JPH06105303B2 - 電離放射線検出装置 - Google Patents
電離放射線検出装置Info
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- JPH06105303B2 JPH06105303B2 JP61062036A JP6203686A JPH06105303B2 JP H06105303 B2 JPH06105303 B2 JP H06105303B2 JP 61062036 A JP61062036 A JP 61062036A JP 6203686 A JP6203686 A JP 6203686A JP H06105303 B2 JPH06105303 B2 JP H06105303B2
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- Japan
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- ionizing radiation
- detection device
- radiation
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/29—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to radiation having very short wavelengths, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
- H10F30/295—Surface barrier or shallow PN junction radiation detectors, e.g. surface barrier alpha-particle detectors
- H10F30/2955—Shallow PN junction radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
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- G01T1/2928—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電離放射線の飛来方位を測定するための電離放
射線検出装置に関するものである。
射線検出装置に関するものである。
第２図は例えば昭和61年度電子通信学会総合全国大会講
演番号483に報告されたα線などの電離放射線を検出す
る装置を示す図であり、図において、１はｐ型半導体基
板、２はｐ型半導体基板１内に設けられたｎ型領域（n+
領域）、３は該ｎ型領域２をゲート31の電圧で制御しつ
つ静電的に正にプリチャージするためのプリチャージト
ランジスタ、４はｎ型領域２の電位変化をインピーダン
ス変換して外部に出力するための検出バッファである。
上記ｐ型基板１の端子11はプリチャージトランジスタ３
のソース32の電位、あるいは検出バッファの正電源電位
42に対して負にバイアスされている。
演番号483に報告されたα線などの電離放射線を検出す
る装置を示す図であり、図において、１はｐ型半導体基
板、２はｐ型半導体基板１内に設けられたｎ型領域（n+
領域）、３は該ｎ型領域２をゲート31の電圧で制御しつ
つ静電的に正にプリチャージするためのプリチャージト
ランジスタ、４はｎ型領域２の電位変化をインピーダン
ス変換して外部に出力するための検出バッファである。
上記ｐ型基板１の端子11はプリチャージトランジスタ３
のソース32の電位、あるいは検出バッファの正電源電位
42に対して負にバイアスされている。
次に第２図の電離放射線検出装置の動作について説明す
る。
る。
まずα線が放射線検出装置のn+領域２に対し矢印Ａで示
す経路で入射すると、該入射経路に沿って放射エネルギ
により励例起された電子−正孔対が発生する。プリチャ
ージトランジスタ３によってｐ型基板１に対しｎ型領域
２が正に帯電した状態では、ｐ−ｎ接合12は逆バイアス
されており、放射線により励例起された電子−正孔対の
うち電子はｎ型領域２に集められ、ｎ型領域２の正の帯
電を消滅させるのでｎ型領域２の電位が下がる。この電
位の低下を、インピーダンス変換機能を有する検出バッ
ファ４の出力41から外部に出力する。プリチャージトラ
ンジスタ３は一定周期で再び正に帯電され、次のα線の
入射に備えて待機する。
す経路で入射すると、該入射経路に沿って放射エネルギ
により励例起された電子−正孔対が発生する。プリチャ
ージトランジスタ３によってｐ型基板１に対しｎ型領域
２が正に帯電した状態では、ｐ−ｎ接合12は逆バイアス
されており、放射線により励例起された電子−正孔対の
うち電子はｎ型領域２に集められ、ｎ型領域２の正の帯
電を消滅させるのでｎ型領域２の電位が下がる。この電
位の低下を、インピーダンス変換機能を有する検出バッ
ファ４の出力41から外部に出力する。プリチャージトラ
ンジスタ３は一定周期で再び正に帯電され、次のα線の
入射に備えて待機する。
