JPS59108367A - 半導体放射線線量計 - Google Patents
半導体放射線線量計Info
- Publication number
- JPS59108367A JPS59108367A JP57218823A JP21882382A JPS59108367A JP S59108367 A JPS59108367 A JP S59108367A JP 57218823 A JP57218823 A JP 57218823A JP 21882382 A JP21882382 A JP 21882382A JP S59108367 A JPS59108367 A JP S59108367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- main electrode
- voltage
- depletion layer
- control electrode
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体放射線検出器、特に線量率直線性が改
善された半導体放射線（γ線）線量計に関する。
善された半導体放射線（γ線）線量計に関する。
この種の線量計は、一般に、照射するγ線線量率に対し
て計数率が直線性である範囲、即ち線量率直線性の範囲
が広いほど信頼性が高く、またポケット型線量計として
用いるためには小型、軽量、低価格であることが要求さ
れる。
て計数率が直線性である範囲、即ち線量率直線性の範囲
が広いほど信頼性が高く、またポケット型線量計として
用いるためには小型、軽量、低価格であることが要求さ
れる。
従来、この種の線量計としてはγ線を検出するためのエ
レメントにＧＭ計数管を使用したものが一般に知られて
いる。しかし、この場合に線量率直線性が±１５％に入
る領域は線量率が１０ ｍ Ｒ／ｈ〜５ＦＬ／ｈの範囲
である０ また、この検出エレメントを半導体、例えば
シリコンγ線検出器（ＳＡＤ）に置き換えた場合、その
直線性はかなυ改善され、線量率は１ｍＲ／ｈ〜１０
Ｒ，／ｈの範囲まで拡大する。
レメントにＧＭ計数管を使用したものが一般に知られて
いる。しかし、この場合に線量率直線性が±１５％に入
る領域は線量率が１０ ｍ Ｒ／ｈ〜５ＦＬ／ｈの範囲
である０ また、この検出エレメントを半導体、例えば
シリコンγ線検出器（ＳＡＤ）に置き換えた場合、その
直線性はかなυ改善され、線量率は１ｍＲ／ｈ〜１０
Ｒ，／ｈの範囲まで拡大する。
この範囲をさらに拡大させるためには、低線量領域と高
線量領域とにそれぞれ専用のＳＳＤを準備する必要があ
る。
線量領域とにそれぞれ専用のＳＳＤを準備する必要があ
る。
したがって、本発明は、−個のＳＳＤで上述の線量率直
線性の範囲をさらに拡大してより信頼性の高いγ線線量
計を提供することを目的とする。
線性の範囲をさらに拡大してより信頼性の高いγ線線量
計を提供することを目的とする。
ここで、ＳＳＤの動作原理について説明する０８ＳＤの
構造には、ＰＮ接合形と表面障壁形とがあシ、いずれも
逆バイアス電圧を印加することにより空乏層を形成させ
て使用する。γ線がとの空乏層を通過するときに、光電
効果、コンプトン効果又は電子対生成のいずれかの過程
で二次電子が発生し、この二次電子がさらに格子原子と
作用して電子−正孔対が生成し、これが電流パルスとし
て検出される。
構造には、ＰＮ接合形と表面障壁形とがあシ、いずれも
逆バイアス電圧を印加することにより空乏層を形成させ
て使用する。γ線がとの空乏層を通過するときに、光電
効果、コンプトン効果又は電子対生成のいずれかの過程
で二次電子が発生し、この二次電子がさらに格子原子と
作用して電子−正孔対が生成し、これが電流パルスとし
て検出される。
線量率直線性とは、ＳＳＤに入射するγ線の線量率の大
きさに比例してＳＳＤから発生する単位時間あたシのパ
ルス数（計数率）が増加することである。即ち、線量率
Ｒは Ｒ＝に４ ｊ； Ｂ μａｉｒ ここでに１：定数 ｆ：γ線の線束密度 Ｅ：γ線のエネルギー μａＩｒ：全Ｉｒ：数係数 であるから、計数効率ｆを ｆ ＝ （１−ｅ−μ５ｉｌ−） ここでμｓｉ：ｓｉの吸収係数 ｔ：空乏層の厚さ とすると、計数率Ｃは Ｃ＝ｆｉ８＝に２Ｒ，Ｓ ここでＳ：空乏層の表面積 に２：定数 となり、したがってＲに比例する。
きさに比例してＳＳＤから発生する単位時間あたシのパ
ルス数（計数率）が増加することである。即ち、線量率
Ｒは Ｒ＝に４ ｊ； Ｂ μａｉｒ ここでに１：定数 ｆ：γ線の線束密度 Ｅ：γ線のエネルギー μａＩｒ：全Ｉｒ：数係数 であるから、計数効率ｆを ｆ ＝ （１−ｅ−μ５ｉｌ−） ここでμｓｉ：ｓｉの吸収係数 ｔ：空乏層の厚さ とすると、計数率Ｃは Ｃ＝ｆｉ８＝に２Ｒ，Ｓ ここでＳ：空乏層の表面積 に２：定数 となり、したがってＲに比例する。
