JPH02678B2 - - Google Patents
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- JPH02678B2 JPH02678B2 JP58150873A JP15087383A JPH02678B2 JP H02678 B2 JPH02678 B2 JP H02678B2 JP 58150873 A JP58150873 A JP 58150873A JP 15087383 A JP15087383 A JP 15087383A JP H02678 B2 JPH02678 B2 JP H02678B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
- G01T1/20183—Arrangements for preventing or correcting crosstalk, e.g. optical or electrical arrangements for correcting crosstalk
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
Description
［発明の技術分野］
本発明は、シンチレータと多チヤンネル型フオ
トダイオードとを有する放射線検出器の技術分野
に属する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ 放射線断層撮影装置たとえば第３世代あるいは
第４世代のＸ線CT装置は、複数の検出素子を高
密度に一次元配列してなるＸ線検出器を有してい
る。Ｘ線検出器としては、従来主流を占めていた
ガス電離箱の代わりに、近年、シンチレータとフ
オトダイオードとを組み合わせた固体シンチレー
シヨン検出器が汎用されて来た。というのは、固
体シンチレーシヨン検出器に使用されるフオトダ
イオードは高密度実装が可能であるので、高分解
能のCT画像を得るためには検出素子の配列ピツ
チをできるだけ小さくしなければならないという
要請に応ずることができるからである。 第１図に示すように、Ｘ線検出器１は、半導体
基板（例えばｎ型半導体基板）２上に複数の受光
素子（たとえばｐ型の拡散層）３Ａ〜３Ｅを、一
次元に配列されるように、形成してなる多チヤン
ネル型フオトダイオード３と、受光素子３Ａ〜３
Ｅに透明な接着剤４例えばガラス用接着剤で接合
されたシンチレータ素子５Ａ〜５Ｅとを具備す
る。尚、図中において６はコーテイングされた光
反射材である。半導体基板２上の両端に位置する
受光素子３Ａ，３Ｅの受光面積が、内側に位置す
る受光素子３Ｂ〜４Ｄの受光面積よりも小さいの
は、多チヤンネル型フオトダイオード３の製造上
の都合から、半導体基板２にその裁断縁辺から一
定領域には受光素子を形成できないためである。
両端の受光素子３Ａ，３Ｅ以外の受光素子３Ｂ〜
３Ｄの受光面積は、対応するシンチレータ素子５
Ｂ〜５Ｄの光出力面と同一面積にすることが従来
の製造上の通例であつた。これは、シンチレータ
素子からの光出力をなるべく効率良く受光素子に
より受光するという要請による。 ところで、受光素子３Ａ〜３Ｅは静電容量を持
つているが、初段アンプとの結合状態で発生する
ノイズを抑制するためには、この静電容量ができ
るだけ小さい方が好ましい。この静電容量を減ら
す一つの手段として、半導体基板２の抵抗率ρが
数KΩcm程度のものは容易に得られる。一方、受
光素子間の距離d1は、対応するシンチレータ素子
のＸ線入射面積を大きくするために、できるだけ
狭くする方が良い。そして通常、受光素子間の距
離d1は0.1〜0.2mm程度である。 しかしながら、半導体基板２の抵抗率ρを大き
くし、且つ受光素子間の距離d1を小さくすると以
下に示すような問題が発生する。 クロストーク量が増大する。 半導体基板の抵抗率ρを大きくすれば、キヤ
リアの拡散長Ｌも増大することがよく知られた
事実である。この拡散長Ｌが増大し、然も受光
素子間の距離d1が狭くなれば、当然のことなが
ら隣接チヤンネルへのキヤリアの漏洩が起こ
り、クロストークの原因となる。 チヤンネル間の電気的絶縁が悪くなる。 チヤンネル間は電気的に完全に絶縁されてい
ることが理想的である。しかし、一枚の半導体
基板上の多チヤンネルの受光素子を形成する
と、チヤンネル間が完全には絶縁されなくな
る。殊に、受光素子間の距離d1を小さくするこ
