JPH08129070A - 半導体放射線検出器 - Google Patents

半導体放射線検出器

Info

Publication number
JPH08129070A
JPH08129070A JP6265759A JP26575994A JPH08129070A JP H08129070 A JPH08129070 A JP H08129070A JP 6265759 A JP6265759 A JP 6265759A JP 26575994 A JP26575994 A JP 26575994A JP H08129070 A JPH08129070 A JP H08129070A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
stored
amplifier
sensor element
resistance
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.)
Pending
Application number
JP6265759A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Adachi
晋 足立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP6265759A priority Critical patent/JPH08129070A/ja
Publication of JPH08129070A publication Critical patent/JPH08129070A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積密度を高めることができると共に、信号
検知特性がよく出力電圧が飽和しにくい半導体X線検出
器を提供する。 【構成】 センサ素子1に入射したX線フォトンの数に
応じた電荷Qが積分回路Sのキャパシタ3に貯えられ、
その電荷Qに応じた電圧Vが出力される。この際、トラ
ンジスタであるMOSFET41には、センサ素子1の
リーク電流I1 とX線フォトンの入射レートに応じた直
流電流I2 を合わせたIが流れるが、この電流は、MO
SFET41の弱反転領域内で動作するため、ドレイン
D、ソースS間に流れる電流Iに反比例してMOSFE
T41の抵抗が変化する。このため、キャパシタ3に電
荷が貯えられていない状態では、抵抗値が高く検出特性
がよくなる、一方、キャパシタ3に電荷が貯えられてく
ると、抵抗値が下がりキャパシタ3に貯えられた電荷の
放電量が増し、増幅器2の出力電圧は飽和しにくくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、被検体を透過
した放射線、特に被検体を透過したX線からX線像を撮
影するX線撮像装置に用いられる半導体放射線検出器に
関する。
【0002】
【従来技術】近年、胸部用のX線撮像装置として、直接
フィルムに透過X線を照射することでX線撮影像を得る
方式に代わり、多数の半導体X線検出素子を並べて配置
したラインセンサまたは2次元センサにより透過X線を
電気信号に変換することでX線撮影像を得る方式が開発
されている。
【0003】この半導体X線検出器は、図6に示される
ように、X線を検出するセンサ素子11と、オペアンプ
等からなる増幅器12と、これに並列接続したキャパシ
タ13及び抵抗14からなる積分回路S’とで構成され
る。そして、X線がセンサ素子11に入射する度に、キ
ャパシタ13に所定量の電荷Qが貯えられ、図7に示さ
れるように、増幅器12の出力電圧がステップ状に上昇
する。増幅器12の出力電圧は、次段に接続される不図
示のシェーピングアンプ等により微分され、カウントパ
ルスとして出力され、このカウント値からX線入射量の
測定がなされる。一方、キャパシタ13に貯えられた電
荷Qは抵抗14を通じて徐々に放電され、キャパシタ1
3の蓄積電荷、すなわち増幅器12の出力電圧が飽和す
ることを防止している。
【0004】ここで、上記抵抗14の抵抗値が小さすぎ
ると、図8に示されるようにキャパシタ13に貯えられ
た電荷の放電が急激に生じるため、次段のシェーピング
アンプ等によって、増幅器12の電圧変化を検知できな
くなる。一方、上記抵抗14の抵抗値が大きすぎると、
増幅器12の電圧Vがすぐに飽和してしまい正確な入射
