JP2018091680A - 放射線検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図1に示すように、本実施形態に係る放射線検出器110は、積層体SBを含む。積層体SBは、第1シンチレータ層41、第1導電層10、第2導電層20及び有機半導体層30を含む。
図2は、有機半導体層30で生じたα粒子が第1シンチレータ層41において検出される検出率を模式的に示している。図2の横軸は、第1シンチレータ層41の第1厚さt1である。横軸は、対数で表示されている。縦軸は、第1シンチレータ層41におけるα粒子の検出率CT2(α)である。検出率CT2(α)は、規格化された値である。
図3は、第1構成ST1と第2構成ST2における、γ線の検出率のシミュレーション結果を示す。第1構成ST1においては、第1シンチレータ層41だけが設けられる。第2構成においては、有機半導体層30だけが設けられる。図3の横軸は、第1シンチレータ層41の第1厚さt1、または、有機半導体層30の第2厚さt2である。縦軸は、それぞれの層におけるγ線の検出率CT3(γ)である。
図4は、実施形態に係る放射線検出器110(第1シンチレータ層41及び有機半導体層30が組み合わされる)における検出率のシミュレーション結果を例示する。図4の横軸は、第2厚さt2に対する第1厚さt1の比(厚さ比t1/t2)である。この例では、第1厚さt1は、10μmまたは20μmである。縦軸は、γ線の検出率に対する中性子の検出率の比R(n/γ)である。比R(n/γ)が高いと、γ線に影響されずに中性子をより正確に検出できる。γ線の検出率には、有機半導体層30におけるγ線の検出と、第1シンチレータ層41におけるγ線の検出と、の合計が寄与する。第1厚さt1が一定の場合、厚さ比t1/t2が低いことは、有機半導体層30の厚さt2が厚いことを意味する。
図5に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器111は、有機膜35を含む。これ以外は、放射線検出器110と同様である。
図6に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器112は、第1有機膜35a(有機膜35)を含む。これ以外は、放射線検出器110と同様である。
図7に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器113は、第2有機膜35b(有機膜35)を含む。これ以外は、放射線検出器110と同様である。
図8に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器114は、第2シンチレータ層42を含む。これ以外は、放射線検出器110と同様である。
図9に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器115は、光学層45を含む。これ以外は、放射線検出器110と同様である。
図10に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器116においても、積層体SBは、第1シンチレータ層41、第1導電層10、第2導電層20及び有機半導体層30を含む。放射線検出器116においては、第1シンチレータ層41の側から、積層体SBに放射線81が入射する。放射線検出器116においても、高い感度が得られる。
図11は、第2の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的斜視図である。
図11に示すように、放射線検出器120は、積層体SBを含む。積層体SBは、第1シンチレータ層41、第1導電層10、第2導電層20及び有機半導体層30を含む。この例では、基板50が設けられている。図11においては、図の見やすさのために、放射線検出器120に含まれる要素の一部が互いに離されて描かれている。
有機半導体層30は、例えば、n形半導体領域と、p形半導体領域と、を含む。例えば、2つの領域は、混ざり合っていても良い。例えば、有機半導体層30は、例えば、バルクヘテロ接合構造を有しても良い。バルクヘテロ接合構造により、例えば、高い光電変換効率が得られる。有機半導体層30において、複数のn形半導体領域と、複数のp形半導体領域と、が交互に並んでも良い。1つのn形半導体領域と、1つのp形半導体領域と、の間に、導電領域が設けられても良い。導電領域は、例えば、銀及び金からなる群から選択された少なくとも1つを含む。
Claims (11)
- 第1シンチレータ層と、
第1導電層と、
前記第1シンチレータ層と前記第1導電層との間に設けられた第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられ、ホウ素、ガドリニウム、ヘリウム、リチウム及びカドミウムよりなる群から選択された少なくとも1つを含む第1元素を含む有機半導体層と、
を含む積層体を備えた、放射線検出器。 - 前記第1シンチレータ層の密度は、前記有機半導体層の密度よりも高く、
前記第1シンチレータ層の第1厚さは、前記有機半導体層の第2厚さの0.1倍以下である、請求項1記載の放射線検出器。 - 前記第1厚さは、20マイクロメートル以下であり、
前記第2厚さは、20マイクロメートルを超え1000マイクロメートル以下である、請求項2記載の放射線検出器。 - 前記第1シンチレータ層の前記密度は、2g/cm3以上7g/cm3以下であり、
前記有機半導体層の前記密度は、0.7g/cm3以上2g/cm3未満である、請求項2または3に記載の放射線検出器。 - 前記第1シンチレータ層は、ナトリウム、ヨウ素、タリウム、セシウム、フッ素、バリウム、ルテチウム、セリウム、ユウロピウム、塩素、テルビウム、ストロンチウム、臭素、カリウム、イットリウム、亜鉛、硫黄、銀及び酸素からなる群から選択された少なくとも1つを含む、請求項1〜3のいずれか1つに記載の放射線検出器。
- 前記第1シンチレータ層は、無機シンチレータを含む、請求項1〜3のいずれか1つに記載の放射線検出器。
- 前記第1元素は、10B、157Gd、155Gd、3He、6Li及び113Cdよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、請求項1〜6のいずれか1つに記載の放射線検出器。
- 前記第1導電層と前記有機半導体層との間の第1位置、及び、前記第2導電層と前記有機半導体層との間の第2位置の少なくともいずれかに設けられた有機膜をさらに備えた、請求項1〜7のいずれか1つに記載の放射線検出装置。
- 前記積層体は、第2シンチレータ層をさらに含み、
前記第1シンチレータ層と前記第2シンチレータ層との間に、前記第1導電層、前記第2導電層及び前記有機半導体層がある、請求項1〜8のいずれか1つに記載の放射線検出器。 - 前記積層体は、光学層をさらに含み、
前記第1シンチレータ層と前記光学層との間に、前記第1導電層、前記第2導電層及び前記有機半導体層があり、
前記第1シンチレータ層に放射線が入射したときに前記第1シンチレータ層から放出される光のピーク波長における前記光学層の第1反射率は、前記ピーク波長における前記第2導電層の第2反射率よりも高い、請求項1〜9のいずれか1つに記載の放射線検出器。 - 前記第1導電層及び前記第2導電層と電気的に接続された検出回路をさらに備え、
前記検出回路は、前記積層体に入射する放射線の強度に応じた信号を出力する、請求項1〜10のいずれか1つに記載の放射線検出器。
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