JPH05308149A - 軟ｘ線検出素子 - Google Patents
軟ｘ線検出素子Info
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- JPH05308149A JPH05308149A JP4111620A JP11162092A JPH05308149A JP H05308149 A JPH05308149 A JP H05308149A JP 4111620 A JP4111620 A JP 4111620A JP 11162092 A JP11162092 A JP 11162092A JP H05308149 A JPH05308149 A JP H05308149A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軟Ｘ線に対し高い感度をもち、高分解能で且
つ取扱いが簡単であり、而も紫外光や可視光に対し感度
がない、使い易い軟Ｘ線検出素子を提供する。 【構成】 軟Ｘ線検出素子は、画素電極（３３）と、そ
の上に積層されている３ｅＶ以上のバンドギャップを有
する材料から成る光電変換層（３０）と、その上に積層
された表面電極層（３１）で構成されている。
つ取扱いが簡単であり、而も紫外光や可視光に対し感度
がない、使い易い軟Ｘ線検出素子を提供する。 【構成】 軟Ｘ線検出素子は、画素電極（３３）と、そ
の上に積層されている３ｅＶ以上のバンドギャップを有
する材料から成る光電変換層（３０）と、その上に積層
された表面電極層（３１）で構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光検出素子、特に軟Ｘ
線（波長数Åから数１００Åの光）の検出や軟Ｘ線によ
る物体の観察等に用いられる光検出素子に関する。
線（波長数Åから数１００Åの光）の検出や軟Ｘ線によ
る物体の観察等に用いられる光検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の光検出素子は、Ｘ線望遠鏡，Ｘ
線顕微鏡，軟Ｘ線検査装置等の撮像素子として利用され
るが、軟Ｘ線を検出できる素子としては、ＭＣＰ（マイ
クロチャンネルプレート），イメージングプレート，半
導体検出素子，ＣＣＤ等がある。
線顕微鏡，軟Ｘ線検査装置等の撮像素子として利用され
るが、軟Ｘ線を検出できる素子としては、ＭＣＰ（マイ
クロチャンネルプレート），イメージングプレート，半
導体検出素子，ＣＣＤ等がある。
【０００３】図４はＭＣＰの概略図である。この図で明
らかなように、ＭＣＰ１０は多くのマイクロチャンネル
１１の束で構成されている。マイクロチャンネル１１
は、内壁を抵抗体及び二次電子放出体とした非常に細い
ガラスパイプで作られており、独立した二次電子増倍管
を形成している。これらのマイクロチャンネル１１へ入
射した軟Ｘ線等の光や電子により内壁から二次電子が放
出されると、これらの二次電子はマイクロチャンネル１
１の両端に印加された高電圧による電界で加速され、次
々と内壁に当たりながらマイクロチャンネル内を飛行す
る。その過程で電子の数が増倍される。この電子を蛍光
面で受け、更にＣＣＤ等の固体撮像素子により検出す
る。
らかなように、ＭＣＰ１０は多くのマイクロチャンネル
１１の束で構成されている。マイクロチャンネル１１
は、内壁を抵抗体及び二次電子放出体とした非常に細い
ガラスパイプで作られており、独立した二次電子増倍管
を形成している。これらのマイクロチャンネル１１へ入
射した軟Ｘ線等の光や電子により内壁から二次電子が放
出されると、これらの二次電子はマイクロチャンネル１
１の両端に印加された高電圧による電界で加速され、次
々と内壁に当たりながらマイクロチャンネル内を飛行す
る。その過程で電子の数が増倍される。この電子を蛍光
面で受け、更にＣＣＤ等の固体撮像素子により検出す
る。
【０００４】ＭＣＰは、可視光には感度がなく、光電変
換面を適当に選択することにより所望の分光感度が得ら
れて使い易いが、高価であり、高電圧が必要であること
