(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
上記半導体基板の表面にＸ方向に所定の間隔を置いて並置された、Ｙ方向と平行な第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）のストライプ電極と、
上記第１〜第ｎのストライプ電極の上端部同士間に接続される複数の抵抗と、
上記第１〜第ｎのストライプ電極の下端部同士間に接続される複数の抵抗と、
上記第１のストライプ電極の下端部に抵抗を介して接続される第１の信号出力用端子と、
上記第ｎのストライプ電極の下端部に抵抗を介して接続される第２の信号出力用端子と、
上記第ｎのストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第３の信号出力用端子と、
上記第１のストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第４の信号出力用端子と、
上記半導体基板の裏面に配置された電極と、
上記半導体基板の任意の点に入射した放射線によって上記第１〜第４の信号出力用端子から得られる出力信号で当該放射線の位置を演算する演算部と、
を備え、
上記第１〜第ｎの各ストライプ電極が、上記Ｙ方向に沿って互いに溝分離されており、
上記各ストライプ電極の抵抗と上記ストライプ電極の上端部同士間及び／又は下端部同士間に接続された抵抗との抵抗比は、１０：１〜１００：１であり、
上記演算部は、上記第１〜第４の信号出力用端子の出力信号により出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を得ることで、下記（１）式及び（２）式によって上記放射線の仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を演算し、さらに、該仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を用いて、下記（３）式及び（４）式によって上記放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出すると共に、
上記抵抗比は、検出すべき電流とノイズ電流との識別性を維持しつつ、上記仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）のＹ方向の歪みを抑える値に設定される、放射線の位置を２次元で検出する半導体２次元位置検出器。
【数１】
0005622339.tif 000014
【数２】
0005622339.tif 000015
【数３】
0005622339.tif 000016
【数４】
0005622339.tif 000017
ここで、上記（３）式及び（４）式の関数ｆ（Ｘｉ，Ｙｊ），ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）は、次の手順で求める。上記放射線のスポットを、上記半導体２次元位置検出器のストライプ電極上において上記Ｙ方向に向かって間隔を置いて照射し、該各照射点の仮位置座標を算出する。各照射点の仮位置座標の算出後に上記各照射点の位置座標と上記各照射点の仮位置座標との補正関数を仮定して、上記関数ｆ（Ｘｉ，Ｙｊ），ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）を放射線の各照射点の位置座標を再現する関数としてフィッティングにより求める。
【請求項２】
半導体基板と、
上記半導体基板の表面にＸ方向に所定の間隔を置いて並置された、Ｙ方向と平行な第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）のストライプ電極と、
上記第１〜第ｎのストライプ電極の上端部同士間に接続される複数の抵抗と、
上記第１〜第ｎのストライプ電極の下端部同士間に接続される複数の抵抗と、
上記第１のストライプ電極の下端部に抵抗を介して接続される第１の信号出力用端子と、
上記第ｎのストライプ電極の下端部に抵抗を介して接続される第２の信号出力用端子と、
上記第ｎのストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第３の信号出力用端子と、
上記第１のストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第４の信号出力用端子と、
上記半導体基板の裏面に配置された電極と、
上記半導体基板の任意の点に入射した放射線によって上記第１〜第４の信号出力用端子から得られる出力信号で当該放射線の位置を演算する演算部と、
を備え、
上記第１〜第ｎの各ストライプ電極が、上記Ｙ方向に沿って互いに溝分離されており、
上記第１〜第ｎの各ストライプ電極は、Ｙ方向に形成されかつ互いに分離されたｍ個のストリップ電極から形成され、
該各ストリップ電極は、Ｙ方向に沿って隣り合うストリップ電極同士が抵抗を介して接続されて上記各ストライプ電極を形成し、
上記各ストライプ電極の抵抗と上記ストライプ電極の上端部同士間及び／又は下端部同士間に接続された抵抗との抵抗比は、１０：１〜１００：１であり、
上記演算部は、上記第１〜第４の信号出力用端子の出力信号により出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を得ることで、下記（１）式及び（２）式によって上記放射線の仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を演算し、さらに、該仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を用いて、下記（３）式及び（４）式によって上記放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出すると共に、
上記抵抗比は、検出すべき電流とノイズ電流との識別性を維持しつつ、上記仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）のＹ方向の歪みを抑える値に設定される、放射線の位置を２次元で検出する半導体２次元位置検出器。
【数５】
0005622339.tif 000018
【数６】
0005622339.tif 000019
【数７】
0005622339.tif 000020
【数８】
0005622339.tif 000021
ここで、上記（３）式及び（４）式の関数ｆ（Ｘｉ，Ｙｊ），ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）は、次の手順で求める。上記放射線のスポットを、上記半導体２次元位置検出器のストライプ電極上において上記Ｙ方向に向かって間隔を置いて照射し、該各照射点の仮位置座標を算出する。各照射点の仮位置座標の算出後に上記各照射点の位置座標と上記各照射点の仮位置座標との補正関数を仮定して、上記関数ｆ（Ｘｉ，Ｙｊ），ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）を放射線の各照射点の位置座標を再現する関数としてフィッティングにより求める。
【請求項３】
前記第１〜第ｎの各ストライプ電極が、前記Ｘ方向に沿って互いに溝分離されている、請求項１又は２に記載の半導体２次元位置検出器。
【請求項４】
前記ストライプ電極の上端部同士間及び下端部同士間に接続される抵抗は、その抵抗値が調整可能に形成されている、請求項１又は２に記載の半導体２次元位置検出器。
【請求項５】
