JPH0221284A - 粒子線検出装置 - Google Patents
粒子線検出装置Info
- Publication number
- JPH0221284A JPH0221284A JP63171262A JP17126288A JPH0221284A JP H0221284 A JPH0221284 A JP H0221284A JP 63171262 A JP63171262 A JP 63171262A JP 17126288 A JP17126288 A JP 17126288A JP H0221284 A JPH0221284 A JP H0221284A
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- Japan
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- semiconductor substrate
- particle beam
- electrode layer
- junction
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は粒子線検出装置に関する。
従来の技術
原子核物理学や放射線関連分野の研究の進展に伴い、粒
子線の検出技術も向−卜されてきた。粒子線検出装置に
は、電離箱・比例計数管・半導体検出器・泡箱なと様々
な種類があるが、中でも半導体検出器は、半導体基板内
のｐ−ｎ接合やｐ−１−ｎ接合に逆バイアスを印加して
、粒子線が入射した時に空乏層内で作られた電子−正孔
対を高電界で加速して電子を陽極に収集することによっ
て粒子線を検出するものである。
子線の検出技術も向−卜されてきた。粒子線検出装置に
は、電離箱・比例計数管・半導体検出器・泡箱なと様々
な種類があるが、中でも半導体検出器は、半導体基板内
のｐ−ｎ接合やｐ−１−ｎ接合に逆バイアスを印加して
、粒子線が入射した時に空乏層内で作られた電子−正孔
対を高電界で加速して電子を陽極に収集することによっ
て粒子線を検出するものである。
発明が解決しようとする課題
前述の半導体検出器に用いられる半導体基板は直径が数
十ミリ程度あるが、この基板内に入射する粒子線の入射
位置と入射方法については半導体基板の面積によって制
限されて十分な分解能が得られない。又、入射方向が異
なると半導体基板内はを粒子線が通過する距離が変化す
る為に空乏層内で作られる電子−正孔対が変化するので
、収集される電荷量にバラツキを生じ粒子線の入射エネ
ルギーの測定分解能を落とす。
十ミリ程度あるが、この基板内に入射する粒子線の入射
位置と入射方法については半導体基板の面積によって制
限されて十分な分解能が得られない。又、入射方向が異
なると半導体基板内はを粒子線が通過する距離が変化す
る為に空乏層内で作られる電子−正孔対が変化するので
、収集される電荷量にバラツキを生じ粒子線の入射エネ
ルギーの測定分解能を落とす。
又、前述の半導体検出器では、半導体基板上に形成した
電極に収集された電荷を同軸ケーブル等により外部に取
り出し、コンデンサを介してパルス信号に変換し、更に
増幅器でパルス信号を増幅して検出する。従って、同軸
ケーブルの容量や抵抗によりパルス信号の波高や波形が
変化するために、入射粒子線のエネルギーと時間の測定
分解能が悪くする。
電極に収集された電荷を同軸ケーブル等により外部に取
り出し、コンデンサを介してパルス信号に変換し、更に
増幅器でパルス信号を増幅して検出する。従って、同軸
ケーブルの容量や抵抗によりパルス信号の波高や波形が
変化するために、入射粒子線のエネルギーと時間の測定
分解能が悪くする。
その他、前述の従来の半導体検出器に同時に異なる粒子
線、例えばアルファ線とガンマ線が入射した場合も２つ
粒子線は区別されず粒子線の入射エネルギーが正確に測
定されない。
線、例えばアルファ線とガンマ線が入射した場合も２つ
粒子線は区別されず粒子線の入射エネルギーが正確に測
定されない。
以上のように、前述の半導体検出器は入射粒子線のエネ
ルギー・位置・時間の測定分解能が十分に得られないと
いう課題をかかえている。本発明は、上述の課題を解決
し入射粒子線のエネルギー・位置・時間について優れた
測定分解能をもつ粒子線検出装置を提供することを目的
としている。
