JPH0574029B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0574029B2 JPH0574029B2 JP63053520A JP5352088A JPH0574029B2 JP H0574029 B2 JPH0574029 B2 JP H0574029B2 JP 63053520 A JP63053520 A JP 63053520A JP 5352088 A JP5352088 A JP 5352088A JP H0574029 B2 JPH0574029 B2 JP H0574029B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- radiation
- detection element
- semiconductor
- characteristic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/02—Dosimeters
- G01T1/026—Semiconductor dose-rate meters
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体放射線検出素子を用いた放射
線線量測定器に係り、特に、検出素子に入射する
光子エネルギーに対応する照射線量感度や吸収線
量感度の特性を高精度に補償するのに好適な検出
器構造に関する。
線線量測定器に係り、特に、検出素子に入射する
光子エネルギーに対応する照射線量感度や吸収線
量感度の特性を高精度に補償するのに好適な検出
器構造に関する。
従来の半導体放射線検出素子の入射光子エネル
ギーに対応する照射線量感度特性（以下エネルギ
ー特性という）は、特開昭59−214787号公報記載
のように、半導体検出素子の周囲を鉛もしくは鉛
を主成分とする金属シールド材で包囲し、かつ、
その金属シールド材に所定開口率の開口を設ける
構造で補償している。
ギーに対応する照射線量感度特性（以下エネルギ
ー特性という）は、特開昭59−214787号公報記載
のように、半導体検出素子の周囲を鉛もしくは鉛
を主成分とする金属シールド材で包囲し、かつ、
その金属シールド材に所定開口率の開口を設ける
構造で補償している。
このエネルギー特性の補償とは、照射線量計の
場合、入射光子エネルギーに対応する感度が一定
になる様にする処置をいう。また、特開昭60−
42672号公報のように、半導体放射線検出器の出
力波形（パルス幅や波高値）をデイスクリミネー
タ等の外部回路で弁別し、各エネルギー特性に対
応した補正係数を付与する手段を設けて、その特
性を補償するものもある。この補正係数付与手段
には、各パルス毎、所定の基準発振信号と論理を
取る方法、マイクロコンピユータで計算処理を行
なう方法が取られている。
場合、入射光子エネルギーに対応する感度が一定
になる様にする処置をいう。また、特開昭60−
42672号公報のように、半導体放射線検出器の出
力波形（パルス幅や波高値）をデイスクリミネー
タ等の外部回路で弁別し、各エネルギー特性に対
応した補正係数を付与する手段を設けて、その特
性を補償するものもある。この補正係数付与手段
には、各パルス毎、所定の基準発振信号と論理を
取る方法、マイクロコンピユータで計算処理を行
なう方法が取られている。
上記従来技術で、鉛シールド材を用いて、その
一部に開口部を設けるエネルギー補償法は、シー
ルド材そのものが、入射する放射線との相互作用
で特性Ｘ線を放出することの配慮がなされておら
ず、各種のエネルギー特性の異なる半導体検出素
子を任意の特性に補償することが難しい。すなわ
ち、鉛シールド材のしやへい効果と開口率から設
計計算されるエネルギー特性と実測される特性を
一致させる事が難しいと云うことである。さらに
シールド材の鉛は、しやへい効果のパラメータと
なる吸収係数が90KeVのエネルギー範囲で不連
続に変化し、エネルギー補償の設計計算をきわめ
て難しいものとしている。上記、エネルギー補償
法は古くからとられているGM係数管のエネルギ
ー補償法と同一であり、実測値に基づいて開口率
やしやへい材厚を試行選択しなければならない問
題が生じる。
一部に開口部を設けるエネルギー補償法は、シー
ルド材そのものが、入射する放射線との相互作用
で特性Ｘ線を放出することの配慮がなされておら
ず、各種のエネルギー特性の異なる半導体検出素
子を任意の特性に補償することが難しい。すなわ
ち、鉛シールド材のしやへい効果と開口率から設
計計算されるエネルギー特性と実測される特性を
一致させる事が難しいと云うことである。さらに
シールド材の鉛は、しやへい効果のパラメータと
なる吸収係数が90KeVのエネルギー範囲で不連
続に変化し、エネルギー補償の設計計算をきわめ
て難しいものとしている。上記、エネルギー補償
法は古くからとられているGM係数管のエネルギ
ー補償法と同一であり、実測値に基づいて開口率