前記ストライプ電極は電気伝導抵抗性が高く且つショットキー型電極であり、前記半導体基板の裏面に配置された電極は電気伝導性の高い電極である、請求項１又は２に記載の半導体２次元位置検出器。
【請求項６】
前記半導体基板は、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ及びＢｒＴｌの何れかからなり、前記電極は、インジウム又は白金からなる、請求項１又は２に記載の半導体２次元位置検出器。
【請求項７】
前記Ｘｐを前記Ｘｉとし、前記Ｙｑを下記（５）式又は（６）式によって算出し、前記放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出する、請求項１又は２に記載の半導体２次元位置検出器。
【数９】
0005622339.tif 000022
ここで、上記（５）式中の２次関数の係数ａ，ｂ，ｃは任意の定数であり、ｄ＊は規格定数である。
【数１０】
0005622339.tif 000023
ここで、上記（６）式中の２次関数の係数ａ’，ｂ’，ｃ’は任意の定数であり、ｄ’は規格定数である。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の半導体２次元位置検出器を用いた、陽電子断層撮影装置。
【請求項９】
半導体基板の表面に、Ｙ方向と平行であってＸ方向に所定の間隔で第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）のストライプ電極を並置し、
上記第１〜第ｎのストライプ電極の上端部同士間のそれぞれを抵抗を介して接続し、
上記第１〜第ｎのストライプ電極の下端部同士間のそれぞれを抵抗を介して接続し、
上記第１のストライプ電極の下端部に抵抗の一端を接続し、該抵抗の他端部に第１の信号出力用端子を配置し、
上記第ｎのストライプ電極の下端部に抵抗の一端を接続し、該抵抗の他端部に第２の信号出力用端子を配置し、
上記第ｎのストライプ電極の上端部に抵抗の一端を接続し、該抵抗の他端部に第３の信号出力用端子を配置し、
上記第１のストライプ電極の上端部に抵抗の一端を接続し、該抵抗の他端部に第４の信号出力用端子を配置し、
上記半導体基板の裏面に電極を配置し、
上記第１〜第ｎの各ストライプ電極を、上記Ｙ方向に沿って互いに溝分離し、
上記各ストライプ電極の抵抗と上記ストライプ電極の上端部同士間及び／又は下端部同士間に接続された抵抗との抵抗比を、１０：１〜１００：１とし、
上記半導体基板に放射線を入射して当該放射線による出力信号を上記第１〜第４の信号出力用端子から出力し、
上記第１〜第４の信号出力用端子の出力信号により出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を得ることで、下記（１）式及び（２）式によって上記放射線の仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を演算し、さらに、該仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を用いて、下記（３）式及び（４）式によって上記放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出すると共に、
上記抵抗比を、検出すべき電流とノイズ電流との識別性を維持しつつ、上記仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）のＹ方向の歪みを抑える値に設定する、放射線の２次元位置検出方法。
【数１１】
0005622339.tif 000024
【数１２】
0005622339.tif 000025
【数１３】
0005622339.tif 000026
【数１４】
0005622339.tif 000027
ここで、上記（３）式及び（４）式の関数ｆ（Ｘｉ，Ｙｊ），ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）は、次の手順で求める。上記放射線のスポットを、上記半導体２次元位置検出器のストライプ電極上において上記Ｙ方向に向かって間隔を置いて照射し、該各照射点の仮位置座標を算出する。各照射点の仮位置座標の算出後に上記各照射点の位置座標と上記各照射点の仮位置座標との補正関数を仮定して、上記関数ｆ（Ｘｉ，Ｙｊ），ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）を放射線の各照射点の位置座標を再現する関数としてフィッティングにより求める。
【請求項１０】
上記第１〜第ｎの各ストライプ電極を、Ｙ方向に形成されかつ互いに分離されたｍ個のストリップ電極から形成し、該各ストリップ電極のＹ方向に沿って隣り合うストリップ電極同士を抵抗を介して接続して上記各ストライプ電極を形成する、請求項９に記載の放射線の２次元位置検出方法。
【請求項１１】
前記Ｘｐを前記Ｘｉとし、前記Ｙｑを下記（５）式又は（６）式によって算出し、前記放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出する、請求項９に記載の放射線の２次元位置検出方法。
【数１５】
0005622339.tif 000028
ここで、上記（５）式中の２次関数の係数ａ，ｂ，ｃは任意の定数であり、ｄ＊は規格定数である。
【数１６】
0005622339.tif 000029
ここで、上記（６）式中の２次関数の係数ａ’，ｂ’，ｃ’は任意の定数であり、
ｄ’は規格定数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理計測や陽電子断層撮影装置（ＰＥＴ）などに好適に用いられる、放射線の位置を２次元で検出する半導体２次元位置検出器及びそれを用いた放射線の２次元位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子断層撮影装置（ＰＥＴ）は、陽電子放出核種を用い、放出された陽電子と物質中の電子が出会い消滅するときに、１８０°の角度で放出される２本のガンマ線を検出してその核種の分布像を得るものである（非特許文献１参照）。陽電子断層撮影装置には、そのガンマ線の検出器として、従来、シンチレーター検出器が用いられている。シンチレーター検出器は、ガンマ線検出によって発光した光を数個の光電子増倍管で受けて、各々の光の強度比からどのシンチレーターでガンマ線が測定されたかを決定する。この原理に基づいた陽電子断層撮影装置の空間分解能は数ｍｍが限界である。
したがって、シンチレーター検出器では、Ｘ線ＣＴ並みの１ｍｍ以下の空間分解能を得ることができない。【０００３】
光又は粒子線の検出を行う半導体検出器として、半導体位置検出素子（特許文献１参照）やガンマ線に対して吸収効果が大きいＣｄＴｅ結晶を用いた検出器（特許文献２参照）が知られている。ＣｄＴｅ結晶を用いた検出器は、表裏面に電気伝導性電極が形成されたＣｄＴｅ結晶半導体板からなり、電気信号を増幅器を介して取り出すものである。この半導体検出器を用いることで検出器を小型にでき、１ｍｍサイズの検出器とすることも実現可能である。したがって、この検出器を複数個配列することにより１ｍｍ以下の空間分解能を有する半導体検出器を実現することは可能である。しかしながら、例えば１ｍｍ角の検出器を縦横１０個配列して、１ｍｍ以下の空間分解能を得るためには１００個もの増幅器が必要となってしまう。このように、各検出器に接続する増幅器の数が膨大となることから、上記構成の検出器は現実的ではない。【０００４】
