JPH0943357A - 放射線検出器の駆動方法 - Google Patents
放射線検出器の駆動方法Info
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- JPH0943357A JPH0943357A JP7189957A JP18995795A JPH0943357A JP H0943357 A JPH0943357 A JP H0943357A JP 7189957 A JP7189957 A JP 7189957A JP 18995795 A JP18995795 A JP 18995795A JP H0943357 A JPH0943357 A JP H0943357A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣｄＴｅ等の半導体放射線検出器を、高いＸ
線光子量領域でも動作させることのできる駆動方法を提
供する。 【解決手段】 高線量のＸ線が検出器に入射したとき
に、結晶内部に電荷がトラップされ、このトラップ電荷
により空間電荷が形成され、この空間電荷が原因となっ
て結晶にバイパスがかからなくなり、検出器が正常に動
作しなくなるわけであるが、検出器を空間電荷制限電流
で動作させることで、電極から電荷が結晶内部に注入さ
れ、トラップされた電荷と再結合する結果、結晶内部の
電荷空間が解消される。
線光子量領域でも動作させることのできる駆動方法を提
供する。 【解決手段】 高線量のＸ線が検出器に入射したとき
に、結晶内部に電荷がトラップされ、このトラップ電荷
により空間電荷が形成され、この空間電荷が原因となっ
て結晶にバイパスがかからなくなり、検出器が正常に動
作しなくなるわけであるが、検出器を空間電荷制限電流
で動作させることで、電極から電荷が結晶内部に注入さ
れ、トラップされた電荷と再結合する結果、結晶内部の
電荷空間が解消される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は医用Ｘ線撮像装置に
利用される放射線検出器の駆動方法に関する。
利用される放射線検出器の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線検出器としては化合物半導体検出器
が知られており、この半導体検出器のうち、特に、Ｃｄ
Ｔｅ放射線検出器は常温で使用でき、高いエネルギが検
出できる等の利点があることから様々な開発が行われて
きた。
が知られており、この半導体検出器のうち、特に、Ｃｄ
Ｔｅ放射線検出器は常温で使用でき、高いエネルギが検
出できる等の利点があることから様々な開発が行われて
きた。
【０００３】この種の半導体検出器は、一般に、化合物
半導体基板の両面に電極を形成し、これら電極間へのバ
イアス印加により結晶を空乏層化し、この状態の結晶内
部にＸ線光子が入射した際に発生する電荷を、電極を通
じて外部に取り出す構造となっており、その電荷パルス
の計数により入射したＸ線光子の量を知ることができ
る。
半導体基板の両面に電極を形成し、これら電極間へのバ
イアス印加により結晶を空乏層化し、この状態の結晶内
部にＸ線光子が入射した際に発生する電荷を、電極を通
じて外部に取り出す構造となっており、その電荷パルス
の計数により入射したＸ線光子の量を知ることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣｄＴｅ等
の半導体検出器を医用Ｘ線撮像の分野で使用するために
は、高いＸ線光子量の領域でも作動する検出器であるこ
とが必要となる。
の半導体検出器を医用Ｘ線撮像の分野で使用するために
は、高いＸ線光子量の領域でも作動する検出器であるこ
とが必要となる。
【０００５】しかしながら、ＣｄＴｅ放射線検出器等
は、従来、専ら低いＸ線光子量の領域でのエネルギ分解
つまりスペクトル測定に使用されていることから、検出
器の動作条件（バイアス印加条件）も、結晶が空乏層化
されれば良い程度つまり電流電圧特性でいうところのオ
ーミック領域に設定されている。
は、従来、専ら低いＸ線光子量の領域でのエネルギ分解
つまりスペクトル測定に使用されていることから、検出
器の動作条件（バイアス印加条件）も、結晶が空乏層化
されれば良い程度つまり電流電圧特性でいうところのオ
ーミック領域に設定されている。
【０００６】従って、高いＸ線光子量領域での動作に関
しては不明ではあるものの、入射Ｘ線が高線量になると
空間電荷の発生等の原因により計数率が低下するのは明
らかで、また、実際に、動作条件をオーミック領域に設
定して高Ｘ線線量域での検出を行ったところ、計数率が
