WO2023233768A1 - 放射線検出器及び放射線検出装置 - Google Patents

放射線検出器及び放射線検出装置 Download PDF

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WO2023233768A1
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light
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radiation detector
scintillator
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哲也 吉田
重幸 中村
剛 太田
拓也 松本
卓也 藤田
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes

Definitions

  • the present disclosure relates to a radiation detector and a radiation detection device.
  • Patent Document 1 describes a radiation detector that includes a photoelectric conversion element, a filter placed on the photoelectric conversion element, and a fluorescent element placed on the filter.
  • a radiation detector that includes a photoelectric conversion element, a filter placed on the photoelectric conversion element, and a fluorescent element placed on the filter.
  • the radiation detector described in Patent Document 1 when radiation is incident on the fluorescent element, light is emitted from the fluorescent element, and of the light, only light in a short wavelength band passes through a filter and enters the photoelectric conversion element, The light in the short wavelength band is detected by the photoelectric conversion element.
  • an optical semiconductor element having a plurality of light-receiving areas is used as a photoelectric conversion element, and a scintillator unit having at least one scintillator corresponding to the plurality of light-receiving areas is used as a fluorescent element.
  • a scintillator unit having at least one scintillator corresponding to the plurality of light-receiving areas is used as a fluorescent element.
  • An object of the present disclosure is to provide a radiation detector and a radiation detection device that can accurately detect radiation.
  • a radiation detector includes [1] "an optical semiconductor element having a plurality of light-receiving areas, a scintillator unit disposed on the optical semiconductor element, and a space between the optical semiconductor element and the scintillator unit. an adhesive layer disposed in the scintillator unit, the scintillator unit has at least one scintillator corresponding to the plurality of light-receiving regions, and each of the plurality of light-receiving regions has a plurality of scintillators connected in parallel to each other.
  • each of the plurality of light receiving sections includes an avalanche photodiode operating in Geiger mode and a quenching resistor connected in series with the avalanche photodiode, and each of the plurality of light receiving sections includes a quenching resistor connected in series with the avalanche photodiode, and Among them, the distance between adjacent light-receiving regions is greater than the distance between opposing light-receiving regions and scintillators among the plurality of light-receiving regions and the at least one scintillator.
  • the distance between adjacent light-receiving regions is greater than the distance between opposing light-receiving regions and scintillators.
  • a radiation detector according to one aspect of the present disclosure is [2] "the radiation detector according to [1] above, wherein the adhesive layer is in contact with each of the optical semiconductor element and the scintillator unit", Good too.
  • this radiation detector since there is no interface between multiple layers between the optical semiconductor element and the scintillator unit, when light is emitted by a certain scintillator due to incidence of radiation, it is possible to The incidence of light into the light-receiving region adjacent to the light-receiving region is further promoted, and the incidence of light into the light-receiving region adjacent to the light-receiving region is further suppressed.
  • the radiation detector according to one aspect of the present disclosure further includes [3] "an optical filter layer disposed between the optical semiconductor element and the scintillator unit, and the adhesive layer is arranged between the optical filter layer and the scintillator unit.
  • the optical filter layer is in contact with each of the optical semiconductor element and the adhesive layer, and the adhesive layer is in contact with each of the optical filter layer and the scintillator unit.
  • the radiation detector described in [1] above may also be used. According to this radiation detector, when light is emitted in a certain region within the scintillator due to the incidence of radiation, the incidence of light in a desired wavelength band into the light-receiving region facing that region is promoted. This suppresses light from entering the light receiving area adjacent to the light receiving area.
  • the radiation detector according to one aspect of the present disclosure is provided in accordance with any one of [1] to [3] above, [4] “The distance between the adjacent light-receiving regions is 0.1 mm or more.
  • the radiation detector described above may also be used. According to this radiation detector, when light is emitted in a certain region within the scintillator due to the incidence of radiation, the incidence of light into the light receiving region facing that region and the neighboring light receiving region is further suppressed. be done.
  • a radiation detector according to one aspect of the present disclosure is [5] “The radiation detector according to any one of [1] to [4] above, wherein each of the plurality of light receiving portions has a width of 50 ⁇ m or less. ”. According to this radiation detector, even if, for example, a shift occurs between the light-receiving region and the scintillator that face each other, it is possible to suppress a decrease in energy resolution in radiation detection.
  • the radiation detector according to one aspect of the present disclosure includes [6] “any one of [1] to [5] above, further comprising a wiring board on which a plurality of optical semiconductor elements, each of which is the optical semiconductor element, is mounted. It may also be the radiation detector described in . According to this radiation detector, the radiation detection range can be expanded while maintaining the size of the optical semiconductor element at an appropriate size.
  • the radiation detector according to one aspect of the present disclosure is provided in [7] "The plurality of optical semiconductor elements are arranged in one direction, and in each of the plurality of optical semiconductor elements, the plurality of light receiving areas are arranged in the one direction.
  • the plurality of light-receiving regions are arranged in a row, and the plurality of light-receiving regions include a pair of first light-receiving regions located at both ends in the one direction, and a plurality of second light-receiving regions located between the pair of first light-receiving regions. and, in the one direction, each width of the pair of first light receiving areas is smaller than the width of each of the plurality of second light receiving areas. There may be.
  • the scintillator unit has a plurality of scintillators corresponding to a plurality of light receiving areas, even if the arrangement pitch of the plurality of optical semiconductor elements arranged in one direction varies, Since the displacement of the scintillator with respect to the light receiving region is absorbed by the first light receiving region, it is possible to suppress an increase in the amount of displacement of the scintillator with respect to the light receiving region in all optical semiconductor elements.
  • a radiation detector according to one aspect of the present disclosure is [8] "the radiation detector according to [6] or [7] above, wherein the plurality of optical semiconductor elements are directly mounted on the wiring board". It's okay. According to this radiation detector, the heat emitted from each of the plurality of optical semiconductor elements can be efficiently released to the wiring board, and the gain (multiplication factor) of each of the plurality of optical semiconductor elements can fluctuate. It is possible to reliably suppress variations in gain among the optical semiconductor elements.
  • a radiation detector according to one aspect of the present disclosure is [9] "the radiation detector according to [8] above, wherein the plurality of optical semiconductor elements are fixed on a common pad included in the wiring board". There may be. According to this radiation detector, the heat generated in each of the plurality of optical semiconductor elements can be more efficiently dissipated to the wiring board, and the gain of each of the plurality of optical semiconductor elements can fluctuate. Variations in gain between elements can be suppressed more reliably.
  • a radiation detector includes [10] “The at least one scintillator is a plurality of scintillators corresponding to the plurality of light receiving regions,” the radiation detector according to any one of [1] to [9] above, It may also be the radiation detector described in . According to this radiation detector, when light is emitted by a certain scintillator due to the incidence of radiation, the incidence of the light into the light-receiving region facing the scintillator is promoted, and the light-receiving region adjacent to the light-receiving region is promoted. The incidence of light into the area is suppressed.
  • the radiation detector according to one aspect of the present disclosure includes [11] "The scintillator unit further includes a light reflecting member that covers a surface of each of the plurality of scintillators other than the surface on the optical semiconductor element side. , the radiation detector described in [10] above. According to this radiation detector, when light is emitted by a certain scintillator due to the incidence of radiation, the incidence of the light into the light-receiving area facing the scintillator is further promoted, and the light is emitted from the light-receiving area adjacent to the scintillator. The incidence of light into the light receiving area is further suppressed.
  • a radiation detection device corresponds to the radiation detector according to any one of [1] to [11] above and the plurality of light receiving areas, and A plurality of signal processing sections that process pulse signals output from each of the light receiving regions, each of the plurality of signal processing sections including a waveform shaping circuit, a plurality of comparators, and a plurality of counters.
  • the waveform shaping circuit shapes the waveform of the pulse signal so that the pulse width becomes short
  • each of the plurality of comparators adjusts the intensity of the pulse signal input from the waveform shaping circuit to a plurality of different intensities.
  • each of the plurality of counters counts the pulse signal having an intensity exceeding each of the plurality of thresholds for each of the plurality of thresholds. .
  • the radiation detection device described above it is possible to discriminate the energy of radiation for each of the plurality of light receiving areas.
  • the radiation detection device provides the following features: [13] “Each of the plurality of signal processing units further includes an anode potential correction circuit, and the anode potential correction circuit includes an anode of each of the plurality of light receiving regions.
  • the radiation detection device may correct the potential on the side for each of the plurality of light-receiving regions. According to this radiation detection device, the gain can be adjusted for each of the plurality of light receiving areas.
  • the radiation detection device further includes [14] “a cathode potential correction circuit corresponding to the plurality of light receiving areas, and the cathode potential correction circuit is connected to a temperature sensor further included in the radiation detector.
  • the radiation detection device may correct the cathode-side potential of each of the plurality of light-receiving regions at once in accordance with the output signal. According to this radiation detection device, it is possible to suppress variations in the gains of the plurality of light receiving regions due to the temperature of the optical semiconductor element.
  • the radiation detection device further includes [15] “a threshold linearity correction circuit corresponding to the plurality of light-receiving regions, wherein each of the plurality of thresholds corresponds to one of the plurality of light receiving regions.
  • the radiation detection device according to any one of [12] to [14] above, which corrects each of the plurality of threshold values so that they are equal between the light receiving areas. According to this radiation detection device, it is possible to suppress variations in the threshold values input to each of the plurality of comparators that correspond to each other between the plurality of light-receiving regions.
  • FIG. 1 is a plan view of a radiation detector according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of a portion of the radiation detector shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the radiation detector along line III-III shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the light receiving area and the scintillator shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion of the optical semiconductor device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of the optical semiconductor element shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a portion of a modified optical semiconductor element.
  • FIG. 1 is a plan view of a radiation detector according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of a portion of the radiation detector shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the radiation detector along line III-III shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of deviation of the scintillator with respect to the light receiving area and the statistical limit of energy resolution.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a portion of the radiation detector shown in FIG. 3.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between radiation energy and leakage light for Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 11 is a graph showing the energy resolution of Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 12 is a graph showing normalized outputs for Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between radiation dose rate and gain fluctuation for Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 14 is a block diagram of a radiation detection device according to one embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a portion of a modified radiation detector.
  • FIG. 16 is a plan view of an optical semiconductor element of a modified radiation detector.
  • FIG. 17 is a plan view of a modified radiation detector.
  • FIG. 18 is an exploded perspective view of a modified radiation detector.
  • FIG. 19 is an exploded perspective view of a modified radiation detector.
  • the radiation detector 1 includes a plurality of optical semiconductor elements 2, a plurality of scintillator units 3, an adhesive layer 4, a wiring board 5, and a plurality of wires 6. , a protective resin member 7, and a temperature sensor 8.
  • the thickness direction of the wiring board 5 will be referred to as the Z direction
  • one direction parallel to the Z direction will be referred to as the X direction
  • the direction perpendicular to both the Z direction and the X direction will be referred to as the Y direction.
  • the protective resin member 7 is shown by a two-dot chain line. Further, in FIG. 2, illustration of the plurality of scintillator units 3 is omitted.
  • the wiring board 5 has a front surface 5a and a back surface 5b. When viewed from the Z direction, the wiring board 5 has, for example, a rectangular shape with the long side direction in the X direction and the short side direction in the Y direction.
  • a mounting pad (pad) 51 is provided on the surface 5a of the wiring board 5.
  • the mounting pad 51 has a predetermined width in the Y direction and extends in the X direction across the surface 5a.
  • the plurality of optical semiconductor elements 2 are fixed in a line in the X direction (one direction) on a common mounting pad 51 of the wiring board 5 by, for example, die bonding. That is, the plurality of optical semiconductor elements 2 are directly mounted on the wiring board 5.
  • the temperature sensor 8 is a sensor for measuring the temperature of the plurality of optical semiconductor elements 2, and is mounted on the back surface 5b of the wiring board 5.
  • Each optical semiconductor element 2 has a semiconductor layer 21 and a wiring layer 22.
  • the semiconductor layer 21 has a front surface 21a and a back surface 21b.
  • the wiring layer 22 is formed on the surface 21a of the semiconductor layer 21.