これを改善するため、特許文献２では、表面に電気伝導抵抗性電極、裏面に電気伝導性電極が形成された例えば２０ｍｍ角の半導体板を用い、電気伝導抵抗性電極の４隅からの電気信号の比率を用いて半導体板内でのガンマ線の検出位置を２次元的に検出する検出器が開示されている。この検出器では４個の増幅器を用意すれば足りることになる。【０００５】
図１２は、特許文献２に開示された半導体２次元位置検出器５０を示す模式図である。この半導体２次元位置検出器５０において、薄い半導体結晶板５１は、材質をＣｄＴｅ結晶とし、片方の面が電気伝導抵抗性電極５２、もう片方の面を電気伝導性電極５３とするものである。【０００６】
ＣｄＴｅ結晶からなる半導体結晶板５１をショットキー型の検出器にするために、片方の面にインジウム電極５２を形成し、他方の面に白金電極５３を形成する。インジウム電極は、インジウムを薄く、例えば６００Å程度蒸着することにより電気伝導抵抗性を持たせる。これにより、半導体結晶板５１のインジウム蒸着面が電気伝導抵抗性を持ち、かつ、半導体結晶板５１がショットキー型の放射線検出器として作動する。【０００７】
半導体２次元位置検出器５０には、電気伝導抵抗性電極面の４つの隅Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにそれぞれ端子が設けられ、それぞれが増幅回路５５に接続され、４つの端子に発生した出力信号である電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを用いて、ガンマ線の半導体板５１上での算出位置座標（Ｘ，Ｙ）（以下、仮位置座標と呼ぶ）をＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤの関数として求めている（特許文献２参照）。【０００８】
図１３は、従来の半導体２次元位置検出器５０における放射線５７の照射位置を示す図である。この図に示すように、従来の半導体２次元位置検出器５０の検出位置精度を調べるために、この半導体２次元位置検出器５０の表面のＸ＝７、１１、１５、１９、２３とＹ＝６、１０、１４との交点１５箇所を照射点５８として、２４１Ａｍ線源によるアルファ線の照射を行った。【０００９】
図１４は、従来の半導体２次元位置検出器５０による位置検出結果を示す図であり、４つの端子に発生した出力信号Ｖ１〜Ｖ４を用いて算出した仮位置座標５９を示す。半導体位置検出器５０の表面に等間隔で照射したのに対してその仮位置座標５９による検出結果は、信号で求めた位置と実際の放射線の検出位置とが非線形かつ非対称で非常に歪んだ分布となっていて、放射線５７の検出位置を同定するには不十分であった。【００１０】
特許文献３には、半導体基板上に四角形ではなく、各辺を円弧状の抵抗層とした半導体２次元位置検出器が開示されており、各辺の頂点となる４点を出力電極として電流を検知することで、γ線の入射位置を歪みなく検出することが記載されている。【００１１】
特許文献４では、放射線位置検出装置が開示されており、縦続接続された抵抗器によって二次元の位置検出行っているが、抵抗器に接続される増幅器が２個と、この増幅器に接続されるＡ／Ｄ変換器４個と、位置演算器２個と、加算器１個と、波高弁別器１個と、制御信号発生器１個と、からなり複雑な回路構成になっている。【００１２】
特許文献５，６には、半導体２次元位置検出器に用いる半導体の基板として、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、又はＢｒＴｌを使用し、線状の抵抗線を並行に配設した構造（特許文献５）やマトリクス構造（特許文献５及び６）を形成することが開示されている。特許文献６では、検出素子を２次元のマトリクス状に配列している。この場合、画像処理には、検出素子毎にスイッチング素子や増幅器を設ける必要が生じ、特許文献４と同様に複雑な回路構成となる。【００１３】
特許文献７には、半導体の基板としてＳｉを用い、表面層にＡｌ電極をストライプ状に形成した半導体２次元位置検出器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−１６１９１１号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６２６０号公報
【特許文献３】特公昭６２−６２０７５号公報
【特許文献４】特開平１１−２３７２１号公報
【特許文献５】特開２００６-２３４６６１号公報
【特許文献６】特開２００７−１０９９０５号公報
【特許文献７】特開２０００−３４０８３５号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】S. Rankowitz et al., “Positron scanner for locating brain tumors,” IRE Int. Conv. Rec. 1962, 10 (Issue 9), pp.49-56
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の半導体２次元位置検出器（例えば、特許文献２）では、信号で求めた位置と実際の放射線の検出位置とが非線形かつ非対称で非常に歪んだ分布となっていて、放射線の検出位置を同定するには不十分であった。また、過去においてこの問題を解決するために、位置検出面の電極構造を例えば円弧状のような複雑な形状にしたため実用に適していなかった（例えば、特許文献１及び３参照）。また、検出器の裏面に増幅器等の回路が直接接合されたものを重ねた場合、放射線に対して不感部分ができ、ＰＥＴ用としては適していなかった。【００１７】
さらに、従来の半導体２次元位置検出器で抵抗線等をストライプ状とした場合（特許文献４、５、７参照）、γ線の入射位置を簡単な構成で歪みなく検出することができないという課題があった。【００１８】
本発明の一目的は、上記課題に鑑み、４つの信号で簡単に求めた位置と実際の放射線の検出位置とが一致する位置精度が高い、放射線の位置を２次元で検出する半導体２次元位置検出器を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記半導体２次元位置検出器を用いて放射線の２次元位置を検出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記第１の目的を達成するため、本発明に係る放射線の位置を２次元で検出するための半導体位置検出器は、半導体基板と、半導体基板の表面にＸ方向に所定の間隔を置いて並置された、Ｙ方向と平行な第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）のストライプ電極と、第１〜第ｎのストライプ電極の上端部同士間に接続される複数の抵抗と、第１〜第ｎのストライプ電極の下端部同士間に接続される複数の抵抗と、第１のストライプ電極の下端部に抵抗を介して接続される第１の信号出力用端子と、第ｎのストライプ電極の下端部に接続を介して接続される第２の信号出力用端子と、第１のストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第４の信号出力用端子と、第ｎのストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第３の信号出力用端子と、半導体基板の裏面に配置された電極と、を備え、半導体基板の任意の点に入射した放射線からの出力信号を第１〜第４の信号出力用端子から得ることを特徴とする。【００２０】