低下することが判明した。
しては不明ではあるものの、入射Ｘ線が高線量になると
空間電荷の発生等の原因により計数率が低下するのは明
らかで、また、実際に、動作条件をオーミック領域に設
定して高Ｘ線線量域での検出を行ったところ、計数率が
低下することが判明した。
【０００７】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、ＣｄＴｅ等の半導体放射線検出器を、高いＸ線
光子量領域でも動作させることのできる駆動方法を提供
することにある。
もので、ＣｄＴｅ等の半導体放射線検出器を、高いＸ線
光子量領域でも動作させることのできる駆動方法を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ＣｄＴｅ等の化合物半導体基板の表裏両
面にそれぞれ電極が形成された構造で、その表裏の電極
間にバイアスを印加した状態で放射線が入射したときに
電荷パルスを発生する放射線検出器において、バイアス
印加条件を空間電荷制限電流領域に設定することによっ
て特徴づけられる。
め、本発明は、ＣｄＴｅ等の化合物半導体基板の表裏両
面にそれぞれ電極が形成された構造で、その表裏の電極
間にバイアスを印加した状態で放射線が入射したときに
電荷パルスを発生する放射線検出器において、バイアス
印加条件を空間電荷制限電流領域に設定することによっ
て特徴づけられる。
【０００９】ここで、本発明で言う、空間電荷制限電流
領域とは、この種の検出器の電流電圧特性において、オ
ーミック電流以上で電圧の２乗に比例して変化する電流
の領域をさす（図２参照）。
領域とは、この種の検出器の電流電圧特性において、オ
ーミック電流以上で電圧の２乗に比例して変化する電流
の領域をさす（図２参照）。
【００１０】そして、このような空間電荷制限電流領域
で検出器を動作させることで、高線量のＸ線が検出器に
入射しても正常に動作する。その理由を以下に述べる。
まず、この種の放射線検出器では、Ｘ線入射により発生
した電荷は結晶中にトラップされ、このトラップされた
電荷が空間電荷を形成する。この空間電荷は、入射Ｘ線
が低線量で入射Ｘ線光子の時間間隔が充分に長い場合に
は、その入射間隔内で解消されるので問題はないが、入
射Ｘ線が高線量となると、空間電荷が解消されないうち
に次のＸ線光子が入射するため、結晶にバイアスがかか
らなくなってしまい、このことが、計数率の低下、計数
安定性の低下を引きおこす原因となる。
で検出器を動作させることで、高線量のＸ線が検出器に
入射しても正常に動作する。その理由を以下に述べる。
まず、この種の放射線検出器では、Ｘ線入射により発生
した電荷は結晶中にトラップされ、このトラップされた
電荷が空間電荷を形成する。この空間電荷は、入射Ｘ線
が低線量で入射Ｘ線光子の時間間隔が充分に長い場合に
は、その入射間隔内で解消されるので問題はないが、入
射Ｘ線が高線量となると、空間電荷が解消されないうち
に次のＸ線光子が入射するため、結晶にバイアスがかか
らなくなってしまい、このことが、計数率の低下、計数
安定性の低下を引きおこす原因となる。
【００１１】従って、高Ｘ線線量域での正常な検出を可
能とするには、電荷のトラップにより形成された空間電
荷が速やかに解消されるようにすればよく、これを達成
するため、本発明では、空間電荷制限電流領域（図２）
で動作させるといった方法を採っており、このような動
作条件により、電極から結晶内部に電荷が注入され、ト
ラップされた電荷と再結合する結果、結晶内部の空間電
荷が瞬時に解消され、結晶にバイアスがかかるようにな
る。
能とするには、電荷のトラップにより形成された空間電
荷が速やかに解消されるようにすればよく、これを達成
するため、本発明では、空間電荷制限電流領域（図２）
で動作させるといった方法を採っており、このような動
作条件により、電極から結晶内部に電荷が注入され、ト
ラップされた電荷と再結合する結果、結晶内部の空間電
荷が瞬時に解消され、結晶にバイアスがかかるようにな
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
図である。この図１に示す放射線検出器は、化合物半導
体基板１の一面に、Ａｕを一様に蒸着してなる共通電極
２が形成され、その反対側の面には、複数個の分割電極
（Ｎｉメッキ製）３・・３が行列状に形成された構造の検
出器で、その共通電極２に逆バイアス（−Ｖ）が印加さ
れ、この状態で、放射線が入射したときに電荷パルスを
発生するように構成されている。
図である。この図１に示す放射線検出器は、化合物半導
体基板１の一面に、Ａｕを一様に蒸着してなる共通電極