から装置が複雑になる。又、マイクロチャンネル１１の
太さが最小でも１２μｍであるため空間分解能を高める
のに限界があり、現状では精々３０μｍ程度である。
換面を適当に選択することにより所望の分光感度が得ら
れて使い易いが、高価であり、高電圧が必要であること
から装置が複雑になる。又、マイクロチャンネル１１の
太さが最小でも１２μｍであるため空間分解能を高める
のに限界があり、現状では精々３０μｍ程度である。
【０００５】メイージングプレートは、光輝尽発光現象
を利用した検出器である。光輝尽発光現象とは、初めに
軟Ｘ線等により刺激された物質が、その後に赤外光を照
射すると再び発光する現象をいう。イメージグプレート
は、この光輝尽を示す物質をプレート上に散布してあ
り、軟Ｘ線を露光した後、レーザー光の二次元走査によ
り読み出すことができる。解像力は、読み出し時のレー
ザースポット径で決まり、空間分解能は良いが、読み出
し機構が必要となり、装置が複雑になって実時間性に欠
けるという欠点がある。
を利用した検出器である。光輝尽発光現象とは、初めに
軟Ｘ線等により刺激された物質が、その後に赤外光を照
射すると再び発光する現象をいう。イメージグプレート
は、この光輝尽を示す物質をプレート上に散布してあ
り、軟Ｘ線を露光した後、レーザー光の二次元走査によ
り読み出すことができる。解像力は、読み出し時のレー
ザースポット径で決まり、空間分解能は良いが、読み出
し機構が必要となり、装置が複雑になって実時間性に欠
けるという欠点がある。
【０００６】図５は、一般的な固体撮像素子であるＣＣ
Ｄ型撮像素子の構造を示している。この形式の撮像素子
は、光に感じるフォトダイオード構造領域２０の横に転
送ゲート領域２１が設けられており、その上にアルミの
光シールド２２が設けられている。撮像素子表面にはこ
のような複雑な構造領域が存在するが、これらの構造領
域を保護するために３〜５μｍの厚さの保護層が必要に
なる。この保護層のために軟Ｘ線は殆ど減衰し、フォト
ダイオード構造領域２０にたどりつかない。かかるＣＣ
Ｄ型撮像素子を軟Ｘ線領域で感度をもつようにするため
には、一般にＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ等の蛍光膜を素子の表
面に塗布し、可視光に変換して検出するのが普通である
（例えば、X-ray Microscopy 2,P127,1987 Springer-Ve
rlag参照）。しかし、この場合量子効率は１より小さ
く、変換率は悪く而も検出感度は低い。
Ｄ型撮像素子の構造を示している。この形式の撮像素子
は、光に感じるフォトダイオード構造領域２０の横に転
送ゲート領域２１が設けられており、その上にアルミの
光シールド２２が設けられている。撮像素子表面にはこ
のような複雑な構造領域が存在するが、これらの構造領
域を保護するために３〜５μｍの厚さの保護層が必要に
なる。この保護層のために軟Ｘ線は殆ど減衰し、フォト
ダイオード構造領域２０にたどりつかない。かかるＣＣ
Ｄ型撮像素子を軟Ｘ線領域で感度をもつようにするため
には、一般にＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ等の蛍光膜を素子の表
面に塗布し、可視光に変換して検出するのが普通である
（例えば、X-ray Microscopy 2,P127,1987 Springer-Ve
rlag参照）。しかし、この場合量子効率は１より小さ
く、変換率は悪く而も検出感度は低い。
【０００７】これに対し、最近、複数の電極（画素電
極）の上に光電変換層を設け、更にその上に電極層を設
けることにより高感度化を実現した軟Ｘ線用固体検出素
子が提案された。図６及び７は、この種の検出素子の一
例である内部増幅型固体撮像素子（ＡＭＩ）の要部断面
と等価回路を示す図で、図６は図７中の一点鎖線で囲ん
だ部分に対応する構造を示している。
極）の上に光電変換層を設け、更にその上に電極層を設
けることにより高感度化を実現した軟Ｘ線用固体検出素
子が提案された。図６及び７は、この種の検出素子の一