とは、チヤンネル間の電気的絶縁を悪くするこ
とになり、後段回路との結合上において好まし
くない影響を与えることになる。 ［発明の目的］ 本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであ
り、多チヤンネル型フオトダイオードのクロスト
ーク量が少なくなり、またチヤンネル間の電気的
絶縁が良く、さらにチヤンネルが持つ静電容量を
小さくでき、ノイズ低減につながる放射線検出器
の提供を目的とする。 ［発明の概要］ 上記目的を達成するための本発明の概要は、入
射した放射線量に応じて光を出力する同一ピツチ
で配列したシンチレータ素子と、半導体基板上の
長手方向に所定間隔で配例、形成した各受光素子
とを接合してなる放射線検出器において、各受光
素子の受光面積を、対応するシンチレータ素子の
光出力面積よりも小さくしたことを特徴とする。 ［発明の実施例］ 以下、本発明の放射線検出器を図面に示す実施
例に従つて具体的に説明する。 第２図は本発明の一実施例を示す概略断面図で
ある。 第２図に示すように本発明の一実施例である放
射線検出器例えばＸ線検出器１が、第１図に示す
Ｘ線検出器１と相違するところは、受光素子３Ａ
〜３Ｅの受光面積を、それに対応するシンチレー
タ素子５Ａ〜５Ｅの光出力面積よりも小さくした
ところである。但し、半導体基板２の両端に位置
する受光素子の縁辺側は第１図の場合と変わつて
いないことは勿論、シンチレータ素子５Ａ〜５Ｅ
の光出力面以外の各面にはすべて光反射材６がコ
ーテイングされており、また、前記シンチレータ
素子５Ａ〜５Ｅの光出力面と受光素子３Ａ〜３Ｅ
の受光面とは透明な接着剤４例えばガラス用接着
剤で接合されている点も従来例（第１図の場合）
と同じである。 ところで、受光素子の受光面積が小さくなつた
ことに伴なう感度の低下が懸念されるが、高抵抗
率の半導体基板を用い且つ各受光素子の端部から
対応するシンチレータ素子の端部までの距離△ｄ
を適切な値にすれば、懸念される感度の低下はほ
とんどない。これを、受光素子としてｐ−ｎ接合
フオトダイオードを使用した場合を例にして具体
的に説明する。通常はｎ型基板上に薄いｐ層が形
成されて、フオトダイオードとなつている。第３
図において示すように、受光素子の受光面の距離
d2（以下d2という）の領域で発生したキヤリアK1
は勿論信号電流として寄与する。受光素子の端部
から対応するシンチレータ素子の端部までの距離
△ｄ（以下△ｄという）の領域で発生したキヤリ
アK2は、その△ｄが半導体基板の少数キヤリア
の拡散長Ｌ（以下Ｌという）よりも小さければや
はり信号電流として寄与できる。換言すれば、△
ｄ＜Ｌが満足されれば、△ｄ＝０の場合すなわち
受光素子の受光面積を対応するシンチレータ素子
の光出力面積と同一にした場合に比してほとんど
感度の劣化がないことになる。実験的に確認した
ところによると例えば△ｄ＝200μｍ、Ｌ＝500μ
ｍの場合（△ｄ＜Ｌは満足されている）、感度の
劣化は全く求められなかつた。 次に、クロストーク減少効果について述べる。
第３図において△ｄ領域で発生したキヤリアK2
が隣チヤンネルのｐ−ｎ接合までに到達するため
には、各受光素子間の距離d1（以下d1という）と
の関係で、最低（d1−△ｄ）の距離を拡散で移動
しなければならない。従つてd1−△ｄ＞Ｌの条件
が満足されれば、クロストークは生じないことに
なる。 次いで、各チヤンネル間における電気的絶縁性
は、d1を大きくすれば大きくなるので、従来例よ
りも本発明の実施例の方が良くなることが明らか
である。これをd1の２つの値について測定して実
験的に確認した事実を以下に示すと、
トダイオードとを有する放射線検出器の技術分野
に属する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ 放射線断層撮影装置たとえば第３世代あるいは
第４世代のＸ線CT装置は、複数の検出素子を高
密度に一次元配列してなるＸ線検出器を有してい
る。Ｘ線検出器としては、従来主流を占めていた
ガス電離箱の代わりに、近年、シンチレータとフ
オトダイオードとを組み合わせた固体シンチレー
シヨン検出器が汎用されて来た。というのは、固
体シンチレーシヨン検出器に使用されるフオトダ
イオードは高密度実装が可能であるので、高分解
能のCT画像を得るためには検出素子の配列ピツ
チをできるだけ小さくしなければならないという
