JP2000241555A - 半導体放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高いエネルギー分解能と検出感度を有し、放射
線のエネルギースペクトル解析やガンマカメラなどの画
像検出器に好適な半導体放射線検出器を提供する。 【解決手段】比較的高いエネルギー分解能を発揮するこ
とのできる半導体放射線検出器の単位1000-1、1000-2
を、陰極103どうし或いは電荷収集電極104どうしが重な
るように複数に積層するとともに、各検出器単位の陰極
103と電荷収集電極104を電気的に並列接続する。積層数
分厚さが増大することにより検出感度を高めることがで
き、しかも厚さ増加によるエネルギー分解能低下を最小
限に抑えることができる。この半導体放射線検出器は、
単独の検出器にも単独の検出器を２次元配列した２次元
検出器にも適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線やγ線等の
放射線のエネルギースペクトル或いは放射線強度の２次
元情報を得るための半導体放射線検出器に関し、特に電
荷収集能を低下させずに高い検出感度を得ることができ
る半導体放射線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体放射線検出器は、Ｘ線やγ線等の
放射線と半導体結晶の相互作用によりイオン化を介して
結晶内に電荷が生成することを利用したもので、このよ
うな性質を持つ半導体結晶の両面に電極を設け、これら
電極間にバイアス電圧を印加することにより、生成した
電荷を収集し、これを一方の電極（電荷収集電極）から
信号として取り出す。

【０００３】この場合、入射する放射線のエネルギーを
結晶の体積中で吸収するに必要な厚さは、放射線のエネ
ルギーに比例して大きくなる。たとえば、CdZnTe結晶で
入射するγ線の80％を検出するに必要な厚さは、エネル
ギー80keVに対して1.0mmであるが、140keVでは6.0mmに
なる。従って比較的に高いエネルギーのγ線を検出する
ためには、厚さの厚い結晶を用いることが必要になる。

【０００４】しかし、結晶の種類によっては結晶の厚さ
が増すにつれエネルギー分解能が低下する。例えば、Cd
TeやCdZnTe結晶では、電荷キャリヤーが陰極と電荷収集
電極との間の結晶体積中をドリフトする過程で、その一
部が結晶に固有の欠陥に捕獲される現象に特性を持って
いる。この電荷キャリヤー捕獲現象は、それにより電荷
の収集効率が低下させるとともに、電子よりも正孔に対
して強く現れるため、結晶内で電荷キャリヤーが生成す
る場所によって信号量の減少の度合いが異なることにな
る。

【０００５】このような特性をもつ検出器で放射線のエ
ネルギースペクトルを測定した場合、図5(a)に示すよう
にエネルギーピークpが低エネルギー側に尾を引く現象
（以下、テイリングという）を引き起こし、これがピー
クの幅を広げてエネルギー分解能を低下させる。同図
(b)は、CdZnTeとGeの140keVのγ線に対するエネルギー
分解能と結晶厚さの関係を示したものであるが、Geにつ
いての曲線Bは、厚さの増加によってほとんどその特性
を低下させていないのに対し、CdZnTeについての曲線A
は厚さを増すにつれてエネルギー分解能を低下させてい
る。

【０００６】Ge結晶に比較して低コストのCdTe、CdZnTe
等を用いた半導体放射線検出器を放射線のエネルギース
ペクトル解析やガンマカメラなどの画像検出器に広く応
用するためには、厚い結晶すなわち大きい容積の結晶に
おけるエネルギー分解能の向上が重要な課題になる。

【０００７】尚、結晶内で生成する電荷の収集効率を改
善するために、電荷収集電極と同一面に、電荷収集電極
よりも電圧が低く陰極よりも電圧が高く設定された第３
の電極（参照電極）を設けた半導体検出器が提案されて
いる（米国特許5,677,539号）。この半導体検出器で
は、放射線によって結晶内に生成した電荷（電子）を電
荷収集電極の近傍に近づくまで電荷収集電極と参照電極
で引き寄せ、電荷が電荷収集電極に誘導される距離を短
くしている。これにより、捕獲による電荷収集効率の低
下の影響を改善して、スペクトルのテイリングが抑制さ
れ、エネルギー分解能を高めている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような参
照電極を設ける半導体検出器では、結晶の一つの面に電
荷収集電極と参照電極とを形成し、これら一対の電極で
面にほぼ平行な電場を形成しているため多数の検出器単
位を配列する集積化に限界があり、電荷収集電極は参照
電極に比べてかなり面積の小さい電極が要求される。こ
のため放射線の強度分布を２次元の放射線像として検出
する半導体検出器に応用する場合、十分な電荷収集効率
を上げるに至っていない。また２次元検出器の画質を決
定的にするエネルギー分解能の観点からもまだ性能向上
の課題を残している。