２が形成され、その反対側の面には、複数個の分割電極
（Ｎｉメッキ製）３・・３が行列状に形成された構造の検
出器で、その共通電極２に逆バイアス（−Ｖ）が印加さ
れ、この状態で、放射線が入射したときに電荷パルスを
発生するように構成されている。
【００１３】なお、この図１の構造において分割電極３
・・３は接地側に置かれ、また、各分割電極３・・３には、
それぞれ前置増幅器３ａ・・３ａが接続されている。そし
て、この実施の形態においては、動作条件つまりバイア
ス印加条件を、図２に示す電圧電流特性においてオーミ
ック電流以上となる空間電荷制限電流領域に設定する点
と、化合物半導体基板１として、垂直ブリッジマン法あ
るいは温度勾配法など、自然固化によって作製された塩
素ドープＣｄＴｅ単結晶を用いている点に特徴がある。
・・３は接地側に置かれ、また、各分割電極３・・３には、
それぞれ前置増幅器３ａ・・３ａが接続されている。そし
て、この実施の形態においては、動作条件つまりバイア
ス印加条件を、図２に示す電圧電流特性においてオーミ
ック電流以上となる空間電荷制限電流領域に設定する点
と、化合物半導体基板１として、垂直ブリッジマン法あ
るいは温度勾配法など、自然固化によって作製された塩
素ドープＣｄＴｅ単結晶を用いている点に特徴がある。
【００１４】このように放射線検出器を空間電荷制限電
流領域で動作させると、先に述べたように、高線量のＸ
線が入射した際の計数率が低下することがなく、さら
に、高Ｘ線線量域での計数安定性も良くなる。
流領域で動作させると、先に述べたように、高線量のＸ
線が入射した際の計数率が低下することがなく、さら
に、高Ｘ線線量域での計数安定性も良くなる。
【００１５】また、化合物半導体基板１に塩素ドープＣ
ｄＴｅ単結晶を用いると、図２に示す電流電圧特性にお
いて、オーミック領域から空間電荷制限電流領域へと変
化する点Ｃｐを、他のドーパントを用いた場合よりも低
い値とすることができ、これにより、結晶に高いバイア
スを印加することにより生じる弊害・影響を軽減するこ
とができる。
ｄＴｅ単結晶を用いると、図２に示す電流電圧特性にお
いて、オーミック領域から空間電荷制限電流領域へと変
化する点Ｃｐを、他のドーパントを用いた場合よりも低
い値とすることができ、これにより、結晶に高いバイア
スを印加することにより生じる弊害・影響を軽減するこ
とができる。
【００１６】なお、以上の実施の形態のように、化合物
半導体基板１をＣｄＴｅ単結晶とする場合、そのドーパ
ントとして塩素に代えて、例えばＩｎ，Ｇｅ等の他の元
素を用いてもよいし、あるいはノンドープの単結晶を用
いてもよい。ただし、前記したように、空間電荷制限電
流領域で動作させるためのバイアス条件Ｃｐを低く設定
できる点を考慮すると、塩素ドープＣｄＴｅを用いるこ
とが好ましい。
半導体基板１をＣｄＴｅ単結晶とする場合、そのドーパ
ントとして塩素に代えて、例えばＩｎ，Ｇｅ等の他の元
素を用いてもよいし、あるいはノンドープの単結晶を用
いてもよい。ただし、前記したように、空間電荷制限電
流領域で動作させるためのバイアス条件Ｃｐを低く設定
できる点を考慮すると、塩素ドープＣｄＴｅを用いるこ
とが好ましい。
【００１７】また、以上の実施の形態では、化合物半導
体基板１としてＣｄＴｅ単結晶を用いた検出器に、本発
明を適用した例を示したが、これに限られることなく、
本発明は、例えばＧａＡｓまたはＨｇＩ2 の結晶等の他
の化合物半導体を用いた放射線検出器にも適用できる。
体基板１としてＣｄＴｅ単結晶を用いた検出器に、本発
明を適用した例を示したが、これに限られることなく、
本発明は、例えばＧａＡｓまたはＨｇＩ2 の結晶等の他
の化合物半導体を用いた放射線検出器にも適用できる。
【００１８】ここで、本発明において検出器を空間電荷
制限電流で動作させるための条件、すなわち、図２に示
した点Ｃｐは、基板に用いる化合物半導体の種類、ドー
パントの元素種、電極の材質（例えばＡｕ，Ｎｉ，Ｐ
ｔ，Ｉｒ，Ｓｅ，Ｉｎ，ＣｕまたはＡｌ等）、並びに基
板と電極のコンタクト法、等のパラメータによって決ま
るので、それらの各パラメータを適当に選定することに
より、適正なバイアス印加条件つまり図２の点Ｃｐが最
小値となる条件を決定することができる。
制限電流で動作させるための条件、すなわち、図２に示
した点Ｃｐは、基板に用いる化合物半導体の種類、ドー
パントの元素種、電極の材質（例えばＡｕ，Ｎｉ，Ｐ
ｔ，Ｉｒ，Ｓｅ，Ｉｎ，ＣｕまたはＡｌ等）、並びに基
板と電極のコンタクト法、等のパラメータによって決ま
るので、それらの各パラメータを適当に選定することに
より、適正なバイアス印加条件つまり図２の点Ｃｐが最