要請に応ずることができるからである。 第１図に示すように、Ｘ線検出器１は、半導体
基板（例えばｎ型半導体基板）２上に複数の受光
素子（たとえばｐ型の拡散層）３Ａ〜３Ｅを、一
次元に配列されるように、形成してなる多チヤン
ネル型フオトダイオード３と、受光素子３Ａ〜３
Ｅに透明な接着剤４例えばガラス用接着剤で接合
されたシンチレータ素子５Ａ〜５Ｅとを具備す
る。尚、図中において６はコーテイングされた光
反射材である。半導体基板２上の両端に位置する
受光素子３Ａ，３Ｅの受光面積が、内側に位置す
る受光素子３Ｂ〜４Ｄの受光面積よりも小さいの
は、多チヤンネル型フオトダイオード３の製造上
の都合から、半導体基板２にその裁断縁辺から一
定領域には受光素子を形成できないためである。
両端の受光素子３Ａ，３Ｅ以外の受光素子３Ｂ〜
３Ｄの受光面積は、対応するシンチレータ素子５
Ｂ〜５Ｄの光出力面と同一面積にすることが従来
の製造上の通例であつた。これは、シンチレータ
素子からの光出力をなるべく効率良く受光素子に
より受光するという要請による。 ところで、受光素子３Ａ〜３Ｅは静電容量を持
つているが、初段アンプとの結合状態で発生する
ノイズを抑制するためには、この静電容量ができ
るだけ小さい方が好ましい。この静電容量を減ら
す一つの手段として、半導体基板２の抵抗率ρが
数KΩcm程度のものは容易に得られる。一方、受
光素子間の距離d1は、対応するシンチレータ素子
のＸ線入射面積を大きくするために、できるだけ
狭くする方が良い。そして通常、受光素子間の距
離d1は0.1〜0.2mm程度である。 しかしながら、半導体基板２の抵抗率ρを大き
くし、且つ受光素子間の距離d1を小さくすると以
下に示すような問題が発生する。 クロストーク量が増大する。 半導体基板の抵抗率ρを大きくすれば、キヤ
リアの拡散長Ｌも増大することがよく知られた
事実である。この拡散長Ｌが増大し、然も受光
素子間の距離d1が狭くなれば、当然のことなが
ら隣接チヤンネルへのキヤリアの漏洩が起こ
り、クロストークの原因となる。 チヤンネル間の電気的絶縁が悪くなる。 チヤンネル間は電気的に完全に絶縁されてい
ることが理想的である。しかし、一枚の半導体
基板上の多チヤンネルの受光素子を形成する
と、チヤンネル間が完全には絶縁されなくな
る。殊に、受光素子間の距離d1を小さくするこ
とは、チヤンネル間の電気的絶縁を悪くするこ
とになり、後段回路との結合上において好まし
くない影響を与えることになる。 ［発明の目的］ 本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであ
り、多チヤンネル型フオトダイオードのクロスト
ーク量が少なくなり、またチヤンネル間の電気的
絶縁が良く、さらにチヤンネルが持つ静電容量を
小さくでき、ノイズ低減につながる放射線検出器
の提供を目的とする。 ［発明の概要］ 上記目的を達成するための本発明の概要は、入
射した放射線量に応じて光を出力する同一ピツチ
で配列したシンチレータ素子と、半導体基板上の
長手方向に所定間隔で配例、形成した各受光素子
とを接合してなる放射線検出器において、各受光
素子の受光面積を、対応するシンチレータ素子の
光出力面積よりも小さくしたことを特徴とする。 ［発明の実施例］ 以下、本発明の放射線検出器を図面に示す実施
例に従つて具体的に説明する。 第２図は本発明の一実施例を示す概略断面図で
ある。 第２図に示すように本発明の一実施例である放
射線検出器例えばＸ線検出器１が、第１図に示す
Ｘ線検出器１と相違するところは、受光素子３Ａ
〜３Ｅの受光面積を、それに対応するシンチレー
タ素子５Ａ〜５Ｅの光出力面積よりも小さくした
ところである。但し、半導体基板２の両端に位置
する受光素子の縁辺側は第１図の場合と変わつて
いないことは勿論、シンチレータ素子５Ａ〜５Ｅ
の光出力面以外の各面にはすべて光反射材６がコ
ーテイングされており、また、前記シンチレータ
素子５Ａ〜５Ｅの光出力面と受光素子３Ａ〜３Ｅ
の受光面とは透明な接着剤４例えばガラス用接着
剤で接合されている点も従来例（第１図の場合）
と同じである。 ところで、受光素子の受光面積が小さくなつた
ことに伴なう感度の低下が懸念されるが、高抵抗
率の半導体基板を用い且つ各受光素子の端部から
対応するシンチレータ素子の端部までの距離△ｄ
を適切な値にすれば、懸念される感度の低下はほ
