(57)【要約】      （修正有）【課題】位置検出精度の高い放射線検出装置を提供する【解決手段】第１面及び反対側に第２面を有する基材、第１面に配置された第１電極、第１方向において第１電極と隣り合う第２電極、第１方向と交差する第２方向において第１電極と隣り合う第３電極、第１方向において第３電極と隣り合い、第２方向において第２電極と隣り合う第４電極、並びに基材の第１面上に配置され、第１電極と第２電極との間、第１電極と第３電極との間、第２電極と第４電極との間、及び第３電極と第４電極との間に設けられた第５電極を含む検出素子と、第２面側に配置され、第１電極と接続される第１配線、第２電極と接続される第２配線、第３電極と接続される第３配線、及び第４電極と接続される第４配線を含む配線層と、第１配線、第２配線、第３配線及び第４配線と接続される回路素子と、を有する放射線検出装置１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び前記第１面の反対側に第２面を有する基材、
前記第１面に配置された第１電極、
第１方向において前記第１電極と隣り合う第２電極、
前記第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と隣り合う第３電極、
前記第１方向において前記第３電極と隣り合い、前記第２方向において前記第２電極と隣り合う第４電極、並びに
前記基材の前記第１面上に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間、前記第１電極と前記第３電極との間、前記第２電極と前記第４電極との間、及び前記第３電極と前記第４電極との間に設けられた第５電極を含む検出素子と、
前記第２面側に配置され、前記第１電極と接続される第１配線、前記第２電極と接続される第２配線、前記第３電極と接続される第３配線、及び前記第４電極と接続される第４配線を含む配線層と、
前記配線層と対向して配置され、前記第１配線、前記第２配線、前記第３配線及び前記第４配線と接続される回路素子と、を有することを特徴とする、
放射線検出装置。
【請求項２】
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極及び前記第４電極は、前記第１面から前記第２面まで貫通する部分を有する、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記第５電極は、前記第１電極を囲む第１開口部、前記第２電極を囲む第２開口部、前記第３電極を囲む第３開口部及び前記第４電極を囲む第４開口部を有することを特徴とする、
請求項２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第１開口部、前記第２開口部、前記第３開口部及び前記第４開口部は、円形状を有することを特徴とする、
請求項３に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記検出素子に離隔して設けられた第２検出素子をさらに含むことを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記検出素子の前記第５電極と、前記第２検出素子とは、架設された電極により電気的に接続されることを特徴とする、
請求項５に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記第５電極は、前記第１面から前記第２面まで貫通する部分を有することを特徴とする、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記配線層上に配置された外部接続端子と、
前記外部接続端子と接続される配線基板とをさらに含むことを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記外部接続端子の厚さは、前記回路素子の厚さよりも大きい、
請求項８に記載の放射線検出装置。
【請求項１０】
前記第５電極は、前記第１面から前記第２面まで貫通する部分を有し、前記配線層に設けられた第５配線を介して前記外部接続端子と接続されることを特徴とする、
請求項９に記載の放射線検出装置。
【請求項１１】
前記回路素子に対向して配置された配線基板と、
前記回路素子と前記配線基板との間に配置された外部接続端子とをさらに含むことを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項１２】
放射線が物質と相互作用して発生した電荷を検知する２つ以上の電極が同一平面上に第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に分離して配置された検出素子と、
前記２つ以上の電極のそれぞれと個々に接続される配線を有する配線層と、
前記配線層上の同一平面上に配置され、前記配線と個々に接続される接続パッドと、
前記接続パッドに対向して配置され、前記接続パッドと接続される回路素子と、を有することを特徴とする、
放射線検出装置。
【請求項１３】
前記物質は、気体である、
請求項１２に記載の放射線検出装置。
【請求項１４】
前記配線層上に配置された外部接続端子と、
前記外部接続端子と接続される配線基板とをさらに含むことを特徴とする、
請求項１２または１３に記載の放射線検出装置。
【請求項１５】
前記外部接続端子の厚さは、前記回路素子の厚さよりも大きい、
請求項１４に記載の放射線検出装置。
【請求項１６】
前記外部接続端子は前記回路素子の外側に配置されることを特徴とする、
請求項９または１５に記載の放射線検出装置。
【請求項１７】
前記回路素子上に配置され、前記配線層と接続される部分を有する第２外部接続端子を含むことを特徴とする、
請求項１６に記載の放射線検出装置。
【請求項１８】
前記回路素子は、入力端子、前置増幅部、及び前記入力端子と前置増幅器との間に配置されたＡＣカップリング回路を有する入力部を含むことを特徴とする、
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項１９】
前記回路素子と前記配線層との間に保護回路を有することを特徴とする、
請求項１８に記載の放射線検出装置。
【請求項２０】
前記保護回路は、ヒューズ素子であることを特徴とする、
請求項１９に記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピクセル型電極によるガス電子増幅型の放射線検出装置の研究が進められている。このような放射線検出装置は、ピクセル型電極を用いることによって放射線を検出する。このとき、荷電粒子の飛跡を検出することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−６０４７号公報
【特許文献２】特許５７９０７５０号公報
【特許文献３】特許５５１５８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜３に開示された放射線検出装置によれば、放射線（荷電粒子）が気体と相互作用することにより電子が生じ、その電子をピクセル型電極において捕捉することによって、間接的に放射線を検出する。この場合、ピクセル型電極に用いられるアノード電極及びカソード電極が、それぞれ直交する方向に接続され、信号はＸ方向・Ｙ方向のマトリックスとして検出され、装置端部から信号の取出しが行われる。しかしながら、この検出方法を用いた場合、離れた場所に同時に検出信号が生じた場合にそれらの信号を分離するのが困難となる場合がある。
【０００５】
また、従来の検出方法の場合、検出素子は、素子端部に設けられた配線基板などを介在して周辺回路と接続されていたが、微弱信号のためにノイズが乗り易いために検出精度が低下する場合があった。
【０００６】
また、特許文献２のように微弱信号を保護するために、シールド部材（図示せず）が必要であった。
【０００７】
本開示は、位置検出精度の高い放射線検出装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一実施形態において、第１面及び第１面の反対側に第２面を有する基材、第１面に配置された第１電極、第１方向において第１電極と隣り合う第２電極、第１方向と交差する第２方向において第１電極と隣り合う第３電極、第１方向において第３電極と隣り合い、第２方向において第２電極と隣り合う第４電極、並びに基材の第１面上に配置され、第１電極と第２電極との間、第１電極と第３電極との間、第２電極と第４電極との間、及び第３電極と第４電極との間に設けられた第５電極を含む検出素子と、第２面側に配置され、第１電極と接続される第１配線、第２電極と接続される第２配線、第３電極と接続される第３配線、及び第４電極と接続される第４配線を含む配線層と、配線層と対向して配置され、第１配線、第２配線、第３配線及び第４配線と接続される回路素子と、を有する放射線検出装置が、提供される。
【０００９】
上記放射線検出装置において、第１電極、第２電極、第３電極及び第４電極は、第１面から第２面まで貫通する部分を有してもよい。
【００１０】
上記放射線検出装置において、第５電極は、第１電極を囲む第１開口部、第２電極を囲む第２開口部、第３電極を囲む第３開口部及び第４電極を囲む第４開口部を有してもよい。
【００１１】
上記放射線検出装置において、第１開口部、第２開口部、第３開口部及び第４開口部は、円形状を有してもよい。
【００１２】
上記放射線検出装置において、検出素子に離隔して設けられた第２検出素子をさらに含んでもよい。
【００１３】
上記放射線検出装置において、検出素子と、第２検出素子とは、架設された電極により電気的に接続されてもよい。
【００１４】
上記放射線検出装置において、第５電極は、第１面から第２面まで貫通する部分を有してもよい。
【００１５】
上記放射線検出装置において、配線層上に配置され、配線と接続される部分を有する外部接続端子を含んでもよい。
【００１６】
上記放射線検出装置において、外部接続端子の厚さは、回路素子の厚さよりも大きくてもよい。
【００１７】
上記放射線検出装置において、第５電極は、第１面から第２面まで貫通する部分を有し、配線層に設けられた第５配線を介して外部接続端子と接続されてもよい。
【００１８】
上記放射線検出装置において、回路素子に対向して配置された配線基板と、回路素子と配線基板との間に配置された外部接続端子とをさらに含んでもよい。
【００１９】
本開示の一実施形態において、放射線が物質と相互作用して発生した電荷を検知する２つ以上の電極が同一平面上に第１方向および第１方向と交差する第２方向に分離して配置された検出素子と、２つ以上の電極のそれぞれと個々に接続される配線を有する配線層と、配線層上の同一平面上に配置され、配線と個々に接続される接続パッドと、接続パッドに対向して配置され、接続パッドと接続される回路素子と、を有する放射線検出装置が提供される。
【００２０】
上記放射線検出装置において、物質は気体であってもよい。
【００２１】
上記放射線検出装置において、外部接続端子は回路素子の外側に配置されてもよい。
【００２２】
上記放射線検出装置において、回路素子上に配置され、配線層と接続される部分を有する第２外部接続端子を含んでもよい。
【００２３】
上記放射線検出装置において、回路素子は、入力端子、前置増幅部、及び入力端子と前置増幅器との間に配置されたＡＣカップリング回路を有する入力部を含んでもよい。
【００２４】
上記放射線検出装置において、回路素子と第１配線、第２配線、第３配線及び第４配線との間に保護回路を有してもよい。
【００２５】
上記放射線検出装置において、保護回路は、ヒューズ素子であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本開示の一実施形態によれば、位置検出精度の高い放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示の第１実施形態における放射線検出器の斜視図である。
【図２】本開示の第１実施形態における放射線検出装置のうち検出素子の電極部分を説明する上面図である。
【図３】本開示の第１実施形態における放射線検出装置を説明する断面図（図２における断面線Ａ−Ａ’の断面構造）である。
【図４】本開示の第１実施形態における放射線検出装置１００の底面図である。
【図５】本開示の第１実施形態における放射線検出装置を用いた放射線の検出原理を説明する図である。
【図６】本開示の第１実施形態における放射線検出装置において、アノード電極が電子を捕捉したときの各電極に生じる電荷を説明する図である。
【図７】本開示の第１実施形態における放射線検出装置における検出信号の流れを説明する図である。
【図８】本開示の第１実施形態における放射線検出装置において、検出信号の流れを説明する図である。
【図９】本開示の第１実施形態における放射線検出装置の回路図の一部である。
【図１０】本開示の第２実施形態における放射線検出装置を説明する断面図である。
【図１１】本開示の第３実施形態における放射線検出装置を説明する断面図である。
【図１２】本開示の第４実施形態における放射線検出装置を説明する断面図である。
【図１３】本開示の第４実施形態における放射線検出装置を上面図の一部である。
【図１４】本開示の第５実施形態における放射線検出装置を説明する断面図である。
【図１５】本開示の第６実施形態における放射線検出装置を説明する断面図である。
【図１６】本開示の第７実施形態における放射線検出装置を説明する断面図である。
【図１７】本開示の第８実施形態における放射線検出装置の回路図の一部である。
【図１８】本開示の各実施形態における放射線検出装置の具体的な構成例を説明する図である。
【図１９】本開示の各実施形態における放射線検出装置の具体的な構成例を説明する図である。
【図２０】従来の放射線検出装置を説明する上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本開示の一実施形態に係る放射線検出装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率（各構成間の比率、縦横高さ方向の比率等）は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
【００２９】
＜第１実施形態＞
（１−１．放射線検出器１０の構成）
図１を用いて、本開示の一実施形態に係る放射線検出装置１００を備える放射線検出器１０の構成の概要を説明する。本実施形態に係る放射線検出器１０は、ドリフト電極８０、放射線検出装置１００及びチャンバー５０を備えている。ドリフト電極８０と、放射線検出装置１００とは、チャンバー５０内に一定のスペースを介して対向して配置される。チャンバー５０の内部には、アルゴンやキセノンなどの希ガスと、エタンやメタンなどの常温でガスのアルカンもしくは二酸化炭素を含む消光作用を有するガス（クエンチングガス）と、の混合ガスで封入されている。なお、チャンバー５０の内部にはこれらのガスが単体で封入されていてもよく、二種類以上の混合ガスが封入されていてもよい。
【００３０】
（１−２．放射線検出装置１００の構成）
放射線検出装置１００の構造について説明する。以下の説明において、検出素子１１０は、電子を捕捉する単位となるピクセル（アノード電極）が４×４で配置されている例を示す。なお、この配置は、説明を容易化するための例示である。実際には、２５６×２５６などの多くのピクセルが配置される場合が多い。
【００３１】
図２は、本開示の第１実施形態における放射線検出装置１００のうち検出素子１１０の電極部分を説明する上面図である。図３は、本開示の第１実施形態における放射線検出装置１００の断面構造（図２における断面線Ａ−Ａ’の断面構造）を示す模式図である。図４は、本開示の第１実施形態における放射線検出装置１００の底面図である。放射線検出装置１００は、検出素子１１０、配線層１３０、外部接続端子１４０、回路素子１５０、および配線基板１７０を含む。以下に各構成について詳述する。
【００３２】
図２および図３に示すように、検出素子１１０において、絶縁基板１０８の第１面１０８ａ上にアノード電極１０１およびカソード電極１０３が配置されている。アノード電極１０１は、この例では、Ｘ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）に沿って、マトリクス状に配置されている。また、この例では、Ｘ方向に隣り合うアノード電極１０１間の距離と、Ｙ方向に隣り合うアノード電極１０１間の距離とが等しくなっている。なお、Ｘ方向とＹ方向とは９０度で交差する。
【００３３】
アノード電極１０１は、電子を捕捉する単位となるピクセルに対応する。上述したように、この例では、アノード電極１０１は、Ｘ方向に４ピクセル、Ｙ方向に４ピクセル、合計１６ピクセルに対応して配置されている。以下の説明において、１６ピクセルが配置された領域を検出領域という場合がある。
【００３４】
図２において、放射線検出装置１００は、複数のアノード電極１０１は、その配置された場所によって、アノード電極１０１−ｘｙという。ここでのｘは、アノード電極１０１−１１（図２において左下のピクセル）を基準としたＸ方向の座標（１〜４）を示す。一方、ｙは、アノード電極１０１−１１を基準としたＹ方向の座標（１〜４）を示す。すなわち、アノード電極１０１−４１は右下のアノード電極１０１に対応し、アノード電極１０１−１４は左上のアノード電極１０１に対応し、アノード電極１０１−４４は右上のアノード電極１０１に対応する。このとき、アノード電極１０１−３２（第２電極ともいう）は、Ｘ方向においてアノード電極１０１−２２（第１電極ともいう）と隣り合う。アノード電極１０１−２３（第３電極ともいう）は、Ｙ方向においてアノード電極１０１−２２と隣り合う。アノード電極１０１−３３（第４電極ともいう）は、Ｘ方向とＹ方向の間の方向においてアノード電極１０１−２２と隣り合う。そして、さらにアノード電極１０１−３３は、Ｘ方向にアノード電極１０１−２３と隣り合い、Ｙ方向においてアノード電極１０１−３２と隣り合う。
【００３５】
また、ピクセルの位置を示すのものとして、ピクセル（ｘｙ）という場合もある。例えば、ピクセル（１１）は、アノード電極１０１−１１に対応する。
【００３６】
上記において、カソード電極１０３（第５電極ともいう）は、面状に設けられ、格子状に配置された複数の円形状の開口部１０３ａを有する。アノード電極１０１の各々は、対応する開口部１０３ａに囲まれて設けられる。具体的には、アノード電極１０１−２２は、開口部１０３ａ−２２（第１開口部ともいう）に囲まれて設けられている。アノード電極１０１−３２は、開口部１０３ａ−３２（第２開口部ともいう）に囲まれて設けられている。アノード電極１０１−２３は、開口部１０３ａ−２３（第３開口部ともいう）に囲まれて設けられている。アノード電極１０１−３３は、開口部１０３ａ−３３（第４開口部ともいう）に囲まれて設けられている。このとき、カソード電極１０３は、アノード電極１０１−２２とアノード電極１０１−３２との間、アノード電極１０１−２２とアノード電極１０１−２３との間、アノード電極１０１−２３とアノード電極１０１−３３との間、およびアノード電極１０１−３２とアノード電極１０１−３３との間、さらにアノード電極１０１−２２とアノード電極１０１−３３との間に設けられているということができる。
【００３７】
また、カソード電極１０３の外形は、絶縁基板の外形よりも小さく設けられている。これにより、検出素子１１０を製造時において、カソード電極１０３が剥離してしまうことが防止される。
【００３８】
アノード電極１０１およびカソード電極１０３には、導電材料として例えば銅が用いられる。
【００３９】
絶縁基板１０８（基材ともいう）には、高抵抗材料が用いられる。この例では、絶縁基板１０８としてガラス基板が用いられる。絶縁基板１０８の厚さは、特に制限されず、所望の厚さを有していればよい。この例では、絶縁基板１０８の厚さは、３００μｍである。
【００４０】
複数のアノード電極１０１は、絶縁基板１０８の貫通孔１０８ｃに設けられた第１面１０８ａから第２面１０８ｂまで貫通する貫通電極１１１を介して絶縁基板の第２面１０８ｂに設けられたアノード配線１２１と接続されている。アノード配線１２１の線幅は限定されないが、細いほうが好ましい。具体的には２０μｍ以下が好ましい。アノード配線１２１の線幅が細いことにより、アノード配線１２１とカソード電極１０３との間の容量を小さく抑えられ、アノード電極１０１とカソード電極１０３との間での電界集中を大きくすることができ、後述する電子雪崩における増幅率を高めることができる。なお、この例ではアノード電極１０１および貫通電極１１１を合わせて一つのアノード電極として定義する。このとき、貫通電極１１１は第１面１０８ａから第２面１０８ｂまで貫通する部分とし、アノード電極１０１は開口部１０３ａにおいて露出する部分とすることができる。この例では、検出素子１１０において、アノード電極１０１−２２、アノード電極１０１−３２、アノード電極１０１−２３、およびアノード電極１０１−３３は、それぞれ貫通する部分を有している。
【００４１】
また、アノード電極１０１は、貫通電極１１１との間にビア電極１０６を有してもよい。ビア電極１０６は、絶縁層１０５のビア１０５ａに設けられる。ビア電極１０６の上面部分１０６ａの直径ｄ５は、アノード電極１０１の直径ｄ２よりも小さいことが好ましい。これにより、検出素子１１０を製造する際に、ビア電極１０６の上面をエッチングした場合においても絶縁基板１０８に設けられた貫通孔１０８ｃ内にエッチング液が浸透してしまうことが防止される。同様に、アノード配線１２１と貫通電極１１１との間にビア電極１２６が設けられる。ビア電極１２６は、絶縁層１２５に設けられたビア１２５ａに配置される。本実施形態では、絶縁基板１０８および絶縁層１０５を合わせて基材とする。
【００４２】
絶縁層１０５および絶縁層１２５には、絶縁材料が用いられる。この例では、絶縁層１０５にはポリイミド樹脂が用いられる。なお、絶縁層１０５には、ポリイミド樹脂以外の有機絶縁材料のほか、酸化シリコン膜などの無機絶縁材料が設けられてもよい。
【００４３】
アノード配線１２１は、それぞれのアノード電極１０１に対して、一つずつ配置される。例えば、アノード電極１０１のうちアノード電極１０１−２２には、アノード配線１２１のうちアノード配線１２１−２２が対応して配置される。同様に、アノード電極１０１−３２、アノード電極１０１−２３、およびアノード電極１０１−３３には、それぞれアノード配線１２１−３２、アノード配線１２１−２３、およびアノード配線１２１−３３が対応して配置される。アノード配線１２１は、配線層１３０に設けられた接続パッド１３３と接続される。このとき、アノード配線１２１は、端子として用いられる部分とともに、配線状に引き回される部分を有していてもよい。アノード配線１２１がアノード電極１０１と一対一で対応することにより、後述するように、別座標で同時刻に２つのアノード電極で電荷が捕捉されたとしても、検出位置を正確に把握することができる。
【００４４】
カソード電極１０３は、電圧印加用として絶縁基板１０８の貫通孔１０８ｃに設けられた貫通電極１１３（第１面１０８ａから第２面１０８ｂまで貫通する部分ともいう）を介して絶縁基板１０８の第２面１０８ｂに設けられたカソード配線１２３と接続されている。このとき、カソード電極１０３および貫通電極１１３を合わせてカソード電極として定義する。上記において、カソード電極１０３は、第１面１０８ａから第２面１０８ｂまで貫通する部分を有することができる。
【００４５】
配線層１３０は、上述したアノード配線１２１、カソード配線１２３、絶縁層１２５、ビア電極１２６に加えて、絶縁層１３１、ビア電極１３２、接続パッド１３３を含んでいる。接続パッド１３３は、アノード配線１２１と絶縁層１３１内のビアに設けられたビア電極１３２を介して接続される。このとき、接続パッド１３３は、アノード配線１２１に対応して複数設けられる。具体的には、アノード配線１２１−２２は、接続パッド１３３の一つである第１配線と接続される。アノード配線１２１−３２は、接続パッド１３３の一つである第２配線と接続される。アノード配線１２１−２３は、接続パッド１３３の一つである第３配線と接続される。アノード配線１２１−３３は、接続パッド１３３の一つである第４配線と接続される。
【００４６】
絶縁層１３１は、絶縁層１０５と同様の材料が用いられる。この例では、絶縁層１３１には、ポリイミド樹脂が用いられる。接続パッド１３３には、アノード電極１０１、アノード配線１２１と同様の材料が用いられる。ビア電極１３２には、ビア電極１０６と同様の材料が用いられる。この例では、ビア電極１３２および接続パッド１３３には、銅が用いられる。
【００４７】
回路素子１５０は、図３および図４に示すように、絶縁基板１０８の第２面１０８ｂ側において配線層１３０上に配置される。このとき、回路素子１５０は、検出素子１１０の中央位置に配置され、回路素子１５０の外側に外部接続端子１４０が配置される。なお、例示する関係上、図３は、回路素子１５０の両側に外部接続端子１４０が一つ配置されている。
【００４８】
このとき、電圧供給用として、カソード配線１２３は、接続パッド１３３の一部（第５配線ともいう）を介して外部接続端子１４０の一つ（この例では、外部接続端子１４０−１）と接続される。本実施形態では、検出素子１１０への高電圧の供給を、回路素子１５０を経由しないで行うことができる。これによって信号系と高圧電源系が分離できるため、ノイズが発生することを防止することができる。
【００４９】
回路素子１５０の入力端子１５１は、接続パッド１３３とバンプ電極１４５（第２外部接続端子ともいう）を介して接続される。このとき、接続パッド１３３（第１配線、第２配線、第３配線、および第４配線）のそれぞれが独立して回路素子１５０と接続されるということができる。
【００５０】
バンプ電極１４５としては、銅（Ｃｕ）ピラーが用いられる。Ｃｕピラーの場合、接続パッド１３３上とＣｕピラーとの間にＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂｕｍｐ  ｍｅｔａｌ）が設けられ、さらにＣｕピラーの上部にははんだが配置される。回路素子１５０の実装において、入力端子１５１を保護するため、封止材１３７が設けられる。この例では、封止材１３７としてアンダーフィル材が用いられる。なお、封止材１３７には、接続実装時にバンプ電極１４５と合わせて異方性導電膜（ＡＣＦ），異方性導電ペースト（ＡＣＰ），非導電ペースト（ＮＣＰ），非導電膜（ＮＣＦ）などの封止材料を用いてもよい。
【００５１】
外部接続端子１４０は、配線層１３０上に配置される。外部接続端子１４０は、配線基板１７０と接続される。外部接続端子１４０には、はんだボールが用いられる。はんだボールの場合、配線層１３０の接続パッド１３３と外部接続端子１４０との間にはニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の積層からなるＵＢＭを設けてもよい。なお、外部接続端子１４０は、はんだボールに限定されず、リード配線を用いてもよい。接続パッド１３３の上面からはんだボールの上部までの距離ｈ１（外部接続端子１４０の厚さともいう）は、回路素子１５０の厚さｈ２よりも大きい。
【００５２】
また、図３において、回路素子１５０と配線基板１７０とは、配線層１３０および外部接続端子１４０を介して接続されている。なお、図示していないが、配線層１３０、外部接続端子１４０および配線基板１７０の間隙には、アンダーフィル樹脂が充填されることにより封止されてもよい。
【００５３】
配線基板１７０には、この例ではプリント配線基板が用いられる。配線基板１７０の配線材料としては、銅配線が用いられる。配線基板１７０には、信号処理回路や制御回路が実装されている。
【００５４】
ここで、放射線検出装置１００の各構成の寸法について、以下の通り例示する。
・隣り合うアノード電極１０１の中心間距離ｄ１（１ピクセル長）：０．４ｍｍ
・アノード電極１０１の直径ｄ２：６０μｍ
・開口部１０３ａの直径ｄ３：２５０μｍ
・アノード電極１０１およびカソード電極１０３間の距離ｄ４：７５μｍ
・ビア電極１０６の上面部分の直径ｄ５：５０μｍ
・検出素子１１０一辺の長さｄ６：９．６ｍｍ
・回路素子１５０一辺の長さｄ７：５ｍｍ
・回路素子１５０の端部から検出素子１１０の端部までの距離ｄ８：２．３ｍｍ
・回路素子１５０のうち隣りあう入力端子１５１の間の中心間距離：０．２ｍｍ
・隣り合う外部接続端子１４０の中心間距離ｄ９（１ピクセル長）：０．５ｍｍ
・外部接続端子１４０の厚みｈ１：０．３ｍｍ
・集積回路の厚みｈ２：０．２ｍｍ
【００５５】
（１−３．放射線の検出原理）
以下に放射線検出器１０における放射線の検出原理について、図５および図６を用いて説明する。ドリフト電極８０は、接地電圧（ＧＮＤ）に対して負の電圧が印加されている。アノード電極１０１は、接地電圧（ＧＮＤ）が印加されている。カソード電極１０３は、接地電圧（ＧＮＤ）に対して負の電圧が印加されている。この例では、カソード電極１０３に−４００Ｖが印加される。なお、アノード電極１０１とカソード電極１０３に与えられる電圧をそれぞれ変えて用いてもよい。
【００５６】
図５は、本開示の第１実施形態における検出素子１１０を用いた放射線の検出原理を説明する図である。チャンバー５０に放射線（荷電粒子ＥＰ）が入射すると、チャンバー５０内に存在する気体との相互作用により電子雲ＥＣが形成される。ドリフト電極８０とアノード電極１０１との間に発生させた電界Ｅにより、この電子雲の各電子はＺ方向に沿って検出素子１１０側に引き寄せられる。検出素子１１０側に引き寄せられた電子は、カソード電極１０３とアノード電極１０１とで形成される高電界によって加速されて、アノード電極１０１に引き寄せられる。このとき、電子が気体と衝突して、気体を電離させる。電離によって生じた電子は雪崩的に増殖してアノード電極１０１に捕捉される。捕捉された電子によりアノード電極１０１は負電荷を有し、カソード電極１０３は正に帯電する。こうした増殖した電子の影響によって、これらの電荷から生じるパルス信号（電圧変動）は、電気信号として読み出せる程度に大きくなる。
【００５７】
また、これらの検出信号における電圧変動が生じた時刻と、その電圧変動が生じた電気信号を出力する端子（アノード電極）の位置とを用いることによって、荷電粒子ＥＰの飛跡を演算することができる。
【００５８】
図５および図６の場合、アノード電極１０１−２２およびアノード電極１０１−３３において電子が捕捉される。このとき、アノード電極１０１−２２で捕捉された電子は、アノード電極１０１−２２からアノード配線１２１−２２と流れ、さらに接続パッド１３３、バンプ電極１４５、および入力端子１５１を介して回路素子１５０に送られる。同様に、アノード電極１０１−３３で捕捉された電子は、アノード電極１０１−３３からアノード配線１２１−３３と流れ、さらに接続パッド１３３、バンプ電極１４５、および入力端子１５１を介して回路素子１５０に送られる。
【００５９】
ここで、従来の検出方法について説明する。図２０は、従来の放射線検出装置の上面図である。従来の場合、電気信号はアノード電極５０１から絶縁基板５０８の端部に配置された端子電極５０５へ送られ、さらに接続配線５０７を介して外部に設けられた集積回路を用いて読み出されていた。従来の検出方法の場合、アノード電極５０１の端子電極５０５及びカソード電極５０３の端子電極５１３が、それぞれ直交する方向に配置されるため、検出信号がＸ方向およびＹ方向のマトリックスとして検出される。
【００６０】
上記について、より具体的に説明する。従来の検出方法においてアノード電極５０１（アノード電極５０１−１〜５０１−４）およびカソード電極５０３（カソード電極５０３−１〜５０３−４）が配置されている場合に、並び番号として左から２番目のアノード電極をアノード電極５０１−２、３番目のアノード電極をアノード電極５０１−３とし、並び番号として下から２番目のカソード電極をカソード電極５０３−２、３番目のカソードをカソード電極５０３−３とする。アノード電極５０１−２の４つの電極は、それぞれ絶縁基板５０８の反対側の面で接続されている。アノード電極５０１−３も同様である。アノード電極５０１−２、アノード電極５０１−３、カソード電極５０３−２、およびカソード電極５０３−３がそれぞれ交差する位置Ｓは、Ｓ（５０１−２，５０３−２）、Ｓ（５０１−２，５０３−３）、Ｓ（５０１−３，５０３−２）、Ｓ（５０１−３，５０３−３）の４つとなる。放射線とガスとの相互作用に起因して電離した電子が生じた場合、アノード電極５０１−２とアノード電極５０１−３において同時に信号が検出されるとともに、カソード電極５０３−２とカソード電極５０３−３において同時に信号が検出される。このとき、これらの信号がマッチングしていると判断された場合、Ｓ（５０１−２，５０３−２）とＳ（５０１−３，５０３−３）とで同時に検出されたのか、Ｓ（５０１−２，５０３−３）とＳ（５０１−３，５０３−２）とで同時に検出されたのかの判別ができない。この結果、異なる場所に同時に検出信号が生じた場合にそれらの信号を分離するのが困難である。
【００６１】
なお、従来の検出方法においても、各電極パターンでの信号伝送スピードの差や信号量などを利用すれば検出位置の分別は可能である。しかしながら、実際には、検出される電極パターン間の距離が短いほど、検出位置の分別は困難となる。さらに、信号検出された電極数が増えるほどより一層困難となってしまう。
【００６２】
一方、本実施形態の場合、図２に示すように、アノード配線１２１はそれぞれＸ方向およびＹ方向の両方向に対して分離して設けられており、電気信号（電荷）は、アノード電極１０１からアノード配線１２１と流れ、さらに接続パッド１３３、バンプ電極１４５、および入力端子１５１を介して回路素子１５０に送られる。このとき、従来の端子電極に相当する電極は、アノード配線１２１が担うこととなる。上述した通り、アノード配線１２１のそれぞれに対して固有のものとして配置されており、回路素子１５０の入力端子１５１もそれぞれ分離して設けられているため、異なる場所に同時に検出信号が発生したとしても高精度かつ容易に分離することができる。
【００６３】
このように、本実施形態における放射線検出装置１００は、２つのアノード電極１０１において同時に電子が捕捉された場合であっても、検出位置を容易に特定することができる。したがって、誤検出を低減することができ、その結果、放射線の位置検出精度が向上する。
【００６４】
なお、この例では、検出素子１１０は、４×４のピクセル（アノード電極１０１）を有していたが、１つのアノード電極１０１を基準として、少なくとも、Ｘ方向に並ぶ２つのアノード電極１０１と、Ｙ方向に並ぶ２つのアノード電極１０１とを有していることにより、構成を一般化できる。Ｘ方向またはＹ方向に並ぶ２つのアノード電極１０１は、隣り合うアノード電極１０１として定義されてもよいし、隣り合わないアノード電極１０１として定義されてもよい。隣り合わない２つのアノード電極１０１によって一般化される場合には、その間に他のアノード電極１０１が存在することになる。
【００６５】
互いに隣り合う場合には、４つ（２×２）のアノード電極１０１は、例えば、アノード電極１０１−２２、１０１−２３、１０１−３２、１０１−３３（ピクセル（２２）、（２３）、（３２）、（３３））が対応する。互いに隣り合わない場合には、４つ（２×２）のアノード電極１０１は、例えば、アノード電極１０１−１１、１０１−１４、１０１−４１、１０１−４４（ピクセル（１１）、（１４）、（４１）、（４４））に対応する。
【００６６】
（１−４．検出信号の流れ）
図７および図８は、放射線検出装置１００における検出信号の流れを示す概略図である。
【００６７】
放射線検出装置１００において、検出素子１１０で検出された信号は、図７に示すように、配線層１３０を介して回路素子１５０に送られる。回路素子１５０に送られた検出信号は、回路素子１５０内の内部回路において演算処理される。続いて、図８に示すように、演算処理された情報は、配線層１３０、外部接続端子１４０を介して配線基板１７０に送られる。
【００６８】
本実施形態において、放射線検出装置１００は、検出素子１１０から回路素子１５０に送られるまでの間に付加的な配線（例えば検出素子の端部に設けられたフレキシブルプリント基板など）を用いずに、検出信号などの情報送信がなされる。そのため、検出位置情報を取得する際のマッチング（照合）処理が不要となる。したがって、検出信号の処理速度を向上させることができる。また、本実施形態を用いることにより、端部に配線や回路等を設けなくてもよいため、検出素子１１０の検出領域を広げることができる。
【００６９】
（１−５．放射線検出装置の回路素子の回路構成）
次に、放射線検出装置１００の回路構成について、とくに回路素子１５０の入力部１５０ａを中心に図面を用いて説明する。図９は、放射線検出装置１００の回路図である。
【００７０】
図９において、検出素子１１０において得られた信号（電荷）は、配線（接続パッド１３３）を介して回路素子１５０に送られる。回路素子１５０は、入力部１５０ａにおいて入力端子１５１、ＡＣカップリング回路１６０、プリアンプ１５５（前置増幅器）、電荷／電圧変換コンデンサ１５７、および抵抗１５９を有している。
【００７１】
入力端子１５１は、一端において検出素子１１０と接続される。検出素子１１０から入力端子１５１に向けて信号として電荷が送られて、電荷が入力部１５０ａに入力される。
【００７２】
ＡＣカップリング回路１６０は、入力端子１５１とプリアンプ１５５との間に設けられる。ＡＣカップリング回路１６０は、カップリングコンデンサ１６１および抵抗１６２を含む。ＡＣカップリング回路１６０は、入力されてくる直流信号、交流信号を含む検出信号のうち直流信号をカップリングコンデンサ１６１により除去し、交流信号のみを出力する機能を有する。
【００７３】
プリアンプ１５５は、ディスクリート型の回路素子として設けられる。プリアンプ１５５は、検出素子１１０から送られてきた電荷を増幅する機能を有する。入力部１５０ａにおいて、プリアンプ１５５は、電荷／電圧変換コンデンサ１５７および抵抗１５９とともに用いられ、増幅された電荷は電圧信号（パルス信号）として例えば鋸型波形として出力される。
【００７４】
ここで、放射線検出装置１００の内部回路構成について、以下の通り例示する。これらの値は、パルス信号となる電荷の捕捉状態とその後の継続時間などに応じて適宜変更が可能である。
・カップリングコンデンサ１６１の容量値：１０００ｐＦ
・抵抗１６２の抵抗値：１ＭΩ
・電荷／電圧変換コンデンサ１５７の容量値の容量値：１ｐＦ
・抵抗１５９の抵抗値：１００ｋΩ
【００７５】
なお、放射線検出装置１００において、アノード電極１０１は、フローティング状態となっており、検出信号にノイズが乗る場合がある。また、アノード電極１０１およびカソード電極間において、異物などによるリーク電流が発生したり、異常放電によりショートが発生する場合がある。
【００７６】
しかしながら、本実施形態の場合、ＡＣカップリング回路１６０を有することにより、検出素子１１０で捕捉された電荷がそのまま回路素子１５０の内部回路まで入力されることはなく、電圧信号（パルス信号）としての変動信号が入力される。このため、回路素子１５０が一時的な過電流などにより破壊されることから保護される。また、本実施形態を用いることにより、検出信号から不要なノイズも除去される。これにより、微弱な信号におけるシグナル−ノイズ比（ＳＮ比）を高めることができる。
【００７７】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態と比べて、外部接続端子の位置が異なる放射線検出装置について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成については、その説明を援用する。
【００７８】
図１０は、放射線検出装置１００Ａの断面図である。放射線検出装置１００Ａは、検出素子１１０、接続パッド１３３を含む配線層１３０、外部接続端子１４０Ａ、回路素子１５０および配線基板１７０を含む。
【００７９】
放射線検出装置１００Ａにおいて、外部接続端子１４０Ａは、回路素子１５０と対向する配線基板１７０との間に配置される。検出信号（電荷）は、検出素子１１０から回路素子１５０に送られ、回路素子１５０で演算処理される。そして、演算処理された情報は、回路素子１５０内に設けられた貫通電極１４１および電極１４３および外部接続端子１４０Ａを介して配線基板１７０に送られる。上記において、接続パッド１３３から外部接続端子１４０Ａとは間接的に接続されているということができる。
【００８０】
貫通電極１４１には、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）が用いられる。貫通電極１４１の直径は、特に制限されず、例えば２０μｍとしてもよい。
【００８１】
電極１４３は、ニッケル（Ｎｉ）、および金（Ａｕ）が積層されたＵＢＭが設けられる。なお、ＵＢＭには銅（Ｃｕ）が含まれてもよい。また、電極１４３と貫通電極１４１の間にピラー電極（銅電極）が用いられてもよい。
【００８２】
本実施形態を用いた場合、配線層１３０を介さずに、回路素子１５０内に設けられた貫通電極１４１および電極１４３を介して、さらに信号の高速処理が可能となる。
【００８３】
＜第３実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態の回路素子が複数設けられた例を示す。
【００８４】
図１１は、放射線検出装置１００Ｂの断面図である。図１１に示すように、放射線検出装置１００Ｂは、検出素子１１０、配線層１３０、外部接続端子１４０、および回路素子１５０Ｂを有する。放射線検出装置１００Ｂにおいて、回路素子１５０Ｂは複数設けられ、外部接続端子１４０を介して配線基板１７０と接続される。この例では、回路素子１５０Ｂのうち隣り合う回路素子１５０Ｂ−１および回路素子１５０Ｂ−２には、同種の回路素子が用いられる。回路素子１５０Ｂは、検出素子１１０の大きさに応じて必要な数だけ配置される。本実施形態を用いることにより検出素子１１０と回路素子１５０Ｂとの大きさの大小が適宜選定できるということができる。
【００８５】
本実施形態において、同種の回路素子が多数設けられることにより、検出領域をブロックで分割することができる。ブロックごとに分割することにより、信号の処理速度を高めることができる。
【００８６】
また、放射線とガスとの相互作用、および電子雪崩により生じた電荷がアノード電極１０１に捕捉された際に、検出素子１１０において局所的に電位変動が生じることとなる。このとき、電子雪崩が起こったアノード電極１０１の電位を安定させるために、外部接続端子１４０を介して電源供給がなされるが、電子雪崩の起きていない他のアノード電極１０１の電位が不安定となる（ふらつく）場合がある。しかしながら、本実施形態を用いることにより、電源供給は検出領域がブロックごとに分割されるため、変動の影響が抑えられる。したがって、検出素子における電位安定性を図ることができる。
【００８７】
なお、本実施形態では、同種の回路素子が複数設けられる例を説明したが、これに限定されない。回路素子１５０Ｃには、異種の回路素子が組み合わせて用いられてもよい。この場合、アナログ信号処理を行う回路素子と、デジタル信号処理を行う回路素子とを分けて用いてもよい。また、回路素子で演算処理された信号をさらに処理する回路素子を設けてもよい。
【００８８】
＜第４実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態の検出素子および回路素子が複数設けられた例を示す。
【００８９】
図１２は、放射線検出装置１００Ｃの断面図である。図１３は、放射線検出装置１００Ｃの上面図の一部を拡大したものである。図１２に示すように、放射線検出装置１００Ｃは、検出素子１１０Ｃ、配線層１３０、外部接続端子１４０、および回路素子１５０Ｃを有する。放射線検出装置１００Ｃにおいて、検出素子１１０Ｃおよび回路素子１５０Ｃは離隔して複数個設けられ、配線基板１７０と接続される。この例では、検出素子１１０Ｃのうち、検出素子１１０Ｃ−１は、回路素子１５０Ｃ−１と接続され、検出素子１１０Ｃ−２は、回路素子１５０Ｃ−２と接続される。
【００９０】
また、検出素子１１０Ｃ−１および検出素子１１０Ｃ−２は、カソード電極１０３Ｃ−１およびカソード電極１０３Ｃ−２に架設された接続電極１０７により電気的に接続されてもよい。接続電極１０７には、この例では銅配線が用いられる。なお、接続電極１０７は、銅配線に限定されず、ワイヤーボンディングで接続されてもよいし、導電性ペーストを塗着後硬化させたものを用いてもよいし、はんだ接続してもよい。なお、接続電極１０７は、必ずしも設けられなくてもよい。
【００９１】
ここで、放射線検出装置１００Ｃの各構成の寸法について、以下の通り例示する。
・隣り合うアノード電極１０１の中心間距離ｄ１（１ピクセル長）：０．４ｍｍ
（隣り合う検出素子１１０Ｃ−１、検出素子１１０Ｃ−２の間においても同様）
・アノード電極１０１の直径ｄ２：６０μｍ
・開口部１０３ａの直径ｄ３：２５０μｍ
・検出素子１１０Ｃ一辺の長さｄ６：９．５５ｍｍ
・隣り合う検出素子１１０Ｃ−１の端部と検出素子１１０Ｃ−２の端部との間の距離ｄ１１：５０μｍ
【００９２】
放射線検出装置１００Ｃでは、同一の検出素子１１０Ｃ−１内における隣り合うアノード電極１０１Ｃ間の距離と、隣り合う検出素子１１０Ｃ−１の最も外側に設けられたアノード電極１０１間の距離が同一である。このため、放射線検出装置１００Ｃが大型になっても、一つの大きな検出素子が用いられる場合と同様となる。
【００９３】
したがって、本実施形態を用いることにより、検出素子および回路素子を複数組み合わせることができるため、所望のサイズの放射線検出装置を容易に構成することができるとともに、大面積の放射線検出装置を提供することができる。
【００９４】
＜第５実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態の検出素子と回路素子の大きさが異なる例を示す。
【００９５】
図１４は、放射線検出装置１００Ｄの断面図である。図１４に示すように、放射線検出装置１００Ｄは、検出素子１１０、配線層１３０、ボンディングワイヤ１４２、および回路素子１５０Ｄを有する。
【００９６】
放射線検出装置１００Ｄにおいて、回路素子１５０Ｄは検出素子１１０よりも大きく配置されてもよい。このとき、回路素子１５０の検出素子１１０側には放射線保護膜１５２が設けられることが好ましい。放射線保護膜１５２として、この例ではポリイミド膜が用いられる。放射線保護膜１５２の厚さは、適宜調整すればよい。これにより、回路素子１５０Ｄにおける放射線によるソフトエラーが防止される。また、他の実施形態に用いられる外部接続端子１４０の代わりにボンディングワイヤ１４２を用いて回路素子１５０Ｄと配線基板１７０を接続してもよい。この場合、ボンディングワイヤ１４２を絶縁樹脂などで封止することにより保護することが好ましい。
【００９７】
＜第６実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態の配線基板の配置される場所が異なる例を示す。
【００９８】
図１５は、放射線検出装置１００Ｅの断面図である。図１５に示すように、放射線検出装置１００Ｅは、検出素子１１０、配線層１３０、外部接続端子１４０Ｅ、回路素子１５０および、配線基板１７０Ｅを有する。
【００９９】
放射線検出装置１００Ｅにおいて、外部接続端子１４０Ｅおよび配線基板１７０Ｅは、検出素子１１０の検出側に配置されてもよい。検出素子１１０のチャンバー内での配置位置を決めるのは配線基板である。一方、アノード電極が電子を捕捉した時間で、気体との相互作用が発生したＺ方向の位置を計測するため、アノード電極のＺ方向位置を正確に設定配置する必要がある。検出素子１１０の基材および配線層１３０において、製造上あるいは製造ロット間での厚みバラツキが生じることがあるため、検出素子１１０のアノード電極が形成された検出側に配線基板を配置することによって、アノード電極のＺ方向位置が安定する。したがって、Ｚ方向の計測精度を向上させることができる。このとき、配線基板１７０Ｅは、開口部１７０Ｅａを有することが好ましい。また、検出素子１１０のアノード電極及びカソード電極が形成された領域をこの開口部１７０Ｅａに合わせて配置することが好ましい。検出素子１１０には、アノード電極及びカソード電極が配置された領域に加えて、外部接続端子１４０Ｅを配置する領域が必要となる。一方、検出素子１１０のアノード電極及びカソード電極が配置された面は、ドリフト電極との間で発生させる電界の基準面となるため、第１実施形態に比べて、配線基板および外部接続端子の厚み分が、電界方向に対して放射線検出器を小型化することができる。
【０１００】
＜第７実施形態＞
本実施形態は、配線基板の構成の異なる例を示す。
【０１０１】
図１６は、放射線検出装置１００Ｆの断面図である。図１６に示すように、放射線検出装置１００Ｆは、検出素子１１０、配線層１３０、外部接続端子１４０Ｆ、および回路素子１５０および、配線基板１７０Ｆを有する。
【０１０２】
放射線検出装置１００Ｆにおいて、配線基板１７０Ｆには、可撓性を有するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が用いられる。外部接続端子１４０Ｆには、ＡＣＦが用いられてもよい。配線基板１７０Ｆは、可撓性を有することにより、放射線検出装置１００Ｆの配置位置に関わらずにチャンバー外への信号取り出しを行うことができる。リジッドな配線基板の場合は、チャンバー外への信号取り出し部が限定されたり、あるいはリジッドな配線基板にさらにコネクタ端子やケーブルを接続する必要があった。したがって、可塑性を有する配線基板１７０Ｆを使用することによって接続点が少なくなり、信頼性上の品質を向上することができる。さらには、放射線検出装置１００Ｆは、ほぼ検出素子１１０のサイズでチャンバーを構成することができる。このため、放射線検出装置１００Ｆを小型化することができ、ドリフト電極８０あるいはチャンバーを構成する部材も小型化できるので、製品コストを削減することができる。また、検出素子１１０からの信号は回路素子にて集約化され、高速シリアル信号として配線基板１７０Ｆを伝送する。そのため、配線基板１７０Ｆは電気的シールド層をもつ伝送線路を有することが好ましい。
【０１０３】
＜第８実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態と比べて、回路構成の一部が異なっている放射線検出装置について説明する。
【０１０４】
図１７は、放射線検出装置１００Ｇの回路図である。図１７において、放射線検出装置１００Ｇは、検出素子１１０、接続パッド１３３、ＡＣカップリング回路１６０、プリアンプ１５５、電荷／電圧変換コンデンサ１５７、および抵抗１５９を含む回路素子１５０とともに、保護回路（この例ではヒューズ素子１３５）を有する。
【０１０５】
ヒューズ素子１３５は、配線層１３０に設けられ、接続パッド１３３と入力端子１５１との間に配置される。具体的には、接続パッド１３３（第１実施形態で説明した第１配線、第２配線、第３配線、および第４配線）のそれぞれと、それらに対応する回路素子１５０の入力端子１５１との間にヒューズ素子１３５が設けられる。ヒューズ素子１３５には金属材料のうち低融点材料が用いられる。この例では、インジウムが用いられる。なお、ヒューズ素子１３５においてインジウム単体材料以外にも低融点はんだ（錫−インジウム合金）などの合金材料を用いてもよいし、銅配線を用いてもよい。また、ヒューズ素子１３５は、回路素子１５０内に設けてもよい。この場合は、入力端子１５１とＡＣカップリング回路１６０の間に配置されることが好ましい。
【０１０６】
ヒューズ素子１３５に銅配線を用いる場合、部分的に配線の線幅を細くしたり、配線の厚さを薄くしてもよい。
【０１０７】
また、ヒューズ素子１３５には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）スイッチが用いられてもよい。ＭＥＭＳスイッチを用いることにより、必要以上の電圧を検知し、回路素子１５０にフィードバックをかけることができる。
【０１０８】
本実施形態を用いることにより、アノード電極１０１に過電流が流れた際に、発熱によりヒューズ素子１３５が溶融切断される。これにより、過電流が流れた際に、ジュール熱により一つのヒューズ素子１３５に内蔵された導電材料が溶融切断され、開回路となり回路（例えば回路素子１５０）が保護される。
【０１０９】
また、ヒューズ素子１３５は、ピクセル電極（アノード電極１０１、カソード電極１０３）それぞれに対して設けられる。これにより、一つのピクセル電極で検出できない場合において、他のピクセル電極は分離して独立に存在しているため、影響を受けない。したがって、高い位置分解能を保持することができる。
【０１１０】
なお、本実施形態では、保護回路として、ヒューズ素子１３５を設ける例を示したが、これに限定されない。例えば、保護回路として、回路を開放し、切断することができるスイッチや、バリスタ、あるいはいったん開放切断されても電位差により自己修復する素子などが用いられてもよい。さらには、保護回路が回路素子１５０内に配置された場合は、保護ダイオードが用いられてもよい。
【０１１１】
また、ヒューズ素子１３５にバイメタルが設けられてもよい。バイメタルは、熱膨張率の異なる２枚の金属板を貼り合わせたものである。バイメタルは、温度変化に伴い高精度に湾曲する。バイメタルを用いた場合、過電流により発熱し一時的に湾曲しても、金属板の温度がもとに戻れば、バイメタルの位置も元に戻ることができる。これにより、可逆的なヒューズ回路を形成することができる。
【０１１２】
＜具体的構成例＞
以下に、放射線検出装置１００の具体的な構成例を示す。
【０１１３】
図１８は、放射線検出器１０の斜視図である。図１８に示すように、放射線検出器１０（容器モジュールともいう）は、上述したように、チャンバー５０を有している。チャンバー５０の内部には、検出素子１１０（第１実施形態の場合）、ドリフトケージ７０およびドリフト電極８０が配置されている。検出素子１１０とドリフト電極８０とは対向して配置されている。放射線を検出するときには、チャンバー５０の内部に、上述したような希ガスおよびクエンチングガスの混合ガスが封入される。
【０１１４】
図１９は、放射線検出器１０を用いたコンプトンカメラ２０の概略構成図である。図１９に示すように、検出モジュール５２は放射線検出装置１００を５方向から取り囲むように設けられている。図１９においては、５箇所の検出モジュールにそれぞれ符号５２ａ〜５２ｅを付している。なお、５方向に検出モジュール５２を設けた例を示したが、少なくとも１方向（例えば、アノード電極１０１の下方向）に設けてあればよい。
【０１１５】
コンプトンカメラ２００の原理は次の通りである。まず、外部から放射線検出装置１００にγ線が入射すると、ある確率で入射γ線がチャンバー５０内の気体と衝突し、γ線の散乱が発生する。図１９に示す符号Ａは、衝突位置である。衝突により進行方向が変化した散乱γ線は、放射線検出装置１００を透過して検出モジュール５２に入射する。検出モジュール５２に散乱γ線が入射すると発光が生じ、この発光が光電子増倍管等によって電気信号に変換される。このようにして得られた電気信号は、散乱γ線の入射した位置及びその時刻を示す情報として取得される。このとき、散乱γ線のエネルギーを取得してもよい。散乱γ線のエネルギーを取得すると、所定の線源からのγ線がチャンバー内で１回のみ散乱したときに想定されるエネルギー範囲に限定して検出するように構成することにより、複数回散乱したγ線による影響（ノイズ）を除去することが可能となる。
【０１１６】
一方、入射γ線と衝突したチャンバー５０内の気体は、符号Ａの位置から所定の方向に反跳電子ｅ-（荷電粒子）を放出する。すると、反跳電子の飛跡に沿って電子雲が発生する。電子雲を構成する電子は、ドリフト電極８０とピクセル電極（アノード電極１０１）との間の電場によって、ピクセル電極（アノード電極１０１）へ引き寄せられる。このとき、ピクセル電極（アノード電極１０１）の近傍まで引き寄せられた電子は気体と衝突し、気体を電離させる。さらに電離によって生じた電子は雪崩的に増殖し、ピクセル電極（アノード電極１０１）にて検出される。このようにして得られた電気信号は検出信号に相当し、該検出信号は、電子が検出されたピクセルの位置及び当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な信号である。
【０１１７】
なお、散乱γ線が検出モジュール５２に入射してからピクセル電極（アノード電極１０１）で電子が検出されるまでの時間によって、そのピクセル電極（アノード電極１０１）から電子雲が生じた位置までの距離（ｚ方向の位置）が算出できる。
【０１１８】
（変形例１）
本開示の第１実施形態では、Ｘ方向に隣り合うアノード電極１０１間の距離と、Ｙ方向に隣り合うアノード電極１０１間の距離とが等しくなっており、Ｘ方向とＹ方向とは９０度で交差する例を示したが、これに限定されない。また、Ｘ方向とＹ方向とにおいて、隣り合うアノード電極１０１間の距離が異なっていてもよい。すなわち、マトリクス状とは正方配置を示すものに限られず、また最密充填配置されていなくてもよい。
【０１１９】
（変形例２）
また、アノード電極１０１およびカソード電極１０３は、銅に限定されず、ニッケル、金、錫などの材料が用いられてもよい。また、アノード電極１０１およびカソード電極は、単一材料に限定されず合金や多層膜、さらに導電性ペーストなどが用いられてもよい。
【０１２０】
（変形例３）
また、ビア電極１３２および接続パッド１３３には、他の導電性材料が用いられてもよい。例えば、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタンなどの単一材料が用いられてもよいし、チタンおよび銅の積層膜が用いられてもよい。例えば、タングステンやモリブデンは重元素であり、検出素子１１０を通過した放射線に対して高い放射線遮蔽能力を有するため好ましい。
【０１２１】
（変形例４）
また、配線基板１７０の配線材料として、放射線を吸収する材料（タングステン、モリブデンなどの重い金属材料）や、放射線によってシンチレーション発光を起こす材料（例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やフッ化バリウム（ＢａＦ２）が用いられてもよい。用いる材料は、放射線のエネルギーや種類によって適宜選択されればよい。シンチレーション発光を起こす材料を用いた場合、撮像素子（イメージセンサなど）を配線基板１７０上に配置して検出素子１１０を透過した放射線を計測することができる。
【０１２２】
（変形例５）
また、本開示の第１実施形態では、ＡＣカップリング回路１６０は、回路素子１５０内に設けられる例を示したが、これに限定されない。たとえは、ＡＣカップリング回路１６０は、配線層１３０に設けられてもよい。
【０１２３】
（変形例６）
また、本開示の第１実施形態では、接続パッド１３３は、一層として示しているが、複数層にわたって設けられてもよい。
【０１２４】
（変形例７）
また、本開示の第１実施形態では、絶縁基板１０８には、ガラス基板が用いられる例を示したが、樹脂材（例えば、ポリイミド）や液晶ポリマー、シリコンなどの材料が用いられてもよい。シリコン基板を用いる場合には、表面に絶縁処理を施すことで、基板を介してリーク電流が生じないようにすることが好ましい。また、絶縁基板１０８は、複数種類の絶縁層の積層によって形成されていてもよい。
【０１２５】
（変形例８）
また、検出素子１１０内にスイッチング素子や保護素子などの半導体素子が構成されても良い。例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて検出素子のアノード電極及びカソード電極が配置された領域内に半導体素子が形成されたものでもよい。
【０１２６】
また、本開示の第１実施形態において、アノード電極１０１の近傍に、検出には関与しない電極または配線（ダミー電極またはダミー配線ともいう）を適宜配置してもよい。これらのダミー電極またはダミー配線によって、特に検出素子１１０の外周端面におけるドリフト電極との電界（電磁力線）を安定化させることができ、検出素子１１０の外周部で発生した検出位置的に不要な電子をアノード電極１０１で検出することを抑制することができる。また一方では、ダミー電極またはダミー配線を配置することによって、製造工程上のエッチングやめっき等のばらつきを抑制することができるため、アノード電極及びカソード電極の形状を安定化させることができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０・・・放射線検出器，２０・・・コンプトンカメラ，２２・・・ピクセル，５０・・・チャンバー，５２・・・検出モジュール，５５・・・プリアンプ，７０・・・ドリフトケージ，８０・・・ドリフト電極，１００・・・放射線検出装置，１０１・・・アノード電極，１０３・・・カソード電極，１０３ａ・・・開口部，１０５・・・絶縁層，１０５ａ・・・ビア，１０６・・・ビア電極，１０６ａ・・・上面部分，１０７・・・接続電極，１０８・・・絶縁基板，１１０・・・検出素子，１１０ｃ・・・貫通孔，１１０Ｃ・・・検出素子，１１１・・・貫通電極，１１３・・・貫通電極，１１５・・・ビア電極，１１５ａ・・・上面部分，１２４・・・リード配線，１２５・・・絶縁層，１２５ａ・・・ビア，１２６・・・ビア電極，１３０・・・配線層，１３１・・・絶縁層，１３２・・・ビア電極，１３３・・・接続パッド，１３５・・・ヒューズ素子，１３７・・・封止材，１４０・・・外部接続端子，１４１・・・貫通電極，１４２・・・ボンディングワイヤ，１４３・・・電極，１４５・・・バンプ電極，１５０・・・回路素子，１５０ａ・・・入力部，１５０Ｃ・・・回路素子，１５１・・・入力端子，１５２・・・放射線保護膜，１５５・・・プリアンプ，１５７・・・電圧変換コンデンサ，１５９・・・抵抗，１６０・・・ＡＣカップリング回路，１６１・・・カップリングコンデンサ，１６２・・・抵抗，１７０・・・配線基板，５０１・・・アノード電極，５０３・・・カソード電極，５０８・・・絶縁基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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