以上の動作において、発生する電子−正孔対の数はα線
の入射角に応じて大きく変化し、この結果ｎ型領域２に
流入する電子流も異なるので、この放射線検出器は入射
方向に対応した大きさの電圧を出力するが、飛来する放
射線のエネルギも様々に変化するので、これによっても
電圧出力は変化する。従って出力電圧の大きさから入射
方向を特定することはできない。
の入射角に応じて大きく変化し、この結果ｎ型領域２に
流入する電子流も異なるので、この放射線検出器は入射
方向に対応した大きさの電圧を出力するが、飛来する放
射線のエネルギも様々に変化するので、これによっても
電圧出力は変化する。従って出力電圧の大きさから入射
方向を特定することはできない。
従来の電離放射線検出装置は以上のように構成されてい
るので、飛来方位を検出するためにはその検出装置の感
度の方位性の有無を調べること、方向性有りのときはそ
の方向を知ること、無しのときはコリメータなどを前面
に装着して方向性を持たせることが必要であった。又、
飛来方向を求めるときには検出装置を種々の方向に向け
て複数回測定し、最大強度の方位を求めることが必要で
あり、また時間的に強度の変化する入射に対しては、複
数回の方位測定中には方位以外の要因で検出出力が変わ
ることとなるためこの方法を適用することはできなかっ
た。
るので、飛来方位を検出するためにはその検出装置の感
度の方位性の有無を調べること、方向性有りのときはそ
の方向を知ること、無しのときはコリメータなどを前面
に装着して方向性を持たせることが必要であった。又、
飛来方向を求めるときには検出装置を種々の方向に向け
て複数回測定し、最大強度の方位を求めることが必要で
あり、また時間的に強度の変化する入射に対しては、複
数回の方位測定中には方位以外の要因で検出出力が変わ
ることとなるためこの方法を適用することはできなかっ
た。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電離放射線の飛来方位を同定できると共に、
放射線強度に時間変化がある場合にもその検出を行なう
ことのできる電離放射線検出装置を得ることを目的とす
る。
たもので、電離放射線の飛来方位を同定できると共に、
放射線強度に時間変化がある場合にもその検出を行なう
ことのできる電離放射線検出装置を得ることを目的とす
る。
この発明に係る電離放射線検出装置は、単位検出器を２
次元的に正則配列した面構造検出器を所定距離だけ離し
て積層してなる積層構造放射線検出装置と、該各層の位
置検出器の出力から放射線の飛来方位を計算する飛来方
位計算回路とから構成したものである。
次元的に正則配列した面構造検出器を所定距離だけ離し
て積層してなる積層構造放射線検出装置と、該各層の位
置検出器の出力から放射線の飛来方位を計算する飛来方
位計算回路とから構成したものである。
この発明においては、まず積層構造放射線検出装置の各
層毎の放射線透過位置が各面構造中の透過位置検出器に
よって求められ、放射線の飛来方向によって異なる各層
の透過位置の情報に基いて、飛来方位計算回路により飛
来方向が瞬時に計算される。
層毎の放射線透過位置が各面構造中の透過位置検出器に
よって求められ、放射線の飛来方向によって異なる各層
の透過位置の情報に基いて、飛来方位計算回路により飛
来方向が瞬時に計算される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による電離放射線検出装置を示
し、図において、101は単位検出器としての検出セル、1
02は検出セル101を２次元的に正則配列してなる正則整
列検出セル領域、103は該領域102の周辺に設けられ、放
射線が透過したセルの位置を検出するための位置検出回
路、100は上記正則配列検出セル領域および位置検出回
路よりなる面構造放射線検出装置である。200,300は面
構造放射線検出装置100と同様の構造の面構造放射線検
出装置であり、各面構造の面はすべて同一又は異なる所
定距離だけ離隔して積層状に配列されている。
図はこの発明の一実施例による電離放射線検出装置を示
し、図において、101は単位検出器としての検出セル、1
02は検出セル101を２次元的に正則配列してなる正則整
列検出セル領域、103は該領域102の周辺に設けられ、放
射線が透過したセルの位置を検出するための位置検出回
路、100は上記正則配列検出セル領域および位置検出回
路よりなる面構造放射線検出装置である。200,300は面
構造放射線検出装置100と同様の構造の面構造放射線検
出装置であり、各面構造の面はすべて同一又は異なる所
定距離だけ離隔して積層状に配列されている。
400は各面構造内の各位置検出回路103,203,303から出力
される放射線透過位置情報を入力として受け、放射線の
入射方向を定めるための計算を行なう飛来方位計算回路
であり、図では面構造放射線検出装置100,200,300と異
なる面に積層されている。各面構造放射線検出装置100,
200,300の各位置検出回路103,203,303及び飛来方位計算
回路400は、放射線に対する動作感度が低くなるよう設
計されており、放射線には応動しない。