とんどない。これを、受光素子としてｐ−ｎ接合
フオトダイオードを使用した場合を例にして具体
的に説明する。通常はｎ型基板上に薄いｐ層が形
成されて、フオトダイオードとなつている。第３
図において示すように、受光素子の受光面の距離
d2（以下d2という）の領域で発生したキヤリアK1
は勿論信号電流として寄与する。受光素子の端部
から対応するシンチレータ素子の端部までの距離
△ｄ（以下△ｄという）の領域で発生したキヤリ
アK2は、その△ｄが半導体基板の少数キヤリア
の拡散長Ｌ（以下Ｌという）よりも小さければや
はり信号電流として寄与できる。換言すれば、△
ｄ＜Ｌが満足されれば、△ｄ＝０の場合すなわち
受光素子の受光面積を対応するシンチレータ素子
の光出力面積と同一にした場合に比してほとんど
感度の劣化がないことになる。実験的に確認した
ところによると例えば△ｄ＝200μｍ、Ｌ＝500μ
ｍの場合（△ｄ＜Ｌは満足されている）、感度の
劣化は全く求められなかつた。 次に、クロストーク減少効果について述べる。
第３図において△ｄ領域で発生したキヤリアK2
が隣チヤンネルのｐ−ｎ接合までに到達するため
には、各受光素子間の距離d1（以下d1という）と
の関係で、最低（d1−△ｄ）の距離を拡散で移動
しなければならない。従つてd1−△ｄ＞Ｌの条件
が満足されれば、クロストークは生じないことに
なる。 次いで、各チヤンネル間における電気的絶縁性
は、d1を大きくすれば大きくなるので、従来例よ
りも本発明の実施例の方が良くなることが明らか
である。これをd1の２つの値について測定して実
験的に確認した事実を以下に示すと、
【表】
となり、d1の値を大きくすれば電気的絶縁性が向
上していることがわかる。 更に次いで、チヤンネルの持つ静電容量は、受
光素子の受光面積に比例するので、本発明の実施
例によれば静電容量を減少させることができる。
これをd2の２つの値について実験的に確認した事
実を以下に示すと、
上していることがわかる。 更に次いで、チヤンネルの持つ静電容量は、受
光素子の受光面積に比例するので、本発明の実施
例によれば静電容量を減少させることができる。
これをd2の２つの値について実験的に確認した事
実を以下に示すと、
【表】
となり、d2の値が小さくなれば（つまり受光素子
の受光面積が小さくなれば）、チヤンネルの持つ
静電容量が減少していることがわかる。 最後に、第２図において、各シンチレータ素子
５Ａ〜５Ｅに吸収されずに直接に半導体基板２に
吸収されるＸ線（X1パスを通過したＸ線）につ
いて、発生するノイズの減少効果について述べ
る。X1パスを通過したＸ線が半導体基板に吸収
された場合もキヤリアを発生する。このキヤリア
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ことが証明
できる。ここでいうＸ線エネルギー変換効率とい
うのは、吸収したＸ線エネルギーの何％が信号電
流発生に寄与するかを示す指標で、例えばシンチ
レータとしてタングステン酸カドミウム
（cdW04）を使えば、シンチレータのエネルギー
変換効率は約２％であるが、拡散長Ｌの大きい半
導体基板においては約100％である。ところが、
本発明の実施例によれば、X1パスを通つて半導
体基板に吸収されて発生するキヤリアは、キヤリ
アの発生箇所とｐ−ｎ接合までの距離が増大する
ことによつて、信号電流に混入する割合を従来例
よりも小さくすることが可能となり、X1パスに
おけるＸ線による量子ノイズを減少することがで
きることになる。 ［発明の効果］ 本発明は以上説明したように、△ｄの値を△ｄ
＜Ｌ＜d1−△ｄの関係が成り立つように適切に定
めることにより、感度の劣化がほとんど生じるこ
となく、以下の効果を奏するものである。すなわ
ち、本発明は、多チヤンネル型フオトダイオー
ドのクロストーク量が減少でき、チヤンネル間
の電気的絶縁が良好になり、チヤンネルの持つ
静電容量を減少でき、X1パスにおけるＸ線よ
る量子ノイズを減少できる等の効果を奏する放射
線検出器を提供できる。
の受光面積が小さくなれば）、チヤンネルの持つ
静電容量が減少していることがわかる。 最後に、第２図において、各シンチレータ素子
５Ａ〜５Ｅに吸収されずに直接に半導体基板２に
吸収されるＸ線（X1パスを通過したＸ線）につ
いて、発生するノイズの減少効果について述べ
る。X1パスを通過したＸ線が半導体基板に吸収
された場合もキヤリアを発生する。このキヤリア