例である内部増幅型固体撮像素子（ＡＭＩ）の要部断面
と等価回路を示す図で、図６は図７中の一点鎖線で囲ん
だ部分に対応する構造を示している。
【０００８】図６において、Ｐ型基板Ａの表面には、ｎ
+ 型領域Ｂを設けて構成したダイオードＤと基板Ａの表
面を覆うフィールド酸化膜Ｃが形成されている。ダイオ
ードＤのコンタクト部Ｄ′は、第一アルミニウム層Ｅ，
第二アルミニウム層Ｆ及び第三アルミニウム層Ｇを介し
て、光電変換層３０に結合されている。図中、Ｈ，Ｉ，
Ｊは第一アルミニウム層Ｅ，第二アルミニウム層Ｆ及び
第三アルミニウム層Ｇの相互間を電気的に絶縁するため
のＳｉＯ2 等からなる絶縁層、３１は光電変換層３０の
表面に設けられた表面電極層、３２は画素電極、３３は
軟Ｘ線である。光電変換層３０と表面電極層３１との
間，光電変換層３０と画素電極３３との間には、夫々整
流作用を有する１００Å程度のＳｉ2 Ｎ4 層を設けるこ
とが多い。このように、光電変換を行う光電変換層３０
は薄い表面電極層３１に覆われているだけであるので、
入射する軟Ｘ線３３は減衰することなく光電変換層３０
に到着する。
+ 型領域Ｂを設けて構成したダイオードＤと基板Ａの表
面を覆うフィールド酸化膜Ｃが形成されている。ダイオ
ードＤのコンタクト部Ｄ′は、第一アルミニウム層Ｅ，
第二アルミニウム層Ｆ及び第三アルミニウム層Ｇを介し
て、光電変換層３０に結合されている。図中、Ｈ，Ｉ，
Ｊは第一アルミニウム層Ｅ，第二アルミニウム層Ｆ及び
第三アルミニウム層Ｇの相互間を電気的に絶縁するため
のＳｉＯ2 等からなる絶縁層、３１は光電変換層３０の
表面に設けられた表面電極層、３２は画素電極、３３は
軟Ｘ線である。光電変換層３０と表面電極層３１との
間，光電変換層３０と画素電極３３との間には、夫々整
流作用を有する１００Å程度のＳｉ2 Ｎ4 層を設けるこ
とが多い。このように、光電変換を行う光電変換層３０
は薄い表面電極層３１に覆われているだけであるので、
入射する軟Ｘ線３３は減衰することなく光電変換層３０
に到着する。
【０００９】光電変換層３０にはＳｉやＧａＡｓＰ等の
半導体が用いられるが、これらのものは軟Ｘ線に対する
感度即ち量子効率が大きい。例えば、図８に示す如く、
ＳｉダイオードやＧａＡｓＰ−Ａｕショットキーダイオ
ードの軟Ｘ線に対する量子効率は１００パーセントに近
い（Proc.SPIB 733,P481,1986 参照）。つまり、光電変
換層３０として軟Ｘ線に対して高感度の物質を用い且つ
これを積層する構造を採用することで、軟Ｘ線検出素子
としての感度を飛躍的に改善することができる。
半導体が用いられるが、これらのものは軟Ｘ線に対する
感度即ち量子効率が大きい。例えば、図８に示す如く、
ＳｉダイオードやＧａＡｓＰ−Ａｕショットキーダイオ
ードの軟Ｘ線に対する量子効率は１００パーセントに近
い（Proc.SPIB 733,P481,1986 参照）。つまり、光電変
換層３０として軟Ｘ線に対して高感度の物質を用い且つ
これを積層する構造を採用することで、軟Ｘ線検出素子
としての感度を飛躍的に改善することができる。
【００１０】次に、上記構造の撮像素子において、光電
変換された検出電荷を読み出す手順について説明する。
図７において、破線枠内は撮像素子の一画素の等価回路
を示している。ＡＭＩは光電変換部で得られた光情報信
号を同一画素内で増幅し、垂直及び水平走査スイッチ回
路を介して読み出すＸＹアドレス型の素子である。ＡＭ
Ｉの一画素は、ｎ+ ＰフォトダイオードＤと、リセット
（Ｔrs），増幅（Ｔa）及び垂直選択（Ｔy ）用の三つ
のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴとから構成されている。動
作原理は、フォトダイオードＤを逆バイアスして光電変
換層３０でＸ線により発生した光電荷で放電させ、その
電位を電流増幅して取り出すというものである。先づリ
セット期間において、フォトダイオードＤはリセット用
トランジスタＴｒｓを介して初期電位Ｖrs（正電位）に
設定される。蓄積期間において、Ｘ線の照射により励起
