(57)【要約】直接変換放射線検出器は、直接変換材料で構成されている検出器本体と、上記検出器本体の放射線受信表面と働くように結合されている複数の区分化された電極部材と、上記検出器本体の第２側面と働くように結合されている裏側電極とを備えている。上記放射線検出器は、受信した放射線が、上記区分化された電極部材に入射するように構成されている。上記放射線検出器は、様々な高線束放射線検出アプリケーションに関して低減された分極効果を提供する。
2009534671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接変換材料で構成されている検出器本体と、
複数の区分化された電極部材と、
裏側電極とを備え、
上記検出器本体は、放射線受信第１表面及び第２表面を有し、
上記複数の区分化された電極部材は、上記放射線受信第１表面と働くように結合されており、
上記裏側電極は、上記第２表面と働くように結合されていることを特徴とする直線変換放射線検出器。
【請求項２】
上記第２表面と働くように結合されている上記裏側電極は、実質的に連続であることを特徴とする請求項１に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項３】
上記第２表面と働くように結合されている上記裏側電極は、実質的に上記第２表面を覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項４】
バイアス機構をさらに備え、
上記バイアス機構は、上記第２表面と働くように結合されている上記裏側電極と働くように結合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項５】
上記バイアス機構は電圧源であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項６】
上記バイアス機構は、上記区分化された電極部材と比較して上記裏側電極を正にバイアスするように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項７】
上記裏側電極は、上記複数の区分化された電極部材と比較して正にバイアスされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項８】
多数の増幅器をさらに備え、
上記多数の増幅器は、少なくとも幾つかの上記区分化された電極部材と働くように結合されており、放射線の受信を示す位置信号を生成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項９】
上記増幅器は、フレキシブルな回路支持部材を配置される導電部材を介して、上記区分化された電極部材と働くように結合されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項１０】
上記フレキシブルな回路支持部材は、プリント基板であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項１１】
上記フレキシブルな回路支持部材は、受信した放射線が、上記検出器本体に届く前に上記フレキシブルな回路支持部材を通り抜けるように位置決めされていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項１２】
上記検出器本体は、カドミウム亜鉛テルライドまたはカドミウムテルライドで構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項１３】
上記検出器本体は、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、または臭化タリウムで構成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項１４】
上記区分化された電極部材は、金、白金、またはインジウムで構成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項１５】
直接変換材料本体の第１の側面と働くように結合されている区分化された電極部材と、
上記直接変換材料本体の第２の側面と働くように結合されている実質的に連続的な電極とを有する放射線検出器を用い、
上記区分化された電極部材を有する直接変換放射線検出器を、放射線源と対向するように位置決めする工程を含むことを特徴とする放射線検出方法。
【請求項１６】
上記区分化された電極部材と働くように結合されている複数の増幅器を用いて、放射線の受信を示す信号を生成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の放射線検出方法。
【請求項１７】
上記区分化された電極部材と比較して上記実質的に連続的な電極を正にバイアスする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の放射線検出方法。
【請求項１８】
直接変換材料で構成され、カソード表面とアノード表面とを有する吸収部材と、
上記カソード表面と働くように接続されている区分化されたカソードと、
上記アノード表面と働くように結合されているアノードとを備えることを特徴とする直線変換放射線検出器。
【請求項１９】
上記区分化されたカソードは、電気的に分離された隣接した接触部と共に、複数の金属の接触部を備えることを特徴とする請求項１８に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項２０】
上記アノードは、上記区分化されたカソードと比較して正にバイアスされていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項２１】
