JP3220500B2 - Soft X-ray detector - Google Patents
Soft X-ray detectorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、X線望遠鏡,軟X線顕
微鏡,軟X線検査装置等に撮像素子として用いられる軟
X線検出器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soft X-ray detector used as an imaging device in an X-ray telescope, a soft X-ray microscope, a soft X-ray inspection device, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】軟X線検出器としては、MCP(マイク
ロチャネルプレート),シンチレーションカウンタ,イ
メージングプレート,半導体検出器,CCD等の軟X線
用固体撮像素子等があることが知られている。2. Description of the Related Art It is known that a soft X-ray detector includes an MCP (micro channel plate), a scintillation counter, an imaging plate, a semiconductor detector, a soft X-ray solid-state imaging device such as a CCD, and the like.
【0003】これらのもののうち、MCP,シンチレー
ションカウンタ及びイメージングプレートは、取り扱い
の容易さに欠け、これらのものを用いた場合、装置構造
が大型且つ複雑になるという欠点がある。更に、MCP
は、検出波長特性に優れ、軟X線領域以外の光に対する
感度は低いが、高価である上に空間分解能がMCPを構
成するマイクロチャネルの太さに拘束される(最小でも
12μm程度)という欠点がある。又、イメージングプ
レートは、空間分解能に優れているものの信号検出の実
時間性に欠けるという欠点がある。これらのものに対
し、軟X線用固体撮像素子は、リアルタイムで信号検出
が出来る上、安価で取扱が容易であるという利点を有し
ている。従って、これを利用すれば小型で簡易な構造の
軟X線検出装置を提供することが可能となる。[0003] Among them, the MCP, the scintillation counter and the imaging plate lack the ease of handling, and when these are used, there is a disadvantage that the structure of the apparatus becomes large and complicated. Furthermore, MCP
Is excellent in detection wavelength characteristics and low in sensitivity to light outside the soft X-ray region, but is expensive and has the drawback that the spatial resolution is restricted by the thickness of the microchannels constituting the MCP (at least about 12 μm). There is. Further, although the imaging plate is excellent in spatial resolution, it has a drawback that it lacks real-time signal detection. In contrast to these, the solid-state imaging device for soft X-rays has the advantages that it can detect signals in real time, and is inexpensive and easy to handle. Therefore, if this is used, it is possible to provide a soft X-ray detection device having a small size and a simple structure.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、軟X線用固体
撮像素子は、上記MCP等と比較して軟X線に対する感
度が低く、又可視光等の軟X線領域以外の光に対しても
感度が有るため固体撮像素子単独では軟X線の検出が難
しいという問題があった。However, the solid-state imaging device for soft X-rays has a lower sensitivity to soft X-rays than the above-described MCP and the like, and has a lower sensitivity to light other than the soft X-ray region such as visible light. However, there is a problem that it is difficult to detect soft X-rays using the solid-state imaging device alone because of its high sensitivity.
【0005】図9は軟X線検出に用いられる従来のCC
D型固体撮像素子の構造を示しているが、図中、Kはp
型基板Lの表面にn- 型領域Nを設けて構成したフォト
ダイオード、TはダイオードKに隣接する領域に設けら
れた転送ゲート、Sは転送ゲートTの上方領域に設けら
れたアルミニウム光シールド、Qは入射光である。固体
撮像素子に入射した入射光Qは、フォトダイオードKに
達してここで光電変換され、光電変換された電気信号は
転送ゲートTを通り転送される。アルミニウム光シール
ドSは、転送ゲートTへのノイズ混入を防ぐようになっ
ている。このように、従来の固体撮像素子にはアルミニ
ウム光シールドSが設けられているので撮像素子表面の
構造が複雑となり、これらの構造を保護するために、同
図に示すように3〜5μmの厚さの保護膜Mが必要であ
った。この保護膜Mは、入射する軟X線の大部分を吸収
してしまうため、このままではフォトダイオードKに到
達する軟X線の量が僅かなものとなってしまう。従っ
て、軟X線を検出する場合には、Gd2 O2 S:Tb等
の蛍光膜をCCD表面に塗布し、軟X線をこの蛍光膜で
可視光に変換してからこれを光電変換するようになって
いる(例えば、Springer-Verlag X-ray Microscopy II,
p.127, 1987)。しかし、量子効率が1より小さく、変
換効率は悪く感度も低い。FIG. 9 shows a conventional CC used for soft X-ray detection.
The structure of a D-type solid-state image sensor is shown, where K is p
A photodiode formed by providing an n − -type region N on the surface of a mold substrate L; T, a transfer gate provided in a region adjacent to the diode K; S, an aluminum light shield provided in a region above the transfer gate T; Q is incident light. The incident light Q incident on the solid-state imaging device reaches the photodiode K, where it is photoelectrically converted, and the photoelectrically converted electric signal is transferred through the transfer gate T. The aluminum light shield S prevents noise from entering the transfer gate T. As described above, since the conventional solid-state imaging device is provided with the aluminum light shield S, the structure of the surface of the imaging device is complicated. In order to protect these structures, as shown in FIG. A protective film M was required. Since the protective film M absorbs most of the incident soft X-rays, the amount of the soft X-rays reaching the photodiode K is small in this state. Therefore, when detecting soft X-rays, a fluorescent film such as Gd 2 O 2 S: Tb is applied to the surface of the CCD, and the soft X-rays are converted into visible light by the fluorescent film and then photoelectrically converted. (For example, Springer-Verlag X-ray Microscopy II,
p.127, 1987). However, the quantum efficiency is smaller than 1, the conversion efficiency is poor, and the sensitivity is low.
