JP2018538542A - 複合型中性子及びガンマ線検出器、並びにコインシデンス検査方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1)欠陥ピクセル26をオフにすることができ、使用可能なCZT材料の歩留りが大いに高められ、コストが低減されること;
2)並列に動作する複数の独立した検出器10の使用が、暗電流、キャパシタンス及びパルスパイルアップを抑制すること;
3)アライメントされたCZT/Si PINピクセル対がコインシデンス検査を容易にすること;及び
4)CZT/Si PINアセンブリ24が、CZT層12におけるガンマ線エネルギー分解能を向上させる深度補正計算を実行することができる既存のASICにトポロジー的に従うこと。ここに記載される例示的な実施形態においては、所望される最低限の効率を依然として満足しながら、242ピクセルのうちの12ピクセル(最悪ケース)をオフにさせることができ、それにより、使用可能なCZT材料の歩留りが高められる。
Claims (20)
- ガンマ線及び中性子の双方用の検出器であって、
ガンマ線を捕捉するのに適した半導体材料を含む半導体層と、
前記半導体層と接触したガラス板と、
中性子を捕捉するための、前記半導体層とは反対側で前記ガラス板と接触したガドリニウム(Gd)変換器層と、
前記Gd変換器層に捕捉された中性子によって生成された電子を検出するように、前記ガラス板とは反対側で前記Gd変換器層と接触した、好適厚さのシリコンPIN(p型/真性/n型)材料の層と、
前記ガラス板と電気的に接触したカソードコンタクトと、
前記半導体層と接触した第1のアノードコンタクトと、
前記シリコンPIN層と接触した第2のアノードコンタクトと、
前記第1及び第2のアノードコンタクトと電気的に接触するプロセッサであって、前記第1及び第2のアノードコンタクト並びに前記カソードコンタクトと協働して、前記半導体層及び前記シリコンPIN層を横切る電界を確立するように構成され、且つ、中性子イベントによって生成された信号とガンマ線イベントによって生成された信号とを区別するように構成されたプロセッサと、
を有する検出器。 - 前記半導体材料は、テルル化カドミウム亜鉛(CdZnTe)、高抵抗ガリウム砒素(GaAs)、及び高純度ゲルマニウム(HPGe)のうちの何れかを含む、請求項1に記載の検出器。
- 前記第1及び第2のアノードコンタクトをそれぞれのプロセッサ内のそれぞれのコンタクトに接続するように前記第1及び第2のアノードコンタクトのそれぞれと電気的に接触したプリント回路基板(PCB)、を更に有する請求項1又は2に記載の検出器。
- 複数の検出器が共通のPCBを共有して、複数の当該検出器が離間されて隣り合わされている、請求項3に記載の検出器。
- 前記第1及び第2のアノードコンタクトは、ピクセルのアレイへと分割されている、請求項1乃至4の何れかに記載の検出器。
- 請求項1乃至5の何れかに記載の検出器のアレイ。
- 前記半導体層は、テルル化カドミウム亜鉛(CdZnTe)を含むとともに、前記シリコンPIN層内のピクセルとアライメントされたピクセルへと分離されている、請求項1乃至6の何れかに記載の検出器。
- 前記半導体層は0.35cmの厚さを有し、前記ガラス板は300μm以上の厚さを有し、前記Gd変換器層は5μmの厚さを有し、前記シリコンPIN層は280μmの厚さを有する、請求項1乃至7の何れかに記載の検出器。
- 前記半導体層は、1.0cm又は1.5cm又は2.0cmの厚さを有する、請求項1乃至8の何れかに記載の検出器。
- ガンマ線及び中性子の双方に対して共通の検出器とともに使用されるコントローラであって、前記検出器は、ガンマ線を捕捉するのに適した半導体材料を含む半導体層と、該半導体層と接触したガラス板と、中性子を捕捉するための、前記半導体層とは反対側で前記ガラス板と接触したガドリニウム(Gd)変換器層と、前記Gd変換器層に捕捉された中性子から生成された電子を検出するように、前記ガラス板とは反対側で前記Gd変換器層と接触した、好適厚さのシリコンPIN(p型/真性/n型)材料の層と、前記ガラス板と電気的に接触したカソードコンタクトと、前記半導体層と接触した第1のアノードコンタクトと、前記シリコンPIN層と接触した第2のアノードコンタクトとを含み、