【０００９】そこで本発明は、比較的簡単な検出器の構
造で効果的なエネルギー分解能の向上を実現する半導体
検出器を提供することを目的とする。また本発明は、結
晶の厚さを増して実質的に大きい結晶容積を持たせて検
出感度とエネルギー分解能を高めた半導体放射線検出器
を提供することを目的とする。さらに本発明は、高画質
の放射線像を検出することが可能な２次元検出器を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の半導体放射線検出器は、放射線の照射により電荷
を生成する半導体結晶と、結晶の第１の面に設けられた
陰極と、前記結晶の第２の面に設けられた電荷収集電極
と、これら電極間にバイアス電圧を印加する手段とを備
えた半導体放射線検出器単位（単に検出器単位という）
を複数積層し、各陰極および電荷収集電極をそれぞれ電
気的に並列接続したものである。

【００１１】このような本発明の半導体放射線検出器
は、複数ｎの検出器単位を積層することにより実質的に
容積を積層枚数分増加させることができ、検出感度を高
めることができる。また各検出器単位が電気的に並列接
続されており、各単位毎にその結晶内で生成した電荷を
収集するので、厚さの増加に伴うエネルギー分解能の低
下を回避することができる。即ち、CdTeやCdZnTe結晶等
では、結晶の厚さが厚くなるにつれエネルギー分解能は
低下するが、本発明の半導体放射線検出器においては、
エネルギー分解能の低下は検出器単位の結晶１つ分の漏
洩電流による低下を積層数ｎ加算したものに止まり、こ
れは積層された厚さと同じ厚さの結晶を用いた場合のエ
ネルギー分解能の低下よりも十分に小さい。これにより
検出感度およびエネルギー分解能の高い放射線検出器を
実現できる。

【００１２】本発明において各検出器単位の第１の面お
よび第２の面は平行であり、これらの面を重ねる方向に
積層される。これにより積層による厚さ増加の効果が得
られる。またいずれか一方の面が放射線入射面となるこ
とが好ましい。これにより２次元の放射線像検出が可能
となる。

【００１３】また本発明の半導体放射線検出器は各検出
器単位を陰極どうし或いは電荷収集電極どうしが相対す
るように積層することが好ましい。これにより各陰極お
よび電荷収集電極の並列接続が容易になる。さらに電極
間の電気的接続を確実且つ容易にするために、電極間に
接続手段を設けることが好ましい。

【００１４】本発明の半導体放射線検出器は、各検出器
単位が単一の出力信号を発生する単独の検出器であって
もよく、２次元検出器であってもよい。

【００１５】即ち、本発明の２次元半導体放射線検出器
は、放射線の照射により電荷を生成する半導体結晶と、
結晶の第１の面に設けられた陰極と、前記結晶の第２の
面に設けられた電荷収集電極と、これら電極間にバイア
ス電圧を印加する手段とを備えた半導体放射線検出器単
位（単に検出器単位という）を複数積層し、各陰極およ
び電荷収集電極をそれぞれ電気的に並列接続したもので
あって、半導体放射線検出器単位は、前記陰極および前
記電荷収集電極の少なくとも一方が複数の電極を備え、
放射線強度の２次元情報を検出するものである。

【００１６】このような２次元半導体放射線検出器の一
つの態様として、各検出器単位において、電荷収集電極
は行列配列した複数の電荷収集電極からなる。また２次
元半導体放射線検出器の別の態様によれば、各検出器単
位において、陰極は行配列をする複数の長方形の電極か
らなり、電荷収集電極は列配列をする複数の長方形の電
極からなる。この半導体放射線検出器は、行列で決定さ
れる位置ごとに出力信号を発生する。