【0006】又、かかる固体撮像素子を用いて軟X線を
検出する装置において、光源として利用されるレーザプ
ラズマ光源や放射光(SR)のような連続波長の光源か
らは軟X線領域以外の波長の光も射出されるため、可視
光等が軟X線と重なって固体撮像素子に入射し、これが
軟X線に対するノイズとなる。従って、例えば軟X線顕
微鏡の如く、短波長の軟X線のみを検出して高解像度の
観察像を得ようとする場合は、可視光による像の重合を
防ぐため、固体撮像素子に入射する軟X線以外の光を分
光器等によって取り除く必要がある。しかし、これでは
装置が大型且つ複雑となり、軟X線検出器として固体撮
像素子を用いるメリットは失われる。In an apparatus for detecting soft X-rays using such a solid-state image pickup device, a continuous-wavelength light source such as a laser plasma light source or a radiant light (SR) used as a light source is located outside the soft X-ray region. Since light having a wavelength is also emitted, visible light or the like overlaps with the soft X-rays and enters the solid-state imaging device, which becomes noise with respect to the soft X-rays. Therefore, when a high-resolution observation image is to be obtained by detecting only soft X-rays having a short wavelength, for example, as in a soft X-ray microscope, the light is incident on a solid-state imaging device in order to prevent polymerization of the image due to visible light. Light other than soft X-rays needs to be removed by a spectroscope or the like. However, in this case, the apparatus becomes large and complicated, and the advantage of using the solid-state imaging device as the soft X-ray detector is lost.
【0007】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、軟X線に対して高感度であって、而も安価で取
り扱いが容易な軟X線検出器を提供することにある。
又、本発明の他の目的は、可視光等の軟X線領域以外の
光に対しては感度が低く、軟X線のみを選択的に検出で
きる軟X線検出器を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide high sensitivity to soft X-rays and low cost. To provide a soft X-ray detector that is easy to use.
Another object of the present invention is to provide a soft X-ray detector which has low sensitivity to light outside the soft X-ray region such as visible light and can selectively detect only soft X-rays. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明による軟
X線用検出器は、半導体検出器の入射側に、軟X線を充
分に透過させる厚さの表面電極層及び軟X線を光電変換
する光電変換層を設ける積層構造を採用し、光電変換層
で発生した電荷を半導体検出器で検出することにより、
軟X線を検出するようになっている。各層の厚さは、具
体的には以下の条件を満足するように設定する。 条件(A) dA ≧0.183λ/KA 条件(B) dB ≦0.183λ/KB 但し、dA は光電変換層の厚さ、dB は表面電極層の厚
さ、KA は光電変換層を構成する物質の波長λの光に対
する吸収係数、KB は表面電極層を構成する物質の波長
λの光に対する吸収係数である。In the soft X-ray detector according to the present invention, a surface electrode layer and a soft X-ray having a thickness sufficient to allow soft X-rays to pass therethrough are provided on the incident side of the semiconductor detector. By adopting a laminated structure to provide a photoelectric conversion layer to be converted, by detecting the charge generated in the photoelectric conversion layer with a semiconductor detector,
Soft X-rays are detected. Specifically, the thickness of each layer is set so as to satisfy the following conditions. Condition (A) d A ≧ 0.183λ / K A condition (B) d B ≦ 0.183λ / K B where, d A is the thickness of the photoelectric conversion layer, d B is the thickness of the surface electrode layer, K A is the absorption coefficient for light having a wavelength λ of a substance absorption coefficient for light having a wavelength λ of the material constituting the photoelectric conversion layer, K B is constituting the surface electrode layer.
【0009】上記条件を満足すようにすれば、表面電極
層では少なくとも10パーセント以上の軟X線が透過
し、光電変換層ではそのうちの90パーセント以上が吸
収されることになる。従って、光電変換層で吸収された
軟X線により発生する電荷を半導体検出器で検出すれ
ば、軟X線に対する感度が良好な軟X線検出器を得るこ
とができる。更に、これらの構成に加え、表面電極層の
入射側に可視光等の不要光を除去するフィルタを設ける
か、又は表面電極層自体が可視光を除去するするように
その材質及び厚さを適宜に選定すれば、軟X線のみを効
果的に検出できる軟X線検出器が得られる。If the above conditions are satisfied, at least 10% of soft X-rays pass through the surface electrode layer, and 90% or more of them are absorbed by the photoelectric conversion layer. Therefore, if the charge generated by the soft X-rays absorbed by the photoelectric conversion layer is detected by the semiconductor detector, a soft X-ray detector having good sensitivity to the soft X-rays can be obtained. Further, in addition to these configurations, a filter for removing unnecessary light such as visible light may be provided on the incident side of the surface electrode layer, or its material and thickness may be appropriately adjusted so that the surface electrode layer itself removes visible light. In this case, a soft X-ray detector that can effectively detect only soft X-rays can be obtained.
【0010】[0010]
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。図1は、AMI(内部増幅型固体撮像素子)を使用
したX線イメージセンサの一画素の断面を示している。
図において、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及び基板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、第三アルミニウム層Gを介して光電変換層1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
の間を、電気的に絶縁するためのSiO2 等からなる絶
縁膜、2は光電変換層1の表面に設けた表面電極層、3
は画素電極、4は軟X線である。光電変換層1と表面電
極層2との間、光電変換層1と画素電極3との間には、
夫々整流作用を有する100Å程度のSi3 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1は薄い表面電極層2に覆われているだけなので、セ
ンサに入射する軟X線4は減衰することなく光電変換層
1に到達する。従って、軟X線の感度を高めることが可
能となる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments. FIG. 1 shows a cross section of one pixel of an X-ray image sensor using an AMI (internal amplification type solid-state imaging device).
In the figure, on the surface of a p-type substrate A, a diode D provided with an n + -type region B and a field oxide film C covering the surface of the substrate A are formed. The contact portion D ′ of the diode D is coupled to the photoelectric conversion layer 1 via a first aluminum layer E, a second aluminum layer F, and a third aluminum layer G. In the figure, H, I and J are a first aluminum layer E, a second aluminum layer F and a third aluminum layer G.
An insulating film made of SiO 2 or the like for electrically insulating between the two, a surface electrode layer provided on the surface of the photoelectric conversion layer 1,
Is a pixel electrode, and 4 is a soft X-ray. Between the photoelectric conversion layer 1 and the surface electrode layer 2 and between the photoelectric conversion layer 1 and the pixel electrode 3,
In many cases, a Si 3 N 4 layer having a rectifying action of about 100 ° is provided. As described above, since the photoelectric conversion layer 1 that performs photoelectric conversion is only covered by the thin surface electrode layer 2, the soft X-rays 4 that enter the sensor reach the photoelectric conversion layer 1 without being attenuated. Therefore, the sensitivity of soft X-rays can be increased.
【0011】又、光電変換層1を構成する物質として
は、Si,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2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に近い(Proc.SPIE 733, p.481, 1986)。つ
まり、光電変換層1を積層構造とし、且つ高感度の物質
を採用することで、軟X線検出器としての感度をより高
めることができる。As a material constituting the photoelectric conversion layer 1, a semiconductor such as Si or GaAsP is used, and these materials have high sensitivity to soft X-rays, that is, a high quantum efficiency.