線量率が高くなると、空乏層内で発生した電子と正孔が
電極に達する前に次に入って来るγ線によシミ子と正孔
が生じる場合並びにこの電子−正孔対によって生じたパ
ルスが計数回路で一個のパルスとして計数される前に次
のパルスが計数回路に入る場合のように、個々のγ線が
分離できなくなるというパイルアップ現象が生じる。そ
こで、高線量側で続いて入って来るγ線を分離して計数
するためには空乏層領域を小さくすればよい。しかし、
そのときは低線量側での計数効率が低下し、測定誤差が
大きくなるという問題が生じる。
電極に達する前に次に入って来るγ線によシミ子と正孔
が生じる場合並びにこの電子−正孔対によって生じたパ
ルスが計数回路で一個のパルスとして計数される前に次
のパルスが計数回路に入る場合のように、個々のγ線が
分離できなくなるというパイルアップ現象が生じる。そ
こで、高線量側で続いて入って来るγ線を分離して計数
するためには空乏層領域を小さくすればよい。しかし、
そのときは低線量側での計数効率が低下し、測定誤差が
大きくなるという問題が生じる。
この問題を解決し、しかも低価格、小型軽量化を図るた
めには高線量領域と低線量領域とで空乏層体積を変えれ
ばよい。そのためにバイアス電圧を変化させ、例えばバ
イアス電圧を５Ｖと１００Ｖにして空乏層領域を変えて
線量率直線性の範囲を拡大する方法が考えられ、本出願
人により既に提案された（特願昭５５−９３７３７号）
。また、γ線に対して有感な空乏層を形成するだめの主
電極を備えたＳＳＤにおいて、その主電極を包囲する形
で環状制御電極を設け、この制御電極に印加する電圧を
主電極の電圧に対して増減させると空乏層領域はその電
圧変化に応じて変動することが見出され、この構成によ
るＳＳＤが本出願人による同日付けの特許出願に記載さ
れている。
めには高線量領域と低線量領域とで空乏層体積を変えれ
ばよい。そのためにバイアス電圧を変化させ、例えばバ
イアス電圧を５Ｖと１００Ｖにして空乏層領域を変えて
線量率直線性の範囲を拡大する方法が考えられ、本出願
人により既に提案された（特願昭５５−９３７３７号）
。また、γ線に対して有感な空乏層を形成するだめの主
電極を備えたＳＳＤにおいて、その主電極を包囲する形
で環状制御電極を設け、この制御電極に印加する電圧を
主電極の電圧に対して増減させると空乏層領域はその電
圧変化に応じて変動することが見出され、この構成によ
るＳＳＤが本出願人による同日付けの特許出願に記載さ
れている。
ことに、上記の構成による８ＳＤにおいて、主電極に印
加する電圧を例えば５Ｖと１００ｖに変え、その各電圧
に対して環状制御電極の電圧を調整するように構成する
ならば、線量率直線性の範囲がさらに拡大することが見
出された。
加する電圧を例えば５Ｖと１００ｖに変え、その各電圧
に対して環状制御電極の電圧を調整するように構成する
ならば、線量率直線性の範囲がさらに拡大することが見
出された。
しかして、本発明によれば、放射線に対しで有感な空乏
層を形成するだめの主電極を備えた半導体放射線線量計
において、その主電極を包囲する形で環状制御電極を設
け、主電極に印加する電圧を変えるだめの手段及びその
各電圧に対して制御電極に印加する電圧を調整するだめ
の手段を設け、これによυ線量率直線性の範囲を拡大す
るように構成したことを特徴とする半導体放射線線量計
（ＳＳＤ）が提供される。
層を形成するだめの主電極を備えた半導体放射線線量計
において、その主電極を包囲する形で環状制御電極を設
け、主電極に印加する電圧を変えるだめの手段及びその
各電圧に対して制御電極に印加する電圧を調整するだめ
の手段を設け、これによυ線量率直線性の範囲を拡大す
るように構成したことを特徴とする半導体放射線線量計
（ＳＳＤ）が提供される。
本発明に従うＳＡＤにおいて、環状制御電極は、半導体
素子上の主電極の周囲に所定の距離で電気向 的に離間して形成される。回電極の形成は、半導体技術
において慣用されている方法、例えば真空蒸着法、スパ
ッタリング法などによって行なうことができる。ここで
、環状とは、円形である必要はなく、主電極の形状に依
存して変化する形状をも含む。したがって、主電極が方
形であれば、制御電極も方形環状体として形成される。
素子上の主電極の周囲に所定の距離で電気向 的に離間して形成される。回電極の形成は、半導体技術
において慣用されている方法、例えば真空蒸着法、スパ
ッタリング法などによって行なうことができる。ここで
、環状とは、円形である必要はなく、主電極の形状に依
存して変化する形状をも含む。したがって、主電極が方
