JPH0694837A - 放射検出器 - Google Patents
放射検出器Info
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- JPH0694837A JPH0694837A JP3291004A JP29100491A JPH0694837A JP H0694837 A JPH0694837 A JP H0694837A JP 3291004 A JP3291004 A JP 3291004A JP 29100491 A JP29100491 A JP 29100491A JP H0694837 A JPH0694837 A JP H0694837A
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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
- G01T1/15—Instruments in which pulses generated by a radiation detector are integrated, e.g. by a diode pump circuit
-
- G—PHYSICS
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- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/26—Measuring radiation intensity with resistance detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 α粒子を検出するのに最適化された放射検出
器素子を提供する。 【構成】 本検出器素子は表面に第１及び第２の電気的
コンタクト１４，１６を施したダイアモンドもしくはダ
イアモンド状カーボン層１０からなっており、この層は
電子回路と共にシリコン基板１２上へ形成される。各コ
ンタクト１４，１６が層との整流接合を画定して、検出
器素子２０上に入射する放射の強度に応答する接合特性
を有する背中合せダイオード構造を画定している。電子
回路はバッテリもしくは太陽電池２８により給電され、
入射する放射の強度が所定レベルを越える場合にＬＣＤ
インジケータを活性化する。放射検出器素子２０及び電
子回路は従来の識別カードと同様なサイズのカード２２
上に収容されている。
器素子を提供する。 【構成】 本検出器素子は表面に第１及び第２の電気的
コンタクト１４，１６を施したダイアモンドもしくはダ
イアモンド状カーボン層１０からなっており、この層は
電子回路と共にシリコン基板１２上へ形成される。各コ
ンタクト１４，１６が層との整流接合を画定して、検出
器素子２０上に入射する放射の強度に応答する接合特性
を有する背中合せダイオード構造を画定している。電子
回路はバッテリもしくは太陽電池２８により給電され、
入射する放射の強度が所定レベルを越える場合にＬＣＤ
インジケータを活性化する。放射検出器素子２０及び電
子回路は従来の識別カードと同様なサイズのカード２２
上に収容されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、α放射に特に敏感な、
放射検出器素子及び検出器素子を含む放射検出器に関す
る。
放射検出器素子及び検出器素子を含む放射検出器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】本発明に従って放射検出器素子は第１及
び第２の電気的コンタクトが設けられたダイアモンドも
しくはダイアモンド状カーボン層からなり、少くとも一
方のコンタクトはダイアモンドもしくはダイアモンド状
カーボン層との整流接合を画定し、接合特性は検出器素
子上に入射する放射の強度に応答する。
び第２の電気的コンタクトが設けられたダイアモンドも
しくはダイアモンド状カーボン層からなり、少くとも一
方のコンタクトはダイアモンドもしくはダイアモンド状
カーボン層との整流接合を画定し、接合特性は検出器素
子上に入射する放射の強度に応答する。