ルギー・位置・時間の測定分解能が十分に得られないと
いう課題をかかえている。本発明は、上述の課題を解決
し入射粒子線のエネルギー・位置・時間について優れた
測定分解能をもつ粒子線検出装置を提供することを目的
としている。
課題を解決するための手段
本発明は、上述の課題を解決するため、半導体基板と、
この基板を複数の領域に電気的に分離する絶縁体と、こ
の絶縁体によって複数に分離された前記半導体基板のそ
れぞれのｐ−ｎ接合あるいはｐ−１−ｎ接合を含む領域
の表面上に形成された電極層を含む構造を備えたもので
ある。
この基板を複数の領域に電気的に分離する絶縁体と、こ
の絶縁体によって複数に分離された前記半導体基板のそ
れぞれのｐ−ｎ接合あるいはｐ−１−ｎ接合を含む領域
の表面上に形成された電極層を含む構造を備えたもので
ある。
作 用
半導体基板を絶縁体で複数の微小な領域に分離すること
によって、入射粒子線の入射位置の測定分解能を向上さ
せる。又、粒子線が複数の領域を横切るように斜めに入
射した場合にも各領域における収集電荷を解析すること
によって、入射粒子線のエネルギー・位置・入射角度の
測定分解能が向上する。
によって、入射粒子線の入射位置の測定分解能を向上さ
せる。又、粒子線が複数の領域を横切るように斜めに入
射した場合にも各領域における収集電荷を解析すること
によって、入射粒子線のエネルギー・位置・入射角度の
測定分解能が向上する。
実 施 例
本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
尚、図面では ＋−ｎ接合をもつ半導体を用いた粒子線
検出装置を示しているが、 ＋−ｎ接合あるいはｐ−１
−ｎ接合をもつ半導体を用いた場合も可能である。
検出装置を示しているが、 ＋−ｎ接合あるいはｐ−１
−ｎ接合をもつ半導体を用いた場合も可能である。
（第１実施例）
本発明の特許請求の範囲第１項の実施例を第１図および
断面図である第２図を参照しながら説明する。
断面図である第２図を参照しながら説明する。
ｐ型半導体１とｎ＋型半導体２とからなる半導体基板を
絶縁体３により複数の微小な領域に分離し、ｎ＋型半導
体２上に電極層４を形成する。
絶縁体３により複数の微小な領域に分離し、ｎ＋型半導
体２上に電極層４を形成する。
又、ｐ型半導体１の下にアルミまたは金を用い金属蒸着
膜６を形成する。電極層４と金属蒸着膜６を介してｐ型
半導体１とｎ＋半導体２との接合に対して逆バイアスを
印加すると、半導体基板内に空乏層が形成され高電界を
生じる。そこで、半導体基板内に例えばアルファ線が入
射すると、多数の電子−正孔対が作られ、移動度の大き
い電子が高電界によりいち早（陽極側である電極層４に
収集されパルス信号として検出される。この際、アルフ
ァ線の入射エネルギーと電極層４に収集される電子の数
には単調な相関があるのでアルファ線の入射エネルギー
が測定できるが、本実施例のように半導体基板を絶縁体
３により微小な領域に分離することにより、アルファ線
の入射位置の測定分解能が著しく向上すると共に、アル
ファ線が第２図のように入射した場合にも各電極層４に
収集された電荷を解析することにより、アルファ線の入
射エネルギーと入射角度について優れた測定分解能が得
られる。
膜６を形成する。電極層４と金属蒸着膜６を介してｐ型
半導体１とｎ＋半導体２との接合に対して逆バイアスを
印加すると、半導体基板内に空乏層が形成され高電界を
生じる。そこで、半導体基板内に例えばアルファ線が入
射すると、多数の電子−正孔対が作られ、移動度の大き
い電子が高電界によりいち早（陽極側である電極層４に
収集されパルス信号として検出される。この際、アルフ
ァ線の入射エネルギーと電極層４に収集される電子の数
には単調な相関があるのでアルファ線の入射エネルギー
が測定できるが、本実施例のように半導体基板を絶縁体
３により微小な領域に分離することにより、アルファ線
の入射位置の測定分解能が著しく向上すると共に、アル
ファ線が第２図のように入射した場合にも各電極層４に
収集された電荷を解析することにより、アルファ線の入
射エネルギーと入射角度について優れた測定分解能が得
られる。
（第２実施例）
本発明の特許請求の範囲第２項の実施例を第３図を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