やしやへい材厚を試行選択しなければならない問
題が生じる。
また、放射線検出信号の波形弁別手段を論じる
方法は、検出器外部にマイクロコンピユータ等の
補正係数付与手段が必要となり、ハード、ソフト
ウエアを設けなければならない問題が生じる。
方法は、検出器外部にマイクロコンピユータ等の
補正係数付与手段が必要となり、ハード、ソフト
ウエアを設けなければならない問題が生じる。
本発明の目的は、半導体検出素子に対し、もつ
とも単純な原理で、かつ、高精度にエネルギー特
性を補償し、検出器の製作調整コストを大巾に低
減することである。
とも単純な原理で、かつ、高精度にエネルギー特
性を補償し、検出器の製作調整コストを大巾に低
減することである。
上記目的は、半導体検出素子に隣接して設ける
エネルギー補償用のシールド材に、原子番号44以
下の材料を用いることにより、一挙に達成され
る。
エネルギー補償用のシールド材に、原子番号44以
下の材料を用いることにより、一挙に達成され
る。
半導体放射線検出素子の動作原理は放射線が半
導体材料に入射して光電効果やコンプトン散乱等
の相互作用を起こし、２次電子を生成する。この
２次電子が検出素子内の空乏層で電子−正孔対の
電荷を作り、放射線の検出信号となる。半導体検
出素子の空乏層厚は100〜200μm程度であり、入
射する放射線のエネルギーによつて光電効果やコ
ンプトン散乱による放射線の吸収量が大きく異な
る。低エネルギー（200KeV以下）では光電効果
を起こす割合が多く、高感度となる。高エネルギ
ーでは光電効果を起こす割合がきわめて小さく低
感度となる。また、極低エネルギー（20KeV以
下）では、検出素子Ｐ・ｎ接合の電極（n+層、
オームコンタクトのAl電極）に吸収された不感
となる。これらの現象に基づいて、各種半導体検
出素子のエネルギー特性が決まる。一般に
20KeV以下では不感となり、50〜60KeVで感度
がもつと高くなる。これ以上のエネルギーでは
徐々に感度が低下し、1MeV以上ではコンプトン
散乱が主体でほぼ一定の感度となる。このような
エネルギー特性を持つ半導体放射線検出素子を照
射線量計に用いるためには、入射する放射線のエ
ネルギーに対応する検出感度を一定にしなければ
ならない。照射線量計のエリアモニタのJIS規格
仕様では80KeV〜3MeVの範囲で、その感度差が
±25％以下でなければならない。この特性を半導
体検出素子に設定するためには検出素子の前面に
しやへい体を設け、50〜60KeV近傍の高感度領
域の感度を低下させることによつて、エネルギー
に依存しない特性を得ることができる。
導体材料に入射して光電効果やコンプトン散乱等
の相互作用を起こし、２次電子を生成する。この
２次電子が検出素子内の空乏層で電子−正孔対の
電荷を作り、放射線の検出信号となる。半導体検
出素子の空乏層厚は100〜200μm程度であり、入
射する放射線のエネルギーによつて光電効果やコ
ンプトン散乱による放射線の吸収量が大きく異な
る。低エネルギー（200KeV以下）では光電効果
を起こす割合が多く、高感度となる。高エネルギ
ーでは光電効果を起こす割合がきわめて小さく低
感度となる。また、極低エネルギー（20KeV以
下）では、検出素子Ｐ・ｎ接合の電極（n+層、
オームコンタクトのAl電極）に吸収された不感
となる。これらの現象に基づいて、各種半導体検
出素子のエネルギー特性が決まる。一般に
20KeV以下では不感となり、50〜60KeVで感度
がもつと高くなる。これ以上のエネルギーでは
徐々に感度が低下し、1MeV以上ではコンプトン
散乱が主体でほぼ一定の感度となる。このような
エネルギー特性を持つ半導体放射線検出素子を照
射線量計に用いるためには、入射する放射線のエ
ネルギーに対応する検出感度を一定にしなければ
ならない。照射線量計のエリアモニタのJIS規格
仕様では80KeV〜3MeVの範囲で、その感度差が
±25％以下でなければならない。この特性を半導
体検出素子に設定するためには検出素子の前面に
しやへい体を設け、50〜60KeV近傍の高感度領
域の感度を低下させることによつて、エネルギー
に依存しない特性を得ることができる。
本発明の検出器構造は、検出素子に隣接して、
原子番号が44以下の元素を主成分とする材料を所
定厚設ける。従来の検出器では、加工性が良いと
云う理由から、鉛（原子番号82）を主体とする材
料で、このエネルギー補償を図つているのが実状
である。この従来のエネルギー補償法では、半導
体検出素子が有感となるエネルギー領域に、補償
材そのものから放出する特性Ｘ線が大きく影響す
る。
原子番号が44以下の元素を主成分とする材料を所
定厚設ける。従来の検出器では、加工性が良いと
云う理由から、鉛（原子番号82）を主体とする材
料で、このエネルギー補償を図つているのが実状
である。この従来のエネルギー補償法では、半導
体検出素子が有感となるエネルギー領域に、補償
材そのものから放出する特性Ｘ線が大きく影響す