される放射線透過位置情報を入力として受け、放射線の
入射方向を定めるための計算を行なう飛来方位計算回路
であり、図では面構造放射線検出装置100,200,300と異
なる面に積層されている。各面構造放射線検出装置100,
200,300の各位置検出回路103,203,303及び飛来方位計算
回路400は、放射線に対する動作感度が低くなるよう設
計されており、放射線には応動しない。
上記面構造放射検出装置100,200,300は、例えば通常の
ダイナミックRAMのように、単位検出器としてのメモリ
セルを面状配列し、各メモリセルの内容を読み出すこと
により位置検出器として動作するデコーダ，センスアン
プから構成される。又、この面構造放射線検出装置100,
200,300を半導体基板上に、薄い絶縁膜を介して積層
し、かつ飛来方位計算回路400を設けることにより、積
層構造放射線検出装置600が構成される。
ダイナミックRAMのように、単位検出器としてのメモリ
セルを面状配列し、各メモリセルの内容を読み出すこと
により位置検出器として動作するデコーダ，センスアン
プから構成される。又、この面構造放射線検出装置100,
200,300を半導体基板上に、薄い絶縁膜を介して積層
し、かつ飛来方位計算回路400を設けることにより、積
層構造放射線検出装置600が構成される。
次に本発明の動作について説明する。
放射線Ａがある方位から最上層100の中のある単位検出
セル101に入射すると、該単位検出セル101が放射線に対
して応動し、その位置（x1，y1）を最上層100内の位置
検出回路103が検出し出力する。放射線Ａは最上層100が
薄く作られているため貫通し、第２層200の中のある単
位検出セル201に入射すると、単位検出セル201が放射線
に対して応動し、その位置（x2，y2）を第２層200内の
位置検出回路202が検出し出力する。同様にして第３層3
00より位置情報（x3，y3）が出力される。
セル101に入射すると、該単位検出セル101が放射線に対
して応動し、その位置（x1，y1）を最上層100内の位置
検出回路103が検出し出力する。放射線Ａは最上層100が
薄く作られているため貫通し、第２層200の中のある単
位検出セル201に入射すると、単位検出セル201が放射線
に対して応動し、その位置（x2，y2）を第２層200内の
位置検出回路202が検出し出力する。同様にして第３層3
00より位置情報（x3，y3）が出力される。
各面構造の出力（x1，y1）〜（x3，y3）は各層の位置検
出回路103,203,303から出力104、105,204,205,304,305
として出力されて飛来放位計算回路400に導かれ、該回
路400は（x1，y1）〜（x3，y3）より放射線飛来方位を
計算する。例えばx1＝x2＝x3，y1＝y2＝y3のときは、放
射線は各積層面と直角の方向から来たことになる。又、
x1＝x2＝x3で、かつy1≠y2あるいはy2≠y3であれば、放
射線はｘ軸を含み積層面に直角な面内から入射したこと
になり、y1，y2，y3から入射角が計算される。
出回路103,203,303から出力104、105,204,205,304,305
として出力されて飛来放位計算回路400に導かれ、該回
路400は（x1，y1）〜（x3，y3）より放射線飛来方位を
計算する。例えばx1＝x2＝x3，y1＝y2＝y3のときは、放
射線は各積層面と直角の方向から来たことになる。又、
x1＝x2＝x3で、かつy1≠y2あるいはy2≠y3であれば、放
射線はｘ軸を含み積層面に直角な面内から入射したこと
になり、y1，y2，y3から入射角が計算される。
ダイナミックRAMでは必ずしもメモリセルのみが放射線
に応動するのではなく、構造によってはビット線やワー
ド線が主として応動する場合もあるが、この場合には隣
接する２層を直交して配置すれば入射位置（x,y）を同
定することが可能であり、隣接する２層を一組の面構造
放射線検出器と考えれば、前記と同様の飛来方位の検出
が可能である。又、放射線は入射したセルのみならず、
同一面内の他のセルにも影響を及ぼし入射位置（ｘ、
ｙ）はある分布強度としてしか検出できないこともある
が、方位検出回路に分布函数に対する計算機能を持たせ
れば飛来方位の同定はさほど困難ではない。
に応動するのではなく、構造によってはビット線やワー
ド線が主として応動する場合もあるが、この場合には隣
接する２層を直交して配置すれば入射位置（x,y）を同
定することが可能であり、隣接する２層を一組の面構造
放射線検出器と考えれば、前記と同様の飛来方位の検出
が可能である。又、放射線は入射したセルのみならず、
同一面内の他のセルにも影響を及ぼし入射位置（ｘ、
ｙ）はある分布強度としてしか検出できないこともある
が、方位検出回路に分布函数に対する計算機能を持たせ
れば飛来方位の同定はさほど困難ではない。
なお、上記実施例では面構造検出装置としてダイナミッ
クRAMを用いる例を示したが、放射線に対して応動する
単位回路を正則的に配列したものであれば、スタティッ
クRAM,CCD,PLAその他を用いても本発明の目的とする機
能を果たすことができる。