ｐ型半導体１とｎ＋型半導体２からなる半導体基板上に
電極層４を形成し、更に電極層４の上に例えばシリコン
酸化膜からなる絶縁層７をはさんで電極層８を形成する
ことにより、半導体基板上にコンデンサを形成する。半
導体基板内の高電界によって、粒子線の入射により作ら
れた電子と正孔が電極層４および金属蒸着膜５に収集さ
れるが、電子の移動度は、正孔の移動度の３倍程度であ
り、電子の方がいち早（電極層４に収集される。
電極層４を形成し、更に電極層４の上に例えばシリコン
酸化膜からなる絶縁層７をはさんで電極層８を形成する
ことにより、半導体基板上にコンデンサを形成する。半
導体基板内の高電界によって、粒子線の入射により作ら
れた電子と正孔が電極層４および金属蒸着膜５に収集さ
れるが、電子の移動度は、正孔の移動度の３倍程度であ
り、電子の方がいち早（電極層４に収集される。
ここで電子の収集時間ｔｅｓ正孔の収集時間をｔ。
とすると１ｅ＜ １．であるが、ここで電極層４の抵抗
値Ｒとコンデンサの容１ｃをｔ、＜ＲＣ＜ｔｈとなるよ
うにすれば、信号線６に得られるパルス電位■は、電極
層４に収集される電子の総電荷量Ｑにより、Ｖ＝Ｑ／Ｃ
と与えられるため、粒子線の入射エネルギーをパルス信
号Ｖｓにより分解能よく測定できる。また、半導体基板
上に直接コンデンサを形成するため、上述の測定分解能
が安定して得られる。
値Ｒとコンデンサの容１ｃをｔ、＜ＲＣ＜ｔｈとなるよ
うにすれば、信号線６に得られるパルス電位■は、電極
層４に収集される電子の総電荷量Ｑにより、Ｖ＝Ｑ／Ｃ
と与えられるため、粒子線の入射エネルギーをパルス信
号Ｖｓにより分解能よく測定できる。また、半導体基板
上に直接コンデンサを形成するため、上述の測定分解能
が安定して得られる。
（第３実施例）
本発明の特許請求の範囲第３項の実施例を第４図参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
半導体基板９の中央部に粒子線検出部として第１実施例
に記載の粒子線検出装置１０を形成し、半導体基板９の
周辺部に粒子線の検出位置と検出電荷を読み出すための
信号読み出し回路１１と検出電荷をパルス増幅する信号
増幅回路１２を形成し、検出装置全体を集積化すること
によって検出時間の測定分解能を向上させる。尚、検出
装置は集積化することによって小型化・軽量化し汎用性
を増すという利点を合わせ持つ。
に記載の粒子線検出装置１０を形成し、半導体基板９の
周辺部に粒子線の検出位置と検出電荷を読み出すための
信号読み出し回路１１と検出電荷をパルス増幅する信号
増幅回路１２を形成し、検出装置全体を集積化すること
によって検出時間の測定分解能を向上させる。尚、検出
装置は集積化することによって小型化・軽量化し汎用性
を増すという利点を合わせ持つ。
（第４実施例）
本発明の特許請求の範囲第４項の実施例を第５図を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
ｐ型半導体１とｎ＋型半導体２とからなる半導体基板と
、その上に形成された電極層４とを含む粒子線検出装置
と、粒子線の入射径路中に設けた気体層１３を含むこの
粒子線検出装置は、例えばアルファ線とガンマ線といっ
た異なる種類の粒子線が入射窓１６を通して同時に入射
した場合、質量および電荷量の大きいアルファ線は気体
層９での散乱によるエネルギー損失が大きく、気体層９
の厚さや圧力を調節することにより気体層９内で完全に
止めることができる。一方ガンマ線の気体層９でのエネ
ルギー損失は小さいため、同時に入射したアルファ線と
ガンマ線のうちガンマ線のみが気体層９を通過して半導
体基板を用いた粒子線検出装置によって検出される。こ
のように選択的に粒子線を検出することで、目標とする
粒子線を測定分解能よく検出することが可能となる。尚
、この際に気体層９に例えばアルゴン７０％とイソブタ
ン３０％の混合気体を用いると荷電粒子の入射による電
離特性がよいので、気体層９内にバイアス印加のための
電極１５と信号線１４を設は信号線１４から電極１５に
高電界をかけるとアルファ線や陽子の入射により励起さ
れた電子群が信号線１４に収集されるので、気体層９内
で止まる粒子線の検出もできる。又、気体層９の変わり
にフッ化すチウム膜を入射径路中に設けると、中性子線
が入射した際にリチウムとの核反応により放出されるア