本発明に係る放射線の位置を２次元で検出するための半導体位置検出器の第２の構成は、半導体基板と、半導体基板の表面にＸ方向に所定の間隔を置いて並置された、Ｙ方向と平行な第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）のストライプ電極と、第１〜第ｎのストライプ電極の上端部同士間に接続される複数の抵抗と、第１〜第ｎのストライプ電極の下端部同士間に接続される複数の抵抗と、第１のストライプ電極の下端部に抵抗を介して接続される第１の信号出力用端子と、第ｎのストライプ電極の下端部に抵抗を介して接続される第２の信号出力用端子と、第１のストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第４の信号出力用端子と、第ｎのストライプ電極の上端部に抵抗を介して接続される第３の信号出力用端子と、半導体基板の裏面に配置された電極と、を備え、第１〜第ｎの各ストライプ電極は、Ｙ方向に形成されかつ互いに分離されたｍ個のストリップ電極から形成され、各ストリップ電極は、Ｙ方向に沿って隣り合うストリップ電極同士が抵抗で接続されて各ストライプ電極を形成し、半導体基板の任意の点に入射した放射線からの出力信号を第１〜第４の信号出力用端子から得ることを特徴とする。【００２１】
上記構成において、ストライプ電極の上端部同士間及び下端部同士間に接続される抵抗は、好ましくは、その抵抗値が調整可能に形成されている。
後述する数式（３）及び（４）で位置弁別を行うためには、各ストライプ電極の抵抗とストライプ電極の上端部同士間及び／又は下端部同士間に接続される抵抗との抵抗比は、好ましくは、１０：１〜１００：１である。
第１〜第ｎの各ストライプ電極は、好ましくは、Ｙ方向に沿って互いに溝分離されている。第１〜第ｎの各ストライプ電極を形成するストリップ電極同士が、好ましくは、Ｘ方向に沿って互いに溝分離されている。
ストライプ電極は電気伝導抵抗性が高く且つショットキー型電極であり、前記半導体基板の裏面に配置された電極は電気伝導性の高い電極としてもよい。
前記半導体基板は、好ましくは、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ及びＢｒＴｌの何れかからなり、電極は、好ましくはインジウム又は白金からなる。【００２２】
上記構成において、好ましくは、出力信号から放射線の位置を演算する演算部を備え、演算部は、第１〜第４の信号出力用端子から出力される電圧を、それぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４としたとき、下記（１）式及び（２）式によって、放射線の仮位置座標（Ｘｉ、Ｙｊ）を演算し、仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を用いて、下記（３）式及び（４）式によって放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出する。
【数１】
0005622339.tif 000002
【数２】
0005622339.tif 000003
【数３】
0005622339.tif 000004
【数４】
0005622339.tif 000005
ここで、上記（３）式及び（４）式の関数ｆ（Ｘｉ，Ｙｊ），ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）は、放射線のスポットを、半導体２次元位置検出器のストライプ電極上においてＹ方向に向かって間隔を置いて照射し、各照射点の仮位置座標を算出した後、各照射点の位置座標と各照射点の仮位置座標との補正関数を仮定して、放射線の各照射点の位置座標を再現する関数としてフィッティングにより求めたものである。【００２３】
ＸｐをＸｉとし、Ｙｑを下記（５）式又は（６）式によって算出し、放射線の補正位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出してもよい。この補正位置座標を、検出位置座標とも呼ぶ。
【数５】
0005622339.tif 000006
ここで、（５）式中の２次関数の係数ａ、ｂ、ｃは任意の定数であり、ｄ＊は規格定数である。
【数６】
0005622339.tif 000007
ここで、（６）式中の２次関数の係数a’、b’、c’は任意の定数であり、ｄ’は規格定数である。【００２４】
上記第２の目的を達成するため、本発明に係る放射線の２次元位置検出方法は、半導体基板の表面に、Ｙ方向と平行であってＸ方向に所定の間隔で第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）のストライプ電極を並置し、第１〜第ｎのストライプ電極の上端部同士間のそれぞれを抵抗を介して接続し、第１〜第ｎのストライプ電極の下端部同士間のそれぞれを抵抗を介して接続し、第１のストライプ電極の下端部に抵抗の一端を接続し、抵抗の他端部に第１の信号出力用端子を配置し、上記第ｎのストライプ電極の下端部に抵抗の一端を接続し、抵抗の他端部に第２の信号出力用端子を配置し、第１のストライプ電極の上端部に抵抗の一端を接続し、抵抗の他端部に第４の信号出力用端子を配置し、第ｎのストライプ電極の上端部に抵抗の一端を接続し、抵抗の他端部に第３の信号出力用端子を配置し、半導体基板の裏面に電極を配置し、半導体基板に入射した放射線からの出力信号を、第１〜第４の信号出力用端子から得ることを特徴とする。
上記構成において、第１〜第ｎの各ストライプ電極を、Ｙ方向に形成されかつ互いに分離されたｍ個のストリップ電極から形成し、各ストリップ電極のＹ方向に沿って隣り合うストリップ電極同士を抵抗を介して接続して各ストライプ電極を形成してもよい。【００２５】
上記構成において、第１〜第４の信号出力用端子から出力される電圧を、それぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４としたとき、上記（１）式及び（２）式によって、放射線の仮位置座標（Ｘｉ、Ｙｊ）を演算し、仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を用いて、上記（３）式及び（４）式によって放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出してもよい。【００２６】
ＸｐをＸｉとし、Ｙｑを上記（５）式又は（６）式によって算出し、放射線の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出してもよい。【００２７】
上記何れかに記載の半導体２次元位置検出器を搭載することにより、高性能の陽電子断層撮影装置を作製することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る放射線の位置を２次元で検出するための半導体２次元位置検出器は、４つの信号出力用端子しか持たないので、信号増幅器の数を大幅に減らすことができる。さらに、この半導体２次元位置検出器を多重に構成することにより、３次元で１ｍｍよりも短い精度で放射線の検出位置を特定することが可能となり、１ｍｍ以下の空間分解能を持つ陽電子断層撮影装置へ適用することができる。また、検出感度部分が半導体検出器の全面となるので、これを多重した検出器ブロックに放射線に対する不感部分が無いため、ＰＥＴ用検出器ブロックとして適している。【００２９】
本発明の放射線の２次元位置検出方法によれば、放射線が照射されたとき複数のストライプ電極の４つの信号出力端子からの信号を計算し、さらに補正計算を行うことによって、２次元方向で１ｍｍよりも短い精度で放射線の照射位置を特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体２次元位置検出器の構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】半導体２次元位置検出器の別の構成を示す断面図である。