For example, as shown in FIG.
The quantum efficiency of Au Schottky diodes for soft X-rays is close to 100 (Proc. SPIE 733, p. 481, 1986). That is, the sensitivity as the soft X-ray detector can be further increased by forming the photoelectric conversion layer 1 in a laminated structure and employing a substance having high sensitivity.
【0012】図3は、各種物質のバンドギャップを示し
ている。図3より明らかなように、軟X線領域の光のエ
ネルギーは20eV以上であるから、あらゆる半導体及
び絶縁物の価電子を伝導体に励起させることができる。
従って、上記光電変換層1には、すべての半導体及び絶
縁物が利用され得るが、電子や正孔の易動度の点から半
導体の方が好ましい。主な半導体の室温におけるバンド
ギャップを図4に示す(応用電子物性光学, コロナ社,
1989)。FIG. 3 shows the band gaps of various substances. As is clear from FIG. 3, since the energy of light in the soft X-ray region is 20 eV or more, valence electrons of all semiconductors and insulators can be excited by the conductor.
Therefore, all semiconductors and insulators can be used for the photoelectric conversion layer 1, but semiconductors are more preferable in terms of mobility of electrons and holes. Figure 4 shows the bandgap of main semiconductors at room temperature (Applied Electronic Properties, Corona,
1989).
【0013】次に、軟X線に対する感度を維持しつつ軟
X線領域以外の不要光を除去するための、各層の厚さの
選定条件について、可視光の除去を例とし説明する。前
述の如く、光電変換層1に半導体を用いる場合、光電変
換層1は可視光から軟X線に渡る広い波長領域の光に対
して感度を有する。そこで、上記表面電極層2に用いる
物質の選定に当たり、可視光を反射或いは吸収し且つ軟
X線を透過する特性を有するものを採用すれば、可視光
を効果的に除去することができる。Next, the conditions for selecting the thickness of each layer for removing unnecessary light outside the soft X-ray region while maintaining the sensitivity to soft X-rays will be described by taking visible light removal as an example. As described above, when a semiconductor is used for the photoelectric conversion layer 1, the photoelectric conversion layer 1 has sensitivity to light in a wide wavelength range from visible light to soft X-rays. Therefore, when selecting a substance to be used for the surface electrode layer 2, if a substance having a property of reflecting or absorbing visible light and transmitting soft X-rays is adopted, the visible light can be effectively removed.
【0014】表面電極層2の材料としては、InSnO
2 やSiO2 等の窒化物又は金属等が好適であるが、可
視光を反射或いは吸収し且つ軟X線を透過するには、表
面電極層2の厚さを適宜に選定する必要がある。即ち、
波長λにおける複素屈折率の吸収係数をKとすると、波
長λの光に対する厚さdの材料の光の強度透過率Tは、 T=exp{−4πKd/λ} ・・・(1) で表される。The material of the surface electrode layer 2 is InSnO
A nitride or metal such as SiO 2 or SiO 2 is preferable, but the thickness of the surface electrode layer 2 needs to be appropriately selected in order to reflect or absorb visible light and transmit soft X-rays. That is,
Assuming that the absorption coefficient of the complex refractive index at the wavelength λ is K, the intensity transmittance T of the light of the material having the thickness d with respect to the light of the wavelength λ is expressed by T = exp {−4πKd / λ} (1) Is done.
【0015】上記光電変換層1における変換効率の大き
さは、光電変換層1における軟X線の吸収率の大きさに
比例する。換言すれば、光電変換層1を透過する軟X線
の量が少ない程、変換効率は大きくなる。光電変換層1
の厚さをdA 、波長λX の軟X線に対する吸収係数をK
A 、軟X線の透過率をTX とすると、 TX =exp{−4πKA dA /λX } ・・・(2) と表される。従って、透過率TX 以下にするための厚さ
dA の条件は、 dA ≧−lnTX ・λX /(4πKA ) ・・・(3) となる。尚、lnは自然対数である。例えば、光電変換
層1に入射する軟X線の90パーセント以上を吸収せし
める場合の厚さdA の条件は、上記式(3)の透過率T
X にTX =0.1を代入し、 dA ≧0.183λX /KA ・・・(4) となる。The magnitude of the conversion efficiency in the photoelectric conversion layer 1 is proportional to the magnitude of the soft X-ray absorptivity in the photoelectric conversion layer 1. In other words, the conversion efficiency increases as the amount of the soft X-rays transmitted through the photoelectric conversion layer 1 decreases. Photoelectric conversion layer 1
Is the thickness of d A , and the absorption coefficient for soft X-rays of wavelength λ X is K
A, when the transmittance of the soft X-ray and T X, is expressed as T X = exp {-4πK A d A / λ X} ··· (2). Thus, conditions for the thickness d A for the following transmission T X is a d A ≧ -lnT X · λ X / (4πK A) ··· (3). Note that ln is a natural logarithm. For example, the condition of the thickness d A when absorbing 90% or more of soft X-rays incident on the photoelectric conversion layer 1 is determined by the transmittance T in the above equation (3).
Substituting T X = 0.1 in X, the d A ≧ 0.183λ X / K A ··· (4).
【0016】一方、表面電極層2においては、軟X線の
吸収量をできる限り少なく抑える必要がある。光電変換
層1の変換効率の大きさにもよるが、表面電極層2にお
いて、最も高い軟X線の吸収率として90パーセント、
換言すれば最低でも10パーセントの透過率を確保せし
める場合の、表面電極層2の厚さdB の条件は、波長λ
X の軟X線に対する表面電極層2の吸収係数をKB とす
ると、上記式(4)に対して相対する条件となり、 dB ≦0.183λX /KB ・・・(5) と表される。On the other hand, in the surface electrode layer 2, it is necessary to minimize the amount of soft X-rays absorbed. Although depending on the level of the conversion efficiency of the photoelectric conversion layer 1, the surface electrode layer 2 has the highest soft X-ray absorption of 90%,
When allowed to ensure 10% of the transmittance at least in other words, the thickness condition of d B of the surface electrode layer 2, the wavelength λ
Table absorption coefficient of the surface electrode layer 2 for soft X-ray of the X When K B, becomes opposite conditions for the above formula (4), and d B ≦ 0.183λ X / K B ··· (5) Is done.