形であれば、制御電極も方形環状体として形成される。
制御電極は、−個の環状体よシなっていてもよく、或い
は複数個の円弧状電極部片からなっていてよい。後者の
場合には各電極部片の電圧を増減するように構成するこ
とができる。
は複数個の円弧状電極部片からなっていてよい。後者の
場合には各電極部片の電圧を増減するように構成するこ
とができる。
本発明のＳＳＤの半導体素子としては、ＰＮ接合構造と
表面障壁形構造の双方が有効である。特に好ましいもの
は、Ｐ形又はＮ形シリコンである。
表面障壁形構造の双方が有効である。特に好ましいもの
は、Ｐ形又はＮ形シリコンである。
主電極に印加するバイアス電圧を変えることは異なる電
圧の逆バイアス電源と切換スイッチとによシ行なうこと
ができ、また制御電極に印加する電圧の増減は慣用の手
段によって達することができる。
圧の逆バイアス電源と切換スイッチとによシ行なうこと
ができ、また制御電極に印加する電圧の増減は慣用の手
段によって達することができる。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
（ａ）及び第１図（ｂ）に示したＳＳＤにおいては、Ｐ
形シリコン素子１の一方の面に主電極２及び環状制御電
極３が形成され、そして他方の面にはオーム接触する電
極４が形成されている。ここで、主電極のバイアス電圧
が例えば５ｖと１００Ｖの場合には、それぞれ環状制御
電極を調整して空乏層５又は６が形成される。第１図（
ａ）は、主電極電圧ｖＢ１が低い場合の環状制御電極電
圧ＶＢ２の調整による空乏層の変化を示す。第ｉ−ｂ図
は、主電極電圧Ｖ旧が高い場合の環状制御電極電圧ＶＢ
２の調整による空乏層の変化を示す。線量率に応じて体
積が異なる空乏層５又は６にγ線が入射するとパルスが
分離され、計数回路７によシ計数される０ 本発明に従うＳＳＤによる線量率直線性の測定結果を第
２図に示す。線源は１３７Ｃ３である。各電極の電圧は
次の通シである。
（ａ）及び第１図（ｂ）に示したＳＳＤにおいては、Ｐ
形シリコン素子１の一方の面に主電極２及び環状制御電
極３が形成され、そして他方の面にはオーム接触する電
極４が形成されている。ここで、主電極のバイアス電圧
が例えば５ｖと１００Ｖの場合には、それぞれ環状制御
電極を調整して空乏層５又は６が形成される。第１図（
ａ）は、主電極電圧ｖＢ１が低い場合の環状制御電極電
圧ＶＢ２の調整による空乏層の変化を示す。第ｉ−ｂ図
は、主電極電圧Ｖ旧が高い場合の環状制御電極電圧ＶＢ
２の調整による空乏層の変化を示す。線量率に応じて体
積が異なる空乏層５又は６にγ線が入射するとパルスが
分離され、計数回路７によシ計数される０ 本発明に従うＳＳＤによる線量率直線性の測定結果を第
２図に示す。線源は１３７Ｃ３である。各電極の電圧は
次の通シである。
曲線８− ａ ： ＶＢ１＝１００Ｖ
ＶＢ２ ＝ １０ Ｖ
８ ｂ ： ＶＢＩ ＝］００ Ｖ
ＶＢ２ ＝２００Ｖ
９− ａ ： ＶＢＩ ＝ ５ Ｖ
ＶＢ２ ＝ ＯＶ
９− ｂ ： ＶＢＩ ＝ ５ Ｖ
ｖＢ２−２０Ｖ
第２図に示す測定結果から、本発明のＳＳＤの構成によ
シ線量率直線性の範囲が一層拡大されることがわかる。
シ線量率直線性の範囲が一層拡大されることがわかる。
特に、ＳＳＤが一個でこの効果が得られるので、従来の
ＳＳＤを複数個並列に接続し、線量率に応じてその並列
個数を増減させる方法と比較して、小型、軽量、低価格
化が期待できる。
ＳＳＤを複数個並列に接続し、線量率に応じてその並列
個数を増減させる方法と比較して、小型、軽量、低価格
化が期待できる。
なお、本発明は、主としてγ線線量計について説明した
が、β線線量計にも応用することができる０
が、β線線量計にも応用することができる０
第１図（ａ）及び第１図（ｂ）は、本発明に従うＳＳＤ
の一具体例における電圧調整による空乏層の変化を示す
ものである。 第２図は、異なる電圧での線量率直線性の測定結果を示
すグラフである。 １・・・Ｐ形シリコン素子、２・・・主電極、３・・・
環状制御電極、４・・・電極、５，６・・・空乏層、７
・・・計数回路 特許出願人 株式会社富士電機総合研究所同 富
士電機製造株式会社 簾１関Ｃα） 算ｌ謂ｆ） Ｅ′口升ｂ
の一具体例における電圧調整による空乏層の変化を示す
ものである。 第２図は、異なる電圧での線量率直線性の測定結果を示
すグラフである。 １・・・Ｐ形シリコン素子、２・・・主電極、３・・・
環状制御電極、４・・・電極、５，６・・・空乏層、７
・・・計数回路 特許出願人 株式会社富士電機総合研究所同 富
士電機製造株式会社 簾１関Ｃα） 算ｌ謂ｆ） Ｅ′口升ｂ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）放射線に対して有感な空乏層を形成するだめの主電
