CN1249452C

CN1249452C - 放射线探测器

Info

Publication number: CN1249452C
Application number: CNB021518556A
Authority: CN
Inventors: 佐藤贤治; 德田敏
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: CA2408725A1; US20030127598A1; KR20030033931A; KR100451540B1; EP1304745A2; JP2003133575A; CN1425925A; EP1304745A3; US6885005B2; CA2408725C; JP3932857B2

Abstract

本发明公开了一种放射线探测器。其中，在适于形成大面积的放射线感应型非晶半导体厚膜与电压施加电极的端部边缘部分之间形成高耐压绝缘物质。从而，消除电压施加电极的端部边缘部分上电场的集中，并且不再引起穿透放电或放电击穿等前级现象。

Description

放射线探测器

技术领域

本发明涉及一种用于医学、工业、原子能等领域的直接转换型放射线探测器，特别涉及一种改进放射线感应型的半导体膜的耐压特性的技术。

背景技术

对于探测放射线(例如，X射线)的探测器，现有间接转换型探测器和直接转换型探测器两种类型。间接转换型探测器适用于首先将放射线(例如，X射线)转换为光，其后通过光电转换将已转换的光进一步转换为电信号。直接转换型探测器适用于利用放射线感应型的半导体膜直接将入射放射线转换为电信号。

后者，该直接转换型探测器通过这样一种结构来构造，其中在该结构中通过施加预设偏压至形成在放射线感应型半导体膜的前表面上的电压施加电极来探测放射线，通过形成在半导体薄膜的后表面的载流子收集电极收集由放射线照射产生的载流子，并且将该载流子作为放射线探测信号输出。

另外，在现有技术的直接转换型的放射线探测器中，当使用半导体厚膜，例如非晶硒半导体厚膜，作为半导体膜，该非晶半导体可以简单地通过真空蒸发等方法形成为厚而大的膜。因此，非晶半导体适合于构成需要大面积厚膜的二维阵列型的放射线探测器。

如图11所示，现有技术的二维阵列型放射线探测器是由绝缘衬底86，半导体厚膜81，以及电压施加电极82构成。绝缘衬底86被形成为具有多个在竖直/水平二维矩阵中排列的用于储存电荷的电容器Ca以及处于常闭状态的开关元件(例如，薄膜晶体管)88。半导体厚膜81通过多个载流子收集电极87分别电连接该多个电荷储存电容器Ca，并且形成在绝缘衬底86上。在半导体厚膜81中，通过放射线的入射产生电荷转移介质(载流子)。在非晶半导体厚膜81的表面上形成电压施加电极82。另外，每个载流子收集电极87设置有一个电荷储存电容器Ca和一个电荷读出开关元件88。每一套载流子收集电极87，电荷储存电容器Ca和电荷读出开关元件88形成一个作为放射线探测单元的探测元DU。

这里，当放射线线照射到处于施加偏压状态的电压施加电极82上时，电荷形成于非晶半导体厚膜81处，并存储在电荷储存电容器Ca中，再通过将开关元件88切换至导通状态将存储电荷作为放射线探测信号读出。

当如图11的二维阵列结构的放射线探测器用于，例如，探测X射线荧光图像装置的X射线荧光图像时，一X射线荧光图像根据从放射线探测器输出的放射线探测信号形成。

然而，根据现有技术的放射线探测器，存在电场集中于形成在非晶半导体厚膜81表面的电压施加电极82的端部边缘部分上，并在该端部边缘部分容易引起介电击穿的问题。在该端部边缘部分引起的介电击穿有两种模式。一种模式是漏电放电模式，其中介电击穿发生于从电压施加电极82的端部边缘82a沿着非晶半导体厚膜81的端部边缘81a的表面至读出线810、栅极线811以及地线812中暴露在绝缘衬底86之上的810a、811a以及812a部分的路径上。

另一种击穿模式是穿透放电模式，其中介电击穿通过穿透非晶半导体厚膜81的端部边缘81a的内侧而发生于从电压施加电极82的端部边缘82a至设置在电压施加电极82的端部边缘82a正下方的载流子收集电极87a的路径上。