小値となる条件を決定することができる。
【００１９】
【実施例】図１に示した構造のＣｄＴｅ（塩素ドープ）
放射線検出器において、バイアス印加条件を、空間電荷
制限電流領域とした場合と、オーミック領域とした場合
について、それぞれ、入射Ｘ線線量を変化させて計数率
を測定したところ、図３に示すような計数特性が得られ
た。
放射線検出器において、バイアス印加条件を、空間電荷
制限電流領域とした場合と、オーミック領域とした場合
について、それぞれ、入射Ｘ線線量を変化させて計数率
を測定したところ、図３に示すような計数特性が得られ
た。
【００２０】この図３から明らかなように、オーミック
領域での動作条件では、高線量のＸ線入射において計数
率が低下するのに対し、空間電荷制限電流領域では、そ
のような計数率の低下が現れないことが確認できた。
領域での動作条件では、高線量のＸ線入射において計数
率が低下するのに対し、空間電荷制限電流領域では、そ
のような計数率の低下が現れないことが確認できた。
【００２１】また、同じくバイアス印加条件を、空間電
荷制限電流領域とした場合と、オーミック領域とした場
合について、それぞれ、高Ｘ線線量域と低いＸ線線量域
の二つの領域で計数率の時間安定性についての測定を行
ったところ、図４(A) と(B)に示す結果が得られた。
荷制限電流領域とした場合と、オーミック領域とした場
合について、それぞれ、高Ｘ線線量域と低いＸ線線量域
の二つの領域で計数率の時間安定性についての測定を行
ったところ、図４(A) と(B)に示す結果が得られた。
【００２２】この測定結果から明らかなように、空間電
荷制限電流領域で放射線検出器を動作させることで、高
Ｘ線線量域でも計数安定性が良くなることが確認でき
た。
荷制限電流領域で放射線検出器を動作させることで、高
Ｘ線線量域でも計数安定性が良くなることが確認でき
た。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法では、
放射線検出器に印加するバイアスの条件を、空間電荷制
限電流領域としているので、結晶内部で形成される空間
電荷の問題が解消され、これにより高線量のＸ線が入射
した場合でも検出器が正常に動作する。その結果、高い
Ｘ線光子量領域でも安定した計数測定が可能になり、例
えばＣｄＴｅ放射線検出器を医用Ｘ線撮像の分野で使用
することが可能となる。
放射線検出器に印加するバイアスの条件を、空間電荷制
限電流領域としているので、結晶内部で形成される空間
電荷の問題が解消され、これにより高線量のＸ線が入射
した場合でも検出器が正常に動作する。その結果、高い
Ｘ線光子量領域でも安定した計数測定が可能になり、例
えばＣｄＴｅ放射線検出器を医用Ｘ線撮像の分野で使用
することが可能となる。
【図１】本発明の実施の形態を示す図
【図２】放射線検出器の電流電圧特性を示すグラフ
【図３】本発明の実施例の説明図で計数率特性の測定結
果を示すグラフ
果を示すグラフ
【図４】同じく実施例の説明図で計数率の時間安定性の
高Ｘ線線域での測定(A) と低Ｘ線線域での測定(B) の各
測定結果を示すグラフ
高Ｘ線線域での測定(A) と低Ｘ線線域での測定(B) の各
測定結果を示すグラフ
１ 化合物半導体基板（塩素ドープＣｄＴｅ単結晶） ２ 共通電極 ３ 分割電極
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体結晶基板の表裏両面にそれ
ぞれ電極が形成された構造で、その表裏の電極間にバイ
アスを印加した状態で放射線が入射したときに電荷パル
スを発生する放射線検出器において、バイアス印加条件
を空間電荷制限電流領域に設定することを特徴とする放
射線検出器の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18995795A JP3520613B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 放射線検出器の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18995795A JP3520613B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 放射線検出器の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0943357A true JPH0943357A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3520613B2 