノード電極１０１として特定する。
　その後、アノード電極１０１－４６による電子の捕捉に対応して、検出信号Ｓｘ－４、Ｓｙ－６、Ｓｗ－６に電圧変動が生じる。言い換えれば、演算装置９０は、検出信号Ｓｘ－４、Ｓｙ－６、Ｓｗ－６において電圧変動が生じた時刻が同じであると判定すると、検出信号Ｓｘ－４、Ｓｙ－６、Ｓｗ－６に対応するアノード電極パターン１０５－４、第１カソード電極パターン２０５－６および第２カソード電極パターン３０５－６が交差する部分のアノード電極１０１－４６を、電子が捕捉されたアノード電極１０１として特定する。
　このような場合には、検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗのいずれか１つが存在しなくても、すなわち２種類の検出信号によって、電子が捕捉されたアノード電極を特定することができる。一方、次に説明するように、アノード電極１０１－３４、１０１－４６に同時に電子が捕捉されると、演算装置９０は、２種類の検出信号のみから電子が捕捉されたアノード電極１０１を正確には特定できない。
　図１１は、本開示の第１実施形態における検出素子から出力される検出信号のパターンの第２の例を説明する図である。第２の例では、アノード電極１０１－３４（ピクセル（３４））およびアノード電極１０１－４６（ピクセル（４６））に、同時に電子が捕捉された状況を示している。
　このような状況によれば、演算装置９０は、検出信号Ｓｘ－３、Ｓｘ－４、Ｓｙ－４、Ｓｙ－６，Ｓｗ－５、Ｓｗ－６において電圧変動が生じた時刻が同じであると判定する。このとき、電子が捕捉されたアノード電極１０１は、検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを用いると正確に特定されるが、従来技術のように２種類の検出信号（例えばＳｘ、Ｓｙ）のみを用いると正確には特定されない。この事情について、図１２を用いて説明する。
　図１２は、図１１に示す検出信号のパターンから演算される電子捕捉位置を説明する斜視図である。図１３は、図１１に示す検出信号のパターンから演算される電子捕捉位置を説明する上面模式図である。まず、検出信号Ｓｘ、Ｓｙを用いた場合、アノード電極パターン１０５－３、１０５－４、および第１カソード電極パターン２０５－４、２０５－６が交差する部分は、アノード電極１０１－３４、１０１－４４、１０１－３６、１０１－４６（ピクセル（３４）、（４４）、（３６）、（４６））となる。したがって、実際には電子が捕捉されていないアノード電極１０１－４４、１０１－３６（ピクセル（４４）、（３６））については、誤検出されたことになる。
　一方、検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを用いた場合、アノード電極パターン１０５－３、１０５－４、第１カソード電極パターン２０５－４、２０５－６および第２カソード電極パターン３０５－５、３０５－６が交差する部分は、アノード電極１０１－３４、１０１－４６（ピクセル（３４）、（４６））となる。したがって、検出信号Ｓｘ、Ｓｙのみを用いたときに発生した誤検出は、検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを用いたときには発生しない。
　このように、本実施形態における放射線検出装置１０は、２つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉された場合であっても、３種類の検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを用いているため、この２つのアノード電極１０１を特定することができる。なお、３種類の検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを用いた場合であっても、３つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉されると誤検出をしてしまうことになる。しかし、３つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉される確率は、２つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉される確率よりも小さい。したがって、誤検出を低減することができ、その結果として放射線の検出効率および検出精度が向上する。
　なお、この例では、検出素子１００は、ピクセルが六方配置された３７ピクセル（アノード電極１０１）を有していたが、１つのアノード電極１０１を基準として、少なくとも、Ｘ方向に並ぶ２つのアノード電極１０１と、Ｙ方向に並ぶ２つのアノード電極１０１とを有していることにより、構成を一般化できる。Ｘ方向またはＹ方向に並ぶ２つのアノード電極１０１は、隣接したアノード電極１０１として定義されてもよいし、隣接しないアノード電極１０１として定義されてもよい。隣接しない２つのアノード電極１０１によって一般化される場合には、その間に他のアノード電極１０１が存在することになる。
　互いに隣接する場合には、４つ（２×２）のアノード電極１０１は、例えば、アノード電極１０１－２２、１０１－２３、１０１－３２、１０１－３３（ピクセル（２２）、（２３）、（３２）、（３３））が対応する。互いに隣接しない場合には、４つ（２×２）のアノード電極１０１は、例えば、アノード電極１０１－１１、１０１－１４、１０１－４１、１０１－４４（ピクセル（１１）、（１４）、（４１）、（４４））に対応する。