【０００３】好ましくは、両コンタクトがダイアモンド
状層との整流接合を画定して検出器が背中合せダイオー
ド構造を画定するようにされる。
状層との整流接合を画定して検出器が背中合せダイオー
ド構造を画定するようにされる。
【０００４】好ましくは、ダイアモンドもしくはダイア
モンド状カーボン層の厚さはα粒子を検出するのに最適
化されている。
モンド状カーボン層の厚さはα粒子を検出するのに最適
化されている。
【０００５】このようにして得られる検出器は特にα粒
子に対して敏感であるが、β及びγ粒子及びＸ線の検出
にも使用できる。
子に対して敏感であるが、β及びγ粒子及びＸ線の検出
にも使用できる。
【０００６】好ましくは、ダイアモンドもしくはダイア
モンド状カーボン層は化学気相堆積法（ＣＶＤ）により
形成される。
モンド状カーボン層は化学気相堆積法（ＣＶＤ）により
形成される。
【０００７】好ましくは、ダイアモンドもしくはダイア
モンド状カーボンはシリコン層等の支持基板上に堆積さ
れる。
モンド状カーボンはシリコン層等の支持基板上に堆積さ
れる。
【０００８】さらに本発明に従って、放射検出器は前記
検出器素子及び放射検出器素子に電気的に接続されその
電気的コンタクトにバイアス電圧を加えて放射検出器素
子の入射放射に対する応答を測定するようにされた電子
回路を含んでいる。
検出器素子及び放射検出器素子に電気的に接続されその
電気的コンタクトにバイアス電圧を加えて放射検出器素
子の入射放射に対する応答を測定するようにされた電子
回路を含んでいる。
【０００９】電子回路は整流接合に逆バイアスを加え
て、検出器素子上に入射する放射による接合特性の変動
を感知するようにすることもできる。
て、検出器素子上に入射する放射による接合特性の変動
を感知するようにすることもできる。
【００１０】好ましくは、電子回路は接合の破壊電圧を
監視するようにされている。
監視するようにされている。
【００１１】放射検出器は電子回路へ給電する電源素
子、及び回路の出力信号に応答して検出器素子上に入射
する放射の強度が所定値に達する時に検出器のユーザに
表示を与える回路を含むことができる。
子、及び回路の出力信号に応答して検出器素子上に入射
する放射の強度が所定値に達する時に検出器のユーザに
表示を与える回路を含むことができる。
【００１２】
【実施例】図１〜２に示す放射検出器素子はシリコン基
板１２上に堆積された非常に抵抗率の高いダイアモンド
状カーボン膜層１０からなっている。代表的に、ダイア
モンド状層１０は３０００Å厚で面積は１０ｍｍ×１０
ｍｍである。膜１０は等量のメタン及び水素混合ガスを
使用した高周波化学蒸着法（ＲＦＣＶＤ）により生成さ
れる。膜１０の抵抗率はおよそ１０１０Ω・ｃｍであ
る。
板１２上に堆積された非常に抵抗率の高いダイアモンド
状カーボン膜層１０からなっている。代表的に、ダイア
モンド状層１０は３０００Å厚で面積は１０ｍｍ×１０
ｍｍである。膜１０は等量のメタン及び水素混合ガスを
使用した高周波化学蒸着法（ＲＦＣＶＤ）により生成さ
れる。膜１０の抵抗率はおよそ１０１０Ω・ｃｍであ
る。
【００１３】ダイアモンド状カーボン層１０の表面には
一対のアルミニウム電極１４，１６が堆積されている。
各電極１４，１６は図１に示すように組み合わされた２
４本の細長いフィンガー１８を画定する。各フィンガー
１８の幅はおよそ２５０μｍであり、隣接フィンガー１
８間の間隔はおよそ２５０μｍである。従って、ダイア
モンド状カーボン層１０のおよそ半分は露出される。
一対のアルミニウム電極１４，１６が堆積されている。
各電極１４，１６は図１に示すように組み合わされた２
４本の細長いフィンガー１８を画定する。各フィンガー
１８の幅はおよそ２５０μｍであり、隣接フィンガー１
８間の間隔はおよそ２５０μｍである。従って、ダイア
モンド状カーボン層１０のおよそ半分は露出される。
【００１４】アルミニウムコンタクト１４，１６はダイ
アモンド状カーボン層１０とのダイオード整流接合を形
成する。従って、検出器素子はコンタクト１４，１６間
に有効に背中合せダイオードを画定する。図３に参照番
号２０で検出器素子を示し、それは検出器素子に直流バ
イアス電圧を加えて検出器素子上へ入射する核放射によ