された電子は、フォトダイオードＤの容量ＣpDに蓄積さ
れ、従って、フォトダイオードＤの電位は入射Ｘ線の量
に応じて減少する。この電位を増幅トランジスタＴa の
ゲートに印加し、フォトダイオードＤの電位に応じて増
幅された電流を読み出す。Ｘ線照射により生じた正孔
は、表面電極層３１に流れる。
変換された検出電荷を読み出す手順について説明する。
図７において、破線枠内は撮像素子の一画素の等価回路
を示している。ＡＭＩは光電変換部で得られた光情報信
号を同一画素内で増幅し、垂直及び水平走査スイッチ回
路を介して読み出すＸＹアドレス型の素子である。ＡＭ
Ｉの一画素は、ｎ+ ＰフォトダイオードＤと、リセット
（Ｔrs），増幅（Ｔa）及び垂直選択（Ｔy ）用の三つ
のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴとから構成されている。動
作原理は、フォトダイオードＤを逆バイアスして光電変
換層３０でＸ線により発生した光電荷で放電させ、その
電位を電流増幅して取り出すというものである。先づリ
セット期間において、フォトダイオードＤはリセット用
トランジスタＴｒｓを介して初期電位Ｖrs（正電位）に
設定される。蓄積期間において、Ｘ線の照射により励起
された電子は、フォトダイオードＤの容量ＣpDに蓄積さ
れ、従って、フォトダイオードＤの電位は入射Ｘ線の量
に応じて減少する。この電位を増幅トランジスタＴa の
ゲートに印加し、フォトダイオードＤの電位に応じて増
幅された電流を読み出す。Ｘ線照射により生じた正孔
は、表面電極層３１に流れる。
【００１１】尚、以上は、一画素内における動作である
が、この素子をエリアセンサとして使用する場合は、先
づ垂直走査回路により一水平走査期間、トランジスタＴ
y をオン状態とし、その間に水平走査回路によりトラン
ジスタＴx を順次オンさせて一水平走査ラインを読み出
し、一水平走査ラインを終了したら次の水平走査ライン
について同様の動作を繰り返し行い、二次元的な画像信
号を得るようにする。このように変換信号を素子の内部
で信号増幅した後に取り出すようになっているので変換
効率が高く、又この構成によれば光電変換層３０の上に
は薄い表面電極層３１が存在するだけであるので感度も
良い。更に、一画素は１０μｍ程度にまですることが出
来るので、空間分解能の点でも優れている。
が、この素子をエリアセンサとして使用する場合は、先
づ垂直走査回路により一水平走査期間、トランジスタＴ
y をオン状態とし、その間に水平走査回路によりトラン
ジスタＴx を順次オンさせて一水平走査ラインを読み出
し、一水平走査ラインを終了したら次の水平走査ライン
について同様の動作を繰り返し行い、二次元的な画像信
号を得るようにする。このように変換信号を素子の内部
で信号増幅した後に取り出すようになっているので変換
効率が高く、又この構成によれば光電変換層３０の上に
は薄い表面電極層３１が存在するだけであるので感度も
良い。更に、一画素は１０μｍ程度にまですることが出
来るので、空間分解能の点でも優れている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように軟Ｘ線に対し高い感度をもち且つ高い分解能を有
する軟Ｘ線用固体検出素子も下記のような欠点を有す
る。即ち、ＳｉやＧａＡｓＰ等から成る光電変換層３０
は、可視光領域から軟Ｘ線領域までの広い波長域で感度
をもつ。軟Ｘ線により物体の画像を検出する場合、存在
する光は所望の波長の光（軟Ｘ線）だけとは限らない。
例えば、レーザープラズマ光源や放射光のような白色光
源の場合、所望の軟Ｘ線のみならず可視光や紫外光も多
く含んでいる。従って、軟Ｘ線顕微鏡のように波長の短
い軟Ｘ線のみを用いて解像力を得たい場合に可視光など
も重ねて検出するのは望ましくなく、軟Ｘ線以外の光を
除く必要がある。しかし、分光器等によって予め所望の
波長の光だけにしようとすると、装置が大掛かりになっ
てしまうという問題がある。
ように軟Ｘ線に対し高い感度をもち且つ高い分解能を有
する軟Ｘ線用固体検出素子も下記のような欠点を有す