［検出素子の製造方法］
　次に、図１４乃至図２３を用いて、本実施形態における検出素子１００の製造方法について説明する。
　まず、図１４に示すように、基板１１０に第１面１１０ａから第２面１１０ｂまで貫通する貫通孔１１１を形成する。基板１１０には、高い絶縁性を有する絶縁材料が用いられる。この例では、基板１１０にソーダガラス基板、無アルカリガラス基板、石英ガラス基板などのガラス基板が用いられる。基板１１０の厚さは１００μｍ以上１０００μｍ以下において適宜設定すればよい。この例では、基板１１０の厚さは、３８０μｍである。
　貫通孔１１１は、例えば、基板１１０に対してレーザー照射法（レーザーアブレーション法と呼ぶことができる）を用いることにより形成される。レーザーには、エキシマレーザー、ネオジム：ヤグレーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザー、フェムト秒レーザー等が用いられる。エキシマレーザーを用いる場合、紫外領域の光が照射される。例えば、エキシマレーザーにおいて塩化キセノンを用いる場合、波長が３０８ｎｍの光が照射される。なお、レーザーによる照射径は、１０μｍ以上２５０μｍ未満としてもよい。貫通孔１１１の孔径は、１０μｍ以上２５０μｍ未満の範囲で適宜設定することができる。この例では、貫通孔１１１の孔径は、基板１１０の垂直方向に対して一定であり、５０μｍである。なお、基板１１０の貫通孔１１１を形成する場合、レーザー照射法以外に、ドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて行ってもよい。
　次に、図１５に示すように、貫通孔１１１に対して、貫通電極１１２を形成する。貫通電極１１２には、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）などが用いられる。貫通電極１１２は、めっき法により形成される。例えば、貫通電極１１２は、めっき法により形成された銅（Ｃｕ）が用いられる。めっき法により形成された貫通電極１１２は化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により平坦化処理される。
　次に、図１６に示すように、基板１１０の第１面１１０ａに絶縁層１２０を形成する。絶縁層１２０には無機絶縁材料または有機絶縁材料、あるいは無機絶縁材料および有機絶縁材料を混ぜ合わせた材料が用いられる。絶縁層１２０は塗布法およびラミネート法により形成される。塗布法の具体例としては、スピンコート法、スプレーコート法、スリットコート法、ディップコート法などが挙げられる。この例では、絶縁層１２０には、スピンコート法により形成されたポリイミド膜などが用いられる。絶縁層１２０の厚みは、特に制限されないが、１μｍ以上２０μｍ以下の範囲である。この例では、絶縁層１２０の厚みは、４μｍである。
　次に、図１７に示すように、絶縁層１２０に開口部１２１を設ける。開口部１２１は、例えば、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて形成される。なお、図１７において、絶縁層１２０が感光材を含んでいる場合にはフォトリソグラフィ法のみで開口部１２１を形成してもよい。これにより、製造工程数を削減することができる。
　次に、図１８に示すように、貫通電極１１２および絶縁層１２０上にアノード電極１０１、ビア電極１０２および第２カソード電極パターン３０５を形成する。アノード電極１０１、ビア電極１０２および第２カソード電極パターン３０５は、めっき法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、または印刷法などにより形成される。アノード電極１０１、ビア電極１０２および第２カソード電極パターン３０５には、銅（Ｃｕ）が用いられる。なお、アノード電極１０１、ビア電極１０２および第２カソード電極パターン３０５には、銅（Ｃｕ）以外に、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、またはチタン（Ｔｉ）などの金属材料が用いられてもよい。
　なお、上記の場合、アノード電極１０１とビア電極１０２とは一度に形成される例を示したが、ビア電極１０２は、アノード電極１０１および第２カソード電極パターン３０５を形成する前に形成してもよい。
　次に、図１９に示すように、絶縁層１２０、アノード電極１０１および第２カソード電極パターン３０５上に絶縁層１３０を形成する。絶縁層１３０には、絶縁層１２０と同様の材料および方法を用いてもよい。
　次に、図２０に示すように、アノード電極１０１と、第２カソード電極パターン３０５のうち、露出部３０５ａとなるアノード電極１０１側の端部と、絶縁層１２０とを露出させ、開口部２０２および開口部３０２を形成する。開口部２０２および開口部３０２は、開口部１２１と同様の方法により形成されてもよい。このとき、後に形成される第１カソード電極パターン２０５と第２カソード電極パターン３０５とが、重畳しない部分３０５ｂが露出するように、絶縁層１３０を除去してもよい。これにより、放射線検出時に絶縁層１３０が帯電することが防止され、異常放電を抑制することができる。