JP3520613B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=16250029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18995795A Expired - Fee Related JP3520613B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 放射線検出器の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520613B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2793954A1 (fr) * | 1999-05-19 | 2000-11-24 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnement a forte dynamique |
| JP2007525812A (ja) * | 2003-11-10 | 2007-09-06 | トゥー‐シックス・インコーポレイテッド | 放射線検出器 |
| JP2016505827A (ja) * | 2012-12-04 | 2016-02-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 光子計数ｘ線検出器 |
| JP2016198493A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | Ｘ線検出器装置及びｘ線ｃｔ装置 |
| CN109888051A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-14 | 中国科学院物理研究所 | 一种x射线探测器及其制造方法 |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP18995795A patent/JP3520613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2793954A1 (fr) * | 1999-05-19 | 2000-11-24 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnement a forte dynamique |
| WO2000072386A1 (fr) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnement a forte dynamique |
| US6734431B1 (en) | 1999-05-19 | 2004-05-11 | Commissariat A L'energie Atomique | High dynamic radiation detection device |
| JP2007525812A (ja) * | 2003-11-10 | 2007-09-06 | トゥー‐シックス・インコーポレイテッド | 放射線検出器 |
| JP2016505827A (ja) * | 2012-12-04 | 2016-02-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 光子計数ｘ線検出器 |
| US10422892B2 (en) | 2012-12-04 | 2019-09-24 | Koninklijke Philips N.V. | Photon counting X-ray detector |
| JP2016198493A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | Ｘ線検出器装置及びｘ線ｃｔ装置 |
| CN109888051A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-14 | 中国科学院物理研究所 | 一种x射线探测器及其制造方法 |
| CN109888051B (zh) * | 2019-03-08 | 2020-11-27 | 中国科学院物理研究所 | 一种x射线探测器及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3520613B2 (ja) | 2004-04-19 |
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