る。即ち、ＳｉやＧａＡｓＰ等から成る光電変換層３０
は、可視光領域から軟Ｘ線領域までの広い波長域で感度
をもつ。軟Ｘ線により物体の画像を検出する場合、存在
する光は所望の波長の光（軟Ｘ線）だけとは限らない。
例えば、レーザープラズマ光源や放射光のような白色光
源の場合、所望の軟Ｘ線のみならず可視光や紫外光も多
く含んでいる。従って、軟Ｘ線顕微鏡のように波長の短
い軟Ｘ線のみを用いて解像力を得たい場合に可視光など
も重ねて検出するのは望ましくなく、軟Ｘ線以外の光を
除く必要がある。しかし、分光器等によって予め所望の
波長の光だけにしようとすると、装置が大掛かりになっ
てしまうという問題がある。
【００１３】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、軟Ｘ線に対し高い感度
をもち、高分解能で且つ取扱いが簡単であり、而も紫外
光や可視光に対し感度がない、使い易い軟Ｘ線検出素子
を提供しようとするものである。
ので、その目的とするところは、軟Ｘ線に対し高い感度
をもち、高分解能で且つ取扱いが簡単であり、而も紫外
光や可視光に対し感度がない、使い易い軟Ｘ線検出素子
を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の軟Ｘ線検出素子は、光電変換層と表面電極
層とを順次積層して成るものにおいて、光電変換層に３
ｅＶ以上のバンドギャップを有する材料を用いたことを
特徴としている。
に、本発明の軟Ｘ線検出素子は、光電変換層と表面電極
層とを順次積層して成るものにおいて、光電変換層に３
ｅＶ以上のバンドギャップを有する材料を用いたことを
特徴としている。
【００１５】
【作用】図１及び２は、主な半導体のバンドギャップの
一覧（応用電子物性工学，コロナ社，１９８９及び物理
定数表，朝倉書店，１９８６より引用）を示している
が、これによれば、大半の半導体のバンドギャップは３
ｅＶ（可視光の最短波長である４０００Åに対応）以下
に集中していて、可視光領域から感度があることが分か
る。しかし、ダイアモンド，ＺｎＳ，ＺｎＯなど一部に
バンドギャップが３ｅＶ以上で、可視光又は紫外光では
充分に価電子を導電帯まで励起させることが難しいもの
もあり、これらの物質は可視光や紫外光に対して感度が
極めて弱い。
一覧（応用電子物性工学，コロナ社，１９８９及び物理
定数表，朝倉書店，１９８６より引用）を示している
が、これによれば、大半の半導体のバンドギャップは３
ｅＶ（可視光の最短波長である４０００Åに対応）以下
に集中していて、可視光領域から感度があることが分か
る。しかし、ダイアモンド，ＺｎＳ，ＺｎＯなど一部に
バンドギャップが３ｅＶ以上で、可視光又は紫外光では
充分に価電子を導電帯まで励起させることが難しいもの
もあり、これらの物質は可視光や紫外光に対して感度が
極めて弱い。
【００１６】一方、軟Ｘ線は、大体２０ｅＶ以上の光子
エネルギーがあるので、充分に価電子を導電帯まで励起
させることができる。特に、ダイアモンドは、バンドギ
ャップが５ｅＶ以上もあり、可視光と紫外光に対して極
めて感度が弱い。しかも、キャリアの移動度も極めて高
く、特に軟Ｘ線の検出には向いている。従って、ダイア
モンドなどの如きバンドギャップが３ｅＶ以上で而もキ
ャリア移動度の高い物質を光電変換層に用いれば、軟Ｘ
線領域に選択的に感度のある軟Ｘ線検出素子を得ること
ができる。
エネルギーがあるので、充分に価電子を導電帯まで励起
させることができる。特に、ダイアモンドは、バンドギ
ャップが５ｅＶ以上もあり、可視光と紫外光に対して極
めて感度が弱い。しかも、キャリアの移動度も極めて高
く、特に軟Ｘ線の検出には向いている。従って、ダイア
モンドなどの如きバンドギャップが３ｅＶ以上で而もキ
ャリア移動度の高い物質を光電変換層に用いれば、軟Ｘ
線領域に選択的に感度のある軟Ｘ線検出素子を得ること
ができる。
【００１７】
【実施例】以下、実施例として、本発明に係る軟Ｘ線検
出素子を、一番効果が期待される生物観察用軟Ｘ線顕微
鏡用の検出器に応用した場合について説明する。図３