　次に、図２１に示すように、絶縁層１３０上に第１カソード電極パターン２０５を形成する。第１カソード電極パターン２０５は、アノード電極１０１、ビア電極１０２および第２カソード電極パターン３０５と同様の材料および方法に形成される。
　次に、図２２に示すように、基板１１０の第２面１１０ｂ上に絶縁層１４０を形成する。絶縁層１４０は、絶縁層１２０と同様の材料および方法に形成される。この例では、絶縁層１４０には、スピンコート法により形成されたポリイミド膜が用いられる。
　次に、図２３に示すように、絶縁層１４０の一部を除去し、貫通電極１１２および絶縁層１４０上にビア電極１４２およびアノード電極パターン１０５を形成する。ビア電極１４２およびアノード電極パターン１０５は、ビア電極１０２、アノード電極１０１および第２カソード電極パターン３０５と同様の材料および方法に形成される。以上の方法により、検出素子１００を製造することができる。
（変形例）
　なお、本実施形態において、貫通孔１１１は、円柱形状を有するものとして、説明したがこれに限定されない。貫通孔の径が基板の垂直方向に対して変化してもよい（言い換えれば、貫通孔の側面は、基板１１０に対する垂直方向に対し平行とならずに、傾きを有してもよい）。例えば、図２４に示すように、第２面１１０ｂ側から第１面１１０ａに向かって貫通孔１１１の径が小さくなっていく形状（すなわち円錐台形状）であってもよい。
　また、本実施形態において、絶縁層１４０およびアノード電極パターン１０５は、第１面側の各要素を形成した後で形成されたが、これに限定されない。絶縁層１４０およびアノード電極パターン１０５を先に形成してから、第１面側の各要素を形成してもよい。
　また、本実施形態において、第２カソード電極パターンの部分３０５ｂは必ずしも露出しなくてもよい（つまり、第２カソード電極パターン３０５において露出部３０５ａのみが露出する）。
　また、本実施形態において、第１カソード電極パターン２０５の開口部２０２の直径ｄ４は、第２カソード電極パターン３０５の開口部３０２の直径ｄ７よりも大きい例を示したがこれに限定されない。また、第１カソード電極パターン２０５の側面と、絶縁層１３０の側面とが面一でなくてよい。例えば、第１カソード電極パターン２０５の開口部２０２の直径ｄ４は、第２カソード電極パターン３０５の開口部３０２の直径ｄ７と同じでもよい。また、図２５に示すように、第１カソード電極パターン２０５の開口部２０２の直径ｄ４が、第２カソード電極パターン３０５の開口部３０２の直径ｄ７よりも狭くなり、第１カソード電極パターン２０５が絶縁層１３０の側面１３０ａの一部を覆うように配置されてもよい。このとき、第２カソード電極パターン３０５の側面のみが露出してもよい。また、図２６に示すように、第１カソード電極パターン２０５の側面が絶縁層１３０の側面１３０ａよりもアノード電極１０１から離れて配置されてもよい。
　また、図２７に示すように、絶縁層１３０に加えてさらにほかの絶縁層１３１を設けて、第１カソード電極パターン２０５と第２カソード電極パターン３０５との間に複数の絶縁層を設けてもよい。絶縁層１３１は、絶縁層１３０と同じ材料でもよいし、異なる材料で形成されてもよい。また、このとき絶縁層１３０の側面と絶縁層１３１の側面とは、単層の場合と同様に連続して配置されてもよいし、図２７に示すように階段状に配置されてもよい。
　また、本実施形態において、第１カソード電極パターン２０５および第２カソード電極パターン３０５には、接地電位（ＧＮＤ）が印加されたが、これに限定されない。例えば、第１カソード電極パターン２０５に印加される電位と第２カソード電極パターン３０５に印加される電位とを異ならせてもよい。アノード電極１０１からの距離に応じて印加される電位を変えてもよい。例えば、第１カソード電極パターン２０５は第２カソード電極パターン３０５よりもアノード電極１０１から離れているため、第１カソード電極パターン２０５に－１００Ｖを印加させ、第２カソード電極パターン３０５に０Ｖを印加させてもよい。このとき、アノード電極１０１に５００Ｖが印加されれば、アノード電極１０１と第１カソード電極パターン２０５との間における電位差はアノード電極１０１と第２カソード電極パターン３０５との間の電位差よりも大きくなる。これにより、アノード電極１０１と第１カソード電極パターン２０５との間の電界強度はアノード電極１０１と第２カソード電極パターン３０５との間の電界強度よりも大きくなり、アノード電極１０１から離れても、第１カソード電極パターン２０５において、信号を十分に検出することができる。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態では、アノード電極パターン１０５上に絶縁層が形成された検出素子について説明する。
　図２８に、検出素子１００Ａの断面模式図を示す。図２８に示すように、検出素子１００Ａは、第１実施形態で示した検出素子１００と異なり、さらに基板１１０およびアノード電極パターン１０５上に絶縁層１５０を有している。絶縁層１５０には、無機絶縁材料または有機絶縁材料が設けられる。絶縁層１５０の厚さは、１μｍ以上１００μｍ未満、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ未満である。この例では、絶縁層１５０の厚さは、２０μｍである。絶縁層１５０を設けることにより、検出素子１００を製造時に生じる基板１１０の反りを抑えることができる。なお、絶縁層１５０を形成する場合、絶縁層１４０、アノード電極パターン１０５を形成した後に絶縁層１５０を形成し、その後に第１面１１０ａ側の各要素を形成することが望ましい。