【図４】半導体２次元位置検出器への放射線照射位置を示す平面図である。
【図５】図４で示した放射線の照射位置に対する半導体２次元位置検出器で取得した仮位置座標を示す図である。
【図６】検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出する工程を示すフローチャートである。
【図７】（３）式及び（４）式を用いて仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）より、検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を導出した結果を示す図である。
【図８】Ｘ方向及びＹ方向の分解能に対する抵抗４，５の抵抗値依存性を示すグラフであり、それぞれ（Ａ）がＸ方向の半値幅（ＦＷＭＨ）を、（Ｂ）がＹ方向の半値幅（ＦＷＭＨ）を示している。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る半導体２次元位置検出器の構成を示す平面図である。
【図１０】図９のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図１１】半導体２次元位置検出器の抵抗配置を示す等価回路図である。
【図１２】特許文献２に開示された、従来の半導体２次元位置検出器を示す模式図である。
【図１３】従来の半導体２次元位置検出器における放射線の照射位置を示す図である。
【図１４】従来の半導体２次元位置検出器による位置検出結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，３０：半導体２次元位置検出器
２：半導体基板
２Ａ：半導体基板の表面
２Ｂ：半導体基板の裏面
２Ｃ：半導体基板の溝部
３：ストライプ電極
４，５：抵抗
６，８，１０，１２：出力用の抵抗
７：第１の信号出力用端子
９：第２の信号出力用端子
１１：第４の信号出力用端子
１３：第３の信号出力用端子
１５：ショットキー電極
１６：放射線
１７〜２０：信号検出器
２２：演算部
２５：放射線の照射位置
２６：仮位置座標
３３：ストライプ電極
３３ij：ストリップ電極
３５：ストリップ電極接続用の抵抗
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線の位置を２次元で検出するための半導体２次元位置検出器１の構成を示す平面図であり、図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
この半導体２次元位置検出器１は、半導体基板２と、この半導体基板２の表面２ＡにＸ方向に所定の間隔を置いて並置された、Ｙ方向と平行な第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）のストライプ電極３と、第１〜第ｎのストライプ電極の上端部３Ａ同士間に接続される複数の抵抗４と、第１〜第ｎのストライプ電極３の下端部３Ｂ同士間に接続される複数の抵抗５と、第１のストライプ電極３１の下端部３Ｂに出力用の抵抗６を介して接続される第１の信号出力用端子７と、第ｎのストライプ電極３ｎの下端部３Ｂに出力用の抵抗８を介して接続される第２の信号出力用端子９と、第１のストライプ電極３１の上端部３Ａに出力用の抵抗１０を介して接続される第４の信号出力用端子１１と、第ｎのストライプ電極３ｎの上端部３Ａに出力用の抵抗１２を介して接続される第３の信号出力用端子１３と、半導体基板２の裏面２Ｂに配置された電極１５と、を備えている。第１〜第ｎのストライプ電極３は、各列を示すのに、例えば１列目のストライプ電極３は、３１と表記する。
ここで、半導体２次元位置検出器１は、半導体基板２の表面２Ａに配置される第１〜第ｎのストライプ電極３と、裏面２Ｂ側に配置される電極１５と、からなる所謂ショットキーダイオードである。
【００３３】
第１実施形態の半導体２次元位置検出器１は逆方向にバイアスされる。この状態で、半導体基板２内には空乏層が形成されており、半導体基板２に入射した放射線１６からの出力信号を、第１〜第４の信号出力用端子７，９，１１，１３から得ることができる。信号出力用端子７，９，１１，１３からの出力は、電圧又は電流である。
【００３４】
半導体２次元位置検出器１は、例えばＣｄＴｅ結晶からなる半導体基板２の表面２Ａに、Ｙ方向に伸びＸ方向に一定幅を有するｎ本、例えば８本のインジウム等からなるストライプ電極３が、一定の間隔で離れて平行に並んでいる。半導体基板２の裏面２Ｂ側の電極１５は、例えば白金（Ｐｔ）からなる電極で形成することができる。
ここで、ストライプ電極は、電気伝導抵抗性が高く且つショットキー型電極を用いることができる。また、半導体基板の裏面に配置される電極は電気伝導性の高い電極とすることができる。
【００３５】
図３は、半導体２次元位置検出器１の別の構成を示す断面図である。図３に示す半導体２次元位置検出器１Ａが、図２の半導体２次元位置検出器１と異なるのは、半導体基板２の表面２Ａに配置されるストライプ電極３のそれぞれが細長い溝２Ｃで分離されている点にある。溝２Ｃを設けることによって、ストライプ電極３のそれぞれが電気的に分割される。溝２Ｃは、ストライプ電極３となる金属材料からなる薄膜を半導体基板２に真空蒸着によって形成した後、ダイヤモンドを用いた切断（カッティング）又はフォトリソグラフィとエッチングによって形成することができる。ストライプ電極３となる金属材料は、例えばインジウムである。
【００３６】
１本のストライプ電極３は、例えば、Ｙ方向の長さが２０ｍｍ、Ｘ方向の幅は１．１ｍｍ、厚さ５００Å厚のインジウム蒸着膜である。この１本のストライプ電極３の両端間の抵抗値は、例えば１ＭΩである。隣り合うストライプ電極３の間のピッチ、すなわち、隣り合うストライプ電極３の中心線と中心線の距離は、例えば１．２ｍｍである。この場合、隣り合うストライプ電極３の電極間の隙間又は上記溝２Ｃの幅は０．１ｍｍ程度となっている。
なお、第１〜４の信号出力用端子７，９，１１，１３と接続されている信号検出器１７〜２０の間に信号増幅器（図示せず）を設け、出力信号を調整してもよい。信号検出器１７〜２０としては、電荷有感型増幅器を用いることができる。以下の説明では、信号検出器１７〜２０は電荷有感型増幅器として説明する。
【００３７】
ストライプ電極３の上端部３Ａにおいて、隣り合うストライプ電極３のそれぞれが抵抗４を介して電気的に接続されている。同様に、ストライプ電極３の下端部３Ｂにおいて、隣り合うストライプ電極３のそれぞれが抵抗５を介して電気的に接続されている。抵抗４，５の値は、例えば２０ｋΩである。抵抗４，５は、各ストライプ電極３の出力を区別するために挿入される。抵抗４，５は、ストライプ電極３に接続される外部抵抗や、半導体基板２上に形成した抵抗を使用することができる。さらに、抵抗４，５の抵抗値は、調整可能に形成されていてもよい。抵抗４，５を金属薄膜で形成した場合には、抵抗値はレーザトリミング等によって調整することができる。
【００３８】
第１〜第４の信号出力用端子７，９，１１，１３は、それぞれ、第１〜第４の信号検出器１７〜２０に接続されており、第１〜第４の信号検出器１７〜２０からＶ１〜Ｖ４の出力信号が出力される。Ｖ１〜Ｖ４の出力信号は、演算部２２に入力される。演算部２２は、Ａ／Ｄコンバータ、インターフェース回路（Ｉ／Ｏ）、ＲＩＳＣ等の計算機を備えている。
【００３９】
〔半導体２次元位置検出器１における電流経路〕
