JPS6088382A - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
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- JPS6088382A JPS6088382A JP58196548A JP19654883A JPS6088382A JP S6088382 A JPS6088382 A JP S6088382A JP 58196548 A JP58196548 A JP 58196548A JP 19654883 A JP19654883 A JP 19654883A JP S6088382 A JPS6088382 A JP S6088382A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02322—Optical elements or arrangements associated with the device comprising luminescent members, e.g. fluorescent sheets upon the device
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、シンチレータとフォトダイオードとなMする
放射線検出器の技術分野に属する。
放射線検出器の技術分野に属する。
第4世代のX線CT装置は、複数の検出素子な高密度に
一次元配列してなるX線検出器な有している。>11検
出器としては、従来生先を占めていたガスm R1ff
1箱の代りに、近年シンチレータとフォトダイオードと
を組み合せた固体シンチレーション検出器が汎用されて
来た。これは、II!!1体シンチレーション検出器に
使用されるフォトダイオードは高密度実装が可能である
ので、茜分解能OCT画像な得るためには検出素子の配
夕IJピッチなできるだけ小さくしなければならないと
(・う女晶に応することができるためである。
一次元配列してなるX線検出器な有している。>11検
出器としては、従来生先を占めていたガスm R1ff
1箱の代りに、近年シンチレータとフォトダイオードと
を組み合せた固体シンチレーション検出器が汎用されて
来た。これは、II!!1体シンチレーション検出器に
使用されるフォトダイオードは高密度実装が可能である
ので、茜分解能OCT画像な得るためには検出素子の配
夕IJピッチなできるだけ小さくしなければならないと
(・う女晶に応することができるためである。
第1 iEi!に来のシンチレータ6とフォトダイオー
ド(光検出器)2とから成るシンチレーション検出器1
の一例を示す断面図である。このような1チヤンネルの
放射線検出器1か多数高密度に実装されて、CT用放射
線検出器を構成する。放射線検出器1に入射したX線は
シフテレ−クロで吸収されて、入射X線量に比例したン
/チレーション光を発生し、そのシンチレーション元か
光検出ス9に虚六)れでイ言会雷疏を濠生刊−るーデー
村r出2忌〉してはp −n接合型のフォトダイオード
が用いられる。その構造は、尚抵抗率(例えば数にΩ・
Cm)を有するn型半導体層4の一方の側にり21拡散
層3を成長させ、その反対側にアース端子とのオーミッ
ク接触な得るための砧層5を形成して成る。
ド(光検出器)2とから成るシンチレーション検出器1
の一例を示す断面図である。このような1チヤンネルの
放射線検出器1か多数高密度に実装されて、CT用放射
線検出器を構成する。放射線検出器1に入射したX線は
シフテレ−クロで吸収されて、入射X線量に比例したン
/チレーション光を発生し、そのシンチレーション元か
光検出ス9に虚六)れでイ言会雷疏を濠生刊−るーデー
村r出2忌〉してはp −n接合型のフォトダイオード
が用いられる。その構造は、尚抵抗率(例えば数にΩ・
Cm)を有するn型半導体層4の一方の側にり21拡散
層3を成長させ、その反対側にアース端子とのオーミッ
ク接触な得るための砧層5を形成して成る。
信号電流はp層中に埋め込まれた金属電極9を通じて外
部回路に導かれる。また、シンチレータ6中で発生した
シンチレーション光な効率良(光検出器2に導くために
、シンチン−タロの光出力面以外の表面は光反射剤7で
コーティングされている。また、シンチレータ6と光検
出器2との接着には透明接着剤(例えばガラス用接着削
)8を用いている。
部回路に導かれる。また、シンチレータ6中で発生した
シンチレーション光な効率良(光検出器2に導くために
、シンチン−タロの光出力面以外の表面は光反射剤7で
コーティングされている。また、シンチレータ6と光検
出器2との接着には透明接着剤(例えばガラス用接着削
)8を用いている。
最近では製造工程の前糸化への要求から1枚の半導体基
板に慎数の受光素子を形成した多チャンネル形フォトダ
イオードも使用されるようになってきた。そして、光検
出器2の厚さ1.は製造上の都合から0.2 mm以下
にするのは難かしく、通當0、2 warn程度の厚さ
のものが用いられている。また、信号電極9とアース端
子間の静電容量は後段アンプとの結合状態において発生
するノイズを小さく抑えるために、できるだけ小さくす
ることが望ましく、そのためにn型半導体基板4にはA
il述したように数にΩ・cm程度の高抵抗率のものを
用いている。
板に慎数の受光素子を形成した多チャンネル形フォトダ
イオードも使用されるようになってきた。そして、光検
出器2の厚さ1.は製造上の都合から0.2 mm以下
にするのは難かしく、通當0、2 warn程度の厚さ
のものが用いられている。また、信号電極9とアース端
子間の静電容量は後段アンプとの結合状態において発生
するノイズを小さく抑えるために、できるだけ小さくす
ることが望ましく、そのためにn型半導体基板4にはA
il述したように数にΩ・cm程度の高抵抗率のものを
用いている。
検出器に入射するX線は全てシンチレータで吸収される
わけではなく、その一部はシンチレータを透過してフォ
トダイオードに吸収される。例えばシンチレータとして
タングステン酸亜鉛(ZnWO4)単結晶で厚さ2Il
lrLのものk J−tjいた場合、入射X載量の2.