  • the back surface 21b of the semiconductor layer 21 is fixed to the mounting pad 51.
  • each optical semiconductor element 2 has, for example, a rectangular shape with the long side direction in the X direction and the short side direction in the Y direction.
  • the semiconductor layer 21 and the wiring layer 22 constitute a plurality of light receiving regions 23. That is, each optical semiconductor element 2 has a plurality of light receiving regions 23. In each optical semiconductor element 2, the plurality of light receiving regions 23 are arranged in a line in the X direction.
  • each of the pair of light receiving regions (first light receiving region) 23A is smaller than the width of each of the plurality of light receiving regions (second light receiving region) 23B.
  • the pair of light receiving regions 23A are a pair of light receiving regions located at both ends in the X direction among the plurality of light receiving regions 23 that each optical semiconductor element 2 has.
  • the plurality of light-receiving regions 23B are the plurality of light-receiving regions located between the pair of light-receiving regions 23A among the plurality of light-receiving regions 23 that each optical semiconductor element 2 has.
  • each light receiving area 23A When viewed from the Z direction, each light receiving area 23A has, for example, a rectangular shape with the Y direction as the long side direction and the X direction as the short side direction.
  • Each light receiving area 23B has, for example, a square shape when viewed from the Z direction.
  • the length of one side of each light receiving area 23B is, for example, about 1 mm.
  • the distance between adjacent light receiving areas 23 is, for example, about 0.2 mm.
  • each optical semiconductor element 2 a plurality of anode electrode pads 22A and cathode electrode pads 22B are provided on the surface of the wiring layer 22 on the opposite side from the semiconductor layer 21.
  • Each anode electrode pad 22A is located on one side in the Y direction with respect to each light receiving area 23.
  • the cathode electrode pad 22B is located on one side in the X direction with respect to the plurality of anode electrode pads 22A.
  • One anode electrode pad 22A corresponds to one light receiving region 23, and is electrically connected to the anode side of one light receiving region 23 (details will be described later).
  • the cathode electrode pad 22B corresponds to the plurality of light receiving regions 23 and is electrically connected to the cathode side of the plurality of light receiving regions 23 (details will be described later).
  • Each electrode pad 22A, 22B is separated from each light receiving area 23 by, for example, 1 mm or more in the Y direction.
  • a plurality of individual electrode pads 52A and a plurality of common electrode pads 52B are provided on the surface 5a of the wiring board 5.
  • Each individual electrode pad 52A is located on one side in the Y direction with respect to each anode electrode pad 22A.
  • Each common electrode pad 52B is located on one side in the Y direction with respect to each cathode electrode pad 22B.
  • the plurality of common electrode pads 52B are formed integrally (continuously) with the mounting pad 51.
  • a wire 6 is stretched between the corresponding anode electrode pad 22A and individual electrode pad 52A.
  • a wire 6 is stretched between the corresponding cathode electrode pad 22B and common electrode pad 52B.
  • each electrode pad 22A, 22B, 52A, 52B and the plurality of wires 6 are covered with a protective resin member 7.
  • each electrode pad 22A, 22B is separated from each light receiving area 23 by, for example, 1 mm or more in the Y direction. Therefore, the protective resin member 7 is prevented from reaching onto each light receiving area 23 during manufacturing of the radiation detector 1.
  • a connector 53 is provided on the back surface 5b of the wiring board 5.
  • the connector 53 is an input/output port for electrical signals on the wiring board 5.
  • input and output of electrical signals to and from each optical semiconductor element 2 and to and from the temperature sensor 8 are performed via the connector 53.
  • the plurality of scintillator units 3 are lined up in a row in the X direction.
  • the plurality of scintillator units 3 correspond to the plurality of optical semiconductor elements 2.
  • each scintillator unit 3 is placed on each optical semiconductor element 2 via an adhesive layer 4.
  • the adhesive layer 4 is arranged between the plurality of optical semiconductor elements 2 and the plurality of scintillator units 3.
  • the adhesive layer 4 is in contact with each of the plurality of optical semiconductor elements 2 and the plurality of scintillator units 3.
  • the material of the adhesive layer 4 is, for example, silicone adhesive, epoxy adhesive, or the like.
  • the thickness of the adhesive layer 4 is, for example, less than 100 ⁇ m (typically about 20 to 30 ⁇ m).
  • Each scintillator unit 3 includes a plurality of scintillators 31 and a light reflecting member 32.
  • a plurality of scintillators 31 are arranged in a line in the X direction.
  • the plurality of scintillators 31 correspond to the plurality of light receiving areas 23.
  • each scintillator 31 is arranged on each light receiving area 23 with an adhesive layer 4 interposed therebetween.
  • Each scintillator 31 has, for example, a rectangular parallelepiped shape whose longitudinal direction is the Z direction.
  • the cross-sectional shape of each scintillator 31 perpendicular to the Z direction is approximately the same as the shape of each light receiving area 23B when viewed from the Z direction (see FIG.
  • each scintillator 31 is, for example, LYSO:Ce, YAP:Ce, LuAG:Pr, or the like.
  • the width of each scintillator 31 in each of the X direction and the Y direction is, for example, about 1 mm.
  • the height of each scintillator 31 in the Z direction is, for example, about several mm.
  • the light reflecting member 32 covers the surface 31a of each scintillator 31 other than the surface 31b on the optical semiconductor element 2 side.
  • radiation for example, X-rays, ⁇ -rays, etc.
  • the material of the light reflecting member 32 is, for example, titanium oxide or the like.
  • the thickness of the light reflecting member 32 (corresponding to the distance between adjacent scintillators 31) is, for example, about 0.2 mm.
  • each optical semiconductor element 2 has a plurality of light receiving regions 23.
  • the light receiving area 23 has a plurality of light receiving sections 24.
  • the plurality of light receiving sections 24 are two-dimensionally arranged along a plane perpendicular to the Z direction.
  • the plurality of light receiving sections 24 are arranged in a matrix with the X direction as the row direction and the Y direction as the column direction.
  • Each light receiving section 24 is a SPAD (Single Photon Avalanche Diode), and the optical semiconductor element 2 is a SiPM (Silicon Photomultiplier) in which one channel is configured by one light receiving region 23.
  • the semiconductor layer 21 includes an N-type semiconductor region 211, a P-type semiconductor region 212, and a P + -type semiconductor region 213 for each light receiving section 24.
  • the N-type semiconductor region 211 extends across the plurality of light receiving sections 24 .
  • the P-type semiconductor region 212 is formed within the N-type semiconductor region 211 along the surface 21a of the semiconductor layer 21, and forms a PN junction with the N-type semiconductor region 211.
  • P + type semiconductor region 213 is formed within P type semiconductor region 212 along surface 21 a of semiconductor layer 21 .
  • an N-type semiconductor region 211, a P-type semiconductor region 212, and a P.sup .+- type semiconductor region 213 constitute an APD (avalanche photodiode) 25.
  • the material of the semiconductor layer 21 is, for example, silicon.
  • the P-type impurity is, for example, a Group 3 element such as B
  • the N-type impurity is, for example, a Group 5 element such as N, P, and As.
  • the semiconductor layer 21 has a trench 21c.
  • the trench 21c extends so as to partition each P-type semiconductor region 212 from each other.
  • Trench 21c is open to surface 21a of semiconductor layer 21.
  • the depth of trench 21c from surface 21a is greater than the depth of P-type semiconductor region 212 from surface 21a.
  • An insulating region 214 is formed along the inner surface of the trench 21c.
  • the material of the insulating region 214 is, for example, SiO 2 .
  • a metal member 215 is arranged within the trench 21c.
  • the material of the metal member 215 is, for example, W.
  • the width of the trench 21c is, for example, about 0.5 ⁇ m.
  • the depth of the trench 21c is, for example, approximately several ⁇ m.
  • the wiring layer 22 includes a plurality of quenching resistors 26 , a plurality of through electrodes 27 , a readout wiring 28 , and an insulating layer 29 for one light receiving region 23 .
  • the insulating layer 29 is made up of a plurality of insulating films and extends over the plurality of light receiving regions 23 .
  • the material of each insulating film is, for example, SiO 2 or SiN.
  • a plurality of quenching resistors 26 , a plurality of through electrodes 27 , and a readout wiring 28 are formed within an insulating layer 29 .
  • One quenching resistor 26 and one APD 25 constitute one light receiving section 24 .
  • the quenching resistor 26 extends along the outer edge of the P + type semiconductor region 213 when viewed from the Z direction.
  • One end 26a of the quenching resistor 26 is electrically connected to the P + type semiconductor region 213 via the through electrode 27.
  • the other end (not shown) of the quenching resistor 26 is electrically connected to the readout wiring 28 .
  • the material of the quenching resistor 26 is, for example, SiCr.
  • the material of the through electrode 27 is, for example, Al.
  • the readout wiring 28 has a plurality of openings 28a.
  • the opening 28a includes each P + type semiconductor region 213 and the quenching resistor 26 when viewed from the Z direction.
  • the readout wiring 28 extends across the plurality of light-receiving sections 24 .
  • the readout wiring 28 is electrically connected to the corresponding anode electrode pad 22A (see FIG. 2).
  • the material of the readout wiring 28 is, for example, Al.
  • the N-type semiconductor region 211 extending across the plurality of light receiving sections 24 in each light receiving region 23 is electrically connected to the cathode electrode pad 22B (see FIG. 2) via a through electrode (not shown) or the like. It is connected.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of the optical semiconductor element 2. As shown in FIG. 6, each light receiving area 23 has a plurality of light receiving sections 24 connected in parallel to each other. Each light receiving section 24 includes an APD 25 and a quenching resistor 26 connected in series with the APD 25. In each light receiving region 23, the anode of each APD 25 is electrically connected to the anode electrode pad 22A via each quenching resistor 26, and the cathode of each APD 25 is electrically connected to the cathode electrode pad 22B. There is. Note that the "DAC" shown in FIG. 6 will be described later.
  • each APD 25 operates in Geiger mode. In the Geiger mode, a reverse voltage (reverse bias voltage) larger than the breakdown voltage of the APD 25 is applied to each APD 25 . As an example, if each anode electrode pad 22A is grounded via a resistor R, a positive voltage greater than the breakdown voltage of the APD 25 is applied to the cathode electrode pad 22B.
  • the distance D1 between adjacent light-receiving regions 23 among the plurality of light-receiving regions 23 is the distance D1 between the light-receiving regions 23 facing each other among the plurality of light-receiving regions 23 and the plurality of scintillators 31. It is larger than the distance D2 between the scintillators 31.
  • the distance D1 between adjacent light receiving regions 23 is 0.1 mm or more, and the distance D2 between the facing light receiving regions 23 and scintillator 31 is less than 0.1 mm.
  • the width D3 of each light receiving section 24 is 50 ⁇ m or less.
  • the distance D1 between adjacent light-receiving regions 23 is defined as "a distance D1 extending along the outer edge of one light-receiving region 23 when viewed from the Z direction" when focusing on adjacent light-receiving regions 23.
  • the inner edge of the isolation region in this embodiment, the region constituted by the trench 21c and the insulating region 214) and the outer edge of the other light-receiving region 23 when viewed from the Z direction. It means the shortest distance from the inner edge of the isolation region (in this embodiment, the region formed by the trench 21c and the insulating region 214).
  • the distance D2 between the light-receiving region 23 and the scintillator 31 that face each other is defined as "the surface on the scintillator 31 side (in this embodiment, the surface 21a) of the semiconductor layer 21 in which a plurality of APDs 25 are formed” and "the surface on the scintillator 31 side (in this embodiment, the surface 21a)". It means the shortest distance from the surface on the semiconductor layer 21 side (in this embodiment, the surface 31b).
  • the width D3 of the light receiving section 24 is the width of the portion defined by the inner edge of the isolation region (in this embodiment, the region constituted by the trench 21c and the insulating region 214) when viewed from the Z direction, It means the width of the portion in each of the X direction and the Y direction.
  • the separation region is a region that suppresses the depletion layer 20 from expanding outward in the APDs 25 arranged along the outer edge of each light receiving region 23.