【００１７】このような２次元検出器においても、陰極
どうし或いは電荷収集電極どうしが相対するように積層
することが好ましい。またこれら電極どうしを電気的に
接続する接続手段を備えていることが好ましい。電極ど
うしを接続する手段としては、例えば結線しようとする
電極を向かい合わせて、この電極間にスペーサ電極を介
在させ、導電性と接着性を併せ持つ導電エポキシ材など
で接着する等の細密電子部品の製造分野では一般的な技
術を採用することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体放射線検出
器を図面に示す実施例を参照して説明する。

【００１９】図１は、本発明の半導体放射線検出器1000
の第１の実施例を示す図で、この半導体放射線検出器10
00は、２つの検出器単位1000-1と1000-2とを接続手段で
あるスペーサ電極105を介して積層した構造を有してい
る。検出器単位1000-1と1000-2は同様の構成を有し、そ
れぞれ板状の半導体結晶100の第１の面に陰極103が形成
され、この第１の面と平行な第２の面に電荷収集電極10
4が形成されており、各電荷収集電極104が向い合う（相
対する）ように積層される。尚、図中３桁或いは４桁の
符号の後に付されている「-1」、「-2」はそれぞれ同等
の要素が複数ある場合にそれらを区別するための符号で
ある（以下、同様）。

【００２０】スペーサ電極105は、銅等の導電材で構成
され、出力信号を取り出すためのリード107が設けられ
ている。これら２つの検出器単位1000-1と1000-2とスペ
ーサ電極105とは、スペーサ電極105の両面或いは互いに
向い合う２つの電荷収集電極104に予め塗布された導電
エポキシ材等の導電材106によって機械的かつ電気的に
接合される。スペーサ電極105のリード107は信号線108
によって図示しない検出回路に接続されている。

【００２１】一方、２つの検出器単位1000-1と1000-2の
陰極103は、図１(b)に示すようにリード線109によって
電気的に接続され、これにより２つの検出器単位は電気
的に並列に接続される。またこれら陰極103と電荷収集
電極104すなわちスペーサ電極105との間にはバイアス電
源110によりバイアスVgが印加されている。

【００２２】このような構成において、放射線200によ
って２つの結晶100-1と100-2の体積内に電荷が生成され
ると、個々の検出器単位において電子と正孔はそれぞれ
電荷収集電極および陰極に移動し、両検出器単位の合計
としての信号が信号線108から放射線信号として引き出
される。

【００２３】放射線200の入射方向は、図示するように
電極が形成された面を横断する方向である場合に限定さ
れず、電極が形成された面と平行な方向であってもよい
が、横断する方向とすることにより検出器単位を厚さ方
向に積層した効果を得ることができる。このことを図２
により説明する。

【００２４】図２は放射線200により結晶100-1と100-2
に生成する電子e-と正孔h+から成る電荷の移動の状態を
示したものであり、放射線200-1、200-2が検出器単位10
00-1の陰極103-1から入射した場合を示している。まず
比較的エネルギーの低い放射線200-1が入射した場合に
は、放射線のエネルギーの殆どが上層の結晶100-1体積
中のイオン化により変換され、それによって結晶100-1
の体積に生成した電荷のうち正孔h+は陰極103-1に向か
って移動し、電子e-は電荷収集電極104-1に向かって移
動して最終的にそれぞれが陰極103-1と電荷収集電極104
-1に到着して、信号線108から放射線信号として引き出
される。このように比較的エネルギーの低い放射線200-
1は結晶100-1のみで検出することができる。例えば、80
keVのγ線では厚さ１mmのCdZn結晶で検出器の目的を満
たす。

【００２５】一方、比較的エネルギーの高い放射線200-
2の場合には、その一部のエネルギーは結晶100-1体積内
のイオン化により変換され、結晶100-1の体積中で生成
した電子e-は電荷収集電極104-2に収集されるが、一部
のエネルギーは変換されない。即ち、比較的エネルギー
の高い放射線200-2を結晶100-1のみで検出することはで
きない。しかし変換されなかった残りの放射線エネルギ
ーは、入射方向の延長線上に設けた第２の結晶100-2の
体積中でイオン化を介して電荷に変換される。この結晶
100-2の体積中で生成した電子e-は電荷収集電極104-2に
収集され、第１の結晶100-1に設けられた電荷収集電極1
04-1に収集された電子e-と纏められ、放射線200-2の信
号として信号線108から引き出される。例えば、140keV
のγ線に対してその80％を検出するに必要な結晶厚さは
６mm程度であるので、３mmの結晶からなる検出器単位を
２枚積層することにより、140keVのγ線の検出能を80％
まで高めることができる。