4%はシンチレータを透過し、そのうちの一部かシオト
ダイオードに吸収される。フォトダイオードはもともと
シンチレーション光を醒気信号に変換する目的で用いら
れているが、X線が直接吸収されてもやはり電気信号を
発生する。
わけではなく、その一部はシンチレータを透過してフォ
トダイオードに吸収される。例えばシンチレータとして
タングステン酸亜鉛(ZnWO4)単結晶で厚さ2Il
lrLのものk J−tjいた場合、入射X載量の2.
4%はシンチレータを透過し、そのうちの一部かシオト
ダイオードに吸収される。フォトダイオードはもともと
シンチレーション光を醒気信号に変換する目的で用いら
れているが、X線が直接吸収されてもやはり電気信号を
発生する。
nil述したようにn層には高抵抗率の基板が使われて
いるので発生したキャリアの拡散長か長<(例えば50
0μm)、X線吸収により発生したキャリアはそのほと
んどが信号電流に混入づ−る。一方n+層で発生したキ
ャリアは拡散長が短いので、信号電流に混入しない。と
ころで、直接X線吸収によりn層で発生したキャリアが
信号電流に混入すると、シンチレータと半導体のX線エ
ネルギー変換効率の違いにより、信号電流に対する量子
ノイズの比が増大する挨言すれば、S/N比が小さくな
る。ここで、X線エネルギー変換効率とは吸収したX想
エネルギーのfJ%か信号電流発生に寄与するかを示す
指標で、例えはAil記Z n WOaでは1.4%で
あるが、拡散長の大きい半導体基板においては約100
%である。
いるので発生したキャリアの拡散長か長<(例えば50
0μm)、X線吸収により発生したキャリアはそのほと
んどが信号電流に混入づ−る。一方n+層で発生したキ
ャリアは拡散長が短いので、信号電流に混入しない。と
ころで、直接X線吸収によりn層で発生したキャリアが
信号電流に混入すると、シンチレータと半導体のX線エ
ネルギー変換効率の違いにより、信号電流に対する量子
ノイズの比が増大する挨言すれば、S/N比が小さくな
る。ここで、X線エネルギー変換効率とは吸収したX想
エネルギーのfJ%か信号電流発生に寄与するかを示す
指標で、例えはAil記Z n WOaでは1.4%で
あるが、拡散長の大きい半導体基板においては約100
%である。
tpなみに、従来例によれば、半導体層の厚さt2=0
.2mm、n層の厚さtt=aμm(p層の厚さは1μ
m以下なので無視できる)とした場合、シンチレータと
して厚さ2nのZ n WO4を用いると、S/N比は
nRAでのX線吸収が全く無い場合のS/N比に対して
約27%低下する。
.2mm、n層の厚さtt=aμm(p層の厚さは1μ
m以下なので無視できる)とした場合、シンチレータと
して厚さ2nのZ n WO4を用いると、S/N比は
nRAでのX線吸収が全く無い場合のS/N比に対して
約27%低下する。
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、フォト
ダイオードにX線が直接吸収されて発生する量子ノイズ
を減小させることかできる放射線検出器な提供すること
な目的とするものである。
ダイオードにX線が直接吸収されて発生する量子ノイズ
を減小させることかできる放射線検出器な提供すること
な目的とするものである。
前記目的な達成するために木兄りJは、入射した放射線
量に応じて元を出力するシンチレータ素子と、該シンチ
レータ素子に対して放射線入射方向とは反対面側に光学
的に接合された光検出器とからなる放射線検出器におい
て、前記光検出器におり−る有感部分の厚さを光検出器
全体の厚さの1/2以下としたことを特徴とするもので
ある、〔発明の実施例〕 以下実施例により本発明な具体的に説明する。
量に応じて元を出力するシンチレータ素子と、該シンチ
レータ素子に対して放射線入射方向とは反対面側に光学
的に接合された光検出器とからなる放射線検出器におい
て、前記光検出器におり−る有感部分の厚さを光検出器
全体の厚さの1/2以下としたことを特徴とするもので
ある、〔発明の実施例〕 以下実施例により本発明な具体的に説明する。
第2図は本発明の一実施例を示J−概略Wr面図である
。この放射線検出器11は、入射した放射線(例えばX
?tM)の蓋に応じて元な出力するシンチレータ素子(
ZnWO4)16と、該シンチレータ素子16に対して
放射線入射方向とは反対面側に光学的に接合された(例
えは透明接渚剤18によって接合された)光検出器12
とから成る。前記シンチレータ素子16はその光出力面
以外の表面は光反射剤17でコーティングされている。
。この放射線検出器11は、入射した放射線(例えばX
?tM)の蓋に応じて元な出力するシンチレータ素子(
ZnWO4)16と、該シンチレータ素子16に対して
放射線入射方向とは反対面側に光学的に接合された(例
えは透明接渚剤18によって接合された)光検出器12
とから成る。前記シンチレータ素子16はその光出力面
以外の表面は光反射剤17でコーティングされている。
光検出器12は例えばp −n接合型のフォトダイオー
ドであり、高抵抗率の−n型半導体層(又はn層ともい
う)14と、その一方に形成されたp型拡散層16と、
その反対側に形成されたn+I@15とによって構成さ
れており、p型拡散層16内には金属電極19が埋め込