图12是电压施加电极82的端部边缘82a的放大图，其示出了施加电压时的电位分布。由此，计算出电极端部附近处(从电极表面向下至10μm)的电位分布并推算出上电极端部附近的场强。从附图可以明显看出，在电极端部附近电位变化大且电场集中。另外，当高偏压持续施加于电场集中在电压施加电极82的端部边缘82a的状态时，电压施加电极的端部边缘部分产生放电。在此状态下获取暗电流，出现如图13B所示的带状或块状图像。这里，图13A表示在电压施加的初始状态由探测器提供的图像，而图13B表示在电压施加18小时之后由探测器提供的图像。在图中，灰色上部由电极正下方的暗电流产生，且图13B示出了穿透放电的前级现象(prestagephenomenon)，由于放电电流使图像变白。另外，这些噪点也扩展到其他部分并且探测器不能正常工作。另外，当高偏压长时间持续施加到电压施加电极时，引起放电击穿的概率迅速地增大。

发明内容

本发明是为解决电极的端部边缘部分电场集中的问题而被创造的。其目的是提供能防止由于形成于放射线感应型半导体膜的表面上的电压施加电极的端部边缘部分上的电场的集中引起的穿透放电或漏电放电，并且能保证长时间稳定探测的放射线探测器。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种放射线探测器包括：

绝缘衬底，被形成为具有用于存储电荷的电容器和读出电荷的开关元件的；

载流子收集电极，形成在该绝缘衬底上并电连接至该电荷储存电容器；

放射线感应型半导体厚膜，形成在该载流子收集电极上，用以通过放射线的入射产生电荷转移介质；

电压施加电极，形成在该半导体厚膜的表面上；以及

具有高耐压特性的绝缘物质，形成在该半导体厚膜与该电压施加电极的端部边缘部分之间，

其中电荷通过照射放射线在该半导体厚膜处产生，并被存储在电荷储存电容器中，再经由开关元件被作为放射线探测信号读出。

另外，在本发明的第二方面中，根据本发明的第一方面，优选地，该放射线探测器还包括：

至少在该半导体厚膜与该高耐压绝缘物质之间形成的具有溶剂耐受特性和载流子选择特性的高阻膜。

另外，在本发明的第三方面中，根据本发明的第一或第二方面，优选地，以两维矩阵的形状形成多个载流子收集电极，并且在每个该载流子收集电极处设置该电荷储存电容器中的一个和该电荷读出开关元件中的一个，并由此构成二维阵列。

另外，在本发明的第四方面中，根据本发明的第一到第三方面的任何一方面，优选地，该高耐压绝缘物质具有朝着电压施加电极的端部边缘部分的方向递增的呈梯度的厚度。

另外，在本发明的第五方面中，根据本发明的第一到第四方面的任何一方面，优选地，该放射线探测器中的该半导体厚膜为非晶半导体厚膜。

下面，将给出根据本发明的放射线探测器的各自的操作的说明。

当通过本发明的第一方面的放射线探测器探测到放射线时，在形成于放射线感应型半导体厚膜的表面侧的电压施加电极上施加偏压，并且将构成探测目标的放射线入射至该探测器上。然后，对应于通过放射线的入射而在半导体厚膜上产生的电荷转移介质(载流子)的电荷被存储在电连接至载流子收集电极的电荷储存电容器中。另外，对应于读出电荷的开关元件转换为导通状态，存储电荷经由开关元件被作为放射线探测信号读出。

另外，在本发明的第一方面的放射线探测器情况中，具有高耐压特性的绝缘物质形成在半导体厚膜与电压施加电极的端部边缘部分之间。因此，与从图10的电场模拟计算推算的结果一样，电压施加电极的端部边缘部分上电场的集中被抑制，不会引起穿透放电或放电击穿的前级现象，并且稳定探测被持续很长时间。