るダイオード構造の特性変動を測定する電子回路に接続
されている。背中合せダイオード構造により、両接合共
同様な電圧破壊を受ける。電子回路はセンサが放射を受
ける時に背中合せダイオードの破壊電圧の変化ΔＶに応
答する増幅器として作動する第１のＭＯＳトランジスタ
Ｔ１を具備している。一対のＭＯＳトランジスタＴ２，
Ｔ３がインバータとして接続されており、増幅器Ｔ１の
出力を反転させて放射強度の増大により回路の出力電圧
ＶＯＵＴが増大するようにされている。
アモンド状カーボン層１０とのダイオード整流接合を形
成する。従って、検出器素子はコンタクト１４，１６間
に有効に背中合せダイオードを画定する。図３に参照番
号２０で検出器素子を示し、それは検出器素子に直流バ
イアス電圧を加えて検出器素子上へ入射する核放射によ
るダイオード構造の特性変動を測定する電子回路に接続
されている。背中合せダイオード構造により、両接合共
同様な電圧破壊を受ける。電子回路はセンサが放射を受
ける時に背中合せダイオードの破壊電圧の変化ΔＶに応
答する増幅器として作動する第１のＭＯＳトランジスタ
Ｔ１を具備している。一対のＭＯＳトランジスタＴ２，
Ｔ３がインバータとして接続されており、増幅器Ｔ１の
出力を反転させて放射強度の増大により回路の出力電圧
ＶＯＵＴが増大するようにされている。
【００１５】前記検出器構成はおよそ５ＭｅＶのエネル
ギを有するα粒子を供給するＡｍ２４源を使用してテス
トされた。前記Ａｍ２４源のアクティビティはおよそ
７．４×１０６崩壊／秒であった。
ギを有するα粒子を供給するＡｍ２４源を使用してテス
トされた。前記Ａｍ２４源のアクティビティはおよそ
７．４×１０６崩壊／秒であった。
【００１６】検出器素子に放射が入射しない場合にテス
トしたプロトタイプデバイスの破壊電圧は１０Ｖであっ
た。４μＣｉ／ｃｍ２の入射放射レベルでは破壊電圧は
７Ｖであり、４００μＣｉ／ｃｍ２の入射放射レベルで
は破壊電圧は１Ｖであった。効果は可逆的であり、放射
源を取り除くと破壊電圧は元の値へ増大した。ダイオー
ドの破壊電圧が低減する機構は入射α放射によりダイア
モンド状カーボン層内に電子／ホール対が生成するため
と思われる。
トしたプロトタイプデバイスの破壊電圧は１０Ｖであっ
た。４μＣｉ／ｃｍ２の入射放射レベルでは破壊電圧は
７Ｖであり、４００μＣｉ／ｃｍ２の入射放射レベルで
は破壊電圧は１Ｖであった。効果は可逆的であり、放射
源を取り除くと破壊電圧は元の値へ増大した。ダイオー
ドの破壊電圧が低減する機構は入射α放射によりダイア
モンド状カーボン層内に電子／ホール対が生成するため
と思われる。
【００１７】前記検出器素子はα放射だけでなく、β放
射及びＸ線にも応答するものと思われる。ダイアモンド
状カーボン膜の厚さによりβ粒子との衝突断面が比較的
小さくなるため、β粒子の場合にはα粒子の場合よりも
デバイスの効率が低下する。同じ理由により、デバイス
はγ粒子をあまり効率的に検出しないと思われる。
射及びＸ線にも応答するものと思われる。ダイアモンド
状カーボン膜の厚さによりβ粒子との衝突断面が比較的
小さくなるため、β粒子の場合にはα粒子の場合よりも
デバイスの効率が低下する。同じ理由により、デバイス
はγ粒子をあまり効率的に検出しないと思われる。
【００１８】ダイアモンド状カーボン膜の生成に使用さ
れる化学気相蒸着技術はＸ線イメージング応用に有用な
ほぼＡ４頁と同等なサイズを有する比較的大きな検出器
素子を製造するのに使用することができる。このような
応用では
れる化学気相蒸着技術はＸ線イメージング応用に有用な
ほぼＡ４頁と同等なサイズを有する比較的大きな検出器
素子を製造するのに使用することができる。このような
応用では
【００１９】、検出器素子は多ピクセル型画面として形
成することができ、各ピクセルとの個々のコンタクトは
多重化システムに接続され走査されてイメージング情報
を得てビデオ画面上に表示される。
成することができ、各ピクセルとの個々のコンタクトは
多重化システムに接続され走査されてイメージング情報
を得てビデオ画面上に表示される。
【００２０】デバイスのさまさまな変更例が考えられ
る。例えば、シリコンの替りに、支持層１２は金属、ガ