極を備えた半導体放射線線量計において、その主電極を
包囲する形で環状制御電極を設け、主電極に印加する電
圧を変えるための手段及びその各電圧に対して制御電極
に印加する電圧を調整するだめの手段を設け、これによ
シ線量率直線性の範囲を拡大するように構成したことを
特徴とする半導体放射線線量計。 ２、特許請求の範囲第１項記載の線量計において、放射
線がγ線であることを特徴とする線量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57218823A JPS59108367A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 半導体放射線線量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57218823A JPS59108367A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 半導体放射線線量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59108367A true JPS59108367A (ja) | 1984-06-22 |
Family
ID=16725903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57218823A Pending JPS59108367A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 半導体放射線線量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59108367A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4879466A (en) * | 1987-02-06 | 1989-11-07 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor radiation detector |
| EP0937266A4 (en) * | 1995-10-13 | 2002-10-16 | Digirad Inc | SEMICONDUCTOR RADIATION DETECTOR WITH ENHANCED CHARGE COLLECTION |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4837235A (ja) * | 1971-09-13 | 1973-06-01 | ||
| JPS57193073A (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-27 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor radioactive ray detector |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP57218823A patent/JPS59108367A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4837235A (ja) * | 1971-09-13 | 1973-06-01 | ||
| JPS57193073A (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-27 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor radioactive ray detector |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4879466A (en) * | 1987-02-06 | 1989-11-07 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor radiation detector |
| EP0937266A4 (en) * | 1995-10-13 | 2002-10-16 | Digirad Inc | SEMICONDUCTOR RADIATION DETECTOR WITH ENHANCED CHARGE COLLECTION |
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