【手続補正書】
【提出日】平成16年10月6日(2004.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射した放射線を吸収して電荷に変換し、変換した電荷を放出する電荷放出層と、第１の導電型の半導体層と、上記第１の導電型と反対の導電型である第２の導電型の半導体層とを含み、少なくとも上記電荷放出層が、上記第１の導電型の半導体層と、上記第２の導電型の半導体層とで挟まれた構成をしている放射線検出素子であって、
キャリア収集効率の仕様値の下限を満たし、かつ暗電流密度の仕様値の上限を満たす値の電界を上記電荷放出層に印加して動作することを特徴とする放射線検出素子。
【請求項２】
上記電荷放出層に印加する電界Ｅが、以下の連立不等式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出素子。
ここで、上記連立不等式は、
【数１】
2003168794.tif 000001
【数２】
2003168794.tif 000002
である。
ただし、J0は暗電流密度の仕様値、eは電気素量、μeは電荷放出層の捕獲準位から放出される電子の移動度、Ceは電荷放出層の捕獲準位による電子の捕獲係数、eeは電荷放出層の捕獲準位からの電子の放出率、μhは電荷放出層の捕獲準位から放出される正孔の移動度、Chは電荷放出層の捕獲準位による正孔の捕獲係数、ehは電荷放出層の捕獲準位からの正孔の放出率、τecは電荷放出層の捕獲準位から放出される電子の平均衝突時間、τhcは電荷放出層の捕獲準位から放出される正孔の平均衝突時間、nTとpTはそれぞれ電荷放出層の捕獲準位を占めている電子と正孔の濃度、np0とpn0はそれぞれp型の半導体層における平衡状態の電子の濃度とｎ型の半導体層における平衡状態の正孔の濃度、αsはキャリア発生時のキャリア濃度の分布を示す減衰係数、αT（＝ＣeｐT／μeＥ、または、ＣhｎT／μhＥ）は捕獲準位によるキャリアの減衰係数、Ｗは電荷放出層に形成される空乏層の幅、η0はキャリア収集効率の仕様値である。
【請求項３】
上記電荷放出層が、半導体単結晶基板を有することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出素子。
【請求項４】
上記半導体単結晶基板が、１ｅＶ以上のバンドギャップエネルギー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素子。
【請求項５】
上記放射線検出素子が、単結晶ＧａＡｓを有することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の放射線検出素子。
【請求項６】
暗電流密度の仕様値が４×１０-9 A/cm2以下で、かつ、キャリアの収集効率の仕様値が５０％以上である時に、上記電荷放出層に０．７kV/cm以上の電界を印加して動作することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の放射線検出素子。
【請求項７】
上記請求項１〜６の何れか１項に記載の放射線検出素子と、
上記放射線検出素子により入射した放射線から変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、
上記放射線検出素子に印加する電界を制御する制御手段と、
上記制御手段により上記放射線検出素子に電界が印加された時に、上記電荷蓄積手段に蓄積された電荷に基づく信号を読み出す読み出し手段とを有する複数の入力画素と、
上記複数の入力画素に接続され、上記読み出し手段により読み出された電荷に基づく信号を出力する出力線と、
上記電荷蓄積手段に蓄積された電荷をリセットするためのスイッチ手段とを有することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項８】
２つの異なる導電型の半導体層に挟まれ、外部から入射した放射線を電荷に変換して放出する電荷放出層に電界を印加して放射線を検出するに際し、
キャリア収集効率の仕様値の下限を満たし、かつ暗電流密度の仕様値の上限を満たす値の電界を上記電荷放出層に印加することを特徴とする放射線検出方法。
【請求項９】
上記電荷放出層に印加する電界Ｅが、以下の連立不等式を満たすことを特徴とする請求項８に記載の放射線検出方法。
ここで、上記連立不等式は、
【数３】
2003168794.tif 000003
【数４】
2003168794.tif 000004
である。
ただし、J0は暗電流密度の仕様値、eは電気素量、μeは電荷放出層の捕獲準位から放出される電子の移動度、Ceは電荷放出層の捕獲準位による電子の捕獲係数、eeは電荷放出層の捕獲準位からの電子の放出率、μhは電荷放出層の捕獲準位から放出される正孔の移動度、Chは電荷放出層の捕獲準位による正孔の捕獲係数、ehは電荷放出層の捕獲準位からの正孔の放出率、τecは電荷放出層の捕獲準位から放出される電子の平均衝突時間、τhcは電荷放出層の捕獲準位から放出される正孔の平均衝突時間、nTとpTはそれぞれ電荷放出層の捕獲準位を占めている電子と正孔の濃度、np0とpn0はそれぞれp型の半導体層における平衡状態の電子の濃度とｎ型の半導体層における平衡状態の正孔の濃度、αsはキャリア発生時のキャリア濃度の分布を示す減衰係数、αT（＝ＣeｐT／μeＥ、または、ＣhｎT／μhＥ）は捕獲準位によるキャリアの減衰係数、Ｗは電荷放出層に形成される空乏層の幅、η0はキャリア収集効率の仕様値である。
【請求項１０】
暗電流密度の仕様値が４×１０-9 A/cm2以下で、かつ、キャリアの収集効率の仕様値が５０％以上である時に、上記電荷放出層に０．７kV/cm以上の電界することを特徴とする請求項８または９に記載の放射線検出方法。
【請求項１１】
上記請求項８〜１０の何れか１項に記載の方法で放射線を検出する放射線検出処理と、
上記放射線検出処理により検出された電荷を電荷蓄積手段に蓄積する電荷蓄積処理と、
上記放射線検出素子に印加する電界を制御する制御処理と、
上記制御処理により上記放射線検出素子に電界が印加された時に、上記電荷蓄積処理により蓄積された電荷に基づく信号を読み出す読み出し処理と、
上記読み出し処理により読み出された電荷に基づく信号を出力線に出力する出力処理と、
上記電荷蓄積処理に蓄積された電荷をリセットするためのスイッチ処理とを行うことを特徴とする放射線撮像方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出素子、放射線撮像装置、放射線検出方法、及び放射線撮像方法に関し、特に、Ｘ線などの放射線像を電子画像化するために用いて好適なものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の放射線撮像装置は、上記に記載の放射線検出素子と、上記放射線検出素子により入射した放射線から変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、上記放射線検出素子に印加する電界を制御する制御手段と、上記制御手段により上記放射線検出素子に電界が印加された時に、上記電荷蓄積手段に蓄積された電荷に基づく信号を読み出す読み出し手段とを有する複数の入力画素と、上記複数の入力画素に接続され、上記読み出し手段により読み出された電荷に基づく信号を出力する出力線と、上記電荷蓄積手段に蓄積された電荷をリセットするためのスイッチ手段とを有することを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の放射線撮像方法は、上記に記載の方法で放射線を検出する放射線検出処理と、上記放射線検出処理により検出された電荷を電荷蓄積手段に蓄積する電荷蓄積処理と、上記放射線検出素子に印加する電界を制御する制御処理と、上記制御処理により上記放射線検出素子に電界が印加された時に、上記電荷蓄積処理により蓄積された電荷に基づく信号を読み出す読み出し処理と、上記読み出し処理により読み出された電荷に基づく信号を出力線に出力する出力処理と、上記電荷蓄積処理に蓄積された電荷をリセットするためのスイッチ処理とを行うことを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１１
【補正方法】削除
【補正の内容】