回路支持部材に配置された導電部材を介して、上記区分化されたカソードと働くように結合されている多数の増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項２２】
上記回路支持部材は、受信した放射線が、上記吸収部材に届く前に上記回路支持部材を通り抜けるように位置決めされていることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の直線変換放射線検出器。
【請求項２３】
直接変換材料で構成され、カソード表面とアノード表面とを有する吸収部材と、
上記カソード表面と働くように結合されている複数のカソード部材と、
上記アノード表面と働くように結合されているアノード部材とを備え、
隣接したカソード部材は、電極ギャップにより分離されていることを特徴とする直線変換放射線検出器。
【請求項２４】
上記アノード部材は、上記カソード部材と比較して正にバイアスされていることを特徴とする請求項２３に記載の直線変換放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願のデータ〕
本発明は、２００６年４月２０日に出願された米国仮出願６０／７４５，２３０号に基づく優先権主張を行う。米国仮出願６０／７４５，２３０号は、この参照によりそっくりそのまま開示に含まれる。
【０００２】
〔連邦支援調査に関する記述〕
本発明は、米国防総省の国防高等研究企画庁（ＤＡＲＰＡ）により与えられた契約番号ＭＤＡ９７２−０３−２−０００１の下で政府の支援を伴い行われたものである。上記政府は、本発明において特定の権利を有してもよい。
【０００３】
〔技術分野〕
本発明は、高エネルギＸ線検出器及びγ（ガンマ）線検出器等の一般的な放射線検出器に関するものであり、より詳細には、放射線検出器及び分割型電極を有する検出方法に関するものである。
【０００４】
〔背景技術〕
放射線検出器、例えばＸ線及び／またはγ線を検出可能である検出器は、適用対象が変化しているために、長い年月をかけて開発されている。上記適用対象としては、例えば医療における撮像、医療における撮像、非破壊試験、防犯検査が挙げられる。
【０００５】
幾つかの初期の検査器は、コリメータ、シンチレーションクリスタル、及び複数の光電子増倍管（ＰＭＴｓ）を含んでいる。光電子増倍管検出器に関する欠点を解決するために、直接変換型検出器が開発されている。直接変換型検出器は、光子計数モードまたは電流モードにおいて動作することが可能である。
【０００６】
直接変換型放射線検出器、例えば、カドミウム亜鉛テルライドまたは他の幾つかの直接変換材料用いる放射線検出器は、適用対象が変化しているために、長い年月をかけて開発されている。カドミウム亜鉛テルライドについてのほぼ全ての研究は、光子計数アプリケーションに向けられている。
【０００７】
一般的に、これらの光子計数アプリケーションは、毎秒１フォトンから毎秒１０５フォトン毎秒までの範囲内の線束量を備えるγ線源を用いる。幾つかの新しい光子計数アプリケーションは、毎秒１０６カウントを超える計数量に近付いている。これらの高い線束量のアプリケーションは、従来のＸ線管などの制動輻射γ線源（Bremstrahlung sources）を用いているかもしれない。これらの線源では、γ線源よりも高いフルエンス（fluence）を供給する。さらに、これらの線源は、線束量が最も低くなる動作範囲において、線束量が毎秒１０６フォトンから毎秒１０９フォトン毎秒までの範囲内にある。何よりＸ線管は、これらの光子が検出材料と相互に作用することに対して十分な効果を有する広いスペクトルのエネルギを出力する多色Ｘ線放射源（polychromatic sources）である。
【０００８】
直接変換放射線検出器では、光子計数モードにおける高い計数量のために起こる分極効果と、電流モードにおける非線形応答とにより、従来から苦しめられている。キャリアの１つ、即ち電子または正孔のいずれか１つについて、移動度（μ）と生存時間（τ）との積がもう一つのキャリアよりも十分に低い結果、分極が起こる可能性がある。μτｅは、電子における、移動度と生存時間との積であり、μτｈは、正孔における、移動度と生存時間との積である。従来の直接変換検出器において、正孔における、移動度と生存時間との積μτｈは、電子における、移動度と生存時間との積μτｅよりも１桁ないし２桁小さい。
【０００９】
適度の計数量、例えば毎秒１０５フォトン毎秒以下の計数量を備える最も多くの光子計数アプリケーションに関して、装置の製作技術及び上記材料におけるキャリアの転送特性を改善することに費やされている研究が広範囲にわたるために、分極効果は小さいレベルに低減されている。例えばカドミウム亜鉛テルライドの電子における、移動度と生存時間との積μτｅは、ここ１０年で２桁以上改善されている（μτｅ≒７×１０−３ｃｍ２／Ｖ）。正孔における、移動度と生存時間との積は、ここ１０年で改善されているが、未だに電子における、移動度と生存時間との積μτｅよりも１桁ないし２桁小さい（μτｈ≒２×１０−５ｃｍ２／Ｖ）。
【００１０】
正孔の捕獲は、相対的に正孔の動きの影響を受けない設計の検出器が最近出現するまでは、依然として光子計数アプリケーションに関する問題であった。“小画素効果（Small Pixel Effect）”についての詳細な記述は、非特許文献１において見られる。
【００１１】
〔非特許文献１〕
H. Barrett, J. D. Eskin, and H.B. Barber, Charge Transport in Arrays of Semiconductor Gamma-Ray Detectors, Physical Review Letters, vol. 75(1), p. 156, 1995.