＜第３実施形態＞
　第１実施形態では、絶縁基板として、ガラス基板を用いる例を示したが、本実施形態では、ガラス基板とは異なる材料を用いた例を示す。
　基板１１０には、ガラス基板のほか、シリコン基板などの半導体基板、サファイア基板、炭化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）基板、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板、ジルコニア（ＺｒＯ2）基板の無機絶縁材料、アクリルまたはポリカーボネートなどを含む樹脂基板、またはこれらの基板が積層されたものが用いられてもよい。
　図２９は、基板１１０Ｂにシリコン基板を用いた検出素子１００Ｂの断面模式図である。図２９に示すように、基板１１０Ｂにシリコン基板を用いる場合、基板１１０Ｂの表面に絶縁層１１５が設けられる。絶縁層１１５は、熱酸化膜でもよいし、塗布法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法によりした窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）や酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）などの絶縁材料が用いられてもよい。したがって、シリコン基板と絶縁層１１５とを組み合わせることにより、基板を介してリーク電流が生じなくなり、絶縁表面を有する基板として用いることができる。
　図３０は、基板１１０Ｃに有機樹脂を用いた検出素子１００Ｃの断面模式図である。図３０において、基板１１０Ｃには、強度を高めるためのガラス繊維を含むポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂が用いられる。一方、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂などの有機樹脂を用いた場合、撓んでしまうために十分な厚さが必要となる。しかし、基板１１０Ｃには、貫通電極１１２を形成する関係上、基板の厚さに制限がある。そのため、アノード電極パターン１０５上に基板１６０および基板１７０を追加して設けることが望ましい。これにより、検出素子１００Ｃの強度を保持することができる。基板１６０および基板１７０には、ガラス繊維を含むポリイミド樹脂が用いられる。
　なお、基板１６０および基板１７０により検出素子１００の強度が保持される場合、基板１１０Ｃにより強度を保持しなくてもよい。この場合、基板１１０Ｃには、ガラス繊維を含まないポリイミド樹脂を用いてもよい。ガラス繊維を含まないことにより、基板１１０Ｃを容易に加工することができる。図３１は、検出素子１００Ｄの断面模式図である。図３１に示すように、基板１１０Ｄの表面をけずり、凹部１１０Ｄｃを設けてもよい。このとき、凹部１１０Ｄｃの表面からアノード電極１０１の上面１０１ａまでの距離ｄ１０１は、基板１１０Ｄの第１面１１０Ｄａから第２カソード電極パターン３０５の上面までの距離ｄ３０５よりも大きくなる。凹部１１０Ｄｃを有することにより、貫通電極１１２の一部が露出することになり、アノード電極１０１と合わせてアノード電極全体の露出面積を広くすることができる。これにより、電場を広げることができ、放射線の検出感度を高めることができる。
＜第４実施形態＞
　本実施形態では、第１カソード電極パターン、第２カソード電極パターンの露出部、アノード電極が同一の層に配置された検出素子の例を示す。
　図３２は、検出素子１００Ｅの断面模式図である。図３２に示すように、検出素子１００Ｅにおいて、第２カソード電極パターン３０５Ｅの露出部３０５Ｅａは、ビア電極部３０５Ｅｃ上に配置され、第１カソード電極パターン２０５と同一の層（この例では、絶縁層１３０上）に露出して設けられている。同様にアノード電極１０１Ｅも電極１０３およびビア電極１０４を介して第１カソード電極パターン２０５と同一の層に露出して設けられている。上記構成を有することにより、ドリフト電極８０から第１カソード電極パターン２０５までの距離と、ドリフト電極８０から第２カソード電極パターン３０５までの距離とが同じとなる。これにより、電離した電子が２つのカソード電極パターンに到達する速度を均一にすることができる。したがって、放射線の検出感度を向上させることができる。また、図３２の場合、絶縁層１３０による平坦な絶縁表面上に、アノード電極１０１Ｅ、第１カソード電極パターン２０５、および第２カソード電極パターン３０５Ｅの露出部３０５Ｅａを形成することになる。このため、絶縁層１３０上に成膜した導電膜を加工して、アノード電極１０１Ｅ、第１カソード電極パターン２０５、および第２カソード電極パターン３０５Ｅの露出部３０５Ｅａを安定して形成することができる。
＜第５実施形態＞
　本実施形態では、第１カソード電極パターンの形状の異なる検出素子の例を示す。