る。
本発明で用いる原子番号44以下の材料から放出
される特性Ｘ線は20KeV以下であり、半導体検
出素子への影響を皆無にできる。また、この低原
子番号の材料の吸収係数は入射する放射線のエネ
ルギーに対し不連続がなく、照射線量計のエネル
ギー特性仕様範囲である80KeV〜3KeVのエネル
ギー補償設計（しやへい効果の計算）を精密に実
行できる。
される特性Ｘ線は20KeV以下であり、半導体検
出素子への影響を皆無にできる。また、この低原
子番号の材料の吸収係数は入射する放射線のエネ
ルギーに対し不連続がなく、照射線量計のエネル
ギー特性仕様範囲である80KeV〜3KeVのエネル
ギー補償設計（しやへい効果の計算）を精密に実
行できる。
以上のように、本発明を用いることによつて、
照射線量計や吸収線量計に不可欠なエネルギー特
性を任意に設計実現することができる。
照射線量計や吸収線量計に不可欠なエネルギー特
性を任意に設計実現することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。半導体検出素子１をフラツドベース基材（導
電体）２に装着し、逆バイアスの印加電極をボン
デイングワイヤ３、ハーメツクシール４を介して
外部に引き出す。検出素子１の外側に原子番号44
以下のしやへい材料５たとえばアルミナ（Al2
O3）やアルミニウム（Al）を設け、全体を鉄
（Fe）やステンレス（SUS）のプローブケース６
に収納して検出部を構成する。第２図に、その立
体図を示す。検出素子１としやへい材のアルミナ
５を支持ポール７で支持し、プローブケース６の
外部に放射線検出信号を取り出す信号線８を引き
出す。第３図には半導体検出素子１の断面図を示
す。この半導体検出素子はｐ型シリコンを用いた
素子構造である。陽電極（アルミニウム）１０に
逆バイアスを印加するとn+層１１の下部に、放
射線有感部となる空乏層１２が広がる。陽電極ア
ルミニウム１０とn+層１１および素子の表面保
護膜（SiO2等）は放射線の不感層となる。これ
らの不感領域によつて検出素子の放射線感度は
20KeV以下で急激に感度が劣化する。エネルギ
ー補償を図るしやへい材から放出する特性Ｘ線の
エネルギーが20KeV以下であれば、その影響は
全く無視できることになる。
る。半導体検出素子１をフラツドベース基材（導
電体）２に装着し、逆バイアスの印加電極をボン
デイングワイヤ３、ハーメツクシール４を介して
外部に引き出す。検出素子１の外側に原子番号44
以下のしやへい材料５たとえばアルミナ（Al2
O3）やアルミニウム（Al）を設け、全体を鉄
（Fe）やステンレス（SUS）のプローブケース６
に収納して検出部を構成する。第２図に、その立
体図を示す。検出素子１としやへい材のアルミナ
５を支持ポール７で支持し、プローブケース６の
外部に放射線検出信号を取り出す信号線８を引き
出す。第３図には半導体検出素子１の断面図を示
す。この半導体検出素子はｐ型シリコンを用いた
素子構造である。陽電極（アルミニウム）１０に
逆バイアスを印加するとn+層１１の下部に、放
射線有感部となる空乏層１２が広がる。陽電極ア
ルミニウム１０とn+層１１および素子の表面保
護膜（SiO2等）は放射線の不感層となる。これ
らの不感領域によつて検出素子の放射線感度は
20KeV以下で急激に感度が劣化する。エネルギ
ー補償を図るしやへい材から放出する特性Ｘ線の
エネルギーが20KeV以下であれば、その影響は
全く無視できることになる。
次に特性Ｘ線の発生機構について述べる。入射
する放射線と相互作用によつて原子の軌道電子が
正規の位置から外された場合、原子は励起状態と
なる。その後、単時間（nsecかそれ以下の時間）
で軌道電子の空孔をその外側の軌道電子や自由電
子が埋めて、原子が基底状態に戻る。このとき特
性Ｘ線を放出する。このエネルギーはＫ殻の軌道
から放出するものが最大である。このエネルギー
は元素の原子番号に依存し、規則的に増大する。
第４図にＫ殻の特性Ｘ線エネルギーと原子番号の
関係を示す。この関係から、明らかなように特性
Ｘ線のエネルギーが20KeV以下となる原子番号
は44と云うことになる。
する放射線と相互作用によつて原子の軌道電子が
正規の位置から外された場合、原子は励起状態と
なる。その後、単時間（nsecかそれ以下の時間）
で軌道電子の空孔をその外側の軌道電子や自由電
子が埋めて、原子が基底状態に戻る。このとき特
性Ｘ線を放出する。このエネルギーはＫ殻の軌道
から放出するものが最大である。このエネルギー
は元素の原子番号に依存し、規則的に増大する。
第４図にＫ殻の特性Ｘ線エネルギーと原子番号の
関係を示す。この関係から、明らかなように特性
Ｘ線のエネルギーが20KeV以下となる原子番号
は44と云うことになる。
第５図には、シリコン検出器に、本発明を用い
た照射線量計のエネルギー特性を示す。この図中
Ａで示した実線が第１図のしやへい材（アルミ
ナ）５とプローブケース６がない場合のエネルギ