ルファ線を後方の粒子線検出装置で検出することができ
る。ところで、第５図に用いられている半導体粒子検出
装置は、特許請求の範囲′ｔＪ％１項および第２項に記
載の粒子線検出装置を組み合わせることによって、より
優れたエネルギー・位置の測定分解能が得られるもので
ある。
、その上に形成された電極層４とを含む粒子線検出装置
と、粒子線の入射径路中に設けた気体層１３を含むこの
粒子線検出装置は、例えばアルファ線とガンマ線といっ
た異なる種類の粒子線が入射窓１６を通して同時に入射
した場合、質量および電荷量の大きいアルファ線は気体
層９での散乱によるエネルギー損失が大きく、気体層９
の厚さや圧力を調節することにより気体層９内で完全に
止めることができる。一方ガンマ線の気体層９でのエネ
ルギー損失は小さいため、同時に入射したアルファ線と
ガンマ線のうちガンマ線のみが気体層９を通過して半導
体基板を用いた粒子線検出装置によって検出される。こ
のように選択的に粒子線を検出することで、目標とする
粒子線を測定分解能よく検出することが可能となる。尚
、この際に気体層９に例えばアルゴン７０％とイソブタ
ン３０％の混合気体を用いると荷電粒子の入射による電
離特性がよいので、気体層９内にバイアス印加のための
電極１５と信号線１４を設は信号線１４から電極１５に
高電界をかけるとアルファ線や陽子の入射により励起さ
れた電子群が信号線１４に収集されるので、気体層９内
で止まる粒子線の検出もできる。又、気体層９の変わり
にフッ化すチウム膜を入射径路中に設けると、中性子線
が入射した際にリチウムとの核反応により放出されるア
ルファ線を後方の粒子線検出装置で検出することができ
る。ところで、第５図に用いられている半導体粒子検出
装置は、特許請求の範囲′ｔＪ％１項および第２項に記
載の粒子線検出装置を組み合わせることによって、より
優れたエネルギー・位置の測定分解能が得られるもので
ある。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明は特許請求の範
囲第１項から第４項に記載の構造を有する粒子線検出装
置によって、入射粒子線のエネルギー・位置・時間につ
いて優れた測定分解能が得られるという効果を有するも
のである。
囲第１項から第４項に記載の構造を有する粒子線検出装
置によって、入射粒子線のエネルギー・位置・時間につ
いて優れた測定分解能が得られるという効果を有するも
のである。
第１図と第２図はそれぞれ、本発明粒子線検出装置の第
１実施例の斜視図と断面図、第３図は、本発明粒子線検
出装置の第２実施例の断面図、第４図は本発明粒子線検
出装置の第３実施例の構成図、第５図は第４の実施例に
於ける粒子線検出装置の一構成の断面構造図である。 １・・・・・・ｐ型半導体、２・・・・・・ｎ＋型半導
体、３・・・・・・絶縁体、４・・・・・・電極層、５
・・・・・・金属蒸着膜、６・・・・・・信号線。
１実施例の斜視図と断面図、第３図は、本発明粒子線検
出装置の第２実施例の断面図、第４図は本発明粒子線検
出装置の第３実施例の構成図、第５図は第４の実施例に
於ける粒子線検出装置の一構成の断面構造図である。 １・・・・・・ｐ型半導体、２・・・・・・ｎ＋型半導
体、３・・・・・・絶縁体、４・・・・・・電極層、５
・・・・・・金属蒸着膜、６・・・・・・信号線。
Claims (4)
- （１）半導体基板と、この基板を複数の領域に電気的に
分離する絶縁体と、この絶縁体によって複数に分離され
た前記半導体基板のそれぞれのｐ−ｎ接合あるいはｐ−
ｉ−ｎ接合を含む領域の表面上に形成された電極層を含
む構造を有することを特徴とする粒子線検出装置。 - （２）ｐ−ｎ接合あるいはｐ−ｉ−ｎ接合を含む半導体
基板と、この基板上に形成された電極層と、この電極層
上に更に絶縁層と電極層を形することによって形成され
たコンデンサを含む構造を有することを特徴とする粒子
線検出装置。 - （３）同一半導体基板上に形成された信号読み出し回路
と信号増幅回路を含む構造を有することを特徴とする特
許請求の範囲第１項あるいは第２項に記載の粒子線検出
装置。 - （４）ｐ−ｎ接合あるにはｐ−ｉ−ｎ接合を含む半導体
基板と、この基板上に形成された電極層を含み、更に前
記半導体基板を特定の気体層あるいは液体層に封入する
か、又は粒子線の入射径路中に特定の気体層あるいは液