  • the isolation region is a region formed by the trench 21c and the insulating region 214.
  • the separation region may be a region formed by an N + type semiconductor region surrounding the P type semiconductor region 212 in each APD 25 when viewed from the Z direction.
  • the distance D1 in the case where no separation area is provided is, as shown in FIG. ⁇
  • the outer edge of the depletion layer 20 when the depletion layer 20 has expanded to the maximum in the APD 25'' and ⁇ the outer edge of the depletion layer 20 when the depletion layer 20 has expanded to the maximum in the APD 25 lined up along the outer edge of the other light receiving region 23'' means the shortest distance from the outer edge.
  • the width D3 of the light receiving section 24 in the case where no separation region is provided is the width of the depletion layer 20 when the depletion layer 20 is expanded to the maximum in the APD 25, and is the width D3 of the depletion layer 20 in the APD 25 in each of the X direction and the Y direction.
  • the width of the depletion layer 20 is the width of the depletion layer 20.
  • the width D3 of the light receiving section 24 in the case where no separation region is provided is the distance between the centers of adjacent P + type semiconductor regions 213 in one light receiving region 23 (the distance between the centers when viewed from the Z direction). ) means.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of deviation of the scintillator 31 with respect to the light receiving area 23 and the energy resolution statistical limit.
  • samples 1 to 5 were prepared.
  • the shape of the light receiving area 23 when viewed from the Z direction was a square of 1 mm x 1 mm
  • the cross-sectional shape of the scintillator 31 perpendicular to the Z direction was a square of 1 mm x 1 mm.
  • the shape of the light receiving section 24 when viewed from the Z direction was made into a square shape of 15 ⁇ m ⁇ 15 ⁇ m.
  • the light receiving section 24 had a square shape of 25 ⁇ m ⁇ 25 ⁇ m when viewed from the Z direction.
  • the shape of the light receiving section 24 when viewed from the Z direction was a square of 50 ⁇ m x 50 ⁇ m.
  • the shape of the light receiving section 24 when viewed from the Z direction was a square of 75 ⁇ m ⁇ 75 ⁇ m.
  • the light receiving section 24 had a square shape of 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m when viewed from the Z direction. Note that in Samples 1 to 5, the distance between adjacent light receiving sections 24 was the same.
  • the amount of deviation d of the scintillator 31 with respect to the light receiving area 23 is made equal in the X direction and the Y direction, and the amount of deviation is varied, and the energy resolution is Statistical limits were determined.
  • the amount of incident light was set to 960 photons, and the detection efficiency (Photon Detection Efficiency) was set to 50%.
  • the detection efficiency was set to 50%.
  • an energy resolution of 40% or less is required.
  • the amount of deviation of the scintillator 31 with respect to the light receiving area 23 is about several tens to 100 ⁇ m. As shown in FIG.
  • the distance D1 between adjacent light receiving regions 23 is larger than the distance D2 between the facing light receiving regions 23 and scintillator 31.
  • FIG. 9 when light (broken line shown in FIG. 9) is emitted by a certain scintillator 31 due to incidence of radiation (solid line shown in FIG. The incidence of light into the light-receiving region 23 adjacent to the light-receiving region 23 is promoted, and the incidence of light into the light-receiving region 23 adjacent to the light-receiving region 23 is suppressed. Therefore, according to the radiation detector 1, radiation can be detected with high accuracy.
  • the adhesive layer 4 disposed between the plurality of optical semiconductor elements 2 and the plurality of scintillator units 3 is in contact with each of the plurality of optical semiconductor elements 2 and the plurality of scintillator units 3.
  • the distance D1 between adjacent light receiving areas 23 is 0.1 mm or more.
  • the width D3 of each light receiving section 24 is 50 ⁇ m or less.
  • the radiation detector 1 a plurality of optical semiconductor elements 2 are mounted on a wiring board 5. Thereby, the radiation detection range can be expanded while maintaining the size of each optical semiconductor element 2 at an appropriate size.
  • a plurality of optical semiconductor elements 2 are lined up in the X direction, and in each optical semiconductor element 2, a plurality of light receiving areas 23 are lined up in the X direction.
  • the widths of the pair of light-receiving regions 23A located at both ends in the X direction are located between the pair of light-receiving regions 23A among the plurality of light-receiving regions 23. It is smaller than the width of each of the plurality of light receiving regions 23B.
  • a plurality of optical semiconductor elements 2 are directly mounted on a wiring board 5.
  • the heat generated in each optical semiconductor element 2 can be efficiently released to the wiring board 5, and the gain (multiplication factor) of each optical semiconductor element 2 may vary, and the heat generated in each optical semiconductor element 2 can be efficiently released. Variations in gain can be reliably suppressed.
  • a plurality of optical semiconductor elements 2 are fixed on a common mounting pad 51 of a wiring board 5.
  • the heat generated in each optical semiconductor element 2 can be more efficiently dissipated to the wiring board 5, and the gain may fluctuate in each optical semiconductor element 2 or vary among a plurality of optical semiconductor elements 2. It is possible to more reliably suppress the occurrence of
  • the radiation detector of the embodiment has only the adhesive layer 4 disposed between the plurality of optical semiconductor elements 2 and the plurality of scintillator units 3, and the adjacent light-receiving A device was prepared in which the distance D1 between the regions 23 was larger than the distance D2 between the light receiving region 23 and the scintillator 31 facing each other.
  • a plurality of optical semiconductor elements 2 are housed in a package, and an adhesive layer 4 and a protective glass member are arranged between the plurality of optical semiconductor elements 2 and the plurality of scintillator units 3.
  • the distance D2 between the light-receiving regions 23 and the scintillator 31 facing each other is larger than the distance D1 between the adjacent light-receiving regions 23.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between radiation energy and leakage light for Examples and Comparative Examples.
  • gamma rays are incident on a predetermined scintillator 31, and the signal amount in the light receiving area 23 facing the scintillator 31 and the adjacent light receiving area 23 is determined. (p.e.: photoelectron) was measured as leakage light.
  • photoelectron was measured as leakage light.
  • FIG. 10 in the radiation detector of the example, there was almost no leakage light for 120 keV gamma rays. Even for ⁇ -rays of 300 keV or more, the radiation detector of the example suppressed leakage light to about 40% compared to the radiation detector of the comparative example.
  • FIG. 11 is a graph showing the energy resolution for Examples and Comparative Examples.
  • the radiation detector of the example and the radiation detector of the comparative example gamma rays were made incident on a predetermined scintillator 31, and the count value in the light receiving area 23 facing the scintillator 31 was measured.
  • the radiation detector of the comparative example had an energy resolution of 41.5% for 59.5 keV gamma rays, whereas the radiation detector of the example had an energy resolution of 59.5 keV.
  • the energy resolution for .5 keV gamma rays was 31.8%. In this way, it was confirmed that the radiation detector of the example has improved energy resolution compared to the radiation detector of the comparative example.
  • FIG. 12 is a graph showing normalized outputs for the example and comparative example.
  • an object having a predetermined length is moved in the scanning direction while irradiated with X-rays, and the output in a predetermined light receiving area 23 is measured. did.
  • the output immediately after the object passes increases temporarily compared to the output before the object passes, and then the output gradually decreases. The output was equivalent to the output before the object passed through.
  • the temperature of the optical semiconductor element 2 decreases while the object passes, and the gain of the light-receiving area 23 increases, and after the object passes, the temperature of the optical semiconductor element 2 gradually increases, and the gain of the light-receiving area 23 gradually increases. It means that it has become smaller.
  • the output was the same before and after the object passed through. This means that the heat generated in the optical semiconductor element 2 is efficiently dissipated, so that the temperature of the optical semiconductor element 2 is maintained substantially constant, and fluctuations in gain are suppressed.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between radiation dose rate and gain fluctuation for Examples and Comparative Examples.
  • the output in a predetermined light receiving area 23 was measured while irradiating X-rays.
  • the temperature stability of the radiation detector of the example was improved by about 6 times as compared to the radiation detector of the comparative example.
  • FIG. 14 is a block diagram of a radiation detection device 10 including the radiation detector 1 described above.
  • the radiation detection device 10 includes a radiation detector 1, a plurality of signal processing units 11, a threshold linearity correction circuit 15, and a cathode potential correction circuit 13. Note that among the plurality of signal processing units 11, only one signal processing unit 11 is illustrated in FIG.
  • the plurality of signal processing units 11 correspond to the plurality of light receiving regions 23 for each optical semiconductor element 2. That is, one signal processing section 11 is provided for one light receiving area 23. Each signal processing unit 11 processes the pulse signal output from the corresponding light receiving area 23. As an example, the plurality of signal processing units 11 are physically configured by one integrated circuit.
  • Each signal processing unit 11 includes an anode potential correction circuit 12, a waveform shaping circuit 14, n comparators 16 1 to 16 n (n is an integer of 2 or more), and n counters 17 1 to 17 n , have.
  • the waveform shaping circuit 14 shapes the waveform of the pulse signal output from the light receiving area 23. Specifically, the waveform shaping circuit 14 shapes the waveform of the pulse signal so that the pulse width becomes shorter.
  • Each of the comparators 16 1 to 16 n compares the intensity of the pulse signal inputted from the waveform shaping circuit 14 with each of the threshold values Th 1 to Th n inputted from the threshold linearity correction circuit 15.
  • Each threshold value Th 1 to Th n is a threshold value for the intensity of a pulse signal, and increases stepwise from Th 1 to Th n .
  • Each of the counters 17 1 to 17 n counts pulse signals having an intensity exceeding each of the thresholds Th 1 to Th n for each of the plurality of thresholds Th 1 to Th n .
  • the radiation detection device 10 By providing the radiation detection device 10 with a plurality of signal processing units 11 configured as described above, it becomes possible to discriminate the energy of radiation for each of the plurality of light receiving regions 23. As a result, it becomes possible to generate a color X-ray image of the object and measure the density of multiple types of substances.
  • the anode potential correction circuit 12 corrects the potential on the anode side of each light receiving region 23 for each of the plurality of light receiving regions 23. Specifically, as shown in FIG. 6, for each light-receiving region 23, the anode potential correction circuit 12 sets a potential between the anode electrode pad 22A and the resistor R (a potential indicated by "DAC" in FIG. 6). is corrected so that the gains of each light receiving area 23 are equal. As a result, even when a voltage of, for example, 46V is applied to the cathode electrode pad 22B, a voltage is individually applied to each light receiving region 23. By having the anode potential correction circuit 12 configured in this manner in the signal processing section 11, the gain can be adjusted for each of the plurality of light receiving regions 23.
  • the cathode potential correction circuit 13 corresponds to a plurality of light receiving areas 23. That is, one cathode potential correction circuit 13 is provided for a plurality of light receiving regions 23. In this embodiment, one cathode potential correction circuit 13 is provided for a plurality of optical semiconductor elements 2.
  • the cathode potential correction circuit 13 collectively corrects the cathode-side potential of each of the plurality of light-receiving regions 23 in accordance with the signal output from the temperature sensor 8 . This makes it possible to suppress variations in the gains of the plurality of light receiving regions 23 due to the temperature of the optical semiconductor element 2 .
  • the threshold linearity correction circuit 15 corresponds to a plurality of light receiving areas 23. That is, one threshold linearity correction circuit 15 is provided for a plurality of light receiving areas 23. In this embodiment, one threshold linearity correction circuit 15 is provided for a plurality of optical semiconductor elements 2. The threshold linearity correction circuit 15 inputs each threshold value Th 1 to Th n to each comparator 16 1 to 16 n . The threshold linearity correction circuit 15 adjusts each threshold value Th 1 to Th n so that each threshold value Th 1 to Th n is equal between the plurality of light receiving regions 23 (in other words, between the plurality of signal processing units 11 ) . to correct.
  • the threshold linearity correction circuit 15 performs a plurality of signal processing based on conversion codes or conversion parameters stored for each of the plurality of signal processing units 11 and for each of the plurality of comparators 16 1 to 16 n .
  • Each of the threshold values Th 1 to Th n is corrected so that a plurality of threshold values Th m (m is an integer of 1 to n) that correspond to each other between the sections 11 are equal to each other.