另外，在本发明的第二方面的放射线探测器情况中，至少在半导体厚膜和具有高耐压特性的绝缘物质之间形成具有溶剂耐受特性以及载流子选择特性的高阻膜。因此，不会引起非晶半导体厚膜的表面由于高耐压绝缘物质的溶剂成分而变性，产生漏电放电以及耐压能力下降的现象。另外，适当地选择适用的载流子选择性材料，可以防止在形成高阻膜的部分处出现灵敏度退化、暗电流增加等现象。

在本发明的第三方面的放射线探测器情况中，构造二维阵列结构，其中为相应的以二维矩阵形状形成的多个载流子收集电极分别设置电荷储存电容器和电荷读出开关元件。另外，放射线探测单位以矩阵形状排列以形成二维阵列结构，并且放射线由相应的放射线探测单元在本地探测。

在本发明的第四方面的放射线探测器情况中，该耐压绝缘物质具有呈梯度的厚度，使绝缘物质在内侧无限薄而在外侧加厚。因此，该电压施加电极的端部边缘部分上的电场的集中进一步减小，并且进一步确保长时间稳定地探测。

附图说明

图1为示出根据本发明第一实施例的放射线传感器部分的构造的轮廓截面图；

图2为示出本发明第二实施例的放射线传感器部分的构造的轮廓截面图；

图3为示出本发明第三实施例的放射线传感器部分的构造的轮廓截面图；

图4为示出根据本发明实施例的放射线传感器部分的平面图；

图5为示出根据本发明的实施例的放射线探测器的总体构造的结构图；

图6是用于解释形成根据本发明的高耐压绝缘物质的方法的图；

图7为示出根据本发明实施例的放射线探测单元的探测工作状态的例示图；

图8为示出根据本发明实施例的放射线探测单元的高耐压绝缘物质的一部分的图；

图9为示出根据本发明实施例的另一放射线探测单元的高耐压绝缘物质的一部分的图；

图10为示出放射线探测器的电场模拟计算的结果的曲线；

图11为示出现有技术的放射线探测器的主要部分的构造的轮廓截面图；

图12为示出现有技术的放射线探测器中电荷浓度的状态的图；以及

图13A和13B为示出在相关技术的放射线探测器中导致放电的状态的试验性例子。

具体实施方式

下面，将参照附图解释本发明的实施例。图1为示出根据本发明第一实施例的放射线探测器的放射线传感器部分的构造的轮廓截面图。图2为示出本发明第二实施例的放射线探测器的轮廓截面图。图3为示出本发明第三实施例的放射线探测器的轮廓截面图。图4是根据图1的实施例的放射线探测器的放射线传感器部分的平面图。图5为示出根据图1的实施例的放射线探测器的总体构造的结构图。图6为用于说明形成具有高耐压特性的绝缘物质的方法的图。图7为用于说明根据实施例的放射线探测器的放射线探测单位的探测工作的图。

如图1所示，第一实施例的放射线探测器包括为玻璃衬底等的绝缘衬底6，非晶半导体厚膜1，以及电压施加电极2，其被用作放射线传感器部分。绝缘衬底6被形成为具有含有SiO₂层等的电容器Ca以及用于输出存储在电容器Ca中的电荷的开关元件8，例如，晶体管(TFT)，使开关元件为常闭(切断)状态。非晶半导体厚膜1电连接至电荷存储电容器Ca并且通过载流子收集电极7形成在绝缘衬底6的上方。在非晶半导体厚膜1中，通过放射线的入射产生电荷转移介质(载流子)。在作为放射线入射侧的非晶半导体厚膜1的表面设置电压施加电极2。

第一实施例的放射线探测器还包括一个向电压施加电极2上施加偏压的偏压源部分(电源)Ve。放射线探测器被构造为这样一种结构，其中当放射线是在偏压被施加于电压施加电极2的状态下照射时，由此产生的载流子从载流子收集电极7传输至电容器Ca并存储在那里。然后，在读出时段中，导通信号从栅极线11传出，使开关元件8导通(连接)以便从读出线10读出作为放射线探测信号的存储电荷。下面将给出各个部分的构造的具体解释。