【0017】又、可視光を表面電極層2において効率よ
く除去するためには、表面電極層2の厚さを適宜に選定
する必要がある。表面電極層2における波長λV の可視
光に対する吸収係数をKV 、同じく表面電極層2におけ
る波長λX の軟X線に対する吸収係数をKX としたと
き、表面電極層2の軟X線に対する透過率が可視光に対
する透過率よりN倍以上大きいための材料の厚さdB の
条件は、前記式(1)より、 N・exp{−4πKV dB /λV }≦exp{−4πKX dB /λX } ・・・(6) と与えられる。これを厚さdB について展開すれば、 dB ≧−lnN/{−4π(KV /λV −KX /λX )}・・・(7) となり、これが不要光除去のための厚さdB の条件とな
る。例えば、N=100の場合は、 dB ≧0.366/(KV /λV −KX /λX ) ・・・(8) N=1000の場合は、 dB ≧0.55/(KV /λV −KX /λX ) ・・・(9) となる。In order to efficiently remove visible light from the surface electrode layer 2, it is necessary to appropriately select the thickness of the surface electrode layer 2. When the absorption coefficient of the surface electrode layer 2 for visible light of wavelength λ V is K V , and the absorption coefficient of the surface electrode layer 2 for soft X-rays of wavelength λ X is K X , the surface electrode layer 2 absorbs soft X-rays. the thickness condition d B of the material for more than N times greater than the transmittance transmittance of visible light, the equation from (1), N · exp { -4πK V d B / λ V} ≦ exp {-4πK X d B / λ X} given with (6). By deploying the thickness d B of this, d B ≧ -lnN / {- 4π (K V / λ V -K X / λ X)} ··· (7) becomes, which is for the unnecessary light removing thick It is a condition of d B. For example, in the case of N = 100, in the case of d B ≧ 0.366 / (K V / λ V -K X / λ X) ··· (8) N = 1000, d B ≧ 0.55 / ( K V / λ V −K X / λ X ) (9)
【0018】実用上、軟X線を効果的に検出するために
は、表面電極層2における軟X線の透過率としては0.
1以上は必要である。又、可視光を効果的に除去するた
めには、可視光の透過率が軟X線の透過率の100分の
1以下であることが望ましい。In practice, in order to detect soft X-rays effectively, the transmittance of the surface electrode layer 2 for the soft X-rays is set to 0.1.
One or more is required. Further, in order to effectively remove visible light, it is desirable that the transmittance of visible light be 1/100 or less of the transmittance of soft X-rays.
【0019】上述した条件は、表面電極層2の上にフィ
ルターを設け、このフィルターの作用により可視光を除
去する場合においても同様である。即ち、表面電極層2
の上にフィルターを設けた場合、フィルターにおいて最
低でも10パーセントの透過率を確保せしめる場合の、
フィルターの厚さdc の条件は、波長λX の軟X線に対
するフィルターの吸収係数をKXFとすると、 dc ≦0.183λX /KXF ・・・(10) と表される。又、フィルターにおける波長λV の可視光
に対する吸収係数をKVFとしたとき、フィルターの軟X
線に対する透過率が可視光に対する透過率よりN倍以上
大きいための、フィルターの厚さdc の条件は、上記式
(1)より、 N・exp{−4πKVFdc /λV }≦exp{−4πKXFdc /λX } ・・・(11) と与えられる。これを厚さdc について展開すれば、 dc ≧−lnN/{−4π(KVF/λV −KXF/λX )}・・・(12) となり、これが不要光除去のためのフィルターの厚さd
c の条件となる。例えば、N=100の場合は、 dc ≧0.366/(KVF/λV −KXF/λX )・・・(13) N=1000の場合は、 dc ≧0.55/(KVF/λV −KXF/λX ) ・・・(14) となる。The above conditions are the same when a filter is provided on the surface electrode layer 2 and visible light is removed by the action of the filter. That is, the surface electrode layer 2
When a filter is provided above the filter, if the filter is required to have a transmittance of at least 10%,
The condition of the thickness d c of the filter is represented by d c ≦ 0.183λ X / K XF (10) where K XF is the absorption coefficient of the filter for soft X-rays of wavelength λ X. When the absorption coefficient of the filter for visible light of wavelength λ V is K VF , the soft X
For transmittance with respect to a line at least N times larger than the transmittance for visible light, the conditions of the thickness d c of the filter, from the formula (1), N · exp { -4πK VF d c / λ V} ≦ exp It is given a {-4πK XF d c / λ X } ··· (11). If this is developed for the thickness d c , then d c ≧ −lnN / {− 4π (K VF / λ V −K XF / λ X )} (12), which is a filter for removing unnecessary light Thickness d
It becomes the condition of c . For example, when N = 100, d c ≧ 0.366 / (K VF / λ V −K XF / λ X ) (13) When N = 1000, d c ≧ 0.55 / ( K VF / λ V -K XF / λ X) becomes (14).
【0020】又、Be,Al,Sc,Ti,V,Cr,
Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Mo,Ag,I
n,W,Pt,Au等の金属は、可視光に対して金属反
射を起こし、更にこれらのものは厚さが0.05〜0.
1μm以上であるときは可視光を殆ど透過しないので、
上記表面電極層2やフィルターの材料として好適であ
る。特に、Al,Cu,Ag,及びAuは、電気抵抗が
小さく電極として最適である。しかし、これらの金属
は、各元素の吸収端が軟X線領域に存在するため、軟X
線の変換効率を重視する場合には、使用する波長に対し
て軟X線の吸収が少ない物質を選ぶことが好ましい。Also, Be, Al, Sc, Ti, V, Cr,
Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ag, I
Metals such as n, W, Pt, and Au cause metal reflection with respect to visible light.
When the thickness is 1 μm or more, almost no visible light is transmitted.
It is suitable as a material for the surface electrode layer 2 and the filter. In particular, Al, Cu, Ag, and Au have low electric resistance and are optimal as electrodes. However, these metals have soft X-rays because the absorption edge of each element exists in the soft X-ray region.
When importance is placed on the conversion efficiency of the line, it is preferable to select a substance that absorbs less soft X-rays at the wavelength used.