　図３３は、検出素子１００Ｆの上面模式図である。図３４は、図３３の一部を拡大した模式図である。図３３および図３４に示すように、本実施形態の第１カソード電極パターン２０５の縁部の形状が波型形状を有し、第１実施形態で示した第１カソード電極パターン２０５の直線状の縁部と異なっている。この例では、第１カソード電極パターン２０５Ｆ（２０５Ｆ－１～２０５Ｆ－７）の縁部の形状は流線形である。このとき、図３４に示すように、アノード電極１０１－２２とＸ方向において、隣接するアノード電極１０１－３２とを結ぶ仮想の直線２０５Ｆａを設けた場合、アノード電極１０１－２２の中心から直線２０５Ｆａに直交する仮想の直線２０５Ｆｂが第１カソード電極パターン２０５Ｆ－２の縁部と交差する点を点２０５Ｆｃとする。また、アノード電極１０１－２２とアノード電極３２との間の点を中間点２０５Ｆｄとした場合、中間点２０５Ｆｄから直線２０５Ｆａに直交する仮想の直線線２０５Ｆｅが第１カソード電極パターン２０５Ｆ－２の縁部と交差する点を点２０５Ｆｆとする。アノード電極１０１－２２の中心から点２０５Ｆｃまでの距離を距離ｄ１４とし、中間点２０５Ｆｄから点２０５Ｆｆまでの距離を距離ｄ１５とすると、距離ｄ１４は距離ｄ１５よりも大きくなる。上記形状を有することにより、アノード電極１０１に最も近い第１カソード電極パターンに電気力線が向かうため、放射線の検出精度をさらに高めることができる。
　なお、第１カソード電極パターン２０５の縁部の形状は、流線形に限定されない。例えば、図３５に示すように、第１カソード電極パターン２０５の縁部の形状は、ジグザグ形状を有してもよい。
＜第６実施形態＞
　第６実施形態は、第１実施形態と比べて、第２カソード電極パターンの構造が異なっている。すなわち、隣接する２つの第２カソード電極パターンが接続されて、線幅の大きい第２カソード電極パターンを構成している検出素子の例である。
　図３６は、検出素子の第２カソード電極パターンを説明する図である。第１実施形態の検出素子１００では、１つの第２カソード電極パターン３０５と対応関係にある複数のアノード電極１０１は、互いに異なるアノード電極パターン１０５に接続されている。また、１つの第２カソード電極パターン３０５と対応関係にある複数のアノード電極１０１は、互いに異なる第１カソード電極パターン２０５と対応関係にある。一方、本実施形態の検出素子１００Ｇでは、図３６に示すように、検出素子１００Ｂにおいて１つの第２カソード電極パターン３０５Ｇに対応する複数のアノード電極１０１には、同一のアノード電極パターン１０５に接続された２つのアノード電極１０１、および同一の第１カソード電極パターン２０５に対応している２つのアノード電極１０１が含まれる。この例では、第２カソード電極パターン３０５Ｇ－４は、アノード電極１０１－１２に対してＸ方向に並んで配置されたアノード電極１０１－２２、およびアノード電極１０１－１２に対してＷ方向に並んで配置されたアノード電極１０１－２３を領域（露出部３０５Ｇａ－１２、３０５Ｇａ－２２、３０５Ｇａ－２３）を有する。第２カソード電極パターン３０５Ｇ－４において、露出部３０５Ｇａ－１２、３０５Ｇａ－２２、３０５Ｇａ－２３は、電気的に接続されている。
　例えば、第１実施形態における第２カソード電極パターン３０５－２、３０５－３は、本実施形態における第２カソード電極パターン３０５Ｇ－２として、電気的に接続されている。アノード電極１０１－２２（ピクセル（２２））およびアノード電極１０１－３１（ピクセル（３１））に、同時に電子が捕捉された状況を、図３７を例に示す。まず、検出信号Ｓｘ、Ｓｙを用いた場合、アノード電極パターン１０５－２、１０５－３、および第１カソード電極パターン２０５－１、２０５－２が交差する部分は、アノード電極１０１－２１、１０１－２２、１０１－３１、１０１－３２（ピクセル（２１）、（２２）、（３１）、（３２））となる。したがって、実際には電子が捕捉されていないアノード電極１０１－２１、１０１－３２（ピクセル（２１）、（３２））については、誤検出されたことになる。
　一方、検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを用いた場合、アノード電極パターン１０５－２、１０５－３、第１カソード電極パターン２０５－１、２０５－２および第２カソード電極パターン３０５Ｇ－２と３０５Ｇ－４の両方が交差する部分から、アノード電極１０１－２２、１０１－３１（ピクセル（２２）、（３１））と検出された場所を特定できる。
　また、アノード電極１０１－２１（ピクセル２１）およびアノード電極１０１－３２（ピクセル（３２））に同時に電子が捕捉された場合は、第２カソード電極パターン３０５Ｇ－２のみが交差する部分として検出できる。このように隣接する２つの第２カソード電極パターンが接続されて、線幅の大きい第２カソード電極パターンを構成している検出素子の場合であっても、第２カソード電極パターンが１つ関係しているか、２つ関係しているか識別が可能できるため誤検出を防止することができる。
　また、第２カソード電極パターンの数が減ることにより、放射線の検出信号Ｓｗの数を減らすことができる。したがって、本実施形態を用いることにより、検出分解能を下げることなく、消費電力の削減、検出コストの削減が可能となる。
　なお、３種類の検出信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｗを用いた場合であっても、３つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉されると誤検出をしてしまうことになる。しかし、３つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉される確率は、２つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉される確率よりも小さい。したがって、誤検出を低減することができ、その結果として放射線の検出精度が向上する。