  • Th m is an integer of 1 to n
  • an optical filter layer 9 may be disposed between the optical semiconductor element 2 and the scintillator unit 3.
  • the optical filter layer 9 is constituted by a dielectric multilayer film formed on the surface of the optical semiconductor element 2 on the scintillator unit 3 side.
  • An adhesive layer 4 is arranged between the optical filter layer 9 and the scintillator unit 3. The optical filter layer 9 is in contact with each of the optical semiconductor element 2 and the adhesive layer 4. The adhesive layer 4 is in contact with each of the optical filter layer 9 and the scintillator unit 3.
  • the distance D1 between the adjacent light receiving areas 23 is larger than the distance D2 between the facing light receiving areas 23 and the scintillator 31.
  • the sum of the thickness of the optical filter layer 9 and the thickness of the adhesive layer 4 is, for example, less than 100 ⁇ m. Note that the optical filter layer 9 may be adhered to the surface of the optical semiconductor element 2 on the scintillator unit 3 side.
  • the optical filter layer 9 transmits light in a short wavelength band (broken line shown in FIG. 15) out of the light emitted by the scintillator 31, and transmits light in a long wavelength band (dotted line shown in FIG. 15). It may be configured to cut.
  • light in a short wavelength band for example, blue light, ultraviolet light, etc.
  • a shorter decay time constant of luminescence than light in a long wavelength band. Therefore, by configuring the radiation detector 1 so that only light in the short wavelength band is detected in the optical semiconductor element 2, the radiation dose rate can be improved.
  • the plurality of light receiving regions 23 may be arranged two-dimensionally in the optical semiconductor element 2.
  • a plurality of light receiving areas 23 are arranged in a matrix with the X direction as the row direction and the Y direction as the column direction.
  • the plurality of anode electrode pads 22A and the cathode electrode pads 22B are located on one side in the Y direction with respect to the plurality of light receiving regions 23.
  • the plurality of optical semiconductor elements 2 may be mounted on the wiring board 5 in a state where they are lined up in two rows.
  • a plurality of anode electrode pads 22A and a cathode electrode pad 22B are connected to a plurality of light receiving regions 23 and is located on one side in the Y direction.
  • the plurality of anode electrode pads 22A and the cathode electrode pads 22B are arranged on the other side in the Y direction with respect to the plurality of light receiving regions 23. positioned.
  • the protective resin member 7 is shown by a two-dot chain line. Further, in FIG. 17, illustration of a plurality of scintillator units 3 is omitted.
  • the optical semiconductor element 2 may be of a back-illuminated type. That is, in the semiconductor layer 21 , a plurality of P type semiconductor regions 212 and P + type semiconductor regions 213 may be arranged along the surface of the semiconductor layer 21 on the side opposite to the scintillator unit 3 . In that case, trenches 21c may be formed in the semiconductor layer 21, which are open on the surface of the semiconductor layer 21 on the side opposite to the scintillator unit 3 and partition the P-type semiconductor regions 212 from each other. Furthermore, in the optical semiconductor element 2 functioning as a SiPM, each light receiving section 24 may have another configuration, such as a configuration in which the N-type and P-type are reversed.
  • the N type semiconductor region 211, the P type semiconductor region 212, and the P + type semiconductor region 213 may be a P type semiconductor region, an N ⁇ type semiconductor region, and an N type semiconductor region, respectively.
  • the material of the semiconductor layer 21 is not limited to silicon, and may be a compound semiconductor.
  • the wiring layer 22 does not need to be formed on the surface 21a of the semiconductor layer 21.
  • the mounting pad 51 was electrically connected to the plurality of common electrode pads 52B on the wiring board 5, but the mounting pad 51 was electrically connected to the plurality of common electrode pads 52B. It doesn't have to be.
  • the radiation detector 1 only needs to include at least one optical semiconductor element 2.
  • the optical semiconductor elements 2 may be arranged in four directions with respect to one optical semiconductor element 2.
  • a configuration that allows such arrangement of the optical semiconductor element 2 will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
  • an ASIC application specific integrated circuit
  • an optical semiconductor element 2 has a plurality of light receiving regions 23 arranged in a matrix with the X direction as the row direction and the Y direction as the column direction.
  • the optical semiconductor element 2 is, for example, a back-illuminated type, and a plurality of anode electrode pads (not shown) and cathode electrode pads (not shown) are provided on the surface of the optical semiconductor element 2 on the wiring board 5 side. .
  • the ASIC 100 is electrically connected to the wiring board 5 via a plurality of bump electrodes 54 and is fixed to the wiring board 5.
  • the optical semiconductor element 2 is electrically connected to the ASIC 100 via a plurality of direct bonding electrodes 101 provided on the surface of the optical semiconductor element 2 side of the ASIC 100, and is fixed to the ASIC 100.
  • the scintillator unit 3 is fixed to the optical semiconductor element 2 via an adhesive layer 4.
  • the optical semiconductor element 2 has a plurality of light receiving regions 23 arranged in a matrix with the X direction as the row direction and the Y direction as the column direction.
  • the optical semiconductor element 2 is, for example, a front-illuminated type, and a plurality of anode electrode pads (not shown) and cathode electrode pads (not shown) drawn out by through electrodes etc. are located on the wiring board 5 side of the optical semiconductor element 2. is provided on the surface of the The optical semiconductor element 2 is electrically connected to the wiring board 5 via a plurality of bump electrodes 54 and is fixed to the wiring board 5.
  • the scintillator unit 3 is fixed to the optical semiconductor element 2 via an adhesive layer 4.
  • one scintillator 31 corresponds to one light receiving area 23, but one scintillator 31 may correspond to a plurality of light receiving areas 23.
  • the plurality of light receiving regions 23 may be all the light receiving regions 23 that the optical semiconductor element 2 has, or may be a part of the light receiving regions 23 that the optical semiconductor element 2 has.