は、光源１としてレーザープラズマ光源を、対物レンズ
２としてシュヴァルツシルド型光学系を夫々用いたＸ線
顕微鏡の一例を示している。シュヴァルツシルド型光学
系は、凸面鏡と凹面鏡から成り、特定の波長の軟Ｘ線に
対して反射率を高めるために反射面には多層膜鏡がコー
トされている。レーザープラズマ光源１は、白色光源で
あり、強い強度の可視光や紫外光を含んでいる。従っ
て、シュヴァルツシルド型光学系で結像するとき、軟Ｘ
線のほかに金属反射した可視光や紫外光も結像する。
尚、図中、３はプラズマを発生させるターゲット、４は
フィルタ、５はコンデンサ、６はサンプル、７は可視光
と紫外光を除去し必要な軟Ｘ線のみを結像できる、光電
変換層３０（図６参照）にダイアモンドを利用した、軟
Ｘ線検出素子としての積層型軟Ｘ線撮像素子であって、
その仕様は下記の通りである。 結像する軟Ｘ線の波長：３９．８Å 表面電極層３１（図６参照）：材質Ａｌ，厚さ０．０５
μｍ 光電変換層３０（図６参照）：材質Ｃダイアモンド，厚
さ０．２μｍ
出素子を、一番効果が期待される生物観察用軟Ｘ線顕微
鏡用の検出器に応用した場合について説明する。図３
は、光源１としてレーザープラズマ光源を、対物レンズ
２としてシュヴァルツシルド型光学系を夫々用いたＸ線
顕微鏡の一例を示している。シュヴァルツシルド型光学
系は、凸面鏡と凹面鏡から成り、特定の波長の軟Ｘ線に
対して反射率を高めるために反射面には多層膜鏡がコー
トされている。レーザープラズマ光源１は、白色光源で
あり、強い強度の可視光や紫外光を含んでいる。従っ
て、シュヴァルツシルド型光学系で結像するとき、軟Ｘ
線のほかに金属反射した可視光や紫外光も結像する。
尚、図中、３はプラズマを発生させるターゲット、４は
フィルタ、５はコンデンサ、６はサンプル、７は可視光
と紫外光を除去し必要な軟Ｘ線のみを結像できる、光電
変換層３０（図６参照）にダイアモンドを利用した、軟
Ｘ線検出素子としての積層型軟Ｘ線撮像素子であって、
その仕様は下記の通りである。 結像する軟Ｘ線の波長：３９．８Å 表面電極層３１（図６参照）：材質Ａｌ，厚さ０．０５
μｍ 光電変換層３０（図６参照）：材質Ｃダイアモンド，厚
さ０．２μｍ
【００１８】ヘンケ（Henke ）等のデータ（図９（ａ）
及び（ｂ）：B.H,Henke,Atomic Data & Nuclear Data T
able 1983 参照）により、表面電極層の可視光と軟Ｘ線
の透過率を式（１）により見積ると、可視光は４．８×
１０-4，軟Ｘ線は０．７３となり、可視光は光電変換層
に到達してしまう。 Ｔ＝ｅｘｐ｛−４πＫｄ／λ｝ （１） ここで、Ｔは透過率、Ｋは吸収係数、ｄは表面電極層の
厚さ、λは波長である。
及び（ｂ）：B.H,Henke,Atomic Data & Nuclear Data T
able 1983 参照）により、表面電極層の可視光と軟Ｘ線
の透過率を式（１）により見積ると、可視光は４．８×
１０-4，軟Ｘ線は０．７３となり、可視光は光電変換層
に到達してしまう。 Ｔ＝ｅｘｐ｛−４πＫｄ／λ｝ （１） ここで、Ｔは透過率、Ｋは吸収係数、ｄは表面電極層の
厚さ、λは波長である。
【００１９】しかし、光電変換層を構成するダイアモン
ドのバンドギャップは図２から明らかなように５ｅＶ以
上もあるので、０．２μｍ以上の波長の可視光と紫外光
は光電変換層内でキャリアを発生させることはできず、
本検出素子では、これらの光を全く検出しなかった。
尚、式（１）より、光電変換層としてのダイアモンド層
は厚さが０．２μｍ以上あれば、３９．８Åの波長の軟
Ｘ線は９０％以上が吸収され、効率的に検出されること
が分かる。
ドのバンドギャップは図２から明らかなように５ｅＶ以
上もあるので、０．２μｍ以上の波長の可視光と紫外光
は光電変換層内でキャリアを発生させることはできず、
本検出素子では、これらの光を全く検出しなかった。
尚、式（１）より、光電変換層としてのダイアモンド層
は厚さが０．２μｍ以上あれば、３９．８Åの波長の軟
Ｘ線は９０％以上が吸収され、効率的に検出されること
が分かる。