　なお、本実施形態では、隣接する２つの第２カソード電極パターンが接続されて、線幅の大きい第２カソード電極パターンを構成している例を示したが、３つの第２カソード電極パターンが接続されてもよい。
　また、隣接する第２カソード電極パターンに限定されず、隣接する第１カソード電極パターンが同様に接続されてもよい。図３８において、例えば、第１実施形態の第１カソード電極パターン２０５－２と第１カソード電極パターン２０５－３とが接続されて、第１カソード電極パターン２０５Ｇ－２が設けられている。図３８において、第１カソード電極パターンの面積が大きくなることにより、広い面積で電場を形成することができ、放射線を検出する際によりイオンを吸収しやすくなる。また、絶縁層１２０および絶縁層１３０が帯電することを抑えることができる。したがって、本実施形態の検出素子を用いることにより、安定して放射線を検出することができる。
　また、図３９に示すように、隣接するアノード電極パターンが接続されてもよい。この例では、第１実施形態のアノード電極パターン１０５－２とアノード電極パターン１０５－３とが接続されて、アノード電極パターン１０５Ｇ－２が設けられる。
　＜第７実施形態＞
　本実施形態では、アノード電極の配置、および第２カソード電極パターンの形状が異なる検出素子の例について説明する。
　図４０は、検出素子１００Ｈの上面模式図である。図４０に示すように、本実施形態では、第１実施形態のアノード電極１０１の配置と異なり、Ｘ方向とＹ方向とが直交（９０度）で配置された構成を有する。このとき、Ｗ方向は、Ｘ方向に延在した直線とＹ方向に延在した直線とのいずれに対しても、４５度で交わる線に沿った方向を示す。
　図４０において、第２カソード電極パターン３０５Ｈ（３０５Ｈ－１～３０５Ｈ－７）は、環状パターン３０５Ｈｄおよび隣接する環状パターンを接続する直線形状の接続パターン３０５Ｈｅを含む。環状パターン３０５Ｈｄは、第１実施形態の露出部３０５ａと実質的に同じである。第２カソード電極パターン３０５Ｈにおいて、環状パターン３０５Ｈｄの外周の幅ｄ１６（開口部２０２の直径と同等）は、接続パターン３０５Ｈｅの幅ｄ１７より大きいことが好ましい。これにより、環状パターンを大きく配置しても、隣接する第２カソード電極パターン３０５と接触することを防止することができる。
　なお、本実施形態において、接続パターンは直線形状を有しているが、これに限定されない。第５実施形態で示したように接続パターンは波線形状を有してもよい。これにより、第１カソード電極パターン２０５との間のクロストークノイズを抑制することができる。
　＜第８実施形態＞
　本実施形態では、第３カソード電極パターンを有する検出素子の例について説明する。
　図４１は、検出素子１００Ｉの上面模式図である。図４１は、検出素子１００Ｉの一部の断面模式図である。図４１に示すように、検出素子１００Ｉは、アノード電極１０１、アノード電極パターン１０５、第１カソード電極パターン２０５、および第２カソード電極パターン３０５Ｉに加えて第３カソード電極パターン４０５Ｉを有している。検出素子１００Ｉにおいて、アノード電極１０１と第１カソード電極パターン２０５とは直交して配置される。第２カソード電極パターン３０５Ｉは、Ｗ方向に沿って配置される。例えば、第２カソード電極パターン３０５Ｉ－４は、アノード電極１０１－２２とアノード電極１０１－３３とに対応してＷ方向に沿って配置される。第３カソード電極パターン４０５Ｉ（４０５Ｉ－１～４０５Ｉ－７）は、Ｗ方向に直交する方向であるＶ方向に沿って配置される。第３カソード電極パターン４０５Ｉ－３は、アノード電極１００－２３とアノード電極１０１－３２に対応してＶ方向に沿って配置される。第３カソード電極パターン４０５Ｉは、第３カソード端子４０８Ｉと電気的に接続される。
　また、図４２に示すように、第３カソード電極パターン４０５Ｉは、第１カソード電極パターン２０５と、第２カソード電極パターン３０５Ｉとで挟まれる部分を有する。この例では、第３カソード電極パターン４０５Ｉは、第２カソード電極パターン３０５Ｉ上の絶縁層１３０と第１カソード電極パターン２０５下の絶縁層１３１に挟まれている。さらに、第３カソード電極パターン４０５Ｉは、露出部４０５Ｉａを有する。露出部４０５Ｉａは、露出部３０５Ｉａと同様に基板１１０の第１面１１０ａ側において露出している。露出部４０５Ｉａは、アノード電極１０１、第１カソード電極パターン２０５および第２カソード電極パターン３０５Ｉと分離して配置される。本実施形態を用いることにより、同時検出する可能性が高い、高線量の環境において、放射線の検出効率を高めることができる。
　なお、本実施形態では、第３カソード電極パターン４０５Ｉ（４０５Ｉ－１～４０５Ｉ－７）は、Ｗ方向に直交する方向であるＶ方向に沿って配置される例を示したがこれに限定されない。第３カソード電極パターン４０５Ｉは、アノード電極１０１－２３を通り、かつアノード電極１０１－２２とアノード電極１０１－３３との間を通る方向に配置されてもよい。例えば、アノード電極１０１－２３とアノード電極１０１－３１とを通る方向でもよいし、アノード電極１０１－２３とアノード電極１０１－４２とを通る方向でもよい。