X線の検出が不可能になる。このため、増幅器12に接
続するための抵抗は、数百Kオウムから数十Mオウムが
望ましいとされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、集積回
路上に数百Kオウムから数十Mオウムの抵抗を形成する
には大きな面積が必要となるため、このような抵抗を形
成すると、半導体X線検出器の集積密度を高めることが
非常に困難となる。
【0006】一方、増幅器12に並列接続する抵抗は、
上述したように信号検知という観点からは抵抗値が大き
いものが好ましく、また、増幅器12の電圧を飽和させ
ないためには、抵抗値が小さいものが好ましいのである
が、従来のように固定抵抗を用いた場合には、両者の要
求を満足する中間的な抵抗値とせざるを得なかった。そ
こで、本発明はかかる課題を解消するため、集積密度を
高めることができると共に、信号検知特性がよく、しか
も出力電圧が飽和しにくい半導体放射線検出器を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、放射線を検出するセンサ素子と、このセ
ンサ素子の信号を積分する積分回路とからなる半導体放
射線検出器において、前記積分回路は、前記センサ素子
の信号を増幅する増幅器と、この増幅器に並列接続され
るキャパシタと、このキャパシタに並列接続され可変抵
抗として動作するトランジスタと、からなることを特徴
とする。
【0008】
【作用】本発明の作用を図1に基づいて説明すると、セ
ンサ素子1に入射したX線のフォトンのエネルギーに応
じた電荷Qが積分回路Sのキャパシタ3に貯えられ、そ
の電荷Qに応じた電圧が出力される。この際、トランジ
スタであるMOSFET41には、センサ素子1のリー
ク電流I1 とX線フォトンの入射レートに応じた直流電
流I2 を合わせた直流電流Iが流れるが、この電流Iは
図2に示すように、MOSFET41の弱反転領域内の
大きさとなるため、MOSFET41のドレインD及び
ソースS間の抵抗Rmは、 Rm=n・UT /I UT =kT/q k:ボルツマン定数、T:絶対温
度、q:電気素量 n =1〜2(デバイスに応じて定まる定数) で規定され、室温T=300k、センサ素子1のリーク
電流I1 =10nA、n=1.7とすると、X線がセン
サ素子1に入射しない状態では、MOSFET41の抵
抗Rmは約4.4Mオウムとなり、X線がセンサ素子1
に入射し、X線フォトンの入射レートに応じて定まる直
流電流I2 が20nAになると、MOSFET41の抵
抗Rmは約1.5Mオウムとなる。
【0009】このため、このMOSFET41を含む半
導体X線検出器はキャパシタ3に電荷が貯えられていな
い状態では、抵抗Rmの抵抗値は非常に大きい値となる
ため信号検出特性がよく、しかも、入射フォトン数が増
加しキャパシタ3の蓄積電荷が増加するにつれて抵抗R
mの抵抗値は小さい値となり、蓄積電荷の放電が促進さ
れるため、増幅器2の出力電圧Vは飽和しにくいものと
なる。また、固定抵抗に換えてMOSFET41を用い
るため大抵抗にも拘わらず集積密度を非常に高めること
ができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図5に基づ
いて説明する。
【0011】図1は本発明にかかる半導体X線検出器の
一実施例を示す概略図である。同図において、1はX線
を検出するとセンサ素子である。Sは積分回路で、オペ
アンプ等からなる増幅器2と、これに並列接続されたキ
ャパシタ3と、このキャパシタ3に並列接続されたトラ
ンジスタであるMOSFET41から構成される。MO
SFET41のゲートGはドレインDに短絡され、ドレ
インDは増幅器2の出力に、また、ソースSは増幅器2
の反転入力にぞれぞれ接続されている。
【0012】そして、X線がセンサ素子1に入射する
と、入射したX線のフォトンエネルギーに応じてキャパ
シタ3に所定量の電荷Qが貯えられ、従来例で示した図
7と同様に、増幅器2の出力電圧がステップ状に上昇
し、この出力電圧は次段に接続された不図示のシェーピ
ングアンプ等により微分され、そのカウントパルス数か
らX線入射量が測定される。
【0013】ここで、トランジスタであるMOSFET
41には、センサ素子1のリーク電流I1 とX線フォト
ンの入射レートに応じた直流電流I2 を合わせた電流I
が流れるが、この電流Iはセンサ素子1の特性上微小な