【0021】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5は一点鎖線の枠内で示した図1の断面図を含む、撮
像素子の等価回路であって、図中、破線枠内が一画素を
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。Next, a procedure for reading out the photoelectrically converted detection charge in the image pickup device having the above structure will be described.
FIG. 5 is an equivalent circuit of the image pickup device including the cross-sectional view of FIG. 1 shown in the frame of the dashed line, and in the figure, the frame of the broken line indicates one pixel. The AMI is an XY address type element that amplifies the optical information signal obtained by the photoelectric conversion unit in the same pixel and reads out the signal through the vertical and horizontal scanning switch circuits.
【0022】AMI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1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。先ず、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C
PD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2に流れる。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、先ず垂直走査回路により一水平走査期
間、トランジスタTy 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。One pixel of the AMI is composed of an n + p photodiode D and three n-channel MOSFETs for reset (Trs), amplification (Ta) and vertical selection (Ty). The operating principle is that the photodiode D is reverse-biased and discharged by the photoelectric charges generated by the X-rays in the photoelectric conversion layer 1, and the potential is amplified by current and taken out. First, in the reset period, the photodiode D receives the initial potential Vrs via the reset transistor Trs.
(Positive potential). During the accumulation period, the electrons excited by the X-ray irradiation become the capacitance C of the photodiode D.
It is stored in the PD, and thus the potential of the photodiode D decreases according to the incident X-ray dose. This potential is applied to the gate of the amplification transistor Ta, and the current amplified according to the potential of the photodiode D is read. The holes generated by the X-ray irradiation flow to the surface electrode layer 2. The above is the operation within one pixel. When this element is used as an area sensor, first, the transistor Ty is turned on for one horizontal scanning period by the vertical scanning circuit, and during that time, the transistor Tx is turned on by the horizontal scanning circuit. Are sequentially turned on to read out one horizontal scanning line, and when one horizontal scanning line is completed, the same operation is repeated for the next horizontal scanning line to obtain a two-dimensional image signal.
【0023】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、またこの構成によれば、光電変換層1の上に薄い
表面電極層2が存在するだけなので、入射軟X線は減衰
せずに光電変換層1に到達し、感度も良い。従って、S
/Nにも優れ、通常のCCDと比較して10〜100倍
の出力信号が得られる。冷却することでS/Nを更に高
めることも可能である。又、MCPの如く高真空の環境
を必要とせず、取り扱いが容易である利点も有してい
る。As described above, the conversion signal is amplified after being amplified inside the element, so that the conversion efficiency is high. According to this configuration, the thin surface electrode layer 2 is formed on the photoelectric conversion layer 1. Since it is only present, the incident soft X-ray reaches the photoelectric conversion layer 1 without being attenuated, and the sensitivity is good. Therefore, S
/ N, and an output signal 10 to 100 times higher than that of a normal CCD can be obtained. S / N can be further increased by cooling. Also, there is an advantage that handling is easy without requiring a high vacuum environment unlike the MCP.
【0024】以下、表面電極層及び光電変換層の具体的
構成例を示す。尚、各構成例中の表において、透過率は
完全に透過する場合を「1」として示してある。構成例1 本構成例は、表面電極層を構成する物質としてAl、光
電変換層を構成する物質としてSiを夫々用いた。Al
の可視光(例えば波長0.5166μm)に対する吸収
係数は、6.28である(Handbook of Optical Consta
nts of Solids,Academic Press )。又、軟X線(例え
ば波長39.8Å)に対するAlの吸収係数は0.0
2、シリコンの吸収係数は0.02である(Henke Tabl
e (B. L. Hanke: Atomic Data & Nuclear Data Tables
Vol.27 No.1 pp. 1 〜144 (1982)))より計算)。従っ
て、前記(1)式を用いて表面電極層の透過率を計算す
ると、表1に示す値となる。Hereinafter, specific structural examples of the surface electrode layer and the photoelectric conversion layer will be described. In the tables in each configuration example, the transmittance is shown as “1” when the light is completely transmitted. Structural Example 1 In this structural example, Al was used as a material constituting a surface electrode layer, and Si was used as a material constituting a photoelectric conversion layer. Al
Has an absorption coefficient of 6.28 for visible light (for example, a wavelength of 0.5166 μm) (Handbook of Optical Consta
nts of Solids, Academic Press). The absorption coefficient of Al for soft X-rays (for example, wavelength 39.8 °) is 0.0
2. The absorption coefficient of silicon is 0.02 (Henke Tabl
e (BL Hanke: Atomic Data & Nuclear Data Tables
Vol.27 No.1 pp. 1 to 144 (1982))). Therefore, when the transmittance of the surface electrode layer is calculated using the above equation (1), the values shown in Table 1 are obtained.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】又、前記(7)式よりN=1000、N=
100の場合は、表2に示す値となる。From the above equation (7), N = 1000 and N =
In the case of 100, the values are as shown in Table 2.
【表2】 [Table 2]
【0027】このような厚さのAl表面電極層とSi光
電変換層を、図1に示す積層型フォトダイオード構造の
AMIとして形成した。この場合のSi光電変換層の厚
さは、前記(4)式より、0.36μm以上となる。The Al surface electrode layer and the Si photoelectric conversion layer having such thicknesses were formed as an AMI having a stacked photodiode structure shown in FIG. In this case, the thickness of the Si photoelectric conversion layer is 0.36 μm or more according to the above equation (4).
【0028】構成例2 本構成例は、表面電極層を構成する物質としてCu、光
電変換層を構成する物質としてSiを夫々用い積層型フ
ォトダイオード構造のAMIを形成した。Cuの可視光
(波長0.5166μm)に対する吸収係数は2.6
0、又、軟X線(波長39.8Å)に対する吸収係数は
0.004である。前記(1)式を用いて表面電極層の
透過率を計算すると、表3に示す値となる。 Configuration Example 2 In this configuration example, an AMI having a stacked photodiode structure was formed using Cu as a material for forming a surface electrode layer and Si as a material for forming a photoelectric conversion layer. The absorption coefficient of Cu for visible light (wavelength 0.5166 μm) is 2.6.
0, and the absorption coefficient for soft X-rays (wavelength: 39.8 °) is 0.004. When the transmittance of the surface electrode layer is calculated using the above equation (1), the values shown in Table 3 are obtained.
【0029】[0029]
【表3】 [Table 3]
【0030】又、前記(7)式よりN=1000、N=
100の場合は、表4に示す値となる。From equation (7), N = 1000 and N =
In the case of 100, the values are as shown in Table 4.