【００２６】一方、半導体放射線検出器1000のエネルギ
ー分解能についてみると、２つの検出器単位1000-1、10
00-2が並列の関係にあるので、理論的には各検出器単位
のエネルギー分解能と等しくなる。現実の検出器では、
検出器単位の結晶自体に起因する漏洩電流により、エネ
ルギー分解能が低下するので、積層した場合、この漏洩
電流によるエネルギー分解能低下が積層数加算される。
しかし一般的に漏洩電流によるエネルギー分解能低下
は、結晶の電極面に相当する断面積が10mm²程度までの
範囲では約0.5％（0.6keV）以下であり、本発明による
エネルギー分解能の改善効果に比較して十分に小さい。

【００２７】図２（ｂ）は、図５（ｂ）と同じCdZnTee
の140keVのγ線に対するエネルギー分解能と結晶厚さの
関係を示したものであり、結晶単位の厚さが２mmの場
合、そのエネルギー分解能は4.7％である（220-1）。こ
の結晶の厚さが２倍（４mm）になるとエネルギー分解能
は6.4％となるが、２mmの結晶を積層した本発明の構成
では漏洩電流によるエネルギー分解能低下分を考慮して
もエネルギー分解能は5.2％であり、1.2％の改善効果が
得られたことになる。同様に結晶の厚さが５mmである検
出器を例にすると（220-2）、そのエネルギー分解能は
7.2％であり結晶の厚さを10mmにした場合には9.7％に低
下するが、検出器を２枚積層した場合には7.7％とな
り、2.0％の改善効果が得られることになる。

【００２８】このように複数の検出器単位を並列接続と
なるように積層することにより、エネルギー分解能の低
下を最小にして、エネルギー検出効率を積層数倍向上さ
せることができる。

【００２９】尚、放射線の入射方向が積層を横断する方
向であることを前提にすると、結晶100を除く陰極103、
電荷収集電極104、導電材106およびスペーサ電極105の
各層の厚さは放射線の不要な吸収と散乱によるエネルギ
ー分解能の低下を最小限にするために各層の目的を果た
すに必要な最小値、例えば100μm程度が望ましい。

【００３０】図示する実施例では、検出器単位を２つ積
層する場合を示したが、積層数nは２以上であっても同
様の効果を得ることができる。この場合、漏洩電流によ
るエネルギー分解能を引き下げる効果はn倍になるの
で、積層数nの値は2〜4の範囲が実用的である。

【００３１】この第１の実施例は放射線のエネルギース
ペクトル解析を目的にする半導体放射線検出器（単独検
出器）として好適である。またこの実施例の半導体放射
線検出器を２次元配列型検出器の１単位としてこれをマ
トリックス状に配列し２次元配列型検出器を構成するこ
とも可能である。

【００３２】図３は本発明の第２の実施例による半導体
放射線検出器を示す図である。この半導体放射線検出器
3000は、２つの検出器単位3000-1、3000-2をスペーサ電
極3003を挟んで積層した構造は図１の実施例と同様であ
るが、ここでは各検出器単位はマトリックス構造を有す
る２次元検出器であり、放射線像などの放射線強度の２
次元情報の検出に用いられる。

【００３３】このマトリックス構造の検出器単位は、マ
トリックス全体を纏める大きさを持つ平板状の結晶100
の一面ほぼ全面に陰極303が形成され、この面の裏面に
複数の電荷収集電極304がマトリクス状に形成されてお
り、マトリックスを構成する個々の要素は図１に示す１
つの検出器単位（1000-1、1000-2）と同様の構成を有し
ている。図では省略されているが陰極と各電荷収集電極
との間には図１(b)と同様にバイアス電圧が印加され
る。この２次元検出器では、各電荷収集電極304が陰極3
03に投影した幾何学的容積がそれぞれに独立した検出領
域となり、本検出器で撮像する放射線像の１画素に相当
する。従って検出器全体3000では、これらを積層方向に
重ねた容積が検出単位となる。