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ことが証明
できる。ここでいうＸ線エネルギー変換効率とい
うのは、吸収したＸ線エネルギーの何％が信号電
流発生に寄与するかを示す指標で、例えばシンチ
レータとしてタングステン酸カドミウム
（cdW04）を使えば、シンチレータのエネルギー
変換効率は約２％であるが、拡散長Ｌの大きい半
導体基板においては約100％である。ところが、
本発明の実施例によれば、X1パスを通つて半導
体基板に吸収されて発生するキヤリアは、キヤリ
アの発生箇所とｐ−ｎ接合までの距離が増大する
ことによつて、信号電流に混入する割合を従来例
よりも小さくすることが可能となり、X1パスに
おけるＸ線による量子ノイズを減少することがで
きることになる。 ［発明の効果］ 本発明は以上説明したように、△ｄの値を△ｄ
＜Ｌ＜d1−△ｄの関係が成り立つように適切に定
めることにより、感度の劣化がほとんど生じるこ
となく、以下の効果を奏するものである。すなわ
ち、本発明は、多チヤンネル型フオトダイオー
ドのクロストーク量が減少でき、チヤンネル間
の電気的絶縁が良好になり、チヤンネルの持つ
静電容量を減少でき、X1パスにおけるＸ線よ
る量子ノイズを減少できる等の効果を奏する放射
線検出器を提供できる。
第１図は従来の放射線検出器を示す概略断面
図、第２図は本発明の一実施例を示す概略断面
図、第３図は本発明の効果を示すための説明図で
ある。 １……放射線検出器（Ｘ線検出器）、２……半
導体基板、３Ａ〜３Ｅ……受光素子、５Ａ〜５Ｅ
……シンチレータ素子。
図、第２図は本発明の一実施例を示す概略断面
図、第３図は本発明の効果を示すための説明図で
ある。 １……放射線検出器（Ｘ線検出器）、２……半
導体基板、３Ａ〜３Ｅ……受光素子、５Ａ〜５Ｅ
……シンチレータ素子。
Claims (1)
- １ 入射した放射線量に応じて光を出力する同一
ピツチで配列したシンチレータ素子と、半導体基
板上の長手方向に所定間隔で配例、形成した各受
光素子とを接合してなる放射線検出器において、
各受光素子の受光面積を、対応するシンチレータ
素子の光出力面積よりも小さくしたことを特徴と
する放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150873A JPS6042671A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150873A JPS6042671A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042671A JPS6042671A (ja) | 1985-03-06 |
| JPH02678B2 true JPH02678B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=15506240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58150873A Granted JPS6042671A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042671A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2628562A1 (fr) * | 1988-03-11 | 1989-09-15 | Thomson Csf | Dispositif d'imagerie a structure matricielle |
| JP2023176239A (ja) * | 2022-05-31 | 2023-12-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器及び放射線検出装置 |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58150873A patent/JPS6042671A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6042671A (ja) | 1985-03-06 |
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