  • the scintillator unit 3 had the light reflecting member 32, but the scintillator unit 3 does not need to have the light reflecting member 32. That is, the scintillator unit 3 only needs to have at least one scintillator 31 corresponding to the plurality of light receiving areas 23.
  • the distance D1 between the adjacent light receiving regions 23 is larger than the distance D2 between the facing light receiving regions 23 and the scintillator 31, some regions within the scintillator 31 may be affected by the incidence of radiation.
  • the incidence of light into the light-receiving region 23 facing the relevant region is promoted, and the incidence of light into the light-receiving region 23 adjacent to the relevant light-receiving region 23 is suppressed.
  • the scintillator 31 is composed of a plurality of columnar crystals extending in the Z direction, or if the scintillator 31 is relatively thin, one scintillator 31 may need to correspond to one light-receiving region 23. , there is no need for the scintillator unit 3 to have the light reflecting member 32.
  • the scintillator unit 3 may further include at least one of a protective film and a light reflecting film that cover the surface of the scintillator 31 other than the surface on the optical semiconductor element 2 side.
  • the depletion layers 20 may be connected between a plurality of APDs 25.

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Abstract

放射線検出器は、複数の受光領域を有する光半導体素子と、光半導体素子上に配置されたシンチレータユニットと、光半導体素子とシンチレータユニットとの間に配置された接着層と、を備える。シンチレータユニットは、複数の受光領域に対応している少なくとも一つのシンチレータを有する。複数の受光領域のそれぞれは、互いに並列に接続された複数の受光部を有する。複数の受光部のそれぞれは、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードと、アバランシェフォトダイオードと直列に接続されたクエンチング抵抗と、を含む。隣り合っている受光領域の間の距離は、向かい合っている受光領域及びシンチレータの間の距離よりも大きい。

Description

放射線検出器及び放射線検出装置
　本開示は、放射線検出器及び放射線検出装置に関する。
　特許文献１には、光電変換素子と、光電変換素子上に配置されたフィルタと、フィルタ上に配置された蛍光素子と、を備える放射線検出器が記載されている。特許文献１に記載の放射線検出器では、放射線が蛍光素子に入射すると、蛍光素子において光が発せられ、当該光のうち短波長帯の光のみがフィルタを透過して光電変換素子に入射し、当該短波長帯の光が光電変換素子によって検出される。
特開平１０－２７４６７５号公報
　上述したような放射線検出器においては、複数の受光領域を有する光半導体素子が光電変換素子として用いられ、複数の受光領域に対応している少なくとも一つのシンチレータを有するシンチレータユニットが蛍光素子として用いられる場合がある。そのような場合には、放射線の入射によってシンチレータ内の或る領域で発せられた光が、当該領域と向かい合っている受光領域だけでなく、当該受光領域と隣り合っている受光領域にも入射することで、放射線の検出精度が低下するおそれがある。
　本開示は、放射線を精度良く検出することができる放射線検出器及び放射線検出装置を提供することを目的とする。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［１］「複数の受光領域を有する光半導体素子と、前記光半導体素子上に配置されたシンチレータユニットと、前記光半導体素子と前記シンチレータユニットとの間に配置された接着層と、を備え、前記シンチレータユニットは、前記複数の受光領域に対応している少なくとも一つのシンチレータを有し、前記複数の受光領域のそれぞれは、互いに並列に接続された複数の受光部を有し、前記複数の受光部のそれぞれは、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードと、前記アバランシェフォトダイオードと直列に接続されたクエンチング抵抗と、を含み、前記複数の受光領域のうち、隣り合っている受光領域の間の距離は、前記複数の受光領域及び前記少なくとも一つのシンチレータのうち、向かい合っている受光領域及びシンチレータの間の距離よりも大きい、放射線検出器」である。
　上記放射線検出器では、隣り合っている受光領域の間の距離が、向かい合っている受光領域及びシンチレータの間の距離よりも大きい。これにより、放射線の入射によってシンチレータ内の或る領域で光が発せられた際に、当該領域と向かい合っている受光領域への光の入射が促進され、当該受光領域と隣り合っている受光領域への光の入射が抑制される。よって、上記放射線検出器によれば、放射線を精度良く検出することができる。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［２］「前記接着層は、前記光半導体素子及び前記シンチレータユニットのそれぞれに接触している、上記［１］に記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、光半導体素子とシンチレータユニットとの間に複数の層の間の界面が存在しないため、放射線の入射によって或るシンチレータで光が発せられた際に、当該シンチレータと向かい合っている受光領域への光の入射がより促進され、当該受光領域と隣り合っている受光領域への光の入射がより抑制される。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［３］「前記光半導体素子と前記シンチレータユニットとの間に配置された光学フィルタ層を更に備え、前記接着層は、前記光学フィルタ層と前記シンチレータユニットとの間に配置されており、前記光学フィルタ層は、前記光半導体素子及び前記接着層のそれぞれに接触しており、前記接着層は、前記光学フィルタ層及び前記シンチレータユニットのそれぞれに接触している、上記［１］に記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、放射線の入射によってシンチレータ内の或る領域で光が発せられた際に、所望の波長帯の光について、当該領域と向かい合っている受光領域への光の入射が促進され、当該受光領域と隣り合っている受光領域への光の入射が抑制される。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［４］「前記隣り合っている前記受光領域の間の距離は、０．１ｍｍ以上である、上記［１］～［３］のいずれか一つに記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、放射線の入射によってシンチレータ内の或る領域で光が発せられた際に、当該領域と向かい合っている受光領域と隣り合っている受光領域への光の入射がより抑制される。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［５］「前記複数の受光部のそれぞれの幅は、５０μｍ以下である、上記［１］～［４］のいずれか一つに記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、例えば、向かい合っている受光領域及びシンチレータの間にずれが生じた場合にも、放射線の検出においてエネルギー分解能が低下するのを抑制することができる。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［６］「それぞれが前記光半導体素子である複数の光半導体素子が実装された配線基板を更に備える、上記［１］～［５］のいずれか一つに記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、光半導体素子のサイズを適切なサイズに維持しつつ、放射線の検出範囲を拡大させることができる。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［７］「前記複数の光半導体素子は、一方向に並んでおり、前記複数の光半導体素子のそれぞれにおいて、前記複数の受光領域は、前記一方向に並んでおり、前記複数の受光領域は、前記一方向における両端に位置している一対の第１受光領域と、前記一対の第１受光領域の間に位置している複数の第２受光領域と、を含み、前記一方向において、前記一対の第１受光領域のそれぞれの幅は、前記複数の第２受光領域のそれぞれの幅よりも小さい、上記［６］に記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、複数の受光領域に対応している複数のシンチレータをシンチレータユニットが有している場合に、一方向に並んだ複数の光半導体素子の配列ピッチがばらついたとしても、受光領域に対するシンチレータのずれが第１受光領域で吸収されるため、全ての光半導体素子において、受光領域に対するシンチレータのずれ量が大きくなるのを抑制することができる。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［８］「前記複数の光半導体素子は、前記配線基板に直接実装されている、上記［６］又は［７］に記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、複数の光半導体素子のそれぞれにおいて発せられた熱を効率良く配線基板に逃がすことができ、複数の光半導体素子のそれぞれにおいてゲイン（増倍率）が変動したり、複数の光半導体素子の間でゲインがばらついたりするのを確実に抑制することができる。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［９］「前記複数の光半導体素子は、前記配線基板が有する共通のパッド上に固定されている、上記［８］に記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、複数の光半導体素子のそれぞれにおいて発せられた熱をより効率良く配線基板に逃がすことができ、複数の光半導体素子のそれぞれにおいてゲインが変動したり、複数の光半導体素子の間でゲインがばらついたりするのをより確実に抑制することができる。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［１０］「前記少なくとも一つのシンチレータは、前記複数の受光領域に対応している複数のシンチレータである、上記［１］～［９］のいずれか一つに記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、放射線の入射によって或るシンチレータで光が発せられた際に、当該シンチレータと向かい合っている受光領域への光の入射が促進され、当該受光領域と隣り合っている受光領域への光の入射が抑制される。
　本開示の一側面の放射線検出器は、［１１］「前記シンチレータユニットは、前記複数のシンチレータのそれぞれの表面のうち前記光半導体素子側の面以外の面を覆っている光反射部材を更に有する、上記［１０］に記載の放射線検出器」であってもよい。この放射線検出器によれば、放射線の入射によって或るシンチレータで光が発せられた際に、当該シンチレータと向かい合っている受光領域への光の入射がより促進され、当該受光領域と隣り合っている受光領域への光の入射がより抑制される。
　本開示の一側面の放射線検出装置は、［１２］「上記［１］～［１１］のいずれか一つに記載の放射線検出器と、前記複数の受光領域に対応しており、前記複数の受光領域のそれぞれから出力されたパルス信号を処理する複数の信号処理部と、を備え、前記複数の信号処理部のそれぞれは、波形整形回路と、複数のコンパレータと、複数のカウンタと、を有し、前記波形整形回路は、パルス幅が短くなるように前記パルス信号の波形を整形し、前記複数のコンパレータのそれぞれは、前記波形整形回路から入力された前記パルス信号の強度を、互いに異なる複数の閾値のそれぞれと比較し、前記複数のカウンタのそれぞれは、前記複数の閾値のそれぞれを超えた強度を有する前記パルス信号を、前記複数の閾値のそれぞれごとに計数する、放射線検出装置」である。
　上記放射線検出装置によれば、複数の受光領域のそれぞれごとに放射線のエネルギー弁別が可能となる。
　本開示の一側面の放射線検出装置は、［１３］「前記複数の信号処理部のそれぞれは、アノード電位補正回路を更に有し、前記アノード電位補正回路は、前記複数の受光領域のそれぞれのアノード側の電位を、前記複数の受光領域のそれぞれごとに補正する、上記［１２］に記載の放射線検出装置」であってもよい。この放射線検出装置によれば、複数の受光領域のそれぞれごとにゲインを調整することができる。
　本開示の一側面の放射線検出装置は、［１４］「前記複数の受光領域に対応しているカソード電位補正回路を更に備え、前記カソード電位補正回路は、前記放射線検出器が更に備える温度センサから出力された信号に応じて、前記複数の受光領域のそれぞれのカソード側の電位を一括で補正する、上記［１２］又は［１３］に記載の放射線検出装置」であってもよい。この放射線検出装置によれば、光半導体素子の温度に起因して複数の受光領域のゲインが変動するのを抑制することができる。
　本開示の一側面の放射線検出装置は、［１５］「前記複数の受光領域に対応している閾値リニアリティ補正回路を更に備え、前記閾値リニアリティ補正回路は、前記複数の閾値のそれぞれが前記複数の受光領域の間において等しくなるように、前記複数の閾値のそれぞれを補正する、上記［１２］～［１４］のいずれか一つに記載の放射線検出装置」であってもよい。この放射線検出装置によれば、複数の受光領域の間において互いに対応している複数のコンパレータのそれぞれに入力される閾値がばらつくのを抑制することができる。