在第一实施例的放射线探测器的情况中，非晶半导体厚膜1是具有等于或大于10⁹Ωcm(优选，等于或大于10¹¹Ωcm)的电阻率且膜厚大约为0.5mm到1.5mm的高纯非晶硒(a-Se)厚膜。a-Se厚膜尤其适于形成大面积的探测区域。如果非晶半导体厚膜1很薄，放射线将穿透该膜并且不能被充分吸收。因此，采用了大约为0.5mm至1.5mm的略厚的膜。

电压施加电极2和载流子收集电极7由适当的金属，如Au、Pt、Al、Ni、In等，或ITO等形成。显然，非晶半导体厚膜的材料和电极的材料不局限于上述示例。

另外，根据第一实施例的放射线探测器，作为一个特征结构，如图1所示，在非晶半导体厚膜1与电压施加电极2的端部边缘部分2A之间形成大约1mm厚的作为具有高耐压特性的绝缘物质3的硅酮树脂。具有高耐压特性的绝缘物质3的宽度3A越大越好。另外，电压施加电极2的尺寸LA需小于包括外部周边虚电极5的载流子收集电极区域的尺寸LB，以避免载流子收集电极7上电场的集中。反之，当LA大于LB时，电场将被集中在外周边虚电极5上。外部周边虚电极5是设置在电压施加电极2的端部边缘部分2A的正下方的电极并且与地线12连接。另外，即使不另外设置外部周边虚电极5，而是将载流子收集电极7设置在电压施加电极2的端部边缘部分2A的正下方，这种情况也是允许发生的。

另外，根据图2所示的第二实施例，作为具有溶剂耐受特性和载流子选择特性的高阻膜4的Sb₂S₃膜至少在非晶半导体厚膜1与具有高耐压特性的绝缘物质3之间以大约为1μm的厚度形成。尽管Sb₂S₃膜被作为具有溶剂耐受特性和载流子选择特性的高阻薄膜4的一个例子指出，但是除Sb₂S₃之外，也可以使用CdS、AsSe、SeTe、CdTe等无机半导体膜以及添加了载流子输运材料的聚碳酸脂等有机膜材料。尽管由于载流子选择性、溶剂耐受特性、或与非晶半导体厚膜1间的粘附性差异导致膜的厚度不同，但是膜的厚度可以被选在0.05μm到10μm的范围内。另外，尽管作为载流子选择性高阻膜，通常情况下，在正偏压下使用时为n型(空穴注入抑制型)选择膜而在负偏压下使用时为p型(电子注入抑制型)选择膜，但高阻膜的使用不限于此。

另外，根据图3所示的第三实施例，作为具有高耐压特性的绝缘物质3的硅酮树脂被设置为具有呈梯度的厚度。其在外侧最厚部分的厚度为1mm，而绝缘物质3在其内侧则被形成为无限薄，从而在其前端部分形成该梯度的顶点。此状态对应于图10表示的电场模拟计算结果曲线中的最小角度的情况，并且在电压施加电极2的端部边缘部分2A上电场的集中进一步减小。另外，尽管根据上述第三实施例，示出了在前端部分形成顶点的构造，看起来即使在不形成顶点的情况下也能获得出色的结果。

尽管在如上所述的图1的第一实施例中，图2的第二实施例中和图3的第三实施例中，硅酮树脂被用作具有高耐压特性的绝缘物质3的例子，就绝缘物质3是由树脂中的溶剂成分与非晶半导体厚膜1之间具有小的反应度的材料构成而言，环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂等均可被使用。然而，当a-Se被用于非晶半导体厚膜1时，由于a-Se受热容易变性，必须选择在常温下固化的树脂。当然，形成绝缘物质的厚度是由必要的偏压决定，偏压越高厚度越大。