上記第１実施形態に係る半導体２次元位置検出器１における電流経路を説明する。
半導体２次元位置検出器１へ放射線１６が照射され、ストライプ電極３に衝突することで生じた電流は、ストライプ電極３の両端側へ流れる。図１２のような従来の面状の電極の場合、電流は二次元的な方向へ流れるのに対し、半導体２次元位置検出器１では一次元的な方向へ流れる。つまり、面状の電極の場合、電流は放射線１６の衝突位置から多方向へ流れるのに対し、半導体２次元位置検出器１では各ストライプ電極３が分離されＸ方向への流れが制限されるため、ストライプ電極３が伸びているＹ方向へ電流が流れる。
【００４０】
ストライプ電極３の両端から電流は分岐して、抵抗４，５及び出力用の抵抗６，８，１０，１２を経て第１〜第４の信号検出器１７〜２０へ流れる。ストライプ電極３の抵抗を１ＭΩとすれば、抵抗４，５の値である２０ｋΩに比べ十分高いため、別のストライプ電極３へ流れる電流は、第１〜第４の信号検出器１７〜２０へ流れる電流に比べ非常に小さい。
【００４１】
放射線１６の入射位置からストライプ電極３の両端部までの距離とＹ方向の抵抗値とは比例するため、Ｙ方向の両側にある、例えば第１及び第４の信号検出器１７，２０で検出された電圧の比から、Ｙ方向における放射線１６の入射位置を算出することができる。Ｙ方向における放射線１６の入射位置を算出するために、さらに、第２及び第３の信号検出器１８，１９を用いてもよい。
【００４２】
次に、信号検出器１７〜２０として電荷有感型増幅器を用いた場合について説明する。
放射線１６の入射位置からストライプ電極３の両端部までの距離とＹ方向の抵抗値とは比例するが、抵抗を流れる電流は反比例する。電流は誘起電荷に比例するので、電流に比例して電荷有感型増幅器の出力が増大する。このため、Ｙ方向の両側にある、例えば第１、第２、第３及び第４の電荷有感型増幅器１７〜２０で検出された信号から、Ｙ方向における放射線１６の入射位置を算出することができる。
【００４３】
放射線１６が入射したストライプ電極３からＸ方向の両端までの距離と、Ｘ方向の抵抗値は比例する。抵抗４，５を介してストライプ電極３が順次接続されているため、Ｘ方向の距離が離れるほど、間にある抵抗４，５の数が多くなり抵抗値が大きくなる。そのため、Ｘ方向の両側にある例えば第１及び第２の信号検出器１７，１８で検出された電圧の比から、Ｘ方向における放射線１６の入射位置を算出することができる。Ｘ方向における放射線１６の入射位置を算出するために、さらに、第２及び第３の信号検出器１８，１９を用いてもよい。Ｘ方向では、第１、第２、第３及び第４の電荷有感型増幅器１７〜２０で検出された信号から、Ｙ方向における放射線１６の入射位置を算出することができる。隣り合うストライプ電極３の間に抵抗４，５があることで、どのストライプ電極３から電流が生じたかを識別するための情報を得ることができる。計算の便宜上、各抵抗４，５の抵抗値は等しい方が望ましい。
【００４４】
放射線１６がストライプ電極３に入射した場合には電流が生じ、溝２Ｃに照射した場合には電流は両側のストライプ電極３に分割される。そのため、放射線１６を検出するためには、溝２Ｃの幅はできるだけ狭い方が望ましい。
【００４５】
放射線１６がストライプ電極３に入射する場合には、ストライプ電極３が狭いほどＸ方向の位置分解能が向上する。しかし、ストライプ電極３の幅が細いほど、電極幅に対する溝２Ｃの幅の割合が大きくなり、基板全体に対する溝２Ｃの面積の割合が高くなり検出精度が下がってしまう。
【００４６】
抵抗４，５の抵抗値を小さくするほど、仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）における中央部のＹ方向への歪みが小さくなる。しかし、抵抗４，５の抵抗値を小さくし過ぎると、ストライプ電極３を挟んで同じ側にある信号検出器が直結状態に近くなり、放射線１６の入射によって生じた電流とその他のノイズ電流とを識別することが困難になってしまう。同じ側にある信号検出器は、例えば第１の信号検出器１７と第２の信号検出器１８又は第４の信号検出器１９と第３の信号検出器２０である。第１〜第４の信号検出器１７〜２０には、電荷有感型増幅器を使用することができる。
【００４７】
一方、抵抗４，５の抵抗値が大きいほど、どのストライプ電極３から電流が生じたかを識別するための識別性は向上する。しかしながら、抵抗４，５とストライプ電極３との抵抗値の差が小さくなると、他のストライプ電極３へ電流がリークしてしまい、その結果、仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）における中央部のＹ方向への歪みが大きくなってしまう。
これらの事情に鑑み、検出すべき電流とノイズ電流との識別性を維持しつつ仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）におけるＹ方向の歪みを抑えることを考慮し、ストライプ電極３と抵抗４，５との抵抗比は１０：１〜１００：１とすることが望ましい。後述する測定例において、ストライプ電極３の抵抗値は１ＭΩで、抵抗４，５の好ましい抵抗値は、１０ｋΩから４０ｋΩであった。
【００４８】
〔放射線１６の入射位置の算出方法１〕
第１の実施形態に係る半導体２次元位置検出器１における放射線１６の入射位置の算出方法について説明する。
第１〜第４の信号検出器１７〜２０の出力信号Ｖ１〜Ｖ４が、演算部２２において、演算処理され放射線１６の入射位置が算出される。具体的には、出力信号Ｖ１〜Ｖ４を基に、下記（１）式及び（２）式によって仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を算出する。
【数１】
0005622339.tif 000008
【数２】
0005622339.tif 000009
【００４９】
〔放射線１６の入射位置の検出例１〕
半導体２次元位置検出器１を用いた放射線１６の検出例１について説明する。
図４は、半導体２次元位置検出器１への放射線１６の照射位置を示す平面図である。図４に示す半導体２次元位置検出器１は半導体基板２がＣｄＴｅからなり、８列のストライプ電極３を有している。ストライプ電極３の１本は、Ｙ方向の長さが２０ｍｍ、Ｘ方向の幅は１．１ｍｍ、厚さ５００Å厚のインジウム蒸着膜である。このストライプ電極３の１本の両端間の抵抗値は１ＭΩである。隣り合うストライプ電極３の間のピッチ（隣り合う電極３の中心線と中心線の距離）は、１．２ｍｍである。この場合、隣り合うストライプ電極３の電極間の溝２Ｃの幅は０．１ｍｍ程度となっている。半導体基板２の裏面２Ｂの電極１５は白金で形成した。図中の×印で示す箇所は、放射線１６の照射位置２５を示している。放射線１６として、２４１Ａｍ線源によるアルファ線を用いた。
【００５０】
図５は、図４で示した放射線１６の照射位置２５に対する半導体２次元位置検出器１で取得した仮位置座標２６を示す図である。図の横軸及び縦軸は、図４の平面図に対応している。
図５から明らかなように、放射線１６のＸＹ方向の仮位置座標２６は判別可能な程度に分離されており、図１２で示した従来の半導体２次元位置検出器５０に比較して２次元平面における分解能が著しく向上していることが分かった。特に、Ｘ方向は概ね等間隔である。しかしながら、Ｙ方向では特に中央部で大きく歪んでおり、実際の放射線１６の照射位置２５を十分再現していないことが判明した。
【００５１】
〔放射線１６の入射位置の算出方法２〕
そこで、仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）を基に、更に演算処理を行い、検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を導出する。