ラスもしくは窒化シリコンとすることができる。層１０
は絶縁ダイアモンド材膜とすることができる。。コンタ
クト１４，１６の金属は必ずしもアルミニウムである必
要はない。それはダイアモンド状カーボン膜と整流コン
タクトを行う他の金属、例えば、チタン、バラジウム、
プラチナもしくは金とすることができる。ダイアモンド
もしくはダイアモンド状カーボン層１０の表面に直接金
属コンタクトを施す替りに、例えば、層１０の指定コン
タクトエリア上に適切にドープされた半導体材を堆積さ
せさらに金属コンタクトを施して整流コンタクトゾーン
を生成することができる。背中合せダイオード構造につ
いて説明したが、単一ダイオード構造を使用することも
できる。しかしながら、二重ダイオード構造により検出
器素子内のディプレッションエリアが大きくなり、デバ
イスの感度が向上する。
る。例えば、シリコンの替りに、支持層１２は金属、ガ
ラスもしくは窒化シリコンとすることができる。層１０
は絶縁ダイアモンド材膜とすることができる。。コンタ
クト１４，１６の金属は必ずしもアルミニウムである必
要はない。それはダイアモンド状カーボン膜と整流コン
タクトを行う他の金属、例えば、チタン、バラジウム、
プラチナもしくは金とすることができる。ダイアモンド
もしくはダイアモンド状カーボン層１０の表面に直接金
属コンタクトを施す替りに、例えば、層１０の指定コン
タクトエリア上に適切にドープされた半導体材を堆積さ
せさらに金属コンタクトを施して整流コンタクトゾーン
を生成することができる。背中合せダイオード構造につ
いて説明したが、単一ダイオード構造を使用することも
できる。しかしながら、二重ダイオード構造により検出
器素子内のディプレッションエリアが大きくなり、デバ
イスの感度が向上する。
【００２１】理想的には、放射検出器素子及び図３に示
す付属電気回路は単一シリコンウェハ上に作られ、ノイ
ズ感度の低いコンパクトな構造が提供される。
す付属電気回路は単一シリコンウェハ上に作られ、ノイ
ズ感度の低いコンパクトな構造が提供される。
【００２２】図５に示すように、このようなデバイスは
α放射に曝される個人が所持する、例えば、パーソナル
タグもしくはカードに組み込むことができる。このよう
なパーソナル放射検出器はプラスチックカード状基板２
２上に形成され、水銀釦電池２４等の小型バッテリ形状
の電源及び所定の入射放射レベルを越える時に検出器の
ユーザに警告を与える液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）素子
２６等のインジケータを含んでいる。バッテリの替りも
しくはバッテリの他に、太陽電池２８を使用して回路に
給電することができる。最後に、検出器には携帯する個
人の写真３０を含めることができる。検出器には検出す
る放射のピークや平均値を記録する回路を含めることが
できる。前記α放射の代表的応用はラドンガスの検出で
ある。
α放射に曝される個人が所持する、例えば、パーソナル
タグもしくはカードに組み込むことができる。このよう
なパーソナル放射検出器はプラスチックカード状基板２
２上に形成され、水銀釦電池２４等の小型バッテリ形状
の電源及び所定の入射放射レベルを越える時に検出器の
ユーザに警告を与える液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）素子
２６等のインジケータを含んでいる。バッテリの替りも
しくはバッテリの他に、太陽電池２８を使用して回路に
給電することができる。最後に、検出器には携帯する個
人の写真３０を含めることができる。検出器には検出す
る放射のピークや平均値を記録する回路を含めることが
できる。前記α放射の代表的応用はラドンガスの検出で
ある。
【図１】本発明による放射検出器素子の略平面図。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図。
【図３】図１、図２の検出器素子に使用する電子回路の
略回路図。
略回路図。
【図４】使用する検出器素子の電気的特性を示すグラ
フ。
フ。
【図５】本発明の放射検出器の実施例の絵画図。