電流となるため、図2に示すように、MOSFET41
は弱反転領域内で動作することとなる。かかる弱反転領
域内では、MOSFET41のドレインD及びソースS
間の抵抗Rmは、次式 Rm=n・UT /I と規定されることが知られている。ここで、 UT =kT/q(k:ボルツマン定数、T:絶対温度、
q:電気素量(q=1.6×10-9クーロン) nは、デバイスに応じて定まる定数で1〜2の値を示
す。
【0014】例えば、キャパシタ3が完全に放電した状
態を考え、室温T=300k、センサ素子1のリーク電
流I1 が10nA、n=1.7とすると、MOSFET
41の抵抗Rmは約4.4Mオウムとなり、従来例でも
説明したように、半導体X線検出器において信号検知特
性がよく及び出力電圧Vが飽和しにくい、という観点か
ら、増幅器2に並列接続する抵抗として好ましいものと
なる。一方、X線がセンサ素子1に入射し、キャパシタ
に電荷が貯えられ、増幅器2の出力電圧Vが上昇し、増
幅器2から電流Iがリーク電流I1 と合わせて30nA
になったとすると、MOSFET41の抵抗Rmは約
1.5Mオウムとなる。
【0015】このように、MOSFET41は、弱反転
領域においてはドレインD、ソースS間に流れる電流I
に反比例して抵抗が変化するため、キャパシタ3に電荷
が貯えられていない状態では、抵抗値が高く検出特性が
よくなる。一方、キャパシタ3に電荷が貯えられてくる
と、抵抗値が下がりキャパシタ3に貯えられた電荷の放
電量が増し、増幅器2の出力電圧は飽和しにくくなる。
また、抵抗に換えてトランジスタを用いたため、小面積
で非常に高い抵抗の形成が可能となり、半導体検出器の
集積密度を高めることができる。
【0016】なお、図3に示すように、増幅器2に並列
接続するトランジスタとして図1のMOSFETに換え
てバイポーラトランジスタ42を用いても良く、また図
4に示されるように、ダイオード43を用いてもよい。
【0017】図5は図1の実施例において、増幅器2の
MOSFET41への出力端2bをキャパシタ3への出
力端2cとは別個にバッファ2aを介して取り出した例
であり、MOSFET41及びキャパシタ3は、必ずし
も同一の増幅器出力に接続させなくてもよい。かかる構
成は、回路を作動ではなく片側のみで構成する場合に必
要不可欠となりうることがあるもので、直流のフィード
バックでは、入出力がある程度同電位にする必要がある
ことに対応させたものである。
【0018】なお、上述の実施例では、放射線として最
も代表的なX線について説明したが、本発明はこれに限
定されることはなく、α線やγ線等の放射線であっても
よい。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、積分回路に用いる放電
用の抵抗としてのトランジスタが弱反転領域において動
作するため、ドレインD、ソースS間に流れる電流Iに
反比例して抵抗が変化する。このため、キャパシタに電
荷が貯えられていない状態では、抵抗値が高くなって信
号検出特性が向上し、キャパシタに電荷が貯えられてく
ると、抵抗値が下がりキャパシタに貯えられた電荷の放
電量が増し、積分回路の出力電圧は飽和しにくくなる。
したがって、本発明によれば、信号検知特性がよく、し
かも出力電圧が飽和しにくい半導体放射線検出器が得ら
れる。
【0020】また、抵抗に換えてトランジスタを用いた
ため、小面積で非常に高い抵抗が形成でき、半導体放射
線検出器の集積密度を非常に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる半導体X線検出器の一実施例で
ある。
【図2】トランジスタの入力電圧と出力電流との関係を
示す図である。
【図3】本発明にかかる半導体X線検出器の他の実施例
である。
【図4】本発明にかかる半導体X線検出器の他の実施例
である。
【図5】本発明にかかる半導体X線検出器の他の実施例
である。
【図6】従来の半導体X線検出器を示す図である。
【図7】X線がセンサ素子に入射した場合の積分回路の
出力電圧と時間との関係を示す図である。
【図8】X線がセンサ素子に入射した場合の積分回路の
出力電圧と時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
1・・・・・・センサ素子 2・・・・・・増幅器 3・・・・・・キャパシタ 41・・・・・MOSFET