　また、本実施形態では、カソード電極パターンが３つある例を示したが、これに限定されず、４つの以上のカソード電極パターンを有してもよい。これにより、さらに同時検出する可能性が高い、高線量の環境において、放射線の検出効率を高めることができる。
＜具体的構成例＞
　上記の各実施形態における放射線検出装置１０は、図４３および図４４に示すような具体的な構成の例として実現される。
　図４３は、本開示の各実施形態における放射線検出装置の具体的な構成例を説明する図である。この放射線検出装置１０は、上述したように、電源装置（図示せず）およびチャンバ５０を有している。チャンバ５０の内部には、検出素子１００（第１実施形態の場合）、ドリフトケージ７０およびドリフト電極８０が配置されている。検出素子１００とドリフト電極８０とは対向して配置されている。放射線を検出するときには、チャンバ５０の内部に、上述したような希ガスおよびクエンチングガスの混合ガスが封入される。
　図４４は、放射線検出装置１０を用いたコンプトンカメラ２０の概略構成図である。図４４に示すように、検出モジュール５２は放射線検出装置１０を５方向から取り囲むように設けられている。図４４においては、５箇所の検出モジュールにそれぞれ符号５２ａ～５２ｅを付している。なお、５方向に検出モジュール５２を設けた例を示したが、少なくとも１方向（例えば、アノード電極１０１の下方向）に設けてあればよい。
　コンプトンカメラ２００の原理は次の通りである。まず、外部から放射線検出装置１０にγ線が入射すると、ある確率で入射γ線がチャンバ５０内の気体と衝突し、γ線の散乱が発生する。図４４に示す符号Ａは、衝突位置である。衝突により進行方向が変化した散乱γ線は、放射線検出装置１０を透過して検出モジュール５２に入射する。検出モジュール５２に散乱γ線が入射すると発光が生じ、この発光が光電子増倍管等によって電気信号に変換される。このようにして得られた電気信号は、散乱γ線の入射した位置及びその時刻を示す情報として取得される。このとき、散乱γ線のエネルギーを取得してもよい。散乱γ線のエネルギーを取得すると、所定の線源からのγ線がチャンバ内で１回のみ散乱したときに想定されるエネルギー範囲に限定して検出するように構成することにより、複数回散乱したγ線による影響（ノイズ）を除去することが可能となる。
　一方、入射γ線と衝突したチャンバ５０内の気体は、符号Ａの位置から所定の方向に反跳電子ｅ-（荷電粒子）を放出する。すると、反跳電子の飛跡に沿って電子雲が発生する。電子雲を構成する電子は、ドリフト電極８０とピクセル電極（アノード電極１０１）との間の電場によって、ピクセル電極（アノード電極１０１）へ引き寄せられる。このとき、ピクセル電極（アノード電極１０１）の近傍まで引き寄せられた電子は気体と衝突し、気体を電離させる。さらに電離によって生じた電子は雪崩的に増殖し、ピクセル電極（アノード電極１０１）にて検出される。このようにして得られた電気信号は検出信号に相当し、該検出信号は、電子が検出されたピクセルの位置及び当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な信号である。
　なお、散乱γ線が検出モジュール５２に入射してからピクセル電極（アノード電極１０１）で電子が検出されるまでの時間によって、そのピクセル電極（アノード電極１０１）から電子雲が生じた位置までの距離（Ｚ方向の位置）が算出できる。
１…放射線検出システム、１０…放射線検出装置、２０…コンプトンカメラ、５０…チャンバ、５２…検出モジュール、５５…エンコーダ、６０…電源装置、７０…ドリフトケージ、８０…ドリフト電極、９０…演算装置、１００…検出素子、１０１…アノード電極、１０２…ビア電極、１０３…電極、１０４…ビア電極、１０５…アノード電極パターン、１０８…アノード端子部、１１０…基板、１１１…貫通孔、１１２…貫通電極、１１５…絶縁層、１２０…絶縁層、１２１…開口部、１３０…絶縁層、１３１…絶縁層、１４０…絶縁層、１４２…ビア電極、１５０…絶縁層、１６０…基板、１７０…基板、２０２…開口部、２０５…第１カソード電極パターン、２０８…第１カソード端子部、３０２…開口部、３０５…第２カソード電極パターン、３０８…第２カソード端子部

Claims (16)

  1. 　絶縁基板の第１面側に露出して配置された複数の露出電極であって、第１露出電極、前記第１露出電極の第１方向に配置された第２露出電極、前記第１露出電極の第１方向と交差する第２方向に配置された第３露出電極、および、前記第２露出電極の前記第２方向かつ前記第３露出電極の前記第１方向に配置された第４露出電極を、少なくとも含む露出電極と、
    　前記絶縁基板の第１面の反対側の第２面側に配置された第１電極パターンであって、前記第１露出電極と前記第２露出電極とに第１貫通電極により接続されたパターン、および前記第３露出電極と前記第４露出電極とに第２貫通電極により接続されたパターンを、少なくとも含む第１電極パターンと、
    　第１露出部を有する第２電極パターンあって、前記第１露出電極と前記第３露出電極とに対応して前記第２方向に沿って配置されたパターン、および前記第２露出電極と前記第４露出電極とに対応して前記第２方向に沿って配置されたパターンを、少なくとも含み、前記第１露出部は、前記第１面側において露出し、前記露出電極と分離して配置される、第２電極パターンと、