另外，在第一实施例的探测器的放射线传感器部分中，如图1、图4和图5所示，构造了一种平板型放射线传感器(二维阵列结构的平面传感器)。也就是说，多个载流子收集电极7是以二维矩阵的形状形成，为每个载流子收集电极7设置一个电荷储存电容器Ca和一个电荷读出开关元件8，并且多个作为放射线探测单位的探测元DU是沿着X和Y方向排列(例如1024×1024)。另外，图4是图1的放射线传感器部分的平面图，而图5展示了其内部结构。

也就是说，在图5中，构造一种结构，其中在整个面上形成电压施加电极2作为全部探测元DU的公共电极，为相应的探测元DU分别形成作为其专有电极的呈二维矩阵形状的载流子收集电极7，一个电荷储存电容器Ca和一个电荷读出开关元件8被连接到每个载流子收集电极7。从而，通过相应的放射线探测单元可以在当地探测放射线，并且因此可以测量放射线强度的二维分布。

另外，根据图1的第一实施例的放射线传感器部分，如图5所示，用于探测元DU的开关元件8的薄膜晶体管的栅极被连接至沿水平(X)方向的栅极线11，并且其源极被连接至沿竖直(Y)方向的读出线10。读出线(10)经由一组电荷-电压转换器(前置放大器组)13被连接至多路复合器(multiplexor)15，并且栅极线11被连接至栅极驱动器14。另外，根据图1的实施例，一个电荷-电压转换器13被连接至一条读出线10。

另外，在根据图1的第一实施例的放射线探测器的放射线传感器部分的情况中，用于输出信号的扫描信号被传送至多路复合器15和栅极驱动器14。放射线传感器部分的探测元DU基于沿X方向和Y方向上的队列顺序给个探测元DU分配的地址(例如，0至1023)来区分。因此，用于输出信号的扫描信号变为分别表明X方向地址或Y方向地址的信号。

相对于在Y方向的扫描信号之后将输出电压从栅极驱动器14施加到X方向上的栅极线11上，以行为单元选择各个探测元DU。另外，通过在X方向扫描信号之后切换多路复合器15，存储到所选择列的探测元DU的电容器Ca中的电荷依次经由电荷-电压转换器13...13组和多路复合器15被传送到外部。

当图1的第一实施例的放射线探测器被用作例如X射线荧光成像装置的X射线探测器时，各个探测元DU探测到的信号作为像素信号依次从多路复合器15输出，此后在图像处理部分DT进行噪声处理等必要的信号处理后，并作为二维图象(X射线荧光图像)显示在图像显示部分MT。

从上述的内容可以看出，图1的第一实施例的放射线传感器部分输出探测到的信号的***是按基本上类似于普通电视摄影机等图像装置的结构构造的。就图1的第一实施例而言，构造了一种更集成化的结构，其中放射线传感器部分根据需要配置有电荷-电压转换器组13、多路复合器15、栅极驱动器14以及AD转换器(未示出)。然而，还可以构造一种结构，其中全部或部分的电荷-电压转换器组13、多路复合器15、栅极驱动器14和AD转换器是分立安装的。

尽管如上所述，通过如图4和图5所示的二维结构，已经给出关于图1的第一实施例的构造情况的解释，当然，图2和图3的第二和第三实施例也可以同样地形成为二维结构。

下面，通过举出一个如图3所示的第三实施例的情况的例子，给出形成放射线传感器部分的方法的解释。首先，通过利用真空薄膜成形工艺的薄膜成形技术和光刻工艺的构图技术在绝缘衬底6的表面上形成该用于开关元件8的薄膜晶体管、该电容器Ca和该载流子收集电极7。接下来，在绝缘衬底6上依次叠置非晶半导体厚膜1、载流子选择性高阻膜4、高耐压绝缘物质3和电压施加电极2，从而完成该放射线传感器部分。