まれている、1ここで、フォトダイオード12の全体の
厚さtlは従来のものと同一の厚さく例えば0.2 m
ttr )となっているか、0層15の厚さt2を性来
の場合よりも厚(形成した(例えば0.1鮪の厚さにし
た)。即ち、換言すればnmm半体体層14厚さが従来
よりも大幅に減少したことを怠味する。このn層14の
厚さは後述する目的な達成するためにはできるだけ薄い
方が望ましく、吸するにフォトダイオード全体の厚さの
1/2以下とするのが好ましい。
ドであり、高抵抗率の−n型半導体層(又はn層ともい
う)14と、その一方に形成されたp型拡散層16と、
その反対側に形成されたn+I@15とによって構成さ
れており、p型拡散層16内には金属電極19が埋め込
まれている、1ここで、フォトダイオード12の全体の
厚さtlは従来のものと同一の厚さく例えば0.2 m
ttr )となっているか、0層15の厚さt2を性来
の場合よりも厚(形成した(例えば0.1鮪の厚さにし
た)。即ち、換言すればnmm半体体層14厚さが従来
よりも大幅に減少したことを怠味する。このn層14の
厚さは後述する目的な達成するためにはできるだけ薄い
方が望ましく、吸するにフォトダイオード全体の厚さの
1/2以下とするのが好ましい。
次に前記構成を採用することによって本発明の目的な達
成できる理由を詳細に説明する。
成できる理由を詳細に説明する。
先ず、フォトダイオードでX線が吸収されると8/N比
が悪くなる理由な説明する。
が悪くなる理由な説明する。
今、説明の便宜のために、エネルギーEのX#5!が検
出器に入射するものとする。吸収されるX線フォトン数
とエネルギー変換動んを表わすのに下記表の記号を用い
ることとする。
出器に入射するものとする。吸収されるX線フォトン数
とエネルギー変換動んを表わすのに下記表の記号を用い
ることとする。
表 1
検出器に入射するXfjフォトンは殆んどがシンチレー
タで吸収されるので、P、 > P2 の関係にあり、
エネルギー変換効率については逆に、k、<k2の関1
糸になる。
タで吸収されるので、P、 > P2 の関係にあり、
エネルギー変換効率については逆に、k、<k2の関1
糸になる。
信号Sは、(klP、 +に2f’2) Eとなり、ノ
イズNは、 k、” Pl + k2”異匹E となる
のでS/N比は次式(11となる。
イズNは、 k、” Pl + k2”異匹E となる
のでS/N比は次式(11となる。
例えばi’、=10,000、k□= 0.014、k
2=1の場合P2の値な変えて(1)式のS/Nを計算
すると、第6図の如き特性が得られる。これは、P2(
フォトダイオードの有感部分、即ち、nu半導体層4の
厚さ)が大きくなると、S/N比が急激に劣化して行く
ことな示すものである。
2=1の場合P2の値な変えて(1)式のS/Nを計算
すると、第6図の如き特性が得られる。これは、P2(
フォトダイオードの有感部分、即ち、nu半導体層4の
厚さ)が大きくなると、S/N比が急激に劣化して行く
ことな示すものである。
従って、木兄り」のように、n型半導体層14(有感部
分の厚さ)な従来よりも小さくして、フォトダイオード
(光検出器)全体の厚さのη以下、例えば0.1朋以下
にすれば放射線検出器の8/N比の同上を図ることがで
きる。
分の厚さ)な従来よりも小さくして、フォトダイオード
(光検出器)全体の厚さのη以下、例えば0.1朋以下
にすれば放射線検出器の8/N比の同上を図ることがで
きる。
211:発明はωj記実施例に限定されず、種々の変形
がiJ能である。例えば第4図に示すように、一枚の半
導体基板上に多数のp型拡散層13を形成した多チャン
イ、ル型のフォトダイオード21に多数のシンチレータ
16を接合した多チヤンネル型放射線検出器20におけ
るn 層15を厚く形成し、もってn型層14を薄く形
成することによって同様の効果を得ることかできる。
がiJ能である。例えば第4図に示すように、一枚の半
導体基板上に多数のp型拡散層13を形成した多チャン
イ、ル型のフォトダイオード21に多数のシンチレータ
16を接合した多チヤンネル型放射線検出器20におけ
るn 層15を厚く形成し、もってn型層14を薄く形
成することによって同様の効果を得ることかできる。
以上詳述した本発明によれば、量子ノイズ成分な減少さ
せることができ、S/N比の同上か図れる放射線検出器
を提供することができる。
せることができ、S/N比の同上か図れる放射線検出器
を提供することができる。
例えば前述のように、シンチレータとして2闘の厚さの
Z n WO4を用いた場合、計算によればS/N比は
従来例よりも13%も向上させることができる。
Z n WO4を用いた場合、計算によればS/N比は
従来例よりも13%も向上させることができる。
また、第4図のような実施例によれは前記効果に加えて
次のような効果も発揮される。多チャンネル歴のフォト
ダイオード化使用する場合、フォトダイオードに吸収さ
れるXiは、シンチレータな透過したX線ばかりでなく
、第4図中X1で示すようなX線も存在するので、この
イチ在によってキャリアか発生し8 / N比を世下さ
ぜることに/jるが、本発明のような構成を採用1−る
ことにより、このような欠点も解決できる。
次のような効果も発揮される。多チャンネル歴のフォト