【００２０】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、軟Ｘ線に高
い感度をもち且つ可視光や紫外光に感度のない高分解能
の軟Ｘ線検出素子を提供することができ、良好な軟Ｘ線
顕微鏡像を撮ることのできるＸ線顕微鏡システムを実現
することが可能となる。
い感度をもち且つ可視光や紫外光に感度のない高分解能
の軟Ｘ線検出素子を提供することができ、良好な軟Ｘ線
顕微鏡像を撮ることのできるＸ線顕微鏡システムを実現
することが可能となる。
【図１】主な半導体の室温におけるバンドギャップを示
す一覧である。
す一覧である。
【図２】主な半導体のバンドギャップを示す一覧であ
る。
る。
【図３】本発明に係る軟Ｘ線検出素子の一実施例を撮像
素子として用いたＸ線顕微鏡の一例を示す構成図であ
る。
素子として用いたＸ線顕微鏡の一例を示す構成図であ
る。
【図４】軟Ｘ線を検出することのできるマイクロチャン
ネルプレートの構造を示す一部を破断して示す斜視図で
ある。
ネルプレートの構造を示す一部を破断して示す斜視図で
ある。
【図５】従来のＣＣＤ型撮像素子の構造を示す断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の内部増幅型固体撮像素子の構造を示す要
部断面図である。
部断面図である。
【図７】図６に示す内部増幅型固体撮像素子の等価回路
図である。
図である。
【図８】ＳｉやＧａＡｓＰ等の半導体における光の波長
又は光子エネルギーと量子効率との関係を示す特性線図
である。
又は光子エネルギーと量子効率との関係を示す特性線図
である。
【図９】（ａ）は積層型軟Ｘ線撮像素子の表面電極層の
厚さが１５００Åの場合の光の波長と光の透過率との関
係を示す特性線図、（ｂ）は同素子の表面電極層の厚さ
が１０００Åの場合の光の波長と光の透過率との関係を
示す特性線図である。
厚さが１５００Åの場合の光の波長と光の透過率との関
係を示す特性線図、（ｂ）は同素子の表面電極層の厚さ
が１０００Åの場合の光の波長と光の透過率との関係を
示す特性線図である。
１ 光源 ２ 対物レンズ（シュヴァルツシルド型光学系） ３ ターゲット ４ フィルタ ５ コンデンサ ６ サンプル ７ 軟Ｘ線検出素子 １０ ＭＣＰ ２０ フォトダイオード構造領域 ２１ 転送ゲート領域 ２２ 光シールド ３０ 光電変換層 ３１ 電極層 ３２ 入射Ｘ線 ３３ 画素電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 持丸 象一郎 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の電極上に、光電変換層と表面電極
層とを順次積層して成る軟Ｘ線検出素子において、光電
変換層に３ｅＶ以上のバンドギャップを有する材料を用
いたことを特徴とする軟Ｘ線検出素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111620A JPH05308149A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 軟ｘ線検出素子 |
| US08/031,470 US5352897A (en) | 1992-03-16 | 1993-03-15 | Device for detecting X-rays |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111620A JPH05308149A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 軟ｘ線検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05308149A true JPH05308149A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14565940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4111620A