这里，硅酮树脂可被作为高耐压绝缘物质3使用。在这种情况下，所采用的该高耐压绝缘硅酮树脂的粘性可通过使用乙醇类溶剂调节，市面上的各种该材料都可以使用。绝缘物质3是用这样的方式形成，即该材料通过在对应于形成有非晶半导体厚膜1和高阻膜4的绝缘衬底6上的电压施加电极2的边缘部分2A的预设区域的上方移动喷嘴，同时利用压缩空气等从喷嘴尖端注入该材料而被涂敷；此后，通过干燥除去乙醇溶剂将该材料牢固地粘附到其上。在这种情况下，高耐压绝缘物质3的厚度可以通过喷嘴的截面形状、喷管与非晶半导体厚膜1之间的距离、压缩空气的压力、移动速度等等来调节。该运动可以通过移动板的一侧代替移动喷嘴的一侧来进行。

另外，通过使用如图6所示前端倾斜切削的喷嘴，可以容易实现一种模式，即高耐压绝缘物质具有呈梯度的厚度，其内侧很薄，如图3所示的第三

实施例所示。

下面，参考图7，解释图1到图3所示的第一到第三实施例的放射线探测器探测放射线的操作。如图7所示，当根据实施例的放射线探测器探测到放射线时，形成探测目标的该放射线被入射至位于非晶半导体厚膜1的表面侧且处于施加了偏压的状态下的电压施加电极2上。放射线的入射产生了作为电荷移动介质(载流子)的电子和空穴，它们在偏压的作用下移动至电压施加电极2和载流子收集电极7，并且相应数目的电荷被存储到载流子收集电极7侧的电荷储存电容器Ca中。将电荷读出开关元件8转换为导通状态，存储的电荷经由开关元件8作为放射线探测信号读出，并且此后通过电荷-电压转换器13变为电压信号。

另外，在图1到图3的放射线探测器的第一到第三实施例的情况下，由于高耐压绝缘物质3形成在非晶半导体厚膜1与电压施加电极2的端部边缘部分2A之间，电压施加电极的端部边缘部分2A上电场的集中被消除，并且不引起穿透放电或放电击穿的前级现象。

另外，高耐压绝缘物质3形成在非晶半导体厚膜1和电压施加电极2的端部边缘部分之间的结构，同样起到作为环境抵抗能力相对较弱的非晶半导体厚膜1的端部边缘部分的保护膜的作用。

另外，根据图2和图3的第二和第三实施例，至少在高耐压绝缘物质3和非晶半导体厚膜1之间形成具有溶剂耐受特性和载流子选择特性的高阻膜。因此，没有导致由于高耐压绝缘物质3的溶剂成分造成的非晶半导体厚膜1的表面变性，引起漏电放电和耐压降低等现象。

下面，为了证实该实施例的探测器实现了在电极的端部边缘部分防止穿透放电的效果，对电场进行了计算。图10示出了其结果，且图8、图9和图12示出了计算的对象。

图8示出了对应于图1的第一实施例的情况，即通过***高耐压绝缘物质至电极的端部以升高电极端部。该电极端部被该绝缘物质抬升的部分的宽度是10mm，***的绝缘物质的厚度是1mm且其相对的介电常数是3.0。

图9示出了对应于第三实施例的情况，即为绝缘物质的厚度设置一个梯度，以减薄内侧、加厚外侧。绝缘物质的前端的角度由30和60度两种构成。

与此相比，图12示出了现有技术例子的情况，其中没有如上所述***绝缘物质。考虑各自的情况，计算在电极的端部附近(从电极的表面向下至10μm)的电位分布，并推算上电极端部附近的电场强度。另外，在图12中，施加了电压的情况下的电位分布被表出以作为参照，且与前面的描述一样，电位变化很大并且电场集中于电极的端部附近。

图10示出了在图8、图9和图12的各种情况中电场模拟计算的结果。图10示出了在沿着图12横向上0至10μm的范围内电位的变化。另外，在图10中，“距电极端部2A距离”的横坐标表示沿深度方向(图中下方向)距对应于非晶半导体厚膜1的正面(非晶半导体厚膜的表面)上的电极端部2A的位置的距离。如图明显看出，绝缘材料的前端角(最小角)越尖，在厚度方向的电位降越小且电场集中度越小。