体層あるいは固体層を設けるという構造を有することを
特徴とする粒子線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171262A JPH0221284A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 粒子線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171262A JPH0221284A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 粒子線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221284A true JPH0221284A (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=15920069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63171262A Pending JPH0221284A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 粒子線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0221284A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005523438A (ja) * | 2002-04-18 | 2005-08-04 | フォルシェングスツェントルム ユーリッヒ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフトゥング | 両接触表面に微細構造を有する位置感応型ゲルマニウム検出器 |
| JP2007298285A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Hitachi Ltd | 荷電粒子測定装置 |
| KR20160086780A (ko) * | 2016-06-28 | 2016-07-20 | 한국원자력연구원 | 이종 방사선 측정 센서 및 그 제조 방법 |
| CN108139488A (zh) * | 2015-10-14 | 2018-06-08 | 深圳帧观德芯科技有限公司 | 能够限制载流子扩散的x射线检测器 |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP63171262A patent/JPH0221284A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005523438A (ja) * | 2002-04-18 | 2005-08-04 | フォルシェングスツェントルム ユーリッヒ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフトゥング | 両接触表面に微細構造を有する位置感応型ゲルマニウム検出器 |
| JP2007298285A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Hitachi Ltd | 荷電粒子測定装置 |
| CN108139488A (zh) * | 2015-10-14 | 2018-06-08 | 深圳帧观德芯科技有限公司 | 能够限制载流子扩散的x射线检测器 |
| US11353603B2 (en) | 2015-10-14 | 2022-06-07 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | X-ray detectors capable of limiting diffusion of charge carriers |
| KR20160086780A (ko) * | 2016-06-28 | 2016-07-20 | 한국원자력연구원 | 이종 방사선 측정 센서 및 그 제조 방법 |
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