【００３４】各検出器単位3000-1、3000-2は、各々の電
荷収集電極304を有する面を互いに内側に向けて配置さ
れている。

【００３５】スペーサ電極3003は、各電荷収集電極304
に接する面（表裏面）にそれぞれマトリックス構造の電
荷収集電極304に対応した配列の電極310-1、310-2が形
成され且つ対応する配列位置にある電極どうしが電気的
に接続された構造を有する。このようなスペーサ電極30
03は、例えば内部にリードパターンを設けた薄板状或い
は薄膜状の絶縁材305の両面に電荷収集電極304と同じ電
極配列のスペーサ電極310-1と310-2を設けるとともに、
対応する位置のスペーサ電極どうしをスルーホール311
で電気的に導通することにより形成する。スペーサ電極
3003と各検出器単位3000-1、3000-2は、図１の実施例と
同様に、電荷収集電極304またはスペーサ電極310-1及び
310-2に予め塗布された導電材320を挟んで密着される。
内部のリードパターンは、個々のスペーサ電極310-1、3
10-2を対応する電極リード312に電気的に接続する。こ
れにより電荷収集電極304の各々要素からの出力信号を
各電極リード311から取り出すことができる。

【００３６】このような構成の半導体放射線検出器は、
２つの検出器単位3000-1および3000-2の各電荷収集電極
304が電気的には並列結合され、且つ放射線の検出に対
してはカスケードに繋がっているので、比較的に高いエ
ネルギーのＸ線またはγ線に対して検出感度を高めるこ
とができ、しかも高いエネルギー分解能を有する２次元
配列検出器を得ることができる。

【００３７】図４は本発明の第３の実施例による半導体
放射線検出器4000を示す図である。図４に示す実施例に
おいて、各検出器単位の構成は図３の検出器単位3000-
1、3000-2と同様の２次元配列検出器であり、半導体結
晶100の一方の面に陰極303が形成され、その反対側の面
にマトリクス状に配列した電荷収集電極304が形成され
ている。この実施例では、放射線像のきめの細かさを決
める画素数を増す目的で、結晶100-1及び100-2の単位面
積当たりの電荷収集電極304の数が図３の半導体放射線
検出器3000より増加しているが、個々の要素の基本的な
構成は図３及び図１(b)の検出器と同様であり、図３の
検出器単位と対応する要素は図３と同じ符号で示してい
る。

【００３８】この実施例の半導体放射線検出器4000は、
これら検出器単位の陰極303どうしが向合うように積層
され、電荷収集電極304は各々外側に向けて配置されて
いる。陰極303は連続した１つの層のみからなるので、
図３の実施例で用いたようなスペーサ電極は不要であ
り、単に陰極303どうしを導電材で接着することにより
積層する。

【００３９】一方、これら２つの検出器単位を電気的に
並列接続する接続手段として、マトリクス状の電荷収集
電極304と同じ電極配列を持つ電極シート405が用いられ
る。この電極シート405は、例えば同図（ｂ）に示すよ
うに柔軟性をもつポリイミド樹脂シートなどの絶縁シー
ト406の一面に電荷収集電極304と同じ電極配列を持つス
ペース電極310を２組形成したもので、この電極シート4
05は、そのスペース電極310の組がそれぞれ外側に向け
て配置され電荷収集電極304に接続されるように、配置
される。このとき同じ位置関係にある表裏の電荷収集電
極304が電気的に接続されるように、各組の対応するス
ペース電極310どうしが電気的に接続されている。この
スペース電極どうしの接続は例えば銅などの導電材で構
成されるスルーホール311とストリップ312ではかること
ができる。

【００４０】この電極シート405のスペース電極310と対
応する電荷収集電極304とを接着性と導電性を併せもつ
導電材を介して電気的に接続することにより、一体構造
に接合し、半導体放射線検出器4000を形成することがで
きる。

【００４１】この実施例の半導体放射線検出器4000も、
エネルギー検出感度及びエネルギー分解能の点で図３に
示す検出器3000と同様の効果が得られ、更にこの検出器
4000は側面に信号引き出し電極或いはリード等の飛び出
し部分を持たないために、複数を側面方向に密接して並
べることができ、これにより大面積の２次元配列検出器
を得ることができる。或いは図３に示す積層構造と図４
に積層構造を組合せて多層構造の半導体放射線検出器を
構成することも可能である。