【００５２】
検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を導出する補正関数を決定する手順について説明する。
図６は、検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出する工程を示すフローチャートである。図６に示すように、最初にステップＳＴ１で、半導体２次元位置検出器１の検出位置精度を調べるため、２２Ｎａ線源等によるガンマ線の全面照射を行う。
ステップＳＴ２で、演算値分布の測定、Ｘ方向の弁別性能の確認及び上記抵抗４，５の値を調整する。Ｘ軸の位置検出とＸ方向の弁別性能の確認ができた場合には、ステップＳＴ３に進む。一方、Ｘ軸の位置検出やＸ方向の弁別性能が不十分な場合には、ステップＳＴ１に戻る。
【００５３】
次に、ステップＳＴ３で、Ｘ方向の抵抗値ｒの決定をする。
ステップＳＴ４では、２４１Ａｍ線源（０．５ｍｍにコリメート）によるアルファ線等の照射を行う。アルファ線を、各ストライプ電極３のＸ方向中央へ、Ｙ方向に２ｍｍ間隔に、図４の×印で示す照射位置２５に照射し、仮位置座標２６を算出する。一つの照射点４で照射と算出を繰り返し、１点につき１０分間ずつ測定した。
ステップＳＴ５では、Ｘ方向と同様に、Ｙ方向の検出位置座標の算出を行い、必要に応じて、後述する２次曲線へのフィッティングをステップＳＴ６で行い、測定を終了する。その結果、上記図５に示すような、放射線１６の仮位置座標２６が得られた。
【００５４】
仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）の結果から、以下のことが確認できる。
（１）Ｘ方向に並んだ仮位置座標群は、Ｘ方向には等間隔に分布している。
（２）Ｘ方向に並んだ仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）群におけるＹｊの位置は、Ｙ方向に凹んでいる。
そこで、数式Ｙｊ＝ａＸｉ２＋ｂＸｉ＋ｃとする２次曲線上にあるとし、上記係数ａ、ｂ、ｃは、Ｘ方向に並んだ座標（Ｘｉ，Ｙｊ）群を基にそれらが２次曲線上にあるとしてフィッティングすることにより、最適な係数ａ、ｂ、ｃが決定され、上記２次曲線が特定できる。
【００５５】
上記例では、最も歪みの大きいＹ＝１における仮位置座標（Ｘ1，Ｙ1）〜（Ｘ8，Ｙ1）を基にフィッティングし、ａ＝０．４６３８、ｂ＝−０．０３１２、ｃ＝０．２９８２を得た。
【００５６】
次に、下記（３）式〜（５）式の関係式を用いて仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）より、放射線１６の検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を算出する。
なお、ｄは、規格定数であり、この場合ｄ＝０．３８である。
【数３】
0005622339.tif 000010
【数４】
0005622339.tif 000011
【数５】
0005622339.tif 000012
【００５７】
ここで、（５）式は、ＸｐをＸｉとし、Ｙｑを、ＹｊにＸｉの2次関数で割って算出することができる。上記（５）式の替わりに、下記（６）式を用いてもよい。（６）式は、ＸｐをＸｉとし、Ｙｑを、ＹｊにＸｉの２次関数を掛けて算出することができる。
【数６】
0005622339.tif 000013
ここで、上記（６）式中の２次関数の係数a’、b’、c’は任意の定数であり、ｄ’は規格定数である。
【００５８】
Ｘ方向に並んだ仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）群の左右の非対称性は、Ｘｉの１次の係数ｂに帰結する。したがって、Ｘ方向に並んだ仮位置座標群が左右対称であれば、ｂ＝０となりその後の処理を簡略化できる。このため、Ｘ方向に並んだ仮位置座標群が左右非対称である場合、出力信号Ｖ１〜Ｖ４の値を第１〜第４の信号検出器１７〜２０で調整することにより、結果としてＸ方向に並んだ仮位置座標群が左右対称となるように調整することもできる。さらに、出力信号Ｖ１〜Ｖ４の値を、図示しない信号増幅器の増幅率の変更により調整してもよい。
【００５９】
Ｘ方向に並んだ仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）群の左右の非対称性は、Ｘｉの１次の係数ｂに帰結する。したがって、Ｘ方向に並んだ仮位置座標群が左右対称であれば、ｂ＝０となりその後の処理を簡略化できる。このため、Ｘ方向に並んだ仮位置座標群が左右非対称である場合、出力信号Ｖ１〜Ｖ４の値を第１〜第４の信号検出器１７〜２０で調整することにより、結果としてＸ方向に並んだ仮位置座標群が左右対称となるように調整することもできる。出力信号Ｖ１〜Ｖ４の値を、図示しない信号増幅器の増幅率の変更により調整してもよい。
【００６０】
〔放射線１６の入射位置の算出方法２で求めた検出位置座標〕
図７は、（３）式及び（４）式を用いて仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）より、検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）を導出した結果を示す図である。図４において×で示す照射位置に測定点が対応していることが分かる。
図７から明らかなように検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）において、Ｘ方向の間隔は１．２ｍｍ、Ｙ方向の間隔は２ｍｍであり、Ｙ方向の位置分解能は、１ｍｍが得られていることが分かる。
【００６１】
図５に示す放射線１６の仮位置座標２６の結果と比較して、図７では、（３）式及び（４）式の補正により求めた検出位置座標（Ｘｐ，Ｙｑ）と実際の放射線１６の検出位置とが一致し、位置精度が高い検出結果が得られていることが分かる。特に、ＸｐはＸｉに等しい。Ｙｑが（５）式及び（６）式で与えられるように、ＹｊにＸｉの２次関数を掛けるか、又は割ることによって得られることが大きな特徴となっている。
【００６２】
上記補正例では、仮位置座標群がＹｊをＸｉの２次曲線上にあるものとしてフィッティングを行っているが、適宜補正関数を選択することは可能である。例えば、中央に歪んでいる関数として４次、６次の関数を用いることも可能である。
【００６３】
Ｘ方向に並んだ仮位置座標（Ｘｉ，Ｙｊ）群の左右の非対称性は、Ｘｉの１次の係数ｂに帰結する。したがって、Ｘ方向に並んだ仮位置座標群が左右対称であれば、ｂ＝０となりその後の処理を簡略化できる。このためＸ方向に並んだ仮位置座標群が左右非対称である場合、出力信号Ｖ１〜Ｖ４の値を第１〜第４の信号検出器１７〜２０により調整することにより、結果としてＸ方向に並んだ仮位置座標群が左右対称となるように調整することもできる。出力信号Ｖ１〜Ｖ４の値は、図示しない信号増幅器の増幅率を変更することによって調整されてもよい。
【００６４】
上記補正例では、Ｘｉの２次関数を利用して補正をしているが、この様な関数に制限されることなく、種々の補正関数を利用することが可能である。
【００６５】
上記補正例ではＹ＝１における仮位置座標群を基にフィッティングして得られた補正関数をすべての仮位置座標２６に適用し、検出位置座標を算出しているが、同一のＹｊにおける仮位置座標群を基に得られた補正関数を、対応する各仮位置座標群に適用することも可能である。
【００６６】