クRAMを用いる例を示したが、放射線に対して応動する
単位回路を正則的に配列したものであれば、スタティッ
クRAM,CCD,PLAその他を用いても本発明の目的とする機
能を果たすことができる。
また、上記実施例では面構造放射線検出装置を３層用い
る例について説明したが、原理上は２層以上の積層構造
であれば目的を達成できることは明らかである。又、面
構造放射線検出器内に含まれる検出セル数，又は面構造
放射線検出器の層数を増加させれば、検出方位の精度を
向上させることが可能である。
る例について説明したが、原理上は２層以上の積層構造
であれば目的を達成できることは明らかである。又、面
構造放射線検出器内に含まれる検出セル数，又は面構造
放射線検出器の層数を増加させれば、検出方位の精度を
向上させることが可能である。
また面構造放射線検出装置の層数を増やすか、又は各層
間の距離を大きくとることにより、積層構造放射線検出
装置全体の厚さを大きくすれば、前記飛来方位の計算結
果と各層の応動出力の大きさとを組み合わせて飛来放射
線のエネルギを測定することもできる。
間の距離を大きくとることにより、積層構造放射線検出
装置全体の厚さを大きくすれば、前記飛来方位の計算結
果と各層の応動出力の大きさとを組み合わせて飛来放射
線のエネルギを測定することもできる。
また、上記電離放射線検出装置において用いた上記方法
は、ビーム状に細く絞られた赤外線の入射方向を定める
のにも利用でき、この場合は、各面構造内の検出セルを
赤外線に対して感度のある回路により置換すればよい。
は、ビーム状に細く絞られた赤外線の入射方向を定める
のにも利用でき、この場合は、各面構造内の検出セルを
赤外線に対して感度のある回路により置換すればよい。
以上のように、この発明によれば、電離放射線の飛来方
位を検出する装置を積層化された面構造放射線検出器に
よって構成したので、飛来方位に対して選択性を有する
装置を種々の方向に向けて複数回測定を行ない、最大強
度方位を求めるという手間が不要であり、短時間に、又
精度良く入射方位を求めることができる。又、入射量が
時間的に変動する場合においても測定が可能となる効果
がある。
位を検出する装置を積層化された面構造放射線検出器に
よって構成したので、飛来方位に対して選択性を有する
装置を種々の方向に向けて複数回測定を行ない、最大強
度方位を求めるという手間が不要であり、短時間に、又
精度良く入射方位を求めることができる。又、入射量が
時間的に変動する場合においても測定が可能となる効果
がある。
第１図はこの発明の一実施例による電離放射線検出装置
を示す図、第２図は従来の電離放射線検出装置を示す図
である。 Ａは電離放射線の飛来経路、101,201,301は単位検出セ
ル、102,202,303は面構造検出器、103,203,303は位置検
出回路、100,200,300はそれぞれ面構造放射線検出装置
であり、全体として積層構造放射線検出装置を構成す
る。400は飛来方位計算回路、104,105,204,205,304,305
は位置検出回路の出力である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
を示す図、第２図は従来の電離放射線検出装置を示す図
である。 Ａは電離放射線の飛来経路、101,201,301は単位検出セ
ル、102,202,303は面構造検出器、103,203,303は位置検
出回路、100,200,300はそれぞれ面構造放射線検出装置
であり、全体として積層構造放射線検出装置を構成す
る。400は飛来方位計算回路、104,105,204,205,304,305
は位置検出回路の出力である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】電離放射線に応動する単位検出器を面上に
正則配列してなる面構造検出器と、応動した単位検出器
の位置を検出する位置検出器とからなる面構造放射線検
出装置を所定間隔で２層以上に同一方向に積層配列して
構成される積層構造放射線検出装置と、 上記積層構造放射線検出装置の各層内の位置検出器の出
力を入力とし電離放射線の飛来方位を計算する飛来方位
計算回路とを備えたことを特徴とする電離放射線検出装
置。 - 【請求項２】上記面構造検出器はダイナミックRAMから
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電離
放射線検出装置。 - 【請求項３】上記面構造検出器がダイナミックRAMであ
り、上記単位検出器が該RAMのメモリセルであり、上記
２層以上の面構造放射線検出装置の各々は１枚のみの面
構造検出器を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の電離放射線検出装置。 - 【請求項４】上記面構造検出器がダイナミックRAMであ
り、上記単位検出器が該RAMのワード線あるいはビット
線であり、上記面構造放射線検出装置は相互に直交して
配置した２枚一組の面構造検出器を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の電離放射線検出装置。 - 【請求項５】上記飛来方位計算回路は、電離放射線の飛