【００４２】以上、本発明の半導体検出器の基本的な単
位とマトリクス状に配列した実施例を説明したが、本発
明はこれらに限定されず種々の変更が可能である。例え
ば２次元配列における検出器回路構成を簡略化するため
に、電荷収集電極を行或いは列状に配列し、陰極をこれ
と直交する列或いは行状の配列とすることもできる。こ
のような実施例を図６に示す。

【００４３】図６に示す半導体放射線検出器6000もまた
２つの検出器単位6000-1、6000-2を積層した構造を有し
ており、各検出器単位6000-1、6000-2はそれぞれ半導体
結晶100の両面に陰極603と電荷収集電極604を形成した
構造を有する２次元配列型の放射線検出器である。陰極
603と電荷収集電極604はともに長方形の複数の電極に区
分され、これら複数の電極は行または列に配列してい
る。陰極603と電荷収集電極604との配列方向は直交して
おり、一つの検出器単位についてみると、一つの長方形
の電荷収集電極604-1を陰極603-1に投影した幾何学的容
積と、一つの電荷収集電極604-1を陰極603-1に投影した
幾何学的容積との重なる部分の容積が検出器単位とな
り、この検出器単位で撮像する放射線像の１画素に相当
する。従って検出器全体6000では、これらを重ねた容積
が検出単位となる。

【００４４】この実施例では、各検出器単位6000-1、60
00-2は、陰極603-1、603-2が形成された面が向合い、且
つ同じ位置関係にある陰極どうしが重なるように積層さ
れる。各検出器単位6000-1、6000-2の電荷収集電極304
は互いに平行であって且つ各々外側に向けて配置されて
いる。各検出器単位の陰極どうしは、単に導電材で機械
的且つ電気的接続を得るようにしてもよいが、図示する
実施例では、両面にスペース電極310が形成された電極
シート6003を用いて対向する陰極603-1と603-2を電気的
に且つ機戒的に接合している。この電極シート6003は、
例えば絶縁シート606の表裏両面に陰極の行（列）配列
と同じ配列の複数のスペース電極310を形成すると共に
これら表裏の対応するスペース電極310をスペース電極
端部310-1により電気的に接続することにより構成さ
れ、図示しない接着性と導電性を合わせ持つ導電材を介
して２つの検出器単位6000-1、6000-2と一体構造に接合
される。

【００４５】一方、各検出器単位6000-1、6000-2の電荷
収集電極604-1、604-2は、同図(b)に示すような電極シ
ート6004によって電気的に接続される。この電極シート
6004は、図４に示した半導体放射線検出器400の電極シ
ート405と同じ機能を有し、絶縁シート406と、電荷収集
電極604と同じ配列を持つスペース電極311と、ストリッ
プ312とからなる。ストリップ312は、各スペース電極31
1と対応する配列位置にある各検出器単位の電荷収集電
極604とを繋ぐ導電性のものである。

【００４６】この構造の半導体放射線検出器6000の等価
回路を図７に示す。図示するように２つの検出器単位の
各陰極603-1、603-2はそれぞれスペース電極310によっ
て接続されるとともに列信号702を引出す回路に接続さ
れている。一方、各電荷収集電極604-1、604-2はそれぞ
れスペース電極311及びストリップ312によって接続され
るとともに行信号701を引出す回路に接続されている。
また各電荷収集電極604-1、604-2には抵抗Ra712を介し
てバイアス電源714よりバイアス電圧+Vbが印加される。
また各陰極に対しては抵抗Rd713を介した接地によりバ
イアスが印加される。

【００４７】この半導体放射線検出器7000では、放射線
の入射位置が、ｋ行目の電荷収集電極とｊ番目の陰極が
交差するところであった場合に、ｋ番目の行信号701と
ｊ番目の列信号702の信号値が最大となることにより、
放射線の入射位置がわかる。このような行信号と列信号
との信号計算から２次元の位置情報を得ることができ
る。