　本開示によれば、放射線を精度良く検出することができる放射線検出器及び放射線検出装置を提供することが可能となる。
図１は、一実施形態の放射線検出器の平面図である。 図２は、図１に示される放射線検出器の一部分の平面図である。 図３は、図１に示されるIII－III線に沿っての放射線検出器の断面図である。 図４は、図１に示される受光領域及びシンチレータの位置関係を示す図である。 図５は、図１に示される光半導体素子の一部分の断面図である。 図６は、図１に示される光半導体素子の回路図である。 図７は、変形例の光半導体素子の一部分の断面図である。 図８は、受光領域に対するシンチレータのずれ量とエネルギー分解能統計限界との関係を示すグラフである。 図９は、図３に示される放射線検出器の一部分の断面図である。 図１０は、実施例及び比較例についての放射線エネルギーと漏れ光との関係を示すグラフである。 図１１は、実施例及び比較例についてのエネルギー分解能を示すグラフである。 図１２は、実施例及び比較例についての正規化出力を示すグラフである。 図１３は、実施例及び比較例についての放射線線量率とゲイン変動との関係を示すグラフである。 図１４は、一実施形態の放射線検出装置のブロック図である。 図１５は、変形例の放射線検出器の一部分の断面図である。 図１６は、変形例の放射線検出器の光半導体素子の平面図である。 図１７は、変形例の放射線検出器の平面図である。 図１８は、変形例の放射線検出器の分解斜視図である。 図１９は、変形例の放射線検出器の分解斜視図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［放射線検出器の構成］
　図１、図２及び図３に示されるように、放射線検出器１は、複数の光半導体素子２と、複数のシンチレータユニット３と、接着層４と、配線基板５と、複数のワイヤ６と、保護樹脂部材７と、温度センサ８と、を備えている。以下の説明では、配線基板５の厚さ方向をＺ方向といい、Ｚ方向に平行な一方向をＸ方向といい、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に垂直な方向をＹ方向という。なお、図１及び図２では、保護樹脂部材７が二点鎖線で示されている。また、図２では、複数のシンチレータユニット３の図示が省略されている。
　配線基板５は、表面５ａ及び裏面５ｂを有している。配線基板５は、Ｚ方向から見た場合に、例えば、Ｘ方向を長辺方向とし且つＹ方向を短辺方向とする長方形状を呈している。配線基板５の表面５ａには、実装パッド（パッド）５１が設けれている。実装パッド５１は、例えば、Ｙ方向に所定の幅を有しており、表面５ａを横切るようにＸ方向に延在している。複数の光半導体素子２は、Ｘ方向（一方向）に一列に並んだ状態で、例えばダイボンディングによって、配線基板５が有する共通の実装パッド５１上に固定されている。つまり、複数の光半導体素子２は、配線基板５に直接実装されている。温度センサ８は、複数の光半導体素子２の温度を測定するためのセンサであり、配線基板５の裏面５ｂに実装されている。
　各光半導体素子２は、半導体層２１と、配線層２２と、を有している。半導体層２１は、表面２１ａ及び裏面２１ｂを有している。配線層２２は、半導体層２１の表面２１ａ上に形成されている。本実施形態では、半導体層２１の裏面２１ｂが実装パッド５１に固定されている。各光半導体素子２は、Ｚ方向から見た場合に、例えば、Ｘ方向を長辺方向とし且つＹ方向を短辺方向とする長方形状を呈している。各光半導体素子２において、半導体層２１及び配線層２２は、複数の受光領域２３を構成している。つまり、各光半導体素子２は、複数の受光領域２３を有している。各光半導体素子２において、複数の受光領域２３は、Ｘ方向に一列に並んでいる。
　Ｘ方向において、一対の受光領域（第１受光領域）２３Ａのそれぞれの幅は、複数の受光領域（第２受光領域）２３Ｂのそれぞれの幅よりも小さい。一対の受光領域２３Ａは、各光半導体素子２が有する複数の受光領域２３のうち、Ｘ方向における両端に位置している一対の受光領域である。複数の受光領域２３Ｂは、各光半導体素子２が有する複数の受光領域２３のうち、一対の受光領域２３Ａの間に位置している複数の受光領域である。各受光領域２３Ａは、Ｚ方向から見た場合に、例えば、Ｙ方向を長辺方向とし且つＸ方向を短辺方向とする長方形状を呈している。各受光領域２３Ｂは、Ｚ方向から見た場合に、例えば、正方形状状を呈している。各受光領域２３Ｂの一辺の長さは、例えば、１ｍｍ程度である。隣り合っている受光領域２３の間の距離は、例えば、０．２ｍｍ程度である。
　各光半導体素子２において、配線層２２における半導体層２１とは反対側の表面には、複数のアノード電極パッド２２Ａ、及びカソード電極パッド２２Ｂが設けられている。各アノード電極パッド２２Ａは、各受光領域２３に対して、Ｙ方向における一方の側に位置している。カソード電極パッド２２Ｂは、複数のアノード電極パッド２２Ａに対して、Ｘ方向における一方の側に位置している。一つのアノード電極パッド２２Ａは、一つの受光領域２３に対応しており、一つの受光領域２３のアノード側に電気的に接続されている（詳細については後述する）。カソード電極パッド２２Ｂは、複数の受光領域２３に対応しており、複数の受光領域２３のカソード側に電気的に接続されている（詳細については後述する）。各電極パッド２２Ａ，２２Ｂは、各受光領域２３から、例えば、Ｙ方向に１ｍｍ以上離れている。
　配線基板５の表面５ａには、複数の個別電極パッド５２Ａ及び複数の共通電極パッド５２Ｂが設けられている。各個別電極パッド５２Ａは、各アノード電極パッド２２Ａに対して、Ｙ方向における一方の側に位置している。各共通電極パッド５２Ｂは、各カソード電極パッド２２Ｂに対して、Ｙ方向における一方の側に位置している。複数の共通電極パッド５２Ｂは、実装パッド５１と一体で（一続きで）形成されている。対応しているアノード電極パッド２２Ａ及び個別電極パッド５２Ａには、ワイヤ６が掛け渡されている。同様に、対応しているカソード電極パッド２２Ｂ及び共通電極パッド５２Ｂには、ワイヤ６が掛け渡されている。
　複数の電極パッド２２Ａ，２２Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ及び複数のワイヤ６は、保護樹脂部材７によって覆われている。放射線検出器１では、上述したように、各電極パッド２２Ａ，２２Ｂが、各受光領域２３から、例えば、Ｙ方向に１ｍｍ以上離れている。そのため、放射線検出器１の製造時に保護樹脂部材７が各受光領域２３上に至ることが防止される。
　配線基板５の裏面５ｂには、コネクタ５３が設けられている。コネクタ５３は、配線基板５における電気信号の入出力ポートである。放射線検出器１では、コネクタ５３を介して、各光半導体素子２に対する電気信号の入出力、及び温度センサ８に対する電気信号の入出力が実施される。
　複数のシンチレータユニット３は、Ｘ方向に一列に並んでいる。複数のシンチレータユニット３は、複数の光半導体素子２に対応している。具体的には、各シンチレータユニット３は、接着層４を介して、各光半導体素子２上に配置されている。接着層４は、複数の光半導体素子２と複数のシンチレータユニット３との間に配置されている。接着層４は、複数の光半導体素子２及び複数のシンチレータユニット３のそれぞれに接触している。接着層４の材料は、例えば、シリコーン接着剤、エポキシ接着剤等である。接着層４の厚さは、例えば、１００μｍ未満（典型的には、２０～３０μｍ程度）である。
　各シンチレータユニット３は、複数のシンチレータ３１と、光反射部材３２と、を有している。各シンチレータユニット３において、複数のシンチレータ３１は、Ｘ方向に一列に並んでいる。複数のシンチレータ３１は、複数の受光領域２３に対応している。具体的には、各シンチレータ３１は、接着層４を介して、各受光領域２３上に配置されている。各シンチレータ３１は、例えば、Ｚ方向を長手方向とする直方体状を呈している。Ｚ方向に垂直な各シンチレータ３１の断面形状は、Ｚ方向から見た場合における各受光領域２３Ｂの形状と略同じであり（図４参照）、例えば、正方形状状である。各シンチレータ３１の材料は、例えば、ＬＹＳＯ：Ｃｅ、ＹＡＰ：Ｃｅ、ＬｕＡＧ：Ｐｒ等である。Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向における各シンチレータ３１の幅は、例えば、１ｍｍ程度である。Ｚ方向における各シンチレータ３１の高さは、例えば、数ｍｍ程度である。
　各シンチレータユニット３において、光反射部材３２は、各シンチレータ３１の表面３１ａのうち光半導体素子２側の面３１ｂ以外の面を覆っている。或るシンチレータ３１に放射線（例えば、Ｘ線、γ線等）が入射して当該シンチレータ３１において光が発せられると、当該光は、面３１ｂに向かって進行したり光反射部材３２によって反射されたりすることで、面３１ｂから出射される。光反射部材３２の材料は、例えば、酸化チタン等である。光反射部材３２の厚さ（隣り合っているシンチレータ３１の間の距離に相当）は、例えば、０．２ｍｍ程度である。
［光半導体素子の構成］
　上述したように、各光半導体素子２は、複数の受光領域２３を有している。図４に示されるように、受光領域２３は、複数の受光部２４を有している。複数の受光部２４は、Ｚ方向に垂直な面に沿って二次元に配置されている。本実施形態では、複数の受光部２４は、Ｘ方向を行方向とし且つＹ方向を列方向としてマトリックス状に並んでいる。各受光部２４は、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）であり、光半導体素子２は、一つの受光領域２３によって一つのチャンネルが構成されたＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）である。
　図５に示されるように、半導体層２１は、一つの受光部２４ごとに、Ｎ型半導体領域２１１と、Ｐ型半導体領域２１２と、Ｐ＋型半導体領域２１３と、を含んでいる。Ｎ型半導体領域２１１は、複数の受光部２４に渡って延在している。Ｐ型半導体領域２１２は、半導体層２１の表面２１ａに沿ってＮ型半導体領域２１１内に形成されており、Ｎ型半導体領域２１１とＰＮ接合を構成している。Ｐ＋型半導体領域２１３は、半導体層２１の表面２１ａに沿ってＰ型半導体領域２１２内に形成されている。各受光部２４では、Ｎ型半導体領域２１１、Ｐ型半導体領域２１２及びＰ＋型半導体領域２１３によってＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）２５が構成されている。半導体層２１の材料は、例えば、シリコンである。半導体層２１において、Ｐ型の不純物は、例えば、Ｂ等の３族元素であり、Ｎ型の不純物は、例えば、Ｎ、Ｐ、Ａｓ等の５族元素である。
　半導体層２１は、トレンチ２１ｃを有している。トレンチ２１ｃは、各Ｐ型半導体領域２１２を互いに仕切るように延在している。トレンチ２１ｃは、半導体層２１の表面２１ａに開口している。表面２１ａからのトレンチ２１ｃの深さは、表面２１ａからのＰ型半導体領域２１２の深さよりも大きい。各受光部２４において、Ｐ型半導体領域２１２とトレンチ２１ｃとの間には、Ｎ型半導体領域２１１の一部分が配置されている。トレンチ２１ｃの内面に沿っては、絶縁領域２１４が形成されている。絶縁領域２１４の材料は、例えば、ＳｉＯ２である。トレンチ２１ｃ内には、金属部材２１５が配置されている。金属部材２１５の材料は、例えば、Ｗである。トレンチ２１ｃの幅は、例えば、０．５μｍ程度である。トレンチ２１ｃの深さは、例えば、数μｍ程度である。
　配線層２２は、一つの受光領域２３に対して、複数のクエンチング抵抗２６と、複数の貫通電極２７と、読出配線２８と、絶縁層２９と、を有している。絶縁層２９は、複数の絶縁膜によって構成されており、複数の受光領域２３に渡って延在している。各絶縁膜の材料は、例えば、ＳｉＯ２又はＳｉＮである。複数のクエンチング抵抗２６、複数の貫通電極２７、及び読出配線２８は、絶縁層２９内に形成されている。
　一つのクエンチング抵抗２６は、一つのＡＰＤ２５と共に一つの受光部２４を構成している。各受光部２４において、クエンチング抵抗２６は、Ｚ方向から見た場合にＰ＋型半導体領域２１３の外縁に沿って延在している。クエンチング抵抗２６の一端２６ａは、貫通電極２７を介してＰ＋型半導体領域２１３に電気的に接続されている。クエンチング抵抗２６の他端（図示省略）は、読出配線２８に電気的に接続されている。クエンチング抵抗２６の材料は、例えば、ＳｉＣｒである。貫通電極２７の材料は、例えば、Ａｌである。
　読出配線２８は、複数の開口２８ａを有している。各受光部２４において、開口２８ａは、Ｚ方向から見た場合に各Ｐ＋型半導体領域２１３及びクエンチング抵抗２６を含んでいる。各受光領域２３において、読出配線２８は、複数の受光部２４に渡って延在している。読出配線２８は、対応しているアノード電極パッド２２Ａ（図２参照）に電気的に接続されている。読出配線２８の材料は、例えば、Ａｌである。なお、各受光領域２３において複数の受光部２４に渡って延在しているＮ型半導体領域２１１は、貫通電極（図示省略）等を介してカソード電極パッド２２Ｂ（図２参照）に電気的に接続されている。
　図６は、光半導体素子２の回路図である。図６に示されるように、各受光領域２３は、互いに並列に接続された複数の受光部２４を有している。各受光部２４は、ＡＰＤ２５と、ＡＰＤ２５と直列に接続されたクエンチング抵抗２６と、を含んでいる。各受光領域２３において、各ＡＰＤ２５のアノードは、各クエンチング抵抗２６を介してアノード電極パッド２２Ａに電気的に接続されており、各ＡＰＤ２５のカソードは、カソード電極パッド２２Ｂに電気的に接続されている。なお、図６に示される「ＤＡＣ」については後述する。
　光半導体素子２では、各ＡＰＤ２５がガイガーモードで動作する。ガイガーモードでは、ＡＰＤ２５のブレイクダウン電圧よりも大きい逆方向電圧（逆バイアス電圧）が各ＡＰＤ２５に印加される。一例として、各アノード電極パッド２２Ａが抵抗Ｒを介して接地されている場合、ＡＰＤ２５のブレイクダウン電圧よりも大きい正の電圧がカソード電極パッド２２Ｂに印加される。
　各ＡＰＤ２５がガイガーモードで動作している状態で、任意の且つ少なくとも一つのＡＰＤ２５に光が入射すると、当該ＡＰＤ２５において、光電変換によって電荷が発生し、発生した電荷がアバランシェ増倍によって増幅される。当該ＡＰＤ２５において増幅された電荷は、対応しているクエンチング抵抗２６を介してアノード電極パッド２２Ａに出力され、アノード電極パッド２２Ａから外部の信号処理部にパルス信号として出力される。
［受光領域及びシンチレータに関する寸法］
　図５に示されるように、複数の受光領域２３のうち、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１は、複数の受光領域２３及び複数のシンチレータ３１のうち、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２よりも大きい。本実施形態では、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１は、０．１ｍｍ以上であり、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２は、０．１ｍｍ未満である。本実施形態では、各受光部２４の幅Ｄ３は、５０μｍ以下である。
　隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１とは、隣り合っている受光領域２３に着目した場合に、「Ｚ方向から見た場合に、一方の受光領域２３の外縁に沿って延在している分離領域（本実施形態では、トレンチ２１ｃ及び絶縁領域２１４によって構成された領域）の内縁」と「Ｚ方向から見た場合に、他方の受光領域２３の外縁に沿って延在している分離領域（本実施形態では、トレンチ２１ｃ及び絶縁領域２１４によって構成された領域）の内縁」との最短距離を意味する。向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２とは、「複数のＡＰＤ２５が形成されている半導体層２１におけるシンチレータ３１側の面（本実施形態では、表面２１ａ）」と「シンチレータ３１における半導体層２１側の面（本実施形態では、面３１ｂ）」との最短距離を意味する。受光部２４の幅Ｄ３とは、Ｚ方向から見た場合に、分離領域（本実施形態では、トレンチ２１ｃ及び絶縁領域２１４によって構成された領域）の内縁によって画定された部分の幅であって、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向における当該部分の幅を意味する。
　ここで、分離領域とは、各受光領域２３の外縁に沿って並んだＡＰＤ２５において空乏層２０が外側に広がるのを抑制する領域である。本実施形態では、分離領域は、トレンチ２１ｃ及び絶縁領域２１４によって構成された領域である。一例として、分離領域は、Ｚ方向から見た場合に各ＡＰＤ２５においてＰ型半導体領域２１２を囲むＮ＋型半導体領域によって構成された領域であってもよい。
　なお、分離領域が設けられていない場合における距離Ｄ１とは、図７に示されるように、隣り合っている受光領域２３に着目した場合に、「一方の受光領域２３の外縁に沿って並んだＡＰＤ２５において空乏層２０が最大に広がった際の当該空乏層２０の外縁」と「他方の受光領域２３の外縁に沿って並んだＡＰＤ２５において空乏層２０が最大に広がった際の当該空乏層２０の外縁」との最短距離を意味する。分離領域が設けられていない場合における受光部２４の幅Ｄ３とは、ＡＰＤ２５において空乏層２０が最大に広がった際の当該空乏層２０の幅であって、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向における当該空乏層２０の幅を意味する。或いは、分離領域が設けられていない場合における受光部２４の幅Ｄ３とは、一つの受光領域２３内において隣り合うＰ＋型半導体領域２１３の中心間距離（Ｚ方向から見た場合における中心間距離）を意味する。
　図８は、受光領域２３に対するシンチレータ３１のずれ量とエネルギー分解能統計限界との関係を示すグラフである。このシミュレーションでは、サンプル１～５を用意した。サンプル１～５では、Ｚ方向から見た場合における受光領域２３の形状を１ｍｍ×１ｍｍｍの正方形状とし、Ｚ方向に垂直なシンチレータ３１の断面形状を１ｍｍ×１ｍｍの正方形状とした。それを前提として、サンプル１では、Ｚ方向から見た場合における受光部２４の形状を１５μｍ×１５μｍの正方形状とした。サンプル２では、Ｚ方向から見た場合における受光部２４の形状を２５μｍ×２５μｍの正方形状とした。サンプル３では、Ｚ方向から見た場合における受光部２４の形状を５０μｍ×５０μｍの正方形状とした。サンプル４では、Ｚ方向から見た場合における受光部２４の形状を７５μｍ×７５μｍの正方形状とした。サンプル５では、Ｚ方向から見た場合における受光部２４の形状を１００μｍ×１００μｍの正方形状とした。なお、サンプル１～５において、隣り合っている受光部２４の間の距離は同じにした。
　図４に示されるように、受光領域２３に対するシンチレータ３１のずれ量ｄをＸ方向とＹ方向とで等しくしつつ、当該ずれ量を変化させ、サンプル１～５のそれぞれについてずれ量ごとにエネルギー分解能統計限界を求めた。このとき、入射光量を９６０フォトンとし、検出効率（Photon Detection Efficiency）を５０％とした。一般に、放射線のエネルギー弁別を実現するためには、４０％以下のエネルギー分解能が必要となる。また、一般に、受光領域２３に対するシンチレータ３１のずれ量は、数十～１００μｍ程度である。図８に示されるように、ずれ量が数十～１００μｍ程度の範囲でエネルギー分解能統計限界が４０％以下となるのは、サンプル１～３であった。このシミュレーション結果から、各受光部２４の幅Ｄ３が５０μｍ以下であることが好ましいことが分かる。
［放射線検出器による作用及び効果］
　放射線検出器１では、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１が、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２よりも大きい。これにより、図９に示されるように、放射線（図９に示される実線）の入射によって或るシンチレータ３１で光（図９に示される破線）が発せられた際に、当該シンチレータ３１と向かい合っている受光領域２３への光の入射が促進され、当該受光領域２３と隣り合っている受光領域２３への光の入射が抑制される。よって、放射線検出器１によれば、放射線を精度良く検出することができる。
　放射線検出器１は、複数の光半導体素子２と複数のシンチレータユニット３との間に配置された接着層４が、複数の光半導体素子２及び複数のシンチレータユニット３のそれぞれに接触している。これにより、対応している光半導体素子２及びシンチレータユニット３の間に複数の層の間の界面が存在しないため、放射線の入射によって或るシンチレータ３１で光が発せられた際に、当該シンチレータ３１と向かい合っている受光領域２３への光の入射がより促進され、当該受光領域２３と隣り合っている受光領域２３への光の入射がより抑制される。
　放射線検出器１では、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１が０．１ｍｍ以上である。これにより、放射線の入射によって或るシンチレータ３１で光が発せられた際に、当該シンチレータ３１と向かい合っている受光領域２３と隣り合っている受光領域２３への光の入射がより抑制される。
　放射線検出器１では、各受光部２４の幅Ｄ３が５０μｍ以下である。これにより、例えば、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間にずれが生じた場合にも、放射線の検出においてエネルギー分解能が低下するのを抑制することができる。
　放射線検出器１では、配線基板５に複数の光半導体素子２が実装されている。これにより、各光半導体素子２のサイズを適切なサイズに維持しつつ、放射線の検出範囲を拡大させることができる。
　放射線検出器１では、複数の光半導体素子２がＸ方向に並んでおり、各光半導体素子２において、複数の受光領域２３がＸ方向に並んでいる。そして、複数の受光領域２３のうち、Ｘ方向における両端に位置している一対の受光領域２３Ａのそれぞれの幅が、複数の受光領域２３のうち、一対の受光領域２３Ａの間に位置している複数の受光領域２３Ｂのそれぞれの幅よりも小さい。これにより、Ｘ方向に並んだ複数の光半導体素子２の配列ピッチがばらついた場合にも、受光領域２３に対するシンチレータ３１のずれが受光領域２３Ａで吸収されるため、全ての光半導体素子２において、受光領域２３に対するシンチレータ３１のずれ量が大きくなるのを抑制することができる。
　放射線検出器１では、複数の光半導体素子２が配線基板５に直接実装されている。これにより、各光半導体素子２において発せられた熱を効率良く配線基板５に逃がすことができ、各光半導体素子２においてゲイン（増倍率）が変動したり、複数の光半導体素子２の間でゲインがばらついたりするのを確実に抑制することができる。
　放射線検出器１では、複数の光半導体素子２が、配線基板５が有する共通の実装パッド５１上に固定されている。これにより、各光半導体素子２において発せられた熱をより効率良く配線基板５に逃がすことができ、各光半導体素子２においてゲインが変動したり、複数の光半導体素子２の間でゲインがばらついたりするのをより確実に抑制することができる。
　実施例及び比較例を用いて、効果について更に説明する。実施例の放射線検出器としては、上述した放射線検出器１と同様に、複数の光半導体素子２と複数のシンチレータユニット３との間に接着層４のみが配置されており、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１が、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２よりも大きいものを用意した。比較例の放射線検出器としては、複数の光半導体素子２がパッケージに収容されていることで、複数の光半導体素子２と複数のシンチレータユニット３との間に接着層４及び保護ガラス部材が配置されており、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２が、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１よりも大きいものを用意した。
　図１０は、実施例及び比較例についての放射線エネルギーと漏れ光との関係を示すグラフである。実施例の放射線検出器及び比較例の放射線検出器のそれぞれにおいて、所定のシンチレータ３１にγ線を入射させ、当該シンチレータ３１と向かい合っている受光領域２３と隣り合っている受光領域２３での信号量（p.e.：photoelectron）を漏れ光として測定した。その結果、図１０に示されるように、実施例の放射線検出器では、１２０ｋｅＶのγ線に対しては漏れ光が殆どなかった。３００ｋｅＶ以上のγ線に対しても、実施例の放射線検出器では、比較例の放射線検出器と比較して、漏れ光が４０％程度に抑制された。
　図１１は、実施例及び比較例についてのエネルギー分解能を示すグラフである。実施例の放射線検出器及び比較例の放射線検出器のそれぞれにおいて、所定のシンチレータ３１にγ線を入射させ、当該シンチレータ３１と向かい合っている受光領域２３でのカウント値を測定した。その結果、図１１に示されるように、比較例の放射線検出器では、５９．５ｋｅＶのγ線についてのエネルギー分解能が４１．５％となったのに対し、実施例の放射線検出器では、５９．５ｋｅＶのγ線についてのエネルギー分解能が３１．８％となった。このように、実施例の放射線検出器では、比較例の放射線検出器と比較して、エネルギー分解能が向上していることが確認された。
　図１２は、実施例及び比較例についての正規化出力を示すグラフである。実施例の放射線検出器及び比較例の放射線検出器のそれぞれにおいて、Ｘ線を照射した状態で、所定の長さを有する対象物をスキャン方向に移動させ、所定の受光領域２３での出力を測定した。その結果、図１２示されるように、比較例の放射線検出器では、対象物の通過前の出力に比べて対象物の通過直後の出力が一時的に増加し、その後、出力が徐々に減少して対象物の通過前の出力と同等となった。これは、対象物の通過中に光半導体素子２の温度が下がって受光領域２３のゲインが大きくなり、対象物の通過後に光半導体素子２の温度が徐々に上がって受光領域２３のゲインが徐々に小さくなったことを意味する。それに対し、実施例の放射線検出器では、対象物の通過前と通過後とで出力が同等となった。これは、光半導体素子２において発せられた熱が効率良く逃がされることで光半導体素子２の温度が略一定に維持され、ゲインの変動が抑制されていることを意味する。
　図１３は、実施例及び比較例についての放射線線量率とゲイン変動との関係を示すグラフである。実施例の放射線検出器及び比較例の放射線検出器のそれぞれにおいて、Ｘ線を照射した状態で、所定の受光領域２３での出力を測定した。その結果、図１３に示されるように、実施例の放射線検出器では、比較例の放射線検出器と比較して、温度安定性が６倍程度向上していることが確認された。
［放射線検出装置］
　図１４は、上述した放射線検出器１を備える放射線検出装置１０のブロック図である。図１４に示されるように、放射線検出装置１０は、放射線検出器１と、複数の信号処理部１１と、閾値リニアリティ補正回路１５と、カソード電位補正回路１３と、を備えている。なお、複数の信号処理部１１については、図１０では、一つの信号処理部１１のみが図示されている。
　複数の信号処理部１１は、一つの光半導体素子２ごとに、複数の受光領域２３に対応している。つまり、一つの受光領域２３に対して一つの信号処理部１１が設けられている。各信号処理部１１は、対応している受光領域２３から出力されたパルス信号を処理する。一例として、複数の信号処理部１１は、物理的には、一つの集積回路によって構成されている。
　各信号処理部１１は、アノード電位補正回路１２と、波形整形回路１４と、ｎ個（ｎは２以上の整数）のコンパレータ１６１～１６ｎと、ｎ個のカウンタ１７１～１７ｎと、を有している。波形整形回路１４は、受光領域２３から出力されたパルス信号の波形を整形する。具体的には、波形整形回路１４は、パルス幅が短くなるようにパルス信号の波形を整形する。各コンパレータ１６１～１６ｎは、波形整形回路１４から入力されたパルス信号の強度を、閾値リニアリティ補正回路１５から入力された各閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎと比較する。各閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎは、パルス信号の強度に対する閾値であり、Ｔｈ１からＴｈｎまで段階的に大きくなっている。各カウンタ１７１～１７ｎは、各閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎを超えた強度を有するパルス信号を、複数の閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎのそれぞれごとに計数する。
　以上のように構成された複数の信号処理部１１を放射線検出装置１０が備えることで、複数の受光領域２３のそれぞれごとに放射線のエネルギー弁別が可能となる。その結果、対象物のカラーＸ線像を生成したり、複数種の物質の密度を測定したりすることが可能となる。
　アノード電位補正回路１２は、各受光領域２３のアノード側の電位を、複数の受光領域２３のそれぞれごとに補正する。具体的には、図６に示されるように、各受光領域２３について、アノード電位補正回路１２は、アノード電極パッド２２Ａと抵抗Ｒとの間に電位（図６において「ＤＡＣ」で示される電位）を、各受光領域２３のゲインが同等となるように補正する。これにより、例えば、４６Ｖの電圧がカソード電極パッド２２Ｂに印加されている状態でも、各受光領域２３には個別に電圧が印加されることになる。このように構成されたアノード電位補正回路１２を信号処理部１１が有することで、複数の受光領域２３のそれぞれごとにゲインを調整することができる。
　図１４に示されるように、カソード電位補正回路１３は、複数の受光領域２３に対応している。つまり、複数の受光領域２３に対して一つのカソード電位補正回路１３が設けられている。本実施形態では、複数の光半導体素子２に一つのカソード電位補正回路１３が設けられている。カソード電位補正回路１３は、温度センサ８から出力された信号に応じて、複数の受光領域２３のそれぞれのカソード側の電位を一括で補正する。これにより、光半導体素子２の温度に起因して複数の受光領域２３のゲインが変動するのを抑制することができる。