【表4】 [Table 4]
【0031】構成例3 本構成例は、表面電極層を構成する物質としてAg、光
電変換層を構成する物質としてSiを夫々用い積層型フ
ォトダイオード構造のAMIを形成した。Agの可視光
(波長0.5166μm)に対する吸収係数は3.0
7、又、軟X線(波長39.8Å)に対する吸収係数は
0.004である。前記(1)式を用いて表面電極層の
透過率を計算すると、表5に示す値となる。 Structural Example 3 In this structural example, an AMI having a stacked photodiode structure was formed using Ag as a material for forming a surface electrode layer and Si as a material for forming a photoelectric conversion layer. Ag has an absorption coefficient of 3.0 with respect to visible light (wavelength: 0.5166 μm).
7, and the absorption coefficient for soft X-rays (wavelength 39.8 °) is 0.004. When the transmittance of the surface electrode layer is calculated using the above equation (1), the values shown in Table 5 are obtained.
【0032】[0032]
【表5】 [Table 5]
【0033】又、前記(7)式よりN=1000、N=
100の場合は、表6に示す値となる。From equation (7), N = 1000 and N =
In the case of 100, the values are as shown in Table 6.
【表6】 [Table 6]
【0034】構成例4 本構成例は、Be,Sc及びTiの各物質から0.05
〜0.2μm程度の厚さの薄膜を形成し、これを積層型
フォトダイオード構造のAMIのフィルターとして用い
た。Be,Sc及びTiは、軟X線領域の吸収係数が小
さく(波長39.8Åにおいて吸収係数0.001以
下)、可視光で金属反射を生ずるのでフィルターとして
適している。 Structural Example 4 This structural example uses 0.05% of each material of Be, Sc and Ti.
A thin film having a thickness of about 0.2 μm was formed and used as an AMI filter having a stacked photodiode structure. Be, Sc and Ti are suitable as filters because they have a small absorption coefficient in the soft X-ray region (absorption coefficient of 0.001 or less at a wavelength of 39.8 °) and cause metal reflection in visible light.
【0035】各々のフィルターの、波長39.8Åの軟
X線に対する吸収係数及び透過率を表7に示す。Table 7 shows the absorption coefficient and transmittance of each filter for soft X-rays having a wavelength of 39.8 °.
【表7】 表7中、軟X線の透過率の上段はフィルターの厚さが
0.05μmの場合を、下段は厚さ0.2μmの場合を
夫々示している。[Table 7] In Table 7, the upper part of the soft X-ray transmittance shows the case where the thickness of the filter is 0.05 μm, and the lower part shows the case where the thickness of the filter is 0.2 μm.
【0036】表7から明らかなように、これらの物質か
ら形成されたフィルターは、厚さ0.2μmでも軟X線
の透過率が50%以上となり、又可視光の反射率は殆ど
0に近いので、フィルターとして好適である。As can be seen from Table 7, the filters formed from these substances have a soft X-ray transmittance of 50% or more even at a thickness of 0.2 μm, and the reflectance of visible light is almost zero. Therefore, it is suitable as a filter.
【0037】構成例5 本構成例は、300Åの厚さのAl表面電極層と2μm
の厚さのSi光電変換層を有する積層型フォトダイオー
ド構造のAMIを形成し、更にAl表面電極層上にB或
いはC等の物質を積層してフィルターを形成した。Bフ
ィルター1500Å、Cフィルター1000Åのときの
夫々の分光透過率を、図6(A),(B)に示す(Opt.
Eng. 29 6 614, 1990 )。マイラー等の有機物で薄膜
を形成し、これをフィルターとして用いてもよい。 Structural Example 5 This structural example has an Al surface electrode layer having a thickness of 300 ° and a thickness of 2 μm.
An AMI having a stacked-type photodiode structure having a Si photoelectric conversion layer having a thickness of 2 mm was formed, and a material such as B or C was further stacked on the Al surface electrode layer to form a filter. FIGS. 6A and 6B show the respective spectral transmittances when the B filter is 1500 ° and the C filter is 1000 ° (Opt.
Eng. 29 6 614, 1990). A thin film may be formed from an organic substance such as mylar and used as a filter.
【0038】構成例6 本構成例は、Be,Al,Sc,Ti,V,Cr,M
n,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Mo,Ag,W,
Pt及びAuの各物質から0.05〜0.2μm程度の
厚さの薄膜を形成し、これを積層型フォトダイオード構
造のAMIのフィルターとして用いた。これらの物質は
いずれも軟X線領域に吸収係数のピークを持っており、
吸収係数が図7に示すように変化する。従って、同図中
ピークA点より長波長側に位置する、吸収係数が小さい
波長領域Bで軟X線の透過率が高くなる。又、可視光に
対しては、何れのものも金属反射による高い反射率を示
すので、上記波長領域Bでこれらの物質は良好なフィル
ターとなり得る。 Configuration Example 6 This configuration example is composed of Be, Al, Sc, Ti, V, Cr, M
n, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ag, W,
A thin film having a thickness of about 0.05 to 0.2 μm was formed from each of Pt and Au substances, and this was used as an AMI filter having a stacked photodiode structure. Each of these substances has a peak of the absorption coefficient in the soft X-ray region,
The absorption coefficient changes as shown in FIG. Accordingly, in the wavelength region B where the absorption coefficient is small, which is located on the longer wavelength side than the peak A in FIG. In addition, these substances can serve as good filters in the above wavelength region B, since all of them show high reflectance due to metal reflection with respect to visible light.
【0039】表8にCu,Au,Mo,Ni,Pt,A
g,Wについて吸収係数及び透過率の具体的な数値を示
す。Table 8 shows that Cu, Au, Mo, Ni, Pt, A
Specific numerical values of the absorption coefficient and the transmittance for g and W are shown.
【表8】 表8中、軟X線の透過率の上段はフィルターの厚さが
0.05μmの場合を、下段は厚さ0.1μmの場合を
夫々示している。[Table 8] In Table 8, the upper part of the soft X-ray transmittance shows the case where the thickness of the filter is 0.05 μm, and the lower part shows the case where the thickness of the filter is 0.1 μm.