【００４８】この実施例の半導体放射線検出器7000にお
いても、２つの検出器単位が電気的には並列結合され、
且つ放射線の検出に対してはカスケードに繋ぐことがで
きるので、図３、図４に示す検出器と同様の効果が得ら
れる。しかも検出器信号の読み出し回路数の少ない半導
体放射線検出器を実現できる。

【００４９】尚、図６に示す実施例では陰極どうしを接
合した場合を示したが、電荷収集電極どうしを接合する
場合でも同様に構成することができ、同様の効果を得る
ことができる。また上述した全ての実施例において、積
層する検出器単位の結晶の厚さが等しい場合を示した
が、必ずしも検出器単位の厚さは等しい必要はなく、異
なる厚さの結晶を用いた検出器単位を積層してもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、比較的厚さの薄い結晶
を用いた半導体放射線検出器を単位として積層するとと
もに各検出器単位を電気的に並列接続することにより、
厚さの薄い結晶におけるエネルギー分解能の高さをほぼ
保持しながら、厚さ増加による効果、即ち放射線の検出
感度を高めることができる。これにより比較的高いエネ
ルギーの放射線を感度よく検出できる。また結晶厚さの
薄い範囲で優れたエネルギー分解能を発揮するCdTeやCd
ZnTe結晶等を用いて、エネルギー分解能と放射線の検出
感度を双方を改善した検出器を実現することができる。

【００５１】本発明の半導体放射線検出器は、結晶の電
極どうしが向い合うように積層するとともに放射線の入
射方向が結晶の電極形成面と直交するように配置したこ
とにより、特にＸ線やγ線等の放射線強度分布を２次元
で検出する半導体検出器の配列において、エネルギー分
解能と放射線の検出感度を向上させ、結果として解像度
の高い良質な画像を得ることができる。

【００５２】また本発明の半導体放射線検出器は、従来
の比較的に簡単な半導体加工技術と電子回路を有する機
器製造分野で一般的な回路印刷基板の製造技術と組立技
術の範囲で優れた半導体放射線検出器を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体放射線検出器の１実施例を示
す図で、(a)は斜視図、(b)は断面図である。

【図２】 本発明の半導体放射線検出器の作用を説明す
る図で、(a)は検出器の結晶体積における放射線による
イオン化とその電荷の移動を説明する図、(b)は結晶の
厚さとエネルギー分解能の関係および積層時のエネルギ
ー分解能の改善効果を説明するグラフである。

【図３】 本発明の２次元配列型の半導体放射線検出器
の１実施例を示す図。

【図４】 本発明の２次元配列型の半導体放射線検出器
の他の実施例を示す図。

【図５】 半導体放射線検出器による放射線のエネルギ
ー分解能を説明する図で、(a)はエネルギースペクトル
の例を示す図、(b)は検出器の結晶厚さとエネルギー分
解能の関係の例を示すグラフである。

【図６】 本発明の２次元配列型の半導体放射線検出器
の他の実施例を示す図。

【図７】 図６の半導体放射線検出器の等価回路を示す
図。

【符号の説明】 100…結晶 103、303、603…陰極 104、304、604…電荷収集電極 105、310、3003…スペーサ電極（接続手段） 106、306…導電材 107…電極リード 110、714…バイアス電源 200…放射線 405、6003、6004…電極シート（接続手段） 1000、3000、4000、6000、7000…半導体放射線検出器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線の照射により電荷を生成する半導体
   結晶と、結晶の第１の面に設けられた陰極と、前記結晶
   の第２の面に設けられた電荷収集電極と、これら陰極及
   び電荷収集極の間にバイアス電圧を印加する手段とを備
   えた半導体放射線検出器単位を複数積層し、各陰極及び
   電荷収集電極をそれぞれ電気的に並列接続したことを特
   徴とする半導体放射線検出器。
2. 【請求項２】前記半導体放射線検出器単位は、前記陰極
   および前記電荷収集電極の少なくとも一方が複数の電極
   を備え、放射線強度の２次元情報を検出するものである
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体放射線検出器。
3. 【請求項３】陰極どうし或いは電荷収集電極どうしを電
   気的に接続する接続手段を備えたことを特徴とする請求
   項１又は２記載の半導体放射線検出器。
4. 【請求項４】前記第１の面或いは第２の面が放射線の入
   射面であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか
   １項記載の半導体放射線検出器。