来方位及びエネルギ強度を求めるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の電離放射線検出装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61062036A JPH06105303B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 電離放射線検出装置 |
| FR878703825A FR2596165B1 (fr) | 1986-03-19 | 1987-03-19 | Detecteur de radiations ionisantes |
| US07/028,139 US4804848A (en) | 1986-03-19 | 1987-03-19 | Ionizing radiation detector for detecting the direction and intensity of the radiation |
| DE19873709076 DE3709076A1 (de) | 1986-03-19 | 1987-03-19 | Detektoreinrichtung fuer ionisierende strahlen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61062036A JPH06105303B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 電離放射線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217180A JPS62217180A (ja) | 1987-09-24 |
| JPH06105303B2 true JPH06105303B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=13188535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61062036A Expired - Lifetime JPH06105303B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 電離放射線検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4804848A (ja) |
| JP (1) | JPH06105303B2 (ja) |
| DE (1) | DE3709076A1 (ja) |
| FR (1) | FR2596165B1 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5125016B1 (en) * | 1983-09-22 | 1998-02-24 | Outokumpu Oy | Procedure and measuring apparatus based on x-ray diffraction for measuring stresses |
| DE3640756A1 (de) * | 1986-11-28 | 1988-06-09 | Jetschin Wolf R | Nachweisgeraet fuer radioaktive strahlung |
| US4954709A (en) * | 1989-08-16 | 1990-09-04 | Apti, Inc. | High resolution directional gamma ray detector |
| GB9022256D0 (en) * | 1990-10-12 | 1990-11-28 | Univ Leicester | Direct digital position readout transducer |
| US6332590B1 (en) * | 1998-12-23 | 2001-12-25 | Space Systems/Loral, Inc. | Photoemission based spacecraft charging sensor |
| JP3897245B2 (ja) * | 2002-04-24 | 2007-03-22 | 三菱重工業株式会社 | 多層放射線検出器を用いたガンマ線源の距離測定装置 |
| US20060170541A1 (en) * | 2003-02-09 | 2006-08-03 | Tompa Gary S | Smart portable detection apparatus and method |
| US8207907B2 (en) | 2006-02-16 | 2012-06-26 | The Invention Science Fund I Llc | Variable metamaterial apparatus |
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