Withdrawn JPH05308149A (ja) | 1992-03-16 | 1992-04-30 | 軟ｘ線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05308149A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061458A1 (fr) * | 2001-01-31 | 2002-08-08 | Hamamatsu Photonics K. K. | Detecteur de faisceau electronique, microscope electronique de type a balayage, spectrometre de masse et detecteur d'ions |
| JP2011139069A (ja) * | 2009-12-30 | 2011-07-14 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 集積ダイアモンド変換画素化撮像装置及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP4111620A patent/JPH05308149A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061458A1 (fr) * | 2001-01-31 | 2002-08-08 | Hamamatsu Photonics K. K. | Detecteur de faisceau electronique, microscope electronique de type a balayage, spectrometre de masse et detecteur d'ions |
| EP1365260A1 (en) * | 2001-01-31 | 2003-11-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Electron beam detector, scanning type electron microscope, mass spectrometer, and ion detector |
| US6861650B2 (en) | 2001-01-31 | 2005-03-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Electron beam detector, scanning type electron microscope, mass spectrometer, and ion detector |
| CN1307432C (zh) * | 2001-01-31 | 2007-03-28 | 滨松光子学株式会社 | 电子束检测器、扫描型电子显微镜、质量分析装置及离子检测器 |
| EP1365260A4 (en) * | 2001-01-31 | 2013-01-23 | Hamamatsu Photonics Kk | ELECTRON BEAM DETECTOR, RASTER ELECTRONIC MICROSCOPE, MASS SPECTROMETER AND ION DETECTOR |
| JP2011139069A (ja) * | 2009-12-30 | 2011-07-14 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 集積ダイアモンド変換画素化撮像装置及びその製造方法 |
| JP2017120266A (ja) * | 2009-12-30 | 2017-07-06 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 集積ダイアモンド変換画素化撮像装置及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |