(57)【要約】【課題】放射線の検出感度向上を図る。【解決手段】検出素子１０は、バイアスが印加される第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、第３電極２０と、を備える。有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置され、放射線Ｒのエネルギーを電荷に変換する。第３電極２０は、有機変換層１６内、有機変換層１６と第１電極１２との間、および有機変換層１６と第２電極１４との間、の少なくとも１つに設けられ、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆されてなる。【選択図】図１Ａ
2020041980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアスが印加される第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、放射線のエネルギーを電荷に変換する有機変換層と、
前記有機変換層内、前記有機変換層と前記第１電極との間、および前記有機変換層と前記第２電極との間、の少なくとも１つに設けられ、少なくとも一部を絶縁膜によって被覆された第３電極と、
を備える検出素子。
【請求項２】
前記第３電極は、
前記有機変換層の厚み方向における、前記第１電極側の端面および前記第２電極側の端面の少なくとも一方を前記絶縁膜によって被覆されてなる、
請求項１に記載の検出素子。
【請求項３】
前記第１電極と前記第３電極との第１距離と、前記第２電極と前記第３電極との第２距離と、は異なる、
請求項１または請求項２に記載の検出素子。
【請求項４】
前記第３電極は、前記第１電極および前記第２電極の内、少なくとも当該第３電極により近い電極側の端面を、前記絶縁膜によって被覆されてなる、
請求項３に記載の検出素子。
【請求項５】
前記第３電極は、前記絶縁膜内に配置されてなる、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項６】
前記絶縁膜内に、前記有機変換層の厚み方向の位置が互いに異なる複数の前記第３電極が配置されてなる、
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項７】
前記第３電極は、前記有機変換層の厚み方向に貫通する貫通孔を有する、
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項８】
前記第３電極は、
前記厚み方向に交差する方向に沿って、同じ大きさの複数の前記貫通孔が等間隔に配列されてなる、
請求項７に記載の検出素子。
【請求項９】
前記貫通孔内に、前記有機変換層の構成材料が充填されてなる、
請求項７または請求項８に記載の検出素子。 
【請求項１０】
前記第３電極は、前記第１電極側または前記第２電極側に開口した穴部を有する、
請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項１１】
前記第３電極は、
前記有機変換層の厚み方向に交差する方向に沿って、同じ間隔を隔てて同じ大きさの複数の前記穴部が配列されてなる、
請求項１０に記載の検出素子。
【請求項１２】
前記穴部内に、前記有機変換層の構成材料が充填されてなる、
請求項１０または請求項１１に記載の検出素子。
【請求項１３】
前記第３電極は、導電性炭素材料からなる、
請求項１〜請求項１２の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の検出素子と、
前記第１電極にバイアスを印加する電圧印加部と、
前記第１電極から出力される出力信号を検出する検出部と、
を備える、検出器。
【請求項１５】
前記第１電極と、前記第２電極と、１または複数の前記第３電極の各々と、は電位が互いに異なる、
請求項１４に記載の検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、検出素子および検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を電荷に変換する半導体層として、有機材料の有機変換層を用いた検出素子が知られている。検出素子では、有機変換層内に入射した放射線により発生した電子−正孔対に応じた出力信号を検出することで、放射線を検出する。このような検出素子において、ガンマ線以外の放射線の検出感度の改善のために、有機半導体層の厚みを厚くする構成が知られている。
【０００３】
しかし、有機変換層の厚みが厚くなるほど、有機半導体層内で生成した正孔が電極にたどり着く前にエネルギーを失い、熱揺らぎの中に埋もれて消滅する。このため、高いエネルギーを有する電子のみが、出力信号を取り出す電極にたどり着くこととなる。その結果、出力信号が、電子−正孔対の数に対する依存性のみではなく、有機半導体層内における電子−正孔対の発生位置に関する位置依存性を含むこととなる。このため、従来技術では、検出感度が低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５４３４号公報
【特許文献２】特開２０１３−８９６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放射線の検出感度の向上を図ることができる、検出素子および検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施の形態の検出素子は、バイアスが印加される第１電極と、第２電極と、有機変換層と、第３電極と、を備える。有機変換層は、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、放射線のエネルギーを電荷に変換する。第３電極は、前記有機変換層内、前記有機変換層と前記第１電極との間、および前記有機変換層と前記第２電極との間、の少なくとも１つに設けられ、少なくとも一部を絶縁膜によって被覆されてなる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】検出器の模式図。
【図１Ｂ】検出器の模式図。
【図１Ｃ】検出器の模式図。
【図２】検出素子の電位の一例を示す図。
【図３Ａ】検出器の模式図。
【図３Ｂ】第３電極の平面図。
【図４】検出器の模式図。
【図５】検出器の模式図。
【図６】検出器の模式図。
【図７】検出器の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本実施の形態の詳細を説明する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１Ａは、本実施の形態の検出器３０の一例を示す模式図である。
【００１０】
検出器３０は、検出素子１０と、電圧印加部２７と、検出部２４と、を備える。検出素子１０と、電圧印加部２７と、検出部２４と、は電気的に接続されている。
【００１１】
まず、検出素子１０について説明する。検出素子１０は、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、第３電極２０と、を備える。
【００１２】
本実施の形態では、検出素子１０は、基板１８上に、第１電極１２、有機変換層１６、および第２電極１４をこの順に積層した積層体である。すなわち、有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置されている。第３電極２０は、有機変換層１６内、有機変換層１６と第１電極１２との間、および有機変換層１６と第２電極１４との間、の少なくとも１つに設けられている（詳細後述）。図１Ａには、第３電極２０が、第１電極１２と有機変換層１６との間に設けられている形態を一例として示した（詳細後述）。
【００１３】
第１電極１２は、バイアスが印加される電極である。第１電極１２は、有機変換層１６に対して、放射線Ｒの入射方向下流側に配置されている。本実施の形態では、放射線Ｒは、検出素子１０における第２電極１４側から第１電極１２側に向かう方向に入射する。
【００１４】
第１電極１２は、電圧印加部２７および検出部２４に電気的に接続されている。電圧印加部２７は、第１電極１２にバイアスを印加する。検出部２４は、第１電極１２から出力される出力信号を検出する。
【００１５】
第１電極１２の構成材料は、導電性を有する材料であればよく、限定されない。第１電極１２は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、グラフェン、ＺｎＯ、アルミニウム、金などである。第１電極１２の厚みは限定されない。
【００１６】
第２電極１４は、有機変換層１６に対して、放射線Ｒの入射方向上流側に配置されている。本実施の形態では、第２電極１４は、有機変換層１６より放射線Ｒの入射方向上流側に、有機変換層１６に接して配置されている。なお、第２電極１４と有機変換層１６との間に、第１電極１２と第２電極１４との間の電場に影響を与えず、且つ、検出対象の放射線Ｒの透過を阻害しない層（例えば、接着層）が配置されていてもよい。
【００１７】
第２電極１４は、電圧印加部２７に電気的に接続されている。なお、第２電極１４は、接地されていてもよい。
【００１８】
第２電極１４は、導電性を有する。第２電極１４の構成材料は、導電性を有し、且つ、第２電極１４に入射する、検出対象の放射線Ｒを透過する材料であればよい。放射線Ｒを透過する、とは、入射した放射線Ｒの５０％以上、好ましくは８０％以上を透過することを意味する。第２電極１４は、例えば、ＩＴＯ、グラフェン、ＺｎＯ、アルミニウム、金などである。第２電極１４の厚みは限定されない。
【００１９】
有機変換層１６は、放射線Ｒのエネルギーを電荷に変換する、有機半導体層である。有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置されている。
【００２０】
有機変換層１６が電荷に変換する放射線Ｒの種類は、例えば、β線、重粒子線、α線、中性子線、γ線及び、Ｘ線の少なくとも一種である。本実施の形態では、有機変換層１６は、β線、α線、および中性子線の少なくとも１種のエネルギーを電荷に変換する構成であることが好ましく、少なくともβ線のエネルギーを電荷に変換する構成であることが特に好ましい。
【００２１】
有機変換層１６は、公知の有機半導体に用いられる有機材料を主成分とした構成材料であればよい。主成分とする、とは、７０％以上の含有率であること示す。
【００２２】
例えば、有機変換層１６に用いる有機材料は、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）の誘導体、ポリチオフェン系高分子材料、の少なくとも１種から選択される。
【００２３】
ポリフェニレンビニレンの誘導体は、例えば、ポリ［２−メトキシ，５−（２’−エチル−ヘキシロキシ）−ｐ−フェニレン−ビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）である。ポリチオフェン系高分子材料は、例えば、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）などのポリ（３−アルキルチオフェン），ジオクチルフルオレンエン−ビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）である。特に好ましくは、有機変換層１６には、Ｐ３ＨＴ、Ｆ８Ｔ２、を用いればよい。
【００２４】
なお、有機変換層１６は、有機材料と、無機材料と、の混合物であってもよい。この場合例えば、有機変換層１６は、上記有機材料と、フラーレン、フラーレン誘導体、半導体性を有するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ＣＮＴ化合物、などと、の混合物としてもよい。
【００２５】
フラーレン誘導体は、例えば、［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチル（ＰＣＢＭ）、フラーレンの二量体、アルカリ金属またはアルカリ土類金属等を導入したフラーレン化合物、などである。ＣＮＴは、例えば、フラーレンまたは金属内包フラーレンを内包したカーボンナノチューブである。また、ＣＮＴは、例えば、ＣＮＴの側壁や先端に、種々の分子を付加したＣＮＴ化合物である。
【００２６】
有機変換層１６の厚みは限定されない。なお、有機変換層１６の厚み方向（矢印Ｚ方向）は、第１電極１２と第２電極１４とが向かい合う方向に一致する。
【００２７】
ここで、本実施の形態の検出素子１０は、γ線及びＸ線の検出を抑制し、γ線及びＸ線以外の放射線Ｒ（β線、α線、中性子線など）を検出することが好ましい。このため、有機変換層１６の厚みは、γ線及びＸ線を選択的に透過させ、γ線及びＸ線以外の放射線Ｒ（例えば、β線、α線、中性子線など）のエネルギーを選択的に電荷に変換可能な、十分な厚みであることが好ましい。
【００２８】
有機変換層１６の厚みを上記の十分な厚みとすることで、γ線及びＸ線以外の放射線（例えば、β線、α線、中性子線）により発生する電子−正孔対の数を増加させることができる。このため、上記の十分な厚みとすることで、有機変換層１６を、γ線及びＸ線以外の放射線Ｒ（例えば、β線、α線、中性子線など）のエネルギーを選択的に電荷に変換可能な構成とすることができる。
【００２９】
なお、有機変換層１６の厚み方向（矢印Ｚ方向）を、以下では、厚み方向Ｚと称して説明する場合がある。厚み方向Ｚは、検出素子１０における、基板１８、第１電極１２、有機変換層１６、および第２電極１４の積層方向に一致する。また、厚み方向Ｚは、第１電極１２と第２電極１４とが向かい合う方向（対向方向）に一致する。また、厚み方向Ｚに直交する方向（矢印Ｘ方向）を、以下では、面方向Ｘと称して説明する場合がある。
【００３０】
基板１８は、検出素子１０における基板１８以外の構成部を支持可能な部材であればよい。基板１８は、例えば、シリコン基板であるが、これに限定されない。
【００３１】
次に、第３電極２０について説明する。
【００３２】
第３電極２０は、電圧印加部２７に電気的に接続されている。なお、第３電極２０は、接地されていてもよい。第３電極２０は、シート状の電極である。
【００３３】
上述したように、第３電極２０は、有機変換層１６内、有機変換層１６と第１電極１２との間、および有機変換層１６と第２電極１４との間、の少なくとも１つに設けられている。
【００３４】
図１Ａには、第３電極２０が、第１電極１２と有機変換層１６との間に設けられている形態を一例として示した。
【００３５】
なお、第３電極２０は、図１Ｂに示すように、有機変換層１６と第２電極１４との間に設けられていてもよい。図１Ｂは、検出器３０Ａ１の一例を示す模式図である。検出器３０Ａ１は、検出素子１０に代えて検出素子１０Ａ１を備える点以外は検出器３０と同様である。検出素子１０Ａ１は、第３電極２０が有機変換層１６と第２電極１４との間に設けられている点以外は、検出素子１０と同様である。
【００３６】
また、第３電極２０は、図１Ｃに示すように、有機変換層１６内に配置されていてもよい。図１Ｃは、検出器３０Ａ２の一例を示す模式図である。検出器３０Ａ２は、検出素子１０に代えて検出素子１０Ａ２を備える点以外は検出器３０と同様である。検出素子１０Ａ２は、第３電極２０が有機変換層１６内にけられている点以外は、検出素子１０と同様である。
【００３７】
図１Ａに戻り説明を続ける。第３電極２０の、検出素子１０における厚み方向Ｚの位置は、有機変換層１６内、有機変換層１６と第１電極１２との間、および有機変換層１６と第２電極１４との間、の少なくとも１つに設けられていればよく、第３電極２０の厚み方向Ｚにおける位置は限定されない。
【００３８】
例えば、第３電極２０は、有機変換層１６内における、厚み方向Ｚの中央に配置されていてもよい（図１Ｃ参照）。また、第３電極２０は、有機変換層１６内における、厚み方向Ｚの中央より第１電極１２側または第２電極１４側に配置されていてもよい（図１Ａ、図１Ｂ参照）。
【００３９】
なお、第３電極２０は、第１電極１２と第２電極１４との間における、有機変換層１６の厚み方向Ｚの中央より第１電極１２に近い側、または該中央より第２電極１４に近い側に配置されていることが好ましい。すなわち、第１電極１２と第３電極２０との第１距離Ｌ１と、第２電極１４と第３電極２０との第２距離Ｌ２と、は異なる事が好ましい。第１距離Ｌ１は、厚み方向Ｚにおける、第１電極１２と第３電極２０との最短距離である。また、第２距離Ｌ２は、厚み方向Ｚにおける、第２電極１４と第３電極２０との最短距離である。
【００４０】
また、第３電極２０は、第１電極１２および第２電極１４の内、より電位の高い電極に近い位置に配置されていることが好ましい。第１電極１２および第２電極１４の電位は、後述する電圧印加部２７によって印加される電圧の電圧値によって調整される。
【００４１】
本実施の形態では、第２電極１４に比べて第１電極１２の電位が高い（詳細後述）。この場合、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚの中央より、第１電極１２に近い側に配置されていることがより好ましい。すなわち、第１電極１２と第３電極２０との第１距離Ｌ１は、第２電極１４と第３電極２０との第２距離Ｌ２より小さいことがより好ましい。
【００４２】
第３電極２０の、有機変換層１６の面方向Ｘにおける位置および範囲は限定されない。第３電極２０は、有機変換層１６の面方向Ｘにおける、第１電極１２と第２電極１４との対向領域を少なくとも含むように配置されていることが好ましい。第１電極１２と第２電極１４との対向領域とは、有機変換層１６における、第１電極１２と第２電極１４とが向かい合う領域である。
【００４３】
また、第３電極２０は、有機変換層１６の面方向Ｘの全領域に渡って配された、シート状であることが好ましい。なお、第３電極２０は、有機変換層１６の面方向Ｘの一部の領域を占めるシート状であってもよい。また、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置が同じであり且つ面方向Ｘにおける位置の異なる、複数領域からなる構成であってもよい。
【００４４】
第３電極２０の構成材料は、導電性を有し、且つ、第３電極２０に入射する放射線Ｒを透過する材料であればよい。
【００４５】
なお、第３電極２０は、導電性炭素材料から構成することが好ましい。第３電極２０を導電性炭素材料から構成することで、有機変換層１６がγ線及びＸ線のエネルギーを電荷に変換することを抑制することができる。
【００４６】
例えば、第３電極２０は、炭素繊維、カーボンペーパー、多孔質炭素シート、活性炭シート、およびグラフェンの少なくとも１種以上から構成すればよい。
【００４７】
ここで、本実施の形態では、第３電極２０は、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆されてなる。
【００４８】
第３電極２０における、絶縁膜２２によって被覆される領域の位置、大きさ、および範囲は限定されない。
【００４９】
但し、第３電極２０は、厚み方向Ｚにおける、第１電極１２側の端面Ｓ１および第２電極１４側の端面Ｓ２の少なくとも一方を、絶縁膜２２によって被覆されていることが好ましい。なお、絶縁膜２２は、端面Ｓ１および端面Ｓ２の少なくとも一方における、少なくとも一部の領域を被覆していればよい。また、絶縁膜２２は、端面Ｓ１および端面Ｓ２の少なくとも一方における、高電界が印加される側の全領域を被覆することが好ましい。
【００５０】
また、第３電極２０は、第１電極１２および第２電極１４の内、少なくとも第３電極２０により近い電極側の端面（端面Ｓ１または端面Ｓ２）を、絶縁膜２２によって被覆されてなることが好ましい。
【００５１】
また、第３電極２０は、第３電極２０における、第１電極１２側の端面Ｓ１の全領域と、第２電極１４側の端面Ｓ２の全領域と、の双方を絶縁膜２２によって被覆されていてもよい。また、第３電極２０は、絶縁膜２２内に配置されていてもよい。図１Ａ〜図１Ｃには、一例として、第３電極２０の端面Ｓ１の全領域および端面Ｓ２の全領域が、絶縁膜２２によって被覆された形態を、一例として示した。
【００５２】
絶縁膜２２は、絶縁性を有し、検出器３０で検出する対象の放射線Ｒの透過を阻害しない材料で構成すればよい。例えば、絶縁膜２２は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド；Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｓｅｌｆｉｄｅ）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＰＴＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＢＣＰ（ブロックコポリマー）、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化ホウ素などで構成すればよい。これらの中でも、加工性の理由から、ＰＰＳなどの有機絶縁材料を用いる事が好ましい。
【００５３】
絶縁膜２２の膜厚は、被覆した第３電極２０から有機変換層１６への電荷の注入を抑制可能な厚みであればよい。絶縁膜２２の膜厚とは、第３電極２０と絶縁膜２２との境界から絶縁膜２２の表面までの最短距離で示す。絶縁膜２２の膜厚は、検出素子１０の構成および電圧印加部２７が印加する電圧の電圧値などに応じて、調整すればよい。
【００５４】
次に、電圧印加部２７について説明する。電圧印加部２７は、第１電極１２にバイアスを印加する。本実施の形態では、電圧印加部２７は、第１電極１２にバイアスを印加すると共に、第３電極２０および第２電極１４に電圧を印加する。
【００５５】
本実施の形態では、電圧印加部２７は、第２電極１４と第３電極２０との電極間の電場に比べて、第３電極２０と第１電極１２との電極間の電場が強くなるように、第１電極１２、第３電極２０、および第２電極１４へ電圧を印加する。
【００５６】
このため、第３電極２０には、第１電極１２より低い電圧値の電圧が印加される。また、第２電極１４には、第１電極１２および第３電極２０より低い電圧値の電圧が印加される。なお、第１電極１２と第３電極２０との第１電位差は、第２電極１４と第３電極２０との第２電位差より大きいことが好ましい。このような電位差は、第１電極１２、第３電極２０、および第２電極１４の少なくとも１つに印加される電圧の電圧値を調整することで、実現可能である。
【００５７】
本実施の形態では、電圧印加部２７は、第１電極１２、第３電極２０、および第２電極１４へ印加する電圧値を調整することで、第１電極１２、第３電極２０、および第２電極１４を異なる電位に調整する。例えば、第１電極１２の電位が最も高く、第３電極２０、および第２電極１４の順に電位が低くなるように、電圧を印加する。電圧印加部２７による印加電圧の電圧値の調整により、第１電極１２と第３電極２０との第１電位差を、第２電極１４と第３電極２０との第２電位差より大きくすることができる。
【００５８】
検出部２４は、第１電極１２から出力される出力信号を検出する。出力信号は、有機変換層１６で変換された電荷量を示す信号である。言い換えると、出力信号の大きさは、有機変換層１６で検出された、放射線Ｒの検出エネルギーに対応する。検出部２４は、有機変換層１６で検出された電荷の電荷量を、チャージアンプなどで計測可能な信号に変換することで、出力信号とする。なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、検出部２４では、第１電極１２から出力信号を受付けるものとして説明する。
【００５９】
検出部２４は、第１電極１２から受付けた出力信号に基づいて、放射線Ｒの検出エネルギーを導出する。検出エネルギーの導出には、公知の方法を用いればよい。
【００６０】
―検出器の作製方法―
次に、検出器３０の作製方法を説明する。検出器３０の作製方法は限定されない。例えば、検出器３０は、以下の手順で作製する。
【００６１】
まず、基板１８上に第１電極１２を形成する。また、絶縁膜２２の絶縁体フィルムを用意し、該絶縁体フィルム上に第３電極２０を形成し、更に絶縁膜２２の絶縁体フィルムを積層する。この積層処理によって作製した、絶縁膜２２（絶縁体フィルム）によって被覆された第３電極２０を、第１電極１２上に貼り付ける。次に、有機変換層１６を積層した後に、第２電極１４を積層することで、検出素子１０を作製する。
【００６２】
なお、第１電極１２、有機変換層１６、絶縁膜２２、第３電極２０、第２電極１４、の積層方法には、公知の成膜方法や公知の作製方法を用いればよい。
【００６３】
そして、第１電極１２、第３電極２０、および第２電極１４を、電圧印加部２７へ電気的に接続する。また、第１電極１２を検出部２４に電気的に接続する。これらの手順により、検出器３０を作製する。
【００６４】
―検出素子の作用−
次に、検出素子１０の作用について説明する。
【００６５】
検出素子１０に放射線Ｒが入射し、有機変換層１６へ到る。有機変換層１６に到った放射線Ｒによって、有機変換層１６内に電子ｅと正孔ｈの電子−正孔対が発生する。詳細には、有機変換層１６内における、有機変換層１６の厚み方向Ｚおよび面方向Ｘの様々な位置で、電子−正孔対が発生する。発生した電子−正孔対における正孔ｈは、第２電極１４側へ移動し、電子ｅは、第１電極１２側へ移動する。
【００６６】
上述したように、本実施の形態では、電圧印加部２７は、第２電極１４と第３電極２０との電極間の電場より、バイアスが印加される第１電極１２と第３電極２０との電極間の電場が強くなるように、第１電極１２、第３電極２０、および第２電極１４へ電圧を印加する。
【００６７】
このため、第１電極１２、第３電極２０、および第２電極１４の各々の電極間の電位は、図２に示すものとなる。図２は、検出素子１０の電位の一例を示す図である。なお、第１電極１２の位置を、厚み方向Ｚの位置ｚ＝０として示した。また、有機変換層１６における第２電極１４の位置を、厚み方向Ｚの位置ｚ＝１として示した。また、第３電極２０の厚み方向Ｚにおける位置を、位置ｚ＝Ｐとして示した。但し、位置ｚ＝Ｐは、０＜Ｐ＜１の関係を示す。
【００６８】
図２に示すように、第１電極１２と第３電極２０との第１電位差Ｍ１は、第２電極１４と第３電極２０との第２電位差Ｍ２より大きい。また、第２電極１４と第３電極２０との間の電位を示す線４０Ａの傾きに比べて、第３電極２０と第１電極１２との間の電位を示す線４０Ｂの傾きが大きい。なお、これらの線４０（線４０Ａ、線４０Ｂ）の傾きは、有機変換層１６内における厚み方向Ｚの電場の強さ（単位距離あたりの電位差）に対応する。
【００６９】
ここで、有機変換層１６内の厚み方向Ｚの「単位距離あたりの電位差（線４０の傾き）」が大きいほど、出力信号の大きさは大きくなる。また、有機変換層１６内で発生した電子−正孔対の数が大きいほど、出力信号の大きさは大きくなる。更に、有機変換層１６内で発生した電子は、その発生から消滅に至る間に移動した場所の電位差が大きいほど、出力信号は大きくなる。同様に、有機変換層１６内で発生した正孔も、その発生から消滅に至る間に移動した場所の電位差が大きいほど、出力信号は大きくなる。
【００７０】
その結果、出力信号には、電子や正孔が移動した場所の電位差に関する影響が含まれてしまう。電子と正孔が移動する距離が常に一定で、移動する有機変換層１６内の電界が常に一定であれば、電子や成功が移動した場所の電位差に関する影響は常に一定となるため、出力信号における電子−正孔対発生場所の影響を考慮する必要はない。
【００７１】
しかし、実際には、有機変換層１６内で消滅せずに、第１電極１２に到達する電子や、第２電極１４に到達する正孔が存在する。この場合、電子−正孔対の発生場所が異なると、移動した場所の電位差に違いが生じるため、結果として、電子−正孔対発生場所が、出力信号の大きさに影響を与えてしまう。
【００７２】
また、放射線Ｒにより有機変換層１６内に発生する電子−正孔対の数は、放射線Ｒが有機変換層１６を通過する距離が長いほど、多くなる。そのため、放射線Ｒの検出感度を向上するには、有機変換層１６の厚みを厚くすることにより、放射線Ｒにより発生する電子−正孔対の数を増やすことが求められる。しかし、有機変換層１６の厚みを厚くすると、電子正孔対が発生する場所の違いによる影響が出力信号に大きく現れるという問題が発生する。
【００７３】
本実施の形態では、有機変換層１６内、有機変換層１６と第１電極１２との間、および有機変換層１６と第２電極１４との間、の少なくとも１つに、第３電極２０が設けられている。このため、第３電極２０と第１電極１２との第１電位差Ｍ１を、第２電極１４と第３電極２０との第２電位差Ｍ２より大きくすることができる。
【００７４】
このため、本実施の形態の検出素子１０では、第２電極１４と第３電極２０との間の領域において、単位距離あたりの電位差が小さいため、電子や正孔が発生してから、第２電極１４と第３電極２０の間を移動する場合の電位差が小さくなり、その移動により出力される出力信号も小さくなる。また、第２電極１４と第３電極２０の間で発生した電子の大半は、第３電極２０を通過して、第１電極１２に到達する。
【００７５】
この場合、電子が移動する場所の電位差は、常に第３電極２０と第１電極１２の電位差と等しく、一定の電位差となるために、第３電極２０から第１電極１２に向かう電子の移動により出力される出力信号は、移動する電子の数と電極間の電位差のみに依存することになる。
【００７６】
すなわち、本実施の形態の検出素子１０では、第３電極２０を設けることで、有機変換層１６内に電位差の小さい（第２電位差Ｍ２）領域を実現して電子−正孔対の発生位置に関する位置依存性を抑制することができる。また、検出素子１０では、第３電極２０を設けることで、第１電極１２側の電位を高くすることができ、検出精度の低下を抑制することができる。
【００７７】
ここで、第３電極２０を備えることで、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける電子−正孔対の発生位置に関する位置依存性を抑制することができる。しかし、第３電極２０を備えたことによって、第１電極１２と第３電極２０との電極間の電場、または、第１電極１２と第３電極２０との電極間の電場が、強くなる。このため、有機変換層１６中を流れる暗電流が増加し、出力信号中の暗電流に起因する雑音信号が増加する場合がある。これは、強い電場により、第３電極２０から有機変換層１６へ電荷（電子、正孔）が注入されるためと考えられる。
【００７８】
そこで、上述したように、本実施の形態の検出素子１０では、第３電極２０は、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆されてなる。
【００７９】
このため、第３電極２０から有機変換層１６への電荷（電子、正孔）の注入を抑制することができ、有機変換層１６の暗電流を抑制することができる。すなわち、本実施の形態の検出素子１０は、出力信号中に暗電流に起因する雑音信号が含まれることを抑制することができる。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態の検出素子１０は、バイアスが印加される第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、第３電極２０と、を備える。有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置され、放射線Ｒのエネルギーを電荷に変換する。第３電極２０は、有機変換層１６内、有機変換層１６と第１電極１２との間、および有機変換層１６と第２電極１４との間、の少なくとも１つに設けられ、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆されてなる。
【００８１】
検出素子１０は、第３電極２０を備えるため、上述したように、第１電極１２から出力される出力信号に、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける電子−正孔対の発生位置に関する位置依存性が含まれることを抑制することができる。また、第３電極２０の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されてなるため、出力信号中に暗電流に起因する雑音信号が含まれることを抑制することができる。
【００８２】
従って、本実施の形態の検出素子１０は、放射線Ｒの検出感度向上を図ることができる。
【００８３】
また、本実施の形態の検出素子１０は、第３電極２０の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されてなる。このため、第１電極１２と第３電極２０と電極間と、第３電極２０と第２電極１４との電極間の内、より短い距離の一方の電極間の電場が、他方の電極間の電場より強くなるように電圧を印加した場合であっても、第３電極２０から有機変換層１６への電荷注入を効果的に抑制することができる。
【００８４】
また、本実施の形態の検出素子１０は、第３電極２０の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されてなる。このため、第１電極１２と第３電極２０との第１距離Ｌ１と、第３電極２０と第２電極１４との第２距離Ｌ２と、の一方の距離が他方の１０倍以上の距離の場合であっても（Ｌ２×１０≦Ｌ１、または、Ｌ１×１０≦Ｌ２）、第３電極２０から有機変換層１６への電荷注入を効果的に抑制することができる。
【００８５】
また、本実施の形態の検出素子１０は、第３電極２０の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されてなる。このため、第１電極１２と第３電極２０との第１電位差Ｍ１と、第２電極１４と第３電極２０との第２電位差Ｍ２と、の一方の電位差が他方より大きい場合（例えば２倍以上の場合）であっても、第３電極２０から有機変換層１６への電荷注入を効果的に抑制することができる。
【００８６】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、第３電極２０が貫通孔２６を備える形態を説明する。
【００８７】
図３Ａは、本実施の形態の検出器３０Ｂの一例を示す模式図である。なお、第１の実施の形態の検出器３０と同じ機能構成部分には、同じ符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００８８】
検出器３０Ｂは、検出素子１０Ｂと、検出部２４と、電圧印加部２７と、を備える。検出素子１０Ｂと、電圧印加部２７と、検出部２４とは、電気的に接続されている。電圧印加部２７および検出部２４は、第１の実施の形態と同様である。
【００８９】
検出素子１０Ｂは、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆された第３電極２０と、を備える。基板１８、第１電極１２、第２電極１４、有機変換層１６、第３電極２０、および絶縁膜２２は、第１の実施の形態と同様である。
【００９０】
本実施の形態では、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚに貫通する、１または複数の貫通孔２６を有する。
【００９１】
貫通孔２６内には、有機変換層１６の構成材料１７が充填されてなることが好ましい。有機変換層１６の構成材料１７とは、有機変換層１６を構成する材料を示す。このため、貫通孔２６の内側と有機変換層１６とは、同じ構成材料１７によって連続した相となる。
【００９２】
貫通孔２６の大きさおよび形状は限定されない。
【００９３】
なお、第３電極２０が複数の貫通孔２６を有する場合、第３電極２０には、厚み方向Ｚに交差する方向（面方向Ｘ）に沿って、同じ大きさの複数の貫通孔２６が等間隔に配列されてなる事が好ましい。図３Ｂは、第３電極２０の平面図の一例である。なお、図３Ｂは、検出素子１０Ｂにおける第３電極２０を、検出素子１０Ｂを厚み方向Ｚから視認した平面図である。すなわち、図３Ｂに示す第３電極２０のＡ−Ａ’断面図が、図３Ａに示す検出器３０Ｂの第３電極２０に相当する。
【００９４】
複数の貫通孔２６が、第３電極２０の面方向Ｘに沿って同じ大きさで等間隔に配列されることで、検出素子１０Ｂの面方向Ｘにおける位置による検出感度のばらつきを抑制することができる。
【００９５】
面方向Ｘに沿って同じ大きさおよび同じ形状の複数の貫通孔２６が等間隔に配列されている場合、貫通孔２６の最大長Ｌ３は、隣接する貫通孔２６との最短距離Ｌ４より小さい事が好ましい（Ｌ３＜Ｌ４）。なお、貫通孔２６の最大長Ｌ３とは、貫通孔２６の貫通方向に対して直交する断面における、最大の長さを示す。また、隣接する貫通孔２６の最短距離Ｌ４は、貫通孔２６の貫通方向に対して直交する平面における、隣接する貫通孔２６の周縁間の最短距離を示す。
【００９６】
図３Ｂに示すように、第３電極２０は、複数の貫通孔２６によって、網目状のシートとして構成されていることが好ましい。なお、貫通孔２６の形状は限定されない。例えば、貫通孔２６の形状は、円形状、矩形状、の何れであってもよい。
【００９７】
貫通孔２６の貫通方向は、第１電極１２および第２電極１４の内、第３電極２０により近い位置に配置された電極（第１電極１２または第２電極１４）に対する垂直方向に一致することが好ましい。すなわち、貫通孔２６の貫通方向は、有機変換層１６の厚み方向Ｚに一致することが好ましい。
【００９８】
なお、第３電極２０が貫通孔２６を有する場合、貫通孔２６の表面は、絶縁膜２２によって被覆されていることが好ましい。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態の検出素子１０Ｂは、第３電極２０が貫通孔２６を備える。
【０１００】
第３電極２０が貫通孔２６を有すると、貫通孔２６内には、貫通孔２６の外部に比べて強い電界が印加されることとなる。このため、本実施の形態の検出素子１０Ｂでは、第１電極１２から出力される出力信号に、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける電子−正孔対の発生位置に関する位置依存性が含まれることを、更に抑制することができる。また、第３電極２０の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されているため、第３電極２０から有機変換層１６への電荷注入を抑制することができる。
【０１０１】
従って、本実施の形態の検出素子１０Ｂは、放射線Ｒの検出感度向上を更に図ることができる。
【０１０２】
また、第３電極２０が貫通孔２６を有すると、有機変換層１６でγ線及びＸ線のエネルギーを電荷に変換することを抑制することができる。このため、有機変換層１６が、γ線及びＸ線以外の他の放射線Ｒ（β線、α線、中性子線など）のエネルギーを選択的に電荷に変換することができる。これは、有機変換層１６内に入射した放射線Ｒに含まれるγ線及びＸ線が、第３電極２０にあたって有機変換層１６を非透過となり、有機変換層１６で電荷に変換されることを抑制することができるためと考えられる。
【０１０３】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、第３電極２０が穴部２８を備える形態を説明する。
【０１０４】
図４は、本実施の形態の検出器３０Ｃの一例を示す模式図である。なお、第１の実施の形態の検出器３０と同じ機能構成部分には、同じ符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１０５】
検出器３０Ｃは、検出素子１０Ｃと、検出部２４と、電圧印加部２７と、を備える。検出素子１０Ｃと、電圧印加部２７と、検出部２４とは、電気的に接続されている。電圧印加部２７および検出部２４は、第１の実施の形態と同様である。
【０１０６】
検出素子１０Ｃは、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆された第３電極２０と、を備える。基板１８、第１電極１２、第２電極１４、有機変換層１６、第３電極２０、および絶縁膜２２は、第１の実施の形態と同様である。
【０１０７】
本実施の形態では、第３電極２０は、第１電極１２側または第２電極１４側に開口した１または複数の穴部２８を有する。
【０１０８】
穴部２８内には、有機変換層１６の構成材料１７が充填されてなることが好ましい。このため、穴部２８の内側と有機変換層１６とは、同じ構成材料１７によって連続した相となる。
【０１０９】
穴部２８の大きさおよび形状は限定されない。
【０１１０】
なお、第３電極２０が複数の穴部２８を有する場合、第３電極２０には、厚み方向Ｚに交差する方向（面方向Ｘ）に沿って、同じ大きさの複数の穴部２８が等間隔に配列されてなる事が好ましい。
【０１１１】
面方向Ｘに沿って同じ大きさおよび同じ形状の複数の穴部２８が等間隔に配列されている場合、穴部２８の最大長は、隣接する穴部２８間の最短距離より小さい事が好ましい。なお、穴部２８の最大長とは、穴部２８の深さ方向に対して直交する断面における、最大の長さを示す。また、隣接する穴部２８の最短距離は、穴部２８の深さ方向に対して直交する平面における、隣接する穴部２８の周縁間の最短距離を示す。
【０１１２】
複数の穴部２８が、第３電極２０の面方向Ｘに沿って同じ大きさで等間隔に配列されることで、検出素子１０Ｂの面方向Ｘにおける位置による検出感度のばらつきを抑制することができる。
【０１１３】
なお、穴部２８の形状は限定されない。例えば、穴部２８の面方向Ｘに沿った断面の形状は、円形状、矩形状、の何れであってもよい。
【０１１４】
穴部２８の深さ方向は、第１電極１２および第２電極１４の内、第３電極２０により近い位置に配置された電極（第１電極１２または第２電極１４）に対する垂直方向に一致することが好ましい。すなわち、穴部２８の深さ方向は、有機変換層１６の厚み方向Ｚに一致することが好ましい。
【０１１５】
上述したように、穴部２８の開口は、第１電極１２側または第２電極１４側に開口していればよい。なお、１つの第３電極２０において、開口方向の異なる複数種類の穴部２８が設けられていてもよい。例えば、１つの第３電極２０に、第２電極１４側に開口した穴部２８と、第１電極１２側に開口した穴部２８と、が混在していてもよい。
【０１１６】
なお、穴部２８の開口は、第１電極１２および第２電極１４の内、該穴部２８の設けられた第３電極２０により遠い電極（第１電極１２または第２電極１４）側に開口していることが好ましい。具体的には、図４に示すように、第３電極２０が第１電極１２と有機変換層１６との間に設けられている場合、第３電極２０の穴部２８は、第２電極１４側に開口していることが好ましい。
【０１１７】
穴部２８の開口が、第１電極１２および第２電極１４のより遠い電極（第１電極１２または第２電極１４）側に開口していると、穴部２８内への電界集中により、暗電流がより近い電極（第２電極１４または第１電極１２）へ流れる量を抑制することができる。
【０１１８】
なお、第３電極２０が穴部２８を有する場合、穴部２８の表面は、絶縁膜２２によって被覆されていることが好ましい。
【０１１９】
以上説明したように、本実施の形態の検出素子１０Ｃは、第３電極２０が穴部２８を備える。
【０１２０】
第３電極２０が穴部２８を有すると、穴部２８内には、穴部２８の外部に比べて強い電界が印加されることとなる。このため、本実施の形態の検出素子１０Ｃでは、第１電極１２から出力される出力信号に、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける電子−正孔対の発生位置に関する位置依存性が含まれることを、更に抑制することができる。また、第３電極２０の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されていることから、第３電極２０から有機変換層１６へ電荷注入を抑制することができる。
【０１２１】
従って、本実施の形態の検出素子１０Ｃは、放射線Ｒの検出感度向上を更に図ることができる。
【０１２２】
また、上述したように、穴部２８の開口は、第１電極１２および第２電極１４の内、該穴部２８の設けられた第３電極２０により遠い電極（第１電極１２または第２電極１４）側に開口していることが好ましい。穴部２８の開口が該電極側に開口していることで、穴部２８の底部と、第１電極１２と、の間に絶縁膜２２を介在させることができる。
【０１２３】
なお、第３電極２０には、貫通孔２６および穴部２８の双方が設けられていてもよい。
【０１２４】
（変形例１）
なお、第１の実施の形態で説明したように、第３電極２０は、有機変換層１６内、有機変換層１６と第１電極１２との間、および有機変換層１６と第２電極１４との間、の少なくとも１つに設けられていればよい。このため、第３電極２０は、有機変換層１６と第１電極１２との間と、有機変換層１６と第２電極１４との間と、の双方に設けられていてもよい。
【０１２５】
また、上記実施の形態で説明したように、第３電極２０には、１または複数の貫通孔２６、および、１または複数の穴部２８、の少なくとも一方が設けられていてもよい。
【０１２６】
図５は、本変形例の検出器３０Ｄの一例を示す模式図である。
【０１２７】
検出器３０Ｄは、検出素子１０Ｄと、検出部２４と、電圧印加部２７と、を備える。検出素子１０Ｄと、電圧印加部２７と、検出部２４とは、電気的に接続されている。電圧印加部２７および検出部２４は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２８】
検出素子１０Ｄは、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆された第３電極２０と、を備える。基板１８、第１電極１２、第２電極１４、有機変換層１６、第３電極２０、および絶縁膜２２は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２９】
本実施の形態では、検出素子１０Ｄは、第１電極１２と有機変換層１６との間と、有機変換層１６と第２電極１４との間と、の各々に、第３電極２０を備える。第１電極１２と有機変換層１６との間に設けられた第３電極２０を、第３電極２０Ａと称して説明する。また、有機変換層１６と第２電極１４との間に設けられた第３電極２０と、第３電極２０Ｂと称して説明する。これらの第３電極２０は、上記実施の形態と同様に、絶縁膜２２によって被覆されてなる。
【０１３０】
これらの第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ）は、上記実施の形態で説明したように、貫通孔２６および穴部２８の少なくとも一方を備えた構成であってもよい。図５には、一例として、第３電極２０Ａおよび第３電極２０Ｂの双方が、貫通孔２６を備えた形態を一例として示した。なお、貫通孔２６内には、上記実施の形態と同様に、有機変換層１６の構成材料１７が充填されている。
【０１３１】
検出素子１０Ｄが複数の第３電極２０を備える場合、電圧印加部２７は、第１電極１２と、第３電極２０Ａと、第３電極２０Ｂと、第２電極１４と、が、互いに異なる電位となるように、電圧を印加すればよい。
【０１３２】
具体的には、電圧印加部２７は、第１電極１２が最も高く、第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ、および第２電極１４に向かって段階的に電位が低くなるように、第１電極１２、第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ、および第２電極１４に電圧を印加すればよい。
【０１３３】
以上説明したように、本変形例の検出器３０Ｄは、第１電極１２と有機変換層１６との間と、有機変換層１６と第２電極１４との間と、の各々に、第３電極２０を備える。このように、第１電極１２と有機変換層１６との間と、有機変換層１６と第２電極１４との間と、に第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ）を設けることで、例えば、第３電極２０を第１電極１２だけに近接して設置した場合に、有機変換層１６と第２電極１４の界面に蓄積する電荷量を抑制することができる。
【０１３４】
このため、本変形例の検出器３０Ｄは、上記実施の形態の効果に加えて、強いスパイクノイズによる検出器３０Ｄの誤動作を抑制することができる。
【０１３５】
また、本実施の形態の検出素子１０Ｄは、第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ）の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されてなる。このため、第３電極２０Ａと第３電極２０Ｂとの電極間の最短距離を、第１電極１２と第３電極２０Ａとの最短距離および第３電極２０Ｂと第２電極１４との最短距離の各々の１０倍以上とした場合であっても、第３電極２０から有機変換層１６への電荷注入を効果的に抑制することができる。
【０１３６】
また、本実施の形態の検出素子１０Ｄは、第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ）の少なくとも一部が絶縁膜２２によって被覆されてなる。このため、第３電極２０Ａと第３電極２０Ｂとの第３電位差が、第１電極１２と第３電極２０Ａとの第４電位差および第３電極２０Ｂと第２電極１４との第５電位差の各々より小さい場合であっても、第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ）から有機変換層１６への電荷注入を効果的に抑制することができる。
【０１３７】
（変形例２）
第１の実施の形態で説明したように、第３電極２０は、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆されてなる。
【０１３８】
このため、第３電極２０は、表面の全領域を絶縁膜２２によって覆われた形態であってもよい。言い換えると、第３電極２０は、絶縁膜２２内に配置されていてもよい。
【０１３９】
この場合、１つの絶縁膜２２内に、有機変換層１６の厚み方向Ｚの位置が互いに異なる複数の第３電極２０を配置した構成であってもよい。
【０１４０】
図６は、本変形例の検出器３０Ｅの一例を示す模式図である。
【０１４１】
検出器３０Ｅは、検出素子１０Ｅと、検出部２４と、電圧印加部２７と、を備える。検出素子１０Ｅと、電圧印加部２７と、検出部２４とは、電気的に接続されている。電圧印加部２７および検出部２４は、第１の実施の形態と同様である。
【０１４２】
検出素子１０Ｅは、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆された第３電極２０と、を備える。基板１８、第１電極１２、第２電極１４、有機変換層１６、第３電極２０、および絶縁膜２２は、第１の実施の形態と同様である。
【０１４３】
本実施の形態では、検出素子１０Ｅは、第１電極１２と有機変換層１６との間と、有機変換層１６と第２電極１４との間と、有機変換層１６内と、の各々に、第３電極２０を備える。
【０１４４】
第１電極１２と有機変換層１６との間に設けられた第３電極２０を、第３電極２０Ａと称して説明する。また、有機変換層１６と第２電極１４との間に設けられた第３電極２０と、第３電極２０Ｂと称して説明する。また、有機変換層１６内に設けられた第３電極２０を、第３電極２０Ｃおよび第３電極２０Ｄと称して説明する。これらの第３電極２０は、上記実施の形態と同様に、絶縁膜２２によって被覆されてなる。また、図６には、これらの第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ、第３電極２０Ｃ、第３電極２０Ｄ）の各々が、貫通孔２６を備える形態を一例として示した。
【０１４５】
なお、上記実施の形態および変形例と同様に、電圧印加部２７は、第１電極１２と、複数の第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ、第３電極２０Ｃ、第３電極２０Ｄ）の各々と、が、互いに異なる電位となるように、電圧を印加すればよい。また、複数の第３電極２０は、互いに異なる電位となるように、電圧が印加される。
【０１４６】
これらの複数の第３電極２０の内の少なくとも２以上は、１つの絶縁膜２２内に配置されていてもよい。言い換えると、１つの絶縁膜２２内に、有機変換層１６の厚み方向Ｚの位置が互いに異なる複数の第３電極２０が配置された構成であってもよい。
【０１４７】
図６には、第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ、第３電極２０Ｃ、および第３電極２０Ｄの内、第３電極２０Ｃおよび第３電極２０Ｄが、１つの絶縁膜２２内に配置された形態を一例として示した。第３電極２０Ｃおよび第３電極２０Ｄは、有機変換層１６内における、厚み方向Ｚの位置が互いに異なる、シート状の電極である。
【０１４８】
なお、第１電極１２と有機変換層１６との間に、１つの絶縁膜２２内に配置された厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を配置した構成であってもよい。また、第２電極１４と有機変換層１６との間に、１つの絶縁膜２２内に配置された厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を配置した構成であってもよい。
【０１４９】
このように、１つの絶縁膜２２内に、厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を配置することで、第３電極２０から有機変換層１６への電荷注入を抑制したままで、より狭い領域に強い電界を加えることが可能となり、出力信号における電子−正孔対発生場所の影響を抑制することができる。
【０１５０】
このため、本変形例の検出器３０Ｅは、弱いエネルギーの放射線Ｒが有機変換層１６へ入射した場合であっても、該弱い放射線Ｒにより発生した少ない数の電子−正孔対の計数漏れを抑制することができる。このため、本変形例の検出器３０Ｅは、上記実施の形態の効果に加えて、より低エネルギーの放射線Ｒの検出感度向上を図ることができる。
【０１５１】
（変形例３）
なお、図６には、内部に厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を有する絶縁膜２２を、有機変換層１６内に１つ備えた構成を示した。しかし、検出素子１０Ｅは、内部に厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を有する絶縁膜２２を、複数配置した構成であってもよい。この場合、複数の該絶縁膜２２は、厚み方向Ｚにおける互いに異なる位置に配置すればよい。
【０１５２】
図７は、本変形例の検出器３０Ｆの一例を示す模式図である。
【０１５３】
検出器３０Ｆは、検出素子１０Ｆと、検出部２４と、電圧印加部２７と、を備える。検出素子１０Ｅと、電圧印加部２７と、検出部２４とは、電気的に接続されている。電圧印加部２７および検出部２４は、第１の実施の形態と同様である。
【０１５４】
検出素子１０Ｆは、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、少なくとも一部を絶縁膜２２によって被覆された第３電極２０と、を備える。基板１８、第１電極１２、第２電極１４、有機変換層１６、第３電極２０、および絶縁膜２２は、第１の実施の形態と同様である。
【０１５５】
本実施の形態では、検出素子１０Ｆは、図５に示す検出素子１０Ｄの有機変換層１６内に、第３電極２０Ｃ、第３電極２０Ｄ、第３電極２０Ｅ、および第３電極２０Ｆを配置した構成である。図７には、これらの第３電極２０の内、第３電極２０Ｃおよび第３電極２０Ｄが１つの絶縁膜２２内に配置され、第３電極２０Ｅおよび第３電極２０Ｇが１つの絶縁膜２２内に配置された例を示した。
【０１５６】
なお、第１電極１２と有機変換層１６との間に、厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を配置し、これらの複数の第３電極２０を１つの絶縁膜２２内に配置してもよい。また、第２電極１４と有機変換層１６との間に、厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を配置し、これらの複数の第３電極２０を１つの絶縁膜２２内に配置してもよい。また、１つの絶縁膜２２内に、厚み方向Ｚの位置の異なる３以上の第３電極２０を配置してもよい。
【０１５７】
なお、上記実施の形態および変形例と同様に、電圧印加部２７は、第１電極１２と、複数の第３電極２０（第３電極２０Ａ、第３電極２０Ｂ、第３電極２０、第３電極２０Ｄ、第３電極２０Ｅ、第３電極２０Ｆ）の各々と、が、互いに異なる電位となるように、電圧を印加すればよい。また、複数の第３電極２０は、互いに異なる電位となるように電圧が印加される。
【０１５８】
このように、検出素子１０Ｆが、内部に厚み方向Ｚの位置の異なる複数の第３電極２０を有する絶縁膜２２複数備えることで、第３電極２０から有機変換層１６への電荷注入を抑制したままで、厚み方向Ｚの複数の位置に、強い電界を加えた、狭い領域を形成することが可能となる。
【０１５９】
このため、上記変形例２に比べて更に弱いエネルギーの放射線Ｒが有機変換層１６へ入射した場合であっても、該弱い放射線Ｒにより発生したより少ない数の電子−正孔対の計数漏れを抑制することができる。また、より厚み方向Ｚの厚みの大きい有機変換層１６を備えた検出素子１０Ｆとした場合であっても、検出素子１０Ｆ内に、内部に厚み方向Ｚの位置が異なる複数の第３電極２０を有する絶縁膜２２を複数配置することで、より高いエネルギーの放射線Ｒのデポジット量の改善と、低エネルギーの放射線Ｒの検出と、の双方を実現することができる。
【０１６０】
なお、上記実施の形態で説明した検出素子１０、検出素子１０Ａ１、検出素子１０Ａ２、検出素子１０Ｂ、検出素子１０Ｃ、検出素子１０Ｄ、検出素子１０Ｅ、および検出素子１０Ｆの適用範囲は、限定されない。例えば、検出素子１０、検出素子１０Ａ１、検出素子１０Ａ２、検出素子１０Ｂ、検出素子１０Ｃ、検出素子１０Ｄ、検出素子１０Ｅ、および検出素子１０Ｆは、放射線Ｒを検出する各種の装置に適用可能である。具体的には、検出素子１０、検出素子１０Ａ１、検出素子１０Ａ２、検出素子１０Ｂ、検出素子１０Ｃ、検出素子１０Ｄ、検出素子１０Ｅ、および検出素子１０Ｆは、サーベイメータなどに適用できる。
【０１６１】
以上、本発明の実施の形態および変形例を説明したが、これらの実施の形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１６２】
１０、１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ  検出素子
１２  第１電極
１４  第２電極
１６  有機変換層
１７  構成材料
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ  第３電極
２２  絶縁膜
２４  検出部
２６  貫通孔
２７  電圧印加部
２８  穴部
３０、３０Ａ１、３０Ａ２、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ  検出器
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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