ー補償前データである。同図にＢで示した実験点
が、プローブケース６の厚さが1.5mm、しやへい
材アルミナ５の厚さを12mmにしたときのエネルギ
ー特性である。この特性のエネルギー補償性能は
±15％であり、照射線量計のJIS規格を十分満足
するものである。このエネルギー補償法は検出器
を機械的な衝撃から保護する目的のプローブケー
ス６の厚さや、検出素子そのものの特性に合わせ
て、任意に設計できる。プローブケース６の厚さ
が1.5mmより薄くなる場合は、その吸収層の減少
割合と同一分だけ、アルミナ材の厚さを厚くする
ことで同じ特性が得られる。このときに設計基準
は放射線のエネルギー（Ｅ）＝80KeVの線吸収係
数μ（Ｅ）を用いたしやへい計算が良く一致する。
すなわち、プローブケース６の材料を鉄（Fe）
とし、その薄くした厚さをｔ（Fe）とすると、放
射線吸収の減 少割合はe-〓(Fe
た照射線量計のエネルギー特性を示す。この図中
Ａで示した実線が第１図のしやへい材（アルミ
ナ）５とプローブケース６がない場合のエネルギ
ー補償前データである。同図にＢで示した実験点
が、プローブケース６の厚さが1.5mm、しやへい
材アルミナ５の厚さを12mmにしたときのエネルギ
ー特性である。この特性のエネルギー補償性能は
±15％であり、照射線量計のJIS規格を十分満足
するものである。このエネルギー補償法は検出器
を機械的な衝撃から保護する目的のプローブケー
ス６の厚さや、検出素子そのものの特性に合わせ
て、任意に設計できる。プローブケース６の厚さ
が1.5mmより薄くなる場合は、その吸収層の減少
割合と同一分だけ、アルミナ材の厚さを厚くする
ことで同じ特性が得られる。このときに設計基準
は放射線のエネルギー（Ｅ）＝80KeVの線吸収係
数μ（Ｅ）を用いたしやへい計算が良く一致する。
すなわち、プローブケース６の材料を鉄（Fe）
とし、その薄くした厚さをｔ（Fe）とすると、放
射線吸収の減 少割合はe-〓(Fe
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体放射線検出素子を用いる放射線線量測
定器において、検出素子にもつとも近い位置に、
原子番号44以下の元素を主成分とする材料を配置
した放射線線量測定器。 ２ 請求項１記載の線量測定器において、入射す
る光子エネルギーに依存する線量検出感度が、生
体の吸収線量等量のエネルギー依存性に、相対的
に一致する放射線線量測定器。 ３ 半導体放射線検出素子を用いる放射線線量測
定器において、エネルギ補償用のシールド材とし
て原子番号44以下の元素を主成分とする材料を用
た放射線線量測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053520A JPH01227983A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 放射線線量測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053520A JPH01227983A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 放射線線量測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01227983A JPH01227983A (ja) | 1989-09-12 |
| JPH0574029B2 true JPH0574029B2 (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=12945097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63053520A Granted JPH01227983A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 放射線線量測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01227983A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2873270B2 (ja) * | 1994-05-17 | 1999-03-24 | アロカ株式会社 | 放射線検出器 |
| US6013916A (en) * | 1997-07-23 | 2000-01-11 | The Regents Of The University Of Michigan | Flat panel dosimeter |
-
1988
- 1988-03-09 JP JP63053520A patent/JPH01227983A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01227983A (ja) | 1989-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3140052B2 (ja) | 中性子検出装置 | |