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射線を検出するセンサ素子と、このセ
    ンサ素子の信号を積分して出力する積分回路とからなる
    半導体放射線検出器において、 前記積分回路は、前記センサ素子の信号を増幅する増幅
    器と、この増幅器に並列接続されるキャパシタと、この
    キャパシタに並列接続され可変抵抗として動作するトラ
    ンジスタと、からなることを特徴とする半導体放射線検
    出器。
JP6265759A 1994-10-28 1994-10-28 半導体放射線検出器 Pending JPH08129070A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6265759A JPH08129070A (ja) 1994-10-28 1994-10-28 半導体放射線検出器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6265759A JPH08129070A (ja) 1994-10-28 1994-10-28 半導体放射線検出器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08129070A true JPH08129070A (ja) 1996-05-21

Family

ID=17421626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6265759A Pending JPH08129070A (ja) 1994-10-28 1994-10-28 半導体放射線検出器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08129070A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277593A (ja) * 2001-03-21 2002-09-25 Konica Corp 対数変換回路及び放射線画像読取装置
JP2006140289A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Olympus Corp 受光装置
JP6310171B1 (ja) * 2016-11-25 2018-04-11 浜松ホトニクス株式会社 フォトン検出器
WO2021016796A1 (en) 2019-07-29 2021-02-04 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Amplifier for dark noise compensation
WO2022122378A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 Ams International Ag Front-end electronic circuitry for a photon counting application

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277593A (ja) * 2001-03-21 2002-09-25 Konica Corp 対数変換回路及び放射線画像読取装置
JP2006140289A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Olympus Corp 受光装置
US11139293B2 (en) 2016-11-25 2021-10-05 Hamamatsu Photonics K.K. Photon detector
WO2018097025A1 (ja) 2016-11-25 2018-05-31 浜松ホトニクス株式会社 フォトン検出器
KR20190088468A (ko) 2016-11-25 2019-07-26 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 포톤 검출기
JP6310171B1 (ja) * 2016-11-25 2018-04-11 浜松ホトニクス株式会社 フォトン検出器
WO2021016796A1 (en) 2019-07-29 2021-02-04 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Amplifier for dark noise compensation
CN114072703A (zh) * 2019-07-29 2022-02-18 深圳帧观德芯科技有限公司 用于暗噪声补偿的放大器
US20220128719A1 (en) * 2019-07-29 2022-04-28 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Amplifier for dark noise compensation
EP4004604A4 (en) * 2019-07-29 2023-04-19 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. AMPLIFIER FOR DARK NOISE COMPENSATION
US12146999B2 (en) 2019-07-29 2024-11-19 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Amplifier for dark noise compensation
CN114072703B (zh) * 2019-07-29 2025-07-22 深圳帧观德芯科技有限公司 用于暗噪声补偿的放大器
WO2022122378A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 Ams International Ag Front-end electronic circuitry for a photon counting application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103654808B (zh) 放射线成像装置和放射线成像系统
US20140061488A1 (en) Radiation imaging apparatus and radiation imaging system
EP1228384B1 (en) Exposure control in an x-ray image detector
CN101779144A (zh) 用于从撞击x射线光子生成可计数脉冲的设备和方法以及对应的成像装置
CN108293096A (zh) 辐射探测器和x射线成像系统
CN103685986A (zh) 放射线成像装置和放射线成像系统
TWI744422B (zh) 光子檢測器
CN107005659A (zh) 放射线检测器
JP2003510616A (ja) センサ及び評価ユニットを有するx線検出器
KR101809542B1 (ko) 스위칭 회로, 이를 포함하는 전하량 검출 증폭기 및 광자 계수 검출 장치
CN116569072A (zh) 用于光子计数应用的前端电子电路
JPH08129070A (ja) 半導体放射線検出器
KR20220078564A (ko) 전하 적분을 위한 회로 배열체 및 방법
JP2018057571A (ja) 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
CN113260880A (zh) 半导体辐射检测器
JPS59122987A (ja) 放射線パルス測定回路
JP2693203B2 (ja) 半導体放射線測定装置
JPH08152478A (ja) 放射線検出器
KR20160147147A (ko) 엑스선 영상 촬영 장치
CN114747144B (zh) 用于电荷积分的电路装置和方法
JPH0580156A (ja) 放射線測定装置
US20160146951A1 (en) Apparatus and method for photon counting detection, and radiographic imaging apparatus
JPH03141779A (ja) 放射線像撮像装置
JPH0691633B2 (ja) 放射線像撮像装置
JPH0572554B2 (ja)