図８は、Ｘ方向及びＹ方向の分解能に対する抵抗４，５の抵抗値依存性を示すグラフであり、それぞれ（Ａ）がＸ方向の半値幅（ＦＷＭＨ）を、（Ｂ）がＹ方向の半値幅（ＦＷＭＨ）を示している。図８の横軸は、抵抗値（ｋΩ）であり、図８の縦軸は、半値幅（ｍｍ）である。
図８（Ａ）から明らかなように、Ｘ方向の半値幅は、抵抗４，５の抵抗値が２０ｋΩ以下では、約０．３ｍｍ以上となる。一方、Ｘ方向の半値幅は、抵抗４，５の抵抗値が２０ｋΩ以上〜１００ｋΩでは、約０．３ｍｍ〜０．２５ｍｍとなり、半値幅が低下することが分かる。これから、抵抗４，５の抵抗値が２０ｋΩ以下では、Ｘ方向の半値幅が増大、つまり半導体２次元位置検出器１の空間分解能が劣化することが判明した。ストライプ電極３の抵抗値は上記したように１ＭΩである。この場合、ストライプ電極の抵抗値（１ＭΩ）と、ストライプ電極３の上端部同士間等に接続された抵抗４、５との抵抗（２０ｋΩ）との比は、５０：１となり、空間分解能が劣化しない。
【００６７】
図８（Ｂ）から明らかなように、Ｙ方向の半値幅は、抵抗４，５の抵抗値が２０ｋΩで分解能が最小となり、抵抗４，５の抵抗値の増大と共に半値幅が増加することが分かる。この場合も、ストライプ電極の抵抗値（１ＭΩ）と、ストライプ電極３の上端部同士間等に接続された抵抗４、５との抵抗（２０ｋΩ）との比は、５０：１となり、空間分解能が劣化しない。
【００６８】
ストライプ電極３をインジウム蒸着で形成して電気伝導抵抗性とし、且つ半導体２次元位置検出器１をショットキー型の放射線検出器として動作させるためには、インジウムの厚さを１５０Å〜６００Åとする必要がある。この範囲のインジウムの厚さでは、ストライプ電極３の抵抗値は、１ＭΩ〜４ＭΩとなる。従って、半導体２次元位置検出器１の空間分解能が劣化しないためには、抵抗４，５の抵抗値は、ストライプ電極３の抵抗値に対して、１／１０〜１／１００に選定すればよい。
【００６９】
なお、上記測定例や補正例では放射線源としてアルファ線を例示して説明したが、ガンマ線等の他の放射線源に対しても同様に本発明を適用できることは、言うまでもないことである。
【００７０】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施形態に係る半導体２次元位置検出器について以下説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係る半導体２次元位置検出器３０の構成を示す平面図であり、図１０は、図９のVIII−VIII線に沿った断面図である。
第２実施形態の半導体２次元位置検出器３０が、図３に示す第１実施形態の半導体２次元位置検出器１Ａと異なるのは、各列のストライプ電極３３の構造である。つまり、Ｙ方向の溝２Ｃ及びＸ方向の溝２Ｄで分離された複数の後述するストリップ電極３３ｉｊが、Ｙ方向にのみ抵抗３５を介して接続されてストライプ電極３３が構成されている。他の構成は、第１実施形態の半導体２次元位置検出器１，１Ａと同じであるので説明は省略する。
【００７１】
ストリップ電極３３は、ｍ行×ｎ列のマトリクス状に配列された複数のストリップ電極３３ｉｊから構成されている。ここで、行はｉが２以上でｍまでの自然数からなり、列はｊが２以上でｎまでの自然数からなる。ストリップ電極３３ｉｊ同士を接続するストリップ電極接続用の抵抗３５もマトリクス状に配置されているので、それぞれを３３ｉｊ又はｒｉｊと表記する。
【００７２】
図１１は、第２実施形態の半導体２次元位置検出器３０の抵抗配置を示す等価回路図である。図示するように、例えば、１行１列の抵抗３５ｉｊの抵抗をｒ１１とし、列方向に並置されたストライプ電極３３ｊ同士を接続する抵抗４，５の抵抗値はＲ１，Ｒ２とする。ｒｉｊは全て同じ抵抗値ｒとし、Ｒ１，Ｒ２も同じ抵抗値Ｒとする。さらに、抵抗値ｒが抵抗値Ｒよりも大きいとする。つまり、ｒ＞Ｒである。
ここで、ｊ列目のストリップ電極３３ｊk（ｋはｍ以下の自然数）同士がｊ列の抵抗ｒｊで接続されて形成された電極を、ストライプ電極３３ｊと呼ぶ。このｊ列目のストリップ電極３３ｊ同士がｊ列の抵抗ｒｊで接続された状態を、ストライプ電極３３ｊと呼ぶ。
【００７３】
上記の場合には、Ｘ方向では、抵抗値ｒが抵抗値Ｒよりも大きいので、放射線１６によって発生した電流が、他の列の抵抗ｒｊで接続されたストライプ電極３３ｊ には流れない。したがって、Ｖ１、Ｖ２側に流れた電流と、Ｖ３、Ｖ４に流れた電流とは、同じ抵抗値Ｒで接続された抵抗値の分割比で電流が分割される。このため、Ｖ１＋Ｖ３とＶ２＋Ｖ４は、抵抗値Ｒで接続された抵抗列における電流分割近似ができる。
【００７４】
Ｙ方向では、抵抗値ｒが抵抗値Ｒよりも大きいので、放射線１６によって発生した電流が、他の列の抵抗ｒｊで接続されたストライプ電極３３ｊには流れない。したがって、放射線１６によって発生した電流は、放射線を検出した同じ列の抵抗値ｒの分割比で電流が分割される。
【００７５】
ここで、第２実施形態の半導体２次元位置検出器３０においても、上記（１）〜（６）式によって放射線の仮位置座標２６及び検出位置座標を算出することができる。
この半導体２次元位置検出器３０によれば、ストリップ電極３３ｉｊをマトリクス状とし、各列ストライプ電極３３ｊを抵抗３５で接続することによって、Ｘ方向及びＹ方向の放射線検出の位置分解能を、半導体２次元位置検出器１，１Ａと同等、又はそれ以上に向上させることができる。
【００７６】
上記第１及び第２の実施の形態の半導体２次元位置検出器１，３０においては、ストリップ電極３３ｉｊを電気伝導性の高い電極として説明してきたが、ストライプ電極３やストリップ電極３３ｉｊをショットキー電極としてもよい。この場合、半導体基板２の裏面２Ｂ側に形成する電極１５を電気伝導性の高い電極とすればよい。
【００７７】
上記説明では、放射線のＹ方向における仮位置座標２６を計算によって補正している。半導体２次元位置検出器３０の場合には、仮位置座標２６がＹ方向へ歪んでしまうことを設計時に予測し、製造過程でＹ方向の歪みを緩和させるように抵抗値ｒを変えて作成してもよい。
【００７８】
次に半導体２次元位置検出器を用いた放射線１６の３次元位置検出について説明する。
ＣｄＴｅ結晶からなる半導体基板２の白金電極１５の面同士を電気伝導性を持つペーストで相互に貼り付ける。これを、非常に薄い絶縁薄膜と交互に幾重にも張り合わせることによって、ガンマ線の位置を３次元的に測定できる半導体検出器ブロックが形成される。
【００７９】
半導体検出器ブロックのどの半導体基板２でガンマ線が測定されたかは、白金電極１５とインジウムからなるストライプ電極３の同時計数より決定される。本発明による放射線１６の２次元位置検出方法は、ガンマ線の位置を３次元的に測定できる半導体検出器ブロックにも適用できる。
【００８０】
半導体検出器ブロックの陽電子断層撮影装置への適用について説明する。半導体検出器ブロックを数層にして円形又は対向型に並べる。半導体検出器ブロックは、動径方向又は対向方向に動く構造とする。半導体検出器ブロックの電極面をガンマ線の検出方向に対して垂直に配置することにより、パッキング比が１００％の陽電子断層撮影装置が実現される。
【００８１】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。ストライプ電極３の幅や長さ、ストライプ電極３に接続される抵抗４，５及びストライプ電極３と第１〜第４の信号出力用端子７，９，１１，１３に接続される抵抗６，８，１０，１２等は、目的とする放射線１６の位置検出精度に応じて適宜に設計することができる。
【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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