| Hanser et al. | Design and calibration of the GOES-8 solar x-ray sensor: the XRS | |
| JPWO1991017462A1 (ja) | 中性子検出装置 | |
| EP0259426B1 (en) | Radiation detector | |
| Gersch et al. | The effect of incremental gamma-ray doses and incremental neutron fluences upon the performance of self-biased 10B-coated high-purity epitaxial GaAs thermal neutron detectors | |
| Kubo | Exposure contribution from Ti K x rays produced in the titanium capsule of the clinical I‐125 seed | |
| Chung et al. | Performance of a HPGe-NaI (Tl) Compton suppression spectrometer in high-level radioenvironmental studies | |
| US4074136A (en) | Apparatus for determining the dose equivalent of neutrons | |
| East et al. | Compton scattering by bound electrons | |
| JPH0574029B2 (ja) | ||
| Thosar et al. | Internal conversion studies of the 2+→ 0+ transitions in some deformed even nuclei | |
| JP3358617B2 (ja) | 中性子線量率計 | |
| JPH058595B2 (ja) | ||
| Ajitanand et al. | The photovoltaic cell—an eminent fission fragment detector | |
| Hollstein | Response characteristics of a high-resolution Si (Li) photon spectrometer | |
| US3398282A (en) | Radiation detector whose output is independent of the energy distribution of incident radiation | |
| JPH0736447B2 (ja) | 半導体中性子線検出素子 | |
| Berinde et al. | Relativistic effects in K-shell ionisation by 7-15 MeV proton bombardment on heavy elements | |
| Campanella et al. | The effect of radiation on ion-implanted silicon detectors | |
| JP2023015720A (ja) | 中性子検出器、これを備える個人被ばく線量計および中性子照射量モニタ、並びに中性子検出方法 | |
| Young et al. | Absolute calibration of a prompt gamma-ray detector for intense bursts of protons | |
| JPS6258670B2 (ja) | ||
| JP2004286548A (ja) | 放射線測定装置 | |
| Rasolonjatovo et al. | Development of gamma-ray monitor using CdZnTe semiconductor detector | |
| Al-Khasawneh et al. | Nice-neutron induced charged particle emission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071015 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081015 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081015 Year of fee payment: 15 |