【0040】各物質における、フィルター効率の高い波
長を以下に示す。 Be 111Åより長い波長 Ni 14Åより
長い波長 Al 170Åより長い波長 Cu 13Åより
長い波長 Sc 30Åより長い波長 Zn 12Åより
長い波長 Ti 27Åより長い波長 Mo 54Åより
長い波長 V 24Åより長い波長 Ag 34Åより
長い波長 Cr 21Åより長い波長 W 51Åより
長い波長 Mn 19Åより長い波長 Pt 40Åより
長い波長 Fe 18Åより長い波長 Au 37Åより
長い波長 Co 16Åより長い波長 尚、Be,Sc,Tiは構成例4にも示したが、波長3
9.8Åに限らず、本構成例の波長領域においても良好
なフィルタ特性を有する。The wavelength at which the filter efficiency is high for each substance is shown below. Wavelengths longer than Be 111 Ni 14Å longer wavelengths Al 170Å longer wavelengths Cu 13Å longer wavelengths Sc 30Å longer wavelengths Zn 12Å longer wavelengths Ti 27Å longer wavelengths Mo 54Å longer wavelengths V 24Å longer wavelengths Ag 34 波長 longer wavelengths Wavelengths longer than Cr 21 ° W 51 ° longer wavelengths Mn 19 ° longer wavelengths Pt 40 ° longer wavelengths Fe 18 longer wavelengths Au 37 ° longer wavelengths Co 16 ° longer wavelengths Be, Sc, and Ti are also shown in Configuration Example 4. But wavelength 3
It has good filter characteristics not only in the wavelength range of 9.8 ° but also in the wavelength range of this configuration example.
【0041】構成例7 本構成例は、軟X線顕微鏡の軟X線検出器として、AM
Iを利用したものである。図8はレーザプラズマ光源を
用いた結像型の軟X線顕微鏡を示しており、図中、1
1,12は軟X線の大気による吸収を防止するための真
空チェンバーであって、隣合う壁に軟X線を透過する薄
い窓13,14を夫々有している。15は真空チェンバ
ー11内に配置されたレーザープラズマ光源、16は真
空チェンバー11内に配置された全反射を利用したコン
デンサレンズであって、回転楕円体の構造をしている。
17は両窓13,14間の大気中に置かれた試料台であ
る。18は真空チェンバー12内に配置された多層膜を
用いたシュヴァルツシルド型の反射対物レンズである。
この多層膜はNiとTiを交互に重ねたもので「水の
窓」(波長23〜44Å)領域で用いられる。19は真
空チェンバー12内に配置された積層型フォトダイオー
ド構造のAMIであって、このAMIの表面には厚さ2
00ÅのAl表面電極層が形成されている。AMI19
の分光感度特性を良くするために、Al表面電極層上に
100〜1000Åのフィルターを積層してもよい。 Configuration Example 7 This configuration example is used as a soft X-ray detector for a soft X-ray microscope.
I. FIG. 8 shows an imaging type soft X-ray microscope using a laser plasma light source.
Reference numerals 1 and 12 denote vacuum chambers for preventing soft X-rays from being absorbed by the atmosphere. The vacuum chambers have thin windows 13 and 14 in adjacent walls for transmitting soft X-rays. Reference numeral 15 denotes a laser plasma light source disposed in the vacuum chamber 11, and reference numeral 16 denotes a condenser lens using total reflection disposed in the vacuum chamber 11, and has a spheroidal structure.
Reference numeral 17 denotes a sample stage placed between the windows 13 and 14 in the atmosphere. Reference numeral 18 denotes a Schwarzschild type reflection objective lens using a multilayer film disposed in the vacuum chamber 12.
This multilayer film is obtained by alternately stacking Ni and Ti, and is used in a “water window” (wavelength: 23 to 44 °) region. Reference numeral 19 denotes an AMI having a stacked photodiode structure disposed in the vacuum chamber 12 and having a thickness of 2 mm on the surface of the AMI.
An Al surface electrode layer of 00 ° is formed. AMI19
May be laminated on the Al surface electrode layer in order to improve the spectral sensitivity characteristics.
【0042】レーザープラズマ光源15は連続波長の光
源であって、軟X線だけでなく可視光も含んでいる。コ
ンデンサレンズ16には金属が使用されており、シュヴ
ァルツシルド型の反射対物レンズ18も多層膜が金属な
ので、これらの金属反射により可視光を反射して、試料
の可視光像が軟X線と共にAMI19に入射する。しか
し、可視光像はAMI19のAl表面電極層で効果的に
除去され得、且つ軟X線はAMI19の光電変換層で確
実に検出・光電変換されるので、高解像度の顕微鏡観察
を実現することができる。レーザープラズマ光源15の
代わりに、可視光を含む放射光を利用した場合も、同様
の効果が実現できる。The laser plasma light source 15 is a light source having a continuous wavelength and includes not only soft X-rays but also visible light. The condenser lens 16 is made of metal, and the Schwarzschild type reflection objective lens 18 also has a multilayer film made of metal. Therefore, the visible light is reflected by these metal reflections, and the visible light image of the sample is mixed with the soft X-rays in the AMI 19. Incident on. However, the visible light image can be effectively removed by the Al surface electrode layer of the AMI19, and the soft X-ray is reliably detected and photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer of the AMI19. Can be. The same effect can be achieved when using radiation light including visible light instead of the laser plasma light source 15.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上の如く、本発明による軟X線検出器
は、軟X線に対しては感度が高く且つ可視光等の軟X線
領域以外の光に対しては感度が低いので、軟X線と共に
可視光が入射しても、確実に軟X線を検出することがで
きる。又、取り扱いが容易で安価なため、軟X線検出装
置の構造の小型化・装置コストの低減に対して有効であ
る。As described above, the soft X-ray detector according to the present invention has high sensitivity to soft X-rays and low sensitivity to light outside the soft X-ray region such as visible light. Even if visible light is incident together with soft X-rays, soft X-rays can be reliably detected. Further, since the handling is easy and inexpensive, it is effective for reducing the size of the structure of the soft X-ray detecting device and reducing the device cost.
【図1】本発明による軟X線検出器の要部断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a soft X-ray detector according to the present invention.
【図2】半導体の量子効率を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing quantum efficiency of a semiconductor.
【図3】金属,半導体,絶縁物の電気特性とバンドギャ
ップを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing electric characteristics and band gaps of a metal, a semiconductor, and an insulator.