ダイオード化使用する場合、フォトダイオードに吸収さ
れるXiは、シンチレータな透過したX線ばかりでなく
、第4図中X1で示すようなX線も存在するので、この
イチ在によってキャリアか発生し8 / N比を世下さ
ぜることに/jるが、本発明のような構成を採用1−る
ことにより、このような欠点も解決できる。
第1図は従来の放射線検出器を万(ず概w6断面図、第
2図は本発明の一実施例な示す概略断面図、第6図は本
発明による目的達成の理由な説明するための光検出器の
有感部分の厚さとS/N比との関係を示す特性図、小4
図は本発明の他の実施例を示す概略断面図である。 11・・・放射線検出器、12・・・光検出器(フォト
ダイオード)、14・・・n型半導体層(有感部分)、
16・・・シンチレータ。 第1図 弔2図 115
2図は本発明の一実施例な示す概略断面図、第6図は本
発明による目的達成の理由な説明するための光検出器の
有感部分の厚さとS/N比との関係を示す特性図、小4
図は本発明の他の実施例を示す概略断面図である。 11・・・放射線検出器、12・・・光検出器(フォト
ダイオード)、14・・・n型半導体層(有感部分)、
16・・・シンチレータ。 第1図 弔2図 115
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (11入射した放射#j!tに応じて死を出力するシン
チレータ素子と、該シンチレータ素子に対して放射線入
射方向とは反対面側に光学的に接合された光検出器とか
らなる放射線検出器において、前記光検出器における有
感部分の厚さを光検出器全体の厚さの1/2以下とした
ことを特徴とする放射線検出器、。 (2)前記光検出器の有感部分の厚さは0.1間以下で
あることな%徴とする特許請求の範囲第1項記載の放射
線検出器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58196548A JPS6088382A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 放射線検出器 |
DE19843438441 DE3438441A1 (de) | 1983-10-19 | 1984-10-19 | Strahlungsdetektorelement fuer einen rechnergestuetzten tomographie-abtaster |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58196548A JPS6088382A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 放射線検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6088382A true JPS6088382A (ja) | 1985-05-18 |
Family
ID=16359568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58196548A Pending JPS6088382A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 放射線検出器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6088382A (ja) |
DE (1) | DE3438441A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4914301A (en) * | 1987-04-21 | 1990-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | X-ray detector |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4288264A (en) * | 1979-11-21 | 1981-09-08 | Emi Limited | Detector construction |
FR2490875A1 (fr) * | 1980-09-23 | 1982-03-26 | Thomson Csf | Photodiode comportant plusieurs elements photosensibles tres rapproches qui presentent entre eux un excellent decouplage |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP58196548A patent/JPS6088382A/ja active Pending
-
1984
- 1984-10-19 DE DE19843438441 patent/DE3438441A1/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3438441A1 (de) | 1985-05-23 |
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