【符号の説明】 １０ ダイアモンド状カーボン膜層 １２ シリコン基板 １４ 電極 １６ 電極 １８ フィンガー ２０ 検出器素子 ２２ プラスチックカード状基板 ２４ 水銀釦電池 ２６ 液晶ディスプレイ ２８ 太陽電池 ３０ 写真
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月２日
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (15)
- 【請求項１】 第１及び第２の電気的コンタクトが設け
られたダイアモンドもしくはダイアモンド状カーボン層
からなり、少くとも一つのコンタクトがダイアモンドも
しくはダイアモンド状カーボン層との整流接合を画定
し、接合特性は検出器素子上に入射する放射の強度に応
答する、放射検出器素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の放射検出器素子におい
て、両コンタクトがダイアモンドもしくはダイアモンド
状カーボン層との整流接合を画定して、検出器が背中合
せダイオード構造を画定するようにされている、放射検
出器素子。 - 【請求項３】 請求項１もしくは２記載の放射検出器素
子において、ダイアモンドもしくはダイアモンド状カー
ボン層の厚さはα粒子を検出するのに最適化されてい
る、放射検出器素子。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項記載の放射
検出器素子において、ダイアモンドもしくはダイアモン
ド状カーボン層は化学気相堆積法（ＣＶＤ）により形成
される、放射検出器素子。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項記載の放射
検出器素子において、ダイアモンドもしくはダイアモン
ド状カーボン層は支持基板上に堆積される、放射検出器
素子。 - 【請求項６】 請求項５記載の放射検出器素子におい
て、支持基板はシリコンからなる、放射検出器素子。 - 【請求項７】 請求項６記載の放射検出器素子におい
て、支持基板はその上に電子回路が形成されるシリコン
チップもしくはウェハである、放射検出器素子。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項記載の放射
検出器素子及び放射検出器素子に電気的に接続されその
電気的コンタクトへバイアス電圧を加えて放射検出器素
子の入射放射に対する応答を測定するようにされた電子
回路を具備する、放射検出器。 - 【請求項９】 請求項８記載の放射検出器において、電
子回路は少くとも一つの整流接合のバイアスを反転させ
て検出器素子に入射する放射による接合特性の変動を感
知するようにされている、放射検出器。 - 【請求項１０】 請求項９記載の放射検出器において、
電子回路は接合の逆破壊電圧を監視するようにされてい
る、放射検出器。 - 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれか一項記載の
放射検出器において、電子回路は検出器素子上に入射す
る放射の強度に従って変動するアナログ出力電圧を供給
するようにされている、放射検出器。 - 【請求項１２】 請求項８〜１１項のいずれか一項記載
の放射検出器において、電子回路に給電する電源素子及
び回路の出力信号に応答して検出器素子上に入射する放
射の強度が所定値に達する時に検出器のユーザへ表示を
与えるインジケータ素子を含む、放射検出器。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の放射検出器におい
て、電源素子はバッテリである、放射検出器。 - 【請求項１４】 請求項１２記載の放射検出器におい
て、電源素子は太陽電池である、放射検出器。 - 【請求項１５】 請求項１２〜１４のいずれか一項記載
の放射検出器素子において、該放射検出器素子はカード
状基板上に形成されている、放射検出器素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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