【図4】主な半導体の室温におけるバンドギャップを示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a band gap of a main semiconductor at room temperature.
【図5】本発明による軟X線検出器の等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit of a soft X-ray detector according to the present invention.
【図6】(a)は厚さ1500ÅのBフィルター、
(b)は厚さ1000ÅのCフィルターの分光透過率を
夫々示す図である。FIG. 6 (a) is a 1500 mm thick B filter,
(B) is a figure which shows each spectral transmittance of C filter of thickness 1000 degrees.
【図7】構成例6に示した物質の吸収係数の変化を示す
グラフである。FIG. 7 is a graph showing a change in an absorption coefficient of the substance shown in Configuration Example 6.
【図8】本発明の軟X線検出器を軟X線顕微鏡に用いた
場合の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration when a soft X-ray detector of the present invention is used for a soft X-ray microscope.
【図9】軟X線検出に用いられる従来のCCD型固体撮
像素子の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional CCD solid-state imaging device used for soft X-ray detection.
1・・・光電変換層 2・・・表面電極層 3・・・画素電極 4・・・軟X線 11,12・・・真空チェンバー 13,14・・・窓 15・・・レーザープラズマ光源 16・・・コンデン
サレンズ 17・・・試料台 18・・・反射対物
レンズ 19・・・AMIDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoelectric conversion layer 2 ... Surface electrode layer 3 ... Pixel electrode 4 ... Soft X-ray 11,12 ... Vacuum chamber 13,14 ... Window 15 ... Laser plasma light source 16 ... Condenser lens 17 ... Sample stage 18 ... Reflective objective lens 19 ... AMI
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平3−73883(JP,A) 特開 平3−276089(JP,A) 特開 昭52−2777(JP,A) 特開 昭60−78376(JP,A) 特開 昭63−224253(JP,A) 特開 平4−130292(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01T 1/20 G01T 1/24 H01L 31/09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shoichiro Mochimaru 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo O-limpus Optical Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-3-73883 (JP, A) JP-A-3-276089 (JP, A) JP-A-52-2777 (JP, A) JP-A-60-78376 (JP, A) JP-A-63-224253 (JP, A) JP-A-4-130292 ( JP, A) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01T 1/20 G01T 1/24 H01L 31/09
Claims (4)
電変換層と、該光電変換層に接続された電極を有し該光
電変換層で発生した電荷を検出する半導体検出器とを備
え、前記光電変換層及び表面電極層が各々以下の条件
(A)、(B)を満足する厚さを有する軟X線検出器。 条件(A) dA ≧0.183λ/KA 条件(B) dB ≦0.183λ/KB 但し、dA は光電変換層の厚さ、dB は表面電極層の厚
さ、KA は光電変換層を構成する物質の波長λの光に対
する吸収係数、KB は表面電極層を構成する物質の波長
λの光に対する吸収係数である。1. A semiconductor device comprising: a surface electrode layer, a photoelectric conversion layer, and an electrode connected to the photoelectric conversion layer and detecting a charge generated in the photoelectric conversion layer, in order from a light incident side. A soft X-ray detector, wherein the photoelectric conversion layer and the surface electrode layer each have a thickness satisfying the following conditions (A) and (B). Condition (A) d A ≧ 0.183λ / K A condition (B) d B ≦ 0.183λ / K B where, d A is the thickness of the photoelectric conversion layer, d B is the thickness of the surface electrode layer, K A is the absorption coefficient for light having a wavelength λ of a substance absorption coefficient for light having a wavelength λ of the material constituting the photoelectric conversion layer, K B is constituting the surface electrode layer.
を満足する厚さdC を有する可視光遮蔽用フィルター設
けたことを特徴とする、請求項1に記載の軟X線検出
器。 条件(C) dC ≧0.366/(KVF/λV −KXF/
λX ) 但し、KVFはフィルターを構成する物質の波長λV の可
視光に対する吸収係数、KXFはフィルターを構成する物
質の波長λX の軟X線に対する吸収係数である。2. The following condition (C) is set on the incident side of the surface electrode layer.
2. The soft X-ray detector according to claim 1, wherein a filter for shielding visible light having a thickness d C satisfying the following is provided. Condition (C) d C ≧ 0.366 / (K VF / λ V −K XF /
λ X ) where K VF is the absorption coefficient of the material constituting the filter for visible light of wavelength λ V , and K XF is the absorption coefficient of the material constituting the filter for soft X-rays of wavelength λ X.
る厚さdC を有することを特徴とする、請求項2に記載
の軟X線検出器。 条件(D) dC ≦0.183λX /KXF 3. The soft X-ray detector according to claim 2, wherein the filter has a thickness d C satisfying the following condition (D). Condition (D) d C ≦ 0.183λ X / K XF
電変換層と、該光電変換層に接続された電極を有し該光
電変換層で発生した電荷を検出する半導体検出器とを備
え、前記光電変換層及び表面電極層が各々以下の条件
(E)、(F)及び(G)を満足する厚さを有する軟X
線検出器。 条件(E) dE ≧0.183λX /KXE 条件(F) dF ≧0.366/(KV /λV −KX /
λX ) 条件(G) dF ≦0.183λX /KX 但し、dE は光電変換層の厚さ、dF は表面電極層の厚
さ、KXEは光電変換層を構成する物質の波長λX の軟X
線に対する吸収係数、KV は表面電極層を構成する物質
の波長λV の可視光に対する吸収係数、KX は表面電極
層を構成する物質の波長λX の軟X線に対する吸収係数
である。4. A surface electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a semiconductor detector having an electrode connected to the photoelectric conversion layer and detecting a charge generated in the photoelectric conversion layer, in order from a light incident side. Wherein the photoelectric conversion layer and the surface electrode layer each have a thickness satisfying the following conditions (E), (F) and (G):
Line detector. Condition (E) d E ≧ 0.183λ X / K XE Condition (F) d F ≧ 0.366 / (K V / λ V −K X /
λ X ) Condition (G) d F ≦ 0.183 λ X / K X where d E is the thickness of the photoelectric conversion layer, d F is the thickness of the surface electrode layer, and K XE is the material of the photoelectric conversion layer. soft X of the wavelength λ X
K V is the absorption coefficient of the material constituting the surface electrode layer for visible light of wavelength λ V , and K X is the absorption coefficient of the material constituting the surface electrode layer for soft X-rays of wavelength λ X.
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