    　第２露出部を有する第３電極パターンであって、前記第１露出電極と前記第４露出電極とを結ぶ第３方向に沿って配置され、かつ、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンとで前記第３電極パターンを挟むように配置されたパターンを、少なくとも含み、前記第２露出部は、前記第１面側において露出し、前記露出電極および前記第２電極パターンと分離して配置される、第３電極パターンと、
    　を備えることを特徴とする検出素子。
  2. 　前記第２電極パターンは、前記露出電極の一つを囲む第１開口部を有し、
    　前記第３電極パターンは、前記露出電極の一つを囲む第２開口部を有し、
    　前記第１開口部の幅は、前記第２開口部の幅よりも大きいことを特徴とする、
    　請求項１に記載の検出素子。
  3. 　前記第３電極パターンの前記第２露出部は、前記第２電極パターンと同一の層に配置されることを特徴とする、
    　請求項１に記載の検出素子。
  4. 　前記露出電極は、前記第２電極パターンと同一の層に配置されることを特徴とする、
    　請求項３に記載の検出素子。
  5. 　前記第１電極パターン、前記第２電極パターン、および前記第３電極パターンの少なくともいずれか一つは、前記第１露出電極、前記第２露出電極、および前記第４露出電極を囲む領域において、電気的に接続されていることを特徴とする、
    　請求項１に記載の検出素子。
  6. 　前記第２面側において、前記第１電極パターン上の絶縁層を有する、
    　請求項１に記載の検出素子。
  7. 　前記第１露出電極と前記第２露出電極とは隣接して配置され、
    　前記第１露出電極と前記第３露出電極とは隣接して配置され、
    　前記第１露出電極と前記第４露出電極とは隣接して配置されていることを特徴とする、
    　請求項１に記載の検出素子。
  8. 　前記第１露出電極と前記第２露出電極との距離、前記第１露出電極と前記第３露出電極との距離、および前記第１露出電極と前記第４露出電極との距離は等しいことを特徴とする、
    　請求項７に記載の検出素子。
  9. 　前記第２電極パターンに前記第１露出電極と第３露出電極とを結ぶ第１仮想直線を設けたときに、前記第１露出電極の中心と、前記第１露出電極の前記中心を通り前記第１仮想直線に直交する第２仮想直線が前記第２電極パターンの縁部と交差する第１交点との距離は、前記第１露出電極と前記第３露出電極との間の中間点と、前記中間点を通り前記第１仮想直線に直交する第３仮想直線が前記第２電極パターンの縁部と交差する第２交点との距離よりも大きいことを特徴とする、
    　請求項８に記載の検出素子。
  10. 　前記第２電極パターンは、波線形状の縁部を有することを特徴とする、
    　請求項９に記載の検出素子。
  11. 　前記露出電極は、前記第２露出電極を通り、かつ前記第１露出電極と前記第４露出電極との間を通る第４方向に設けられた第５露出電極をさらに含み、
    　第３露出部を有する第４電極パターンであって、前記第１露出電極と前記第５露出電極とに対応して前記第４方向に沿って配置され、かつ、前記第２電極パターンと前記第３電極パターンとで前記第４電極パターンを挟むように配置されたパターンを、少なくとも含み、前記第３露出部は、前記第１面側において露出し、前記露出電極、前記第２電極パターン、および前記第３電極パターンと分離して配置される、第４電極パターンをさらに含む、
    　請求項１に記載の検出素子。
  12. 　前記第３電極パターンは、前記第１露出電極を囲む第１環状パターンと、前記第４露出電極を囲む第２環状パターンと、前記第１環状パターンと前記第２環状パターンとを接続する接続パターンを有し、
    　前記接続パターンの幅は、前記第１環状パターンの外周幅および前記第２環状パターンの外周幅より狭いことを特徴とする、
    　請求項７に記載の検出素子。
  13. 　前記第３電極パターンは絶縁表面上に設けられ、
    　前記絶縁表面は凹部を有し、
    　前記露出電極は前記凹部に設けられ、
    　前記凹部の表面から前記露出電極の上面までの距離は、前記絶縁表面から前記第３電極パターンの上面までの距離よりも大きいことを特徴とする、
    　請求項１に記載の検出素子。
  14. 　請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の検出素子と、前記検出素子の前記露出電極、前記第１電極パターン、前記第２電極パターンおよび前記第３電極パターンに接続された電源装置と、を含むことを特徴とする、
    　放射線検出装置。
  15. 　前記電源装置により印加される前記露出電極の電位と前記第２電極パターンの電位と間の電位差は、前記電源装置により印加される前記露出電極の電位と前記第３電極パターンの電位との間の電位差よりも大きいことを特徴とする、
    　請求項１４に記載の放射線検出装置。
  16. 　請求項１４に記載の放射線検出装置と、前記放射線検出装置を取り囲むように設けられた光を検出する検出モジュールとを含むことを特徴とする、コンプトンカメラ。
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