虽然本发明被如上说明，但是本发明并不限于上述实施例，例如，也可以采用下面所示的实施例。

(1)尽管就上述实施例而言，非晶半导体厚膜1是高纯a-Se厚膜，但是根据本发明的非晶半导体厚膜1也可以是掺有具有防止结晶作用的As或Te的a-Se厚膜或Se类化合物非晶半导体厚膜。另外，代替非晶半导体厚膜，也可以使用CdTe等的放射线感应膜。

(2)另外，尽管根据上述实施例，在载流子收集电极7与非晶半导体厚膜1之间未设置中间层，但是可以设置Sb₂S₃膜、Se类化合物膜等的载流子选择性中间层。

(3)另外，尽管根据上述实施例，构造二维阵列结构，其中多个探测元DU被沿垂直方向和水平方向排列，这里给出，作为一种修改实例，一种具有线性感应器结构的探测器，其中多个探测元DU仅沿竖直或水平方向以单行或单列排列，或一种具有仅包含单个探测元DU的结构的探测器。

(4)另外，在本发明的放射线探测器中构成探测目标的放射线不局限于X射线而是所有的放射线线。

根据本发明的放射线探测器，高耐压绝缘物质形成在适于形成较大面积的放射线感应型半导体厚膜与电压施加电极的端部边缘部分之间。从而，消除电压施加电极的端部边缘部分上上电场的集中，并且不会引起穿透放电或放电击穿的前级现象以及稳定的探测工作会延续很长时间。

另外，在电压施加电极的端部边缘部分形成高耐压绝缘物质的结构，也起到作为环境抵抗能力相对较弱的半导体厚膜的保护膜。因此，可以确保长时间的可靠性。

另外，根据本发明的放射线探测器，至少在半导体厚膜与高耐压绝缘物质之间形成具有溶剂耐受特性以及载流子选择特性的高阻膜。因此，不仅实现防止由具有高耐压特性的热固化合成树脂中的溶剂成分导致半导体厚膜的表面变性的效果，而且还实现防止暗电流增加的效果。这样就可以实现高灵敏度的探测特性，其中即使在施加很高的偏压时暗电流的增加也是微不足道的。

另外，根据本发明的放射线探测器，构造二维阵列结构，其中分别为相应的以二维矩阵形状形成为许多小块的载流子收集电极设置电荷储存电容器和电荷读出开关元件，且放射线探测单位以矩阵的形状排列。因此，对应的放射线探测单元可以在当地探测放射线，并且通过施加高偏压可以高精度地测量放射线强度的二维分布。

另外，根据本发明的放射线探测器，高耐压绝缘物质具有呈梯度的厚度，使得绝缘物质在内侧无限薄而在外侧加厚。因此，电压施加电极的端部边缘部分上电场的集中进一步减小，并且可以获得长时间的可靠性。

Claims

1.一种放射线探测器，包括：

绝缘衬底，被形成为具有用于存储电荷的电容器和读出电荷的开关元件；

电压施加电极，形成在该半导体厚膜的表面上；以及

具有高耐压特性的绝缘物质，形成在该半导体厚膜与该电压施加电极的端部边缘部分之间，其中电荷通过放射线的照射在该半导体厚膜处产生，并被存储在电荷储存电容器中，并作为放射线探测信号经由开关元件读出。

2.根据权利要求1的放射线探测器，还包括：

具有溶剂耐受特性和载流子选择特性的高阻薄膜，至少形成在该半导体厚膜与该高耐压绝缘物质之间。

3.根据权利要求1的放射线探测器，其中多个载流子收集电极以二维矩阵的形状形成，并且该电荷储存电容器中的一个和该电荷读出开关元件中的一个被设置在每个该载流子收集电极处，从而构成二维阵列。

4.根据权利要求1的放射线探测器，其中该高耐压绝缘物质具有呈梯度的厚度，以使该厚度朝着该电压施加电极的端部边缘部分的方向递增。

5.根据权利要求1的放射线探测器，其中该半导体厚膜是一非晶半导体厚膜。