当該コントローラは、
前記第1のアノード、前記第2のアノード、及び前記カソードと協働して、前記半導体層及び前記シリコンPIN層を横切る電界を確立するように構成されたプロセッサ
を有し、
前記プロセッサは、前記第1及び第2のアノードの各々から受信する信号のコインシデンス検査の関数として、中性子イベントによって生成された信号とガンマ線イベントによって生成された信号との間で差異化するように構成される、
コントローラ。 - 共通の検出器を用いてガンマ線イベント及び中性子イベントの双方を検出する方法であって、
前記検出器は、ガラス板に隣接した半導体材料の層と、前記ガラス板の反対側に隣接したガドリニウム(Gd)変換器層と、前記ガラス板とは反対側で前記Gd変換器層と接触したシリコンPIN材料の層とを含んで、前記半導体層の一方側の半導体アノード、前記ガラス板に接続されたカソード、及び前記シリコンPIN層の前記半導体アノードとは反対側のSi PINカソード、を含む電極によって境界付けられたサブアセンブリを形成し、
当該方法は、前記半導体アノード及び前記Si PINカソードの各々において電気信号をモニタするステップと、
前記半導体アノードからの信号と前記Si PINカソードからの信号とを比較し、所定の基準に基づいてガンマ線イベントと中性子イベントとを区別するステップと
を有する、方法。 - 前記半導体層及び前記シリコンPIN層の中に電界を確立するステップを有する請求項11に記載の方法。
- 当該方法は、共通のガンマ線及び中性子検出器に、前記第1及び第2のアノード並びに前記カソードに接続されたコントローラを備えるステップを含み、前記コントローラはプロセッサ及びメモリを含む、請求項11又は12に記載の方法。
- ガンマ線及び中性子の双方用の検出器であって、
電子を生成するガンマ線捕捉手段と、
電子を生成する中性子捕捉手段と、
前記ガンマ線捕捉手段によって生成された電子を前記中性子捕捉手段によって生成された電子から分離する手段と、
前記中性子捕捉手段及び前記ガンマ線捕捉手段を横切る電界を確立する手段と、
中性子イベントによって生成された信号とガンマ線イベントによって生成された信号とを区別する手段と、
を有する検出器。 - 前記ガンマ線捕捉手段は、ガンマ線を捕捉するのに適した半導体材料を有する半導体層を含む、請求項14に記載の検出器。
- 前記ガンマ線捕捉手段は、結晶化されたテルル化カドミウム亜鉛(CdZnTe)(CZT)の層を含む、請求項14又は15に記載の検出器。
- 電子を生成する前記中性子捕捉手段は、中性子を捕捉して電子を生成するガドリニウム(Gd)変換器層と、電子を検出するように前記Gd変換器層と接触した好適厚さのシリコンPIN(p型/真性/n型)材料の層とを含む、請求項14乃至16の何れかに記載の検出器。
- 前記ガンマ線捕捉手段によって生成された電子を前記中性子捕捉手段によって生成された電子から分離する手段は、ガラス板を含む、請求項14乃至17の何れかに記載の検出器。
- 前記中性子捕捉手段及び前記ガンマ線捕捉手段を横切る電界を確立する手段は、
前記分離する手段と電気的に接触したカソードコンタクトと、
前記ガンマ線捕捉手段と接触した第1のアノードコンタクトと、
前記中性子捕捉手段と接触した第2のアノードコンタクトと、
前記第1及び第2のアノードコンタクトと電気的に接触するプロセッサであって、前記第1及び第2のアノードコンタクト並びに前記カソードコンタクトと協働して、前記中性子捕捉手段及び前記ガンマ線捕捉手段を横切る電界を確立するように構成されたプロセッサと
を含む、請求項14乃至18の何れかに記載の検出器。 - 前記中性子イベントによって生成された信号とガンマ線イベントによって生成された信号とを区別する手段は、前記中性子捕捉手段及び前記ガンマ線捕捉手段を横切る電界を確立する手段と電気的に接触するプロセッサを含み、該プロセッサは、中性子イベントによって生成された信号とガンマ線イベントによって生成された信号とを区別するように構成されている、請求項14乃至18の何れかに記載の検出器。
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