　閾値リニアリティ補正回路１５は、複数の受光領域２３に対応している。つまり、複数の受光領域２３に対して一つの閾値リニアリティ補正回路１５が設けられている。本実施形態では、複数の光半導体素子２に一つの閾値リニアリティ補正回路１５が設けられている。閾値リニアリティ補正回路１５は、各コンパレータ１６１～１６ｎに各閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎを入力する。閾値リニアリティ補正回路１５は、各閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎが複数の受光領域２３の間（換言すれば、複数の信号処理部１１の間）において等しくなるように、各閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎを補正する。一例として、閾値リニアリティ補正回路１５は、複数の信号処理部１１のそれぞれごとに且つ複数のコンパレータ１６１～１６ｎのそれぞれごとに記憶している換算コード又は換算パラメータに基づいて、複数の信号処理部１１の間において互いに対応している複数の閾値Ｔｈｍ（ｍは１～ｎのいずれかの整数）が互いに等しくなるように、各閾値Ｔｈ１～Ｔｈｎを補正する。これにより、複数の受光領域２３の間（換言すれば、複数の信号処理部１１の間）において互いに対応している複数のコンパレータ１６ｍのそれぞれに入力される閾値がばらつくのを抑制することができる。
［変形例］
　本開示は、上述した実施形態に限定されない。例えば、図１５に示されるように、光半導体素子２とシンチレータユニット３との間に光学フィルタ層９が配置されていてもよい。一例として、光学フィルタ層９は、光半導体素子２におけるシンチレータユニット３側の表面に成膜された誘電体多層膜によって構成されている。光学フィルタ層９とシンチレータユニット３との間には、接着層４が配置されている。光学フィルタ層９は、光半導体素子２及び接着層４のそれぞれに接触している。接着層４は、光学フィルタ層９及びシンチレータユニット３のそれぞれに接触している。この場合にも、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１は、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２よりも大きい。光学フィルタ層９の厚さと接着層４の厚さとの和は、例えば、１００μｍ未満である。なお、光学フィルタ層９は、光半導体素子２におけるシンチレータユニット３側の表面に接着されたものであってもよい。
　図１５に示される構成によれば、放射線の入射によって或るシンチレータ３１で光が発せられた際に、所望の波長帯の光について、当該シンチレータ３１と向かい合っている受光領域２３への光の入射が促進され、当該受光領域２３と隣り合っている受光領域２３への光の入射が抑制される。一例として、光学フィルタ層９は、シンチレータ３１において発せられた光のうち、短波長帯の光（図１５に示される破線）を透過させ且つ長波長帯の光（図１５に示される点線）をカットするように構成されていてもよい。一般に、短波長帯の光（例えば、青色の光、紫外線等）は、長波長帯の光に比べ、発光の減衰時定数が短くなる。そのため、光半導体素子２において短波長帯の光のみが検出されるように放射線検出器１を構成することで、放射線線量率を向上させることができる。
　また、図１６に示されるように、複数の受光領域２３は、光半導体素子２において二次元状に配置されていてもよい。図１６に示される構成では、複数の受光領域２３が、Ｘ方向を行方向とし且つＹ方向を列方向としてマトリックス状に並んでいる。複数のアノード電極パッド２２Ａ、及びカソード電極パッド２２Ｂは、複数の受光領域２３に対して、Ｙ方向における一方の側に位置している。
　また、図１７に示されるように、複数の光半導体素子２は、二列に並んだ状態で、配線基板５に実装されていてもよい。図１７に示される構成では、一方の側（図１７における下側）の一列の複数の光半導体素子２では、複数のアノード電極パッド２２Ａ、及びカソード電極パッド２２Ｂが、複数の受光領域２３に対して、Ｙ方向における一方の側に位置している。他方の側（図１７における上側）の一列の複数の光半導体素子２では、複数のアノード電極パッド２２Ａ、及びカソード電極パッド２２Ｂが、複数の受光領域２３に対して、Ｙ方向における他方の側に位置している。なお、図１７では、保護樹脂部材７が二点鎖線で示されている。また、図１７では、複数のシンチレータユニット３の図示が省略されている。
　また、光半導体素子２は、裏面入射型であってもよい。つまり、半導体層２１において、複数のＰ型半導体領域２１２及びＰ＋型半導体領域２１３が、半導体層２１におけるシンチレータユニット３とは反対側の表面に沿って配置されていてもよい。その場合、半導体層２１におけるシンチレータユニット３とは反対側の表面に開口しており且つ各Ｐ型半導体領域２１２を互いに仕切っているトレンチ２１ｃが、半導体層２１に形成されていてもよい。また、ＳｉＰＭとして機能する光半導体素子２において、各受光部２４は、Ｎ型とＰ型とが逆の構成等、他の構成を有していてもよい。一例として、Ｎ型半導体領域２１１、Ｐ型半導体領域２１２及びＰ＋型半導体領域２１３が、それぞれ、Ｐ型半導体領域、Ｎ－型半導体領域及びＮ型半導体領域であってもよい。また、半導体層２１の材料は、シリコンに限定されず、化合物半導体であってもよい。また、光半導体素子２では、配線層２２が半導体層２１の表面２１ａに形成されていなくてもよい。また、上述した実施形態では、配線基板５において、実装パッド５１が複数の共通電極パッド５２Ｂに電気的に接続されていたが、実装パッド５１は、複数の共通電極パッド５２Ｂに電気的に接続されていなくてもよい。また、放射線検出器１は、少なくとも一つの光半導体素子２を備えていればよい。
　また、複数の光半導体素子２が配線基板５に実装されている構成では、一つの光半導体素子２に対して四方向に光半導体素子２が配置されていてもよい。そのような光半導体素子２の配置を可能とする構成について、図１８及び図１９を参照して説明する。
　図１８に示される構成では、一つの光半導体素子２に着目した場合に、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）１００、光半導体素子２、接着層４及びシンチレータユニット３がこの順序で配線基板５の表面５ａに積層されている。光半導体素子２は、Ｘ方向を行方向とし且つＹ方向を列方向としてマトリックス状に並んだ複数の受光領域２３を有している。光半導体素子２は、例えば、裏面入射型であり、複数のアノード電極パッド（図示省略）、及びカソード電極パッド（図示省略）が、光半導体素子２における配線基板５側の表面に設けられている。ＡＳＩＣ１００は、複数のバンプ電極５４を介して、配線基板５に電気的に接続されており且つ配線基板５に固定されている。光半導体素子２は、ＡＳＩＣ１００における光半導体素子２側の表面に設けられた複数の直接接合用電極１０１を介して、ＡＳＩＣ１００に電気的に接続されており且つＡＳＩＣ１００に固定されている。シンチレータユニット３は、接着層４を介して、光半導体素子２に固定されている。
　図１９に示される構成では、一つの光半導体素子２に着目した場合に、光半導体素子２、接着層４及びシンチレータユニット３がこの順序で配線基板５の表面５ａに積層されている。配線基板５の裏面５ｂには、ＡＳＩＣ１００が実装されている。光半導体素子２は、Ｘ方向を行方向とし且つＹ方向を列方向としてマトリックス状に並んだ複数の受光領域２３を有している。光半導体素子２は、例えば、表面入射型であり、貫通電極等によって引き出された複数のアノード電極パッド（図示省略）、及びカソード電極パッド（図示省略）が、光半導体素子２における配線基板５側の表面に設けられている。光半導体素子２は、複数のバンプ電極５４を介して、配線基板５に電気的に接続されており且つ配線基板５に固定されている。シンチレータユニット３は、接着層４を介して、光半導体素子２に固定されている。
　また、上述した実施形態では、一つのシンチレータ３１が一つの受光領域２３に対応していたが、一つのシンチレータ３１が複数の受光領域２３に対応していてもよい。その場合、複数の受光領域２３は、光半導体素子２が有する全部の受光領域２３であってもよいし、光半導体素子２が有する一部の受光領域２３であってもよい。また、上述した実施形態では、シンチレータユニット３が光反射部材３２を有していたが、シンチレータユニット３が光反射部材３２を有していなくてもよい。つまり、シンチレータユニット３は、複数の受光領域２３に対応している少なくとも一つのシンチレータ３１を有するものであればよい。その場合にも、隣り合っている受光領域２３の間の距離Ｄ１が、向かい合っている受光領域２３及びシンチレータ３１の間の距離Ｄ２よりも大きいため、放射線の入射によってシンチレータ３１内の或る領域で光が発せられた際に、当該領域と向かい合っている受光領域２３への光の入射が促進され、当該受光領域２３と隣り合っている受光領域２３への光の入射が抑制される。
　一例として、Ｚ方向に延在する複数の柱状結晶によってシンチレータ３１が構成されている場合、又は、シンチレータ３１が比較的薄い場合には、一つのシンチレータ３１を一つの受光領域２３に対応させる必要も、シンチレータユニット３が光反射部材３２を有する必要もない。それらの場合、シンチレータユニット３は、シンチレータ３１の表面のうち光半導体素子２側の面以外の面を覆っている保護膜及び光反射膜の少なくとも一方を更に有していてもよい。また、一つの受光領域２３内においては、複数のＡＰＤ２５間において空乏層２０が繋がってもよい。
　１…放射線検出器、２…光半導体素子、３…シンチレータユニット、４…接着層、５…配線基板、８…温度センサ、９…光学フィルタ層、１０…放射線検出装置、１１…信号処理部、１２…アノード電位補正回路、１３…カソード電位補正回路、１４…波形整形回路、１６１～１６ｎ…コンパレータ、１７１～１７ｎ…カウンタ、２３…受光領域、２３Ａ…受光領域（第１受光領域）、２３Ｂ…受光領域（第２受光領域）、２４…受光部、２５…ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）、２６…クエンチング抵抗、３１…シンチレータ、３１ａ…表面、３１ｂ…面、３２…光反射部材、５１…実装パッド（パッド）。

Claims (15)

  1. 　複数の受光領域を有する光半導体素子と、
    　前記光半導体素子上に配置されたシンチレータユニットと、
    　前記光半導体素子と前記シンチレータユニットとの間に配置された接着層と、を備え、
    　前記シンチレータユニットは、前記複数の受光領域に対応している少なくとも一つのシンチレータを有し、
    　前記複数の受光領域のそれぞれは、互いに並列に接続された複数の受光部を有し、
    　前記複数の受光部のそれぞれは、
    　ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードと、
    　前記アバランシェフォトダイオードと直列に接続されたクエンチング抵抗と、を含み、
    　前記複数の受光領域のうち、隣り合っている受光領域の間の距離は、前記複数の受光領域及び前記少なくとも一つのシンチレータのうち、向かい合っている受光領域及びシンチレータの間の距離よりも大きい、放射線検出器。
  2. 　前記接着層は、前記光半導体素子及び前記シンチレータユニットのそれぞれに接触している、請求項１に記載の放射線検出器。
  3. 　前記光半導体素子と前記シンチレータユニットとの間に配置された光学フィルタ層を更に備え、
    　前記接着層は、前記光学フィルタ層と前記シンチレータユニットとの間に配置されており、
    　前記光学フィルタ層は、前記光半導体素子及び前記接着層のそれぞれに接触しており、
    　前記接着層は、前記光学フィルタ層及び前記シンチレータユニットのそれぞれに接触している、請求項１に記載の放射線検出器。
  4. 　前記隣り合っている前記受光領域の間の距離は、０．１ｍｍ以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の放射線検出器。
  5. 　前記複数の受光部のそれぞれの幅は、５０μｍ以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の放射線検出器。
  6. 　それぞれが前記光半導体素子である複数の光半導体素子が実装された配線基板を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の放射線検出器。
  7. 　前記複数の光半導体素子は、一方向に並んでおり、
    　前記複数の光半導体素子のそれぞれにおいて、前記複数の受光領域は、前記一方向に並んでおり、
    　前記複数の受光領域は、
    　前記一方向における両端に位置している一対の第１受光領域と、
    　前記一対の第１受光領域の間に位置している複数の第２受光領域と、を含み、
    　前記一方向において、前記一対の第１受光領域のそれぞれの幅は、前記複数の第２受光領域のそれぞれの幅よりも小さい、請求項６に記載の放射線検出器。
  8. 　前記複数の光半導体素子は、前記配線基板に直接実装されている、請求項６又は７に記載の放射線検出器。
  9. 　前記複数の光半導体素子は、前記配線基板が有する共通のパッド上に固定されている、請求項８に記載の放射線検出器。
  10. 　前記少なくとも一つのシンチレータは、前記複数の受光領域に対応している複数のシンチレータである、請求項１～９のいずれか一項に記載の放射線検出器。
  11. 　前記シンチレータユニットは、前記複数のシンチレータのそれぞれの表面のうち前記光半導体素子側の面以外の面を覆っている光反射部材を更に有する、請求項１０に記載の放射線検出器。
  12. 　請求項１～１１のいずれか一項に記載の放射線検出器と、
    　前記複数の受光領域に対応しており、前記複数の受光領域のそれぞれから出力されたパルス信号を処理する複数の信号処理部と、を備え、
    　前記複数の信号処理部のそれぞれは、波形整形回路と、複数のコンパレータと、複数のカウンタと、を有し、
    　前記波形整形回路は、パルス幅が短くなるように前記パルス信号の波形を整形し、
    　前記複数のコンパレータのそれぞれは、前記波形整形回路から入力された前記パルス信号の強度を、互いに異なる複数の閾値のそれぞれと比較し、
    　前記複数のカウンタのそれぞれは、前記複数の閾値のそれぞれを超えた強度を有する前記パルス信号を、前記複数の閾値のそれぞれごとに計数する、放射線検出装置。
  13. 　前記複数の信号処理部のそれぞれは、アノード電位補正回路を更に有し、
    　前記アノード電位補正回路は、前記複数の受光領域のそれぞれのアノード側の電位を、前記複数の受光領域のそれぞれごとに補正する、請求項１２に記載の放射線検出装置。
  14. 　前記複数の受光領域に対応しているカソード電位補正回路を更に備え、
    　前記カソード電位補正回路は、前記放射線検出器が更に備える温度センサから出力された信号に応じて、前記複数の受光領域のそれぞれのカソード側の電位を一括で補正する、請求項１２又は１３に記載の放射線検出装置。
  15. 　前記複数の受光領域に対応している閾値リニアリティ補正回路を更に備え、
    　前記閾値リニアリティ補正回路は、前記複数の閾値のそれぞれが前記複数の受光領域の間において等しくなるように、前記複数の閾値のそれぞれを補正する、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
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