図１を参照すると、初期の直接変換放射線検出器１０は、金属の“平らな”接触部１２，１４を有する単一の要素として構成されていた。図１に示されるように、検出器本体１６の両側面は、金属の“平らな”接触部１２，１４により覆われている。
【００１２】
電位１８は、検出器のバルク部分（the bulk of the detector）における電界を確立するために、２つの接触部１２，１４を介して加えられている。上記電界は、各々の電極にキャリアにドリフトさせるために採用されている。絶縁しているバルク材料において移動する上記キャリアは、電荷増幅器に接続されている電極の１つにおいて感知される電荷を含んでいる。
【００１３】
研究者は、検出器の厚みを通じて堆積する光子について特筆しており、測定されたパルス高スペクトルにおいて十分低エネルギ側に尾を引く。理論及び知識は、示された正孔の捕獲が、尾を引く原因となっているということをもたらした。電界強度１０００Ｖ／ｃｍでの電子の平均ドリフト長の代表値は約２ｃｍであるが、同じ電界強度での正孔の平均ドリフト長の代表値は約０．０２ｃｍである。これは、検出器のバルク内でのガンマ線と光子との相互作用を起こし、電子と正孔との対が生成されることを意味する。
【００１４】
電子は、適度に厚い検出器のバルク全体を横切って容易に通過するが、正孔は、正孔をそれぞれの接触部に生成される見込みがほとんど無く、たいていは多くの捕獲中心において捕獲される。正孔が捕獲されると、信号強度が正の接触部への電子の移動距離に対して従属する。これにより、エネルギ従属信号強度ではなく侵入深さ従属信号強度がエネルギ分解能を解決する。
【００１５】
液晶の発達及び製作技術の改善により、大型単一液晶検出器が利用可能となった。特殊な情報を要求するアプリケーション（例えばイメージング）に関して、上記検出器の一方の側面に金属の接触部アレーを適用することにより、１つの大きな液晶が多くの感知要素に区分されることを意図する“モザイク”検出器が必要となった。
【００１６】
研究者は、モザイク化された装置がモザイク化されていない装置よりも優れたエネルギ分解能を有しているということを迅速に指摘した。現象は解析され、理論がバレット等によりもたらされた。“重み付けポテンシャル”に基づいて概念が現象を明らかにした。上記理論は、いつどのようにして検出器がモザイク化されるかを述べており、画素の寸法は検出器の厚みよりも著しく小さく、信号誘導の殆どは、重み付け電場が相対的に強い画素近辺において電子がドリフトする時に起こる。
【００１７】
結果を要約すると、光子またはγ線は、検出器の広範囲の深さにわたって相互作用を起こし、平面の装置と比較して深さに対する依存度を低減された信号を生成することが出来る。電子と正孔との対が生成される時、上記正孔は迅速に捕獲されるが、電子は、電極において電子の電荷の大部分を招く画素接触部近辺の高い重み付け電場領域の中に電子がある状態になるまで、正の接触部においてより多くの電荷を招く。
【００１８】
この知識に伴い、放射線検出器は、このモードにおいて動作するエネルギ分解能の改善を達成するために、画素の寸法と検出器の厚みとの比が最適化されて設計されている。これらの従来の直接変換検出器は、入力光子またはγ線が、モザイク化された接触部側で感知される電荷を有して検出器に入る連続的かつ平らなカソードを備えて構成されていた。これらの構成の全ては、電荷を備える上記検出器の平らな側面から放射線にさらされるか、電流感知エレクトロニクスは、上記装置のモザイク化された裏側に接続される。
【００１９】
この標準的な動作の小画素モードは、単位時間毎に起こるイベントの数に関して遷移時間が比較的短いのと同じくらい長く完全に機能する。一般的に確認されている現代のカドミウム亜鉛テルライド材料においては、低い計数量から中間の計数量では、一貫したパルス高が長時間確認されている。
【００２０】
捕獲された電荷が解放（de-trapping）されない場合、少なくとも新しいキャリアが捕獲されている均衡量（equilibrium rate）で、内部の電場は、バルク材料に極性を与える捕獲されたキャリアの電荷を蓄積するために強化されるだろう。昔はこれが本当に質の低い材料における事例であった。
【００２１】
高い計数量では、パルス高が時間とともに減少するということが、従来の検出器においてよく確認されていた。捕獲でより速く一杯になり、空になると、極性反転が起こるということは、有力な尺度である。電荷収集効率を減らす装置を通じて、分極が効果的に電場の強度を低減する。これは予期された値から信号出力を変化させ、検出器の非線形応答をもたらす。
【００２２】
Ｘ線管線源を備えるＸ線アプリケーションにおいてよくあるように、非常に高い計数量または非常に高いフルエンスでは、信号強度における著しい減少が、激しい分極を示す短い時間枠で起こる。
【００２３】
〔発明の開示〕
本発明は、放射線受信表面と働くように結合されているモザイク化された電極部材を有する放射線検出器を提供する。複数のモザイク化された接触部と働くように結合されている放射線受信表面の提供は、光子計数モードにおける高い計数量の分極効果の低減、及び／または電流モードにおけるより線形な応答と共に、より高い線量での放射線検出を容易にする。
【００２４】
本発明の一局面は、直接変換材料で構成されている検出器本体と、複数の区分化された電極部材と、裏側電極とを備え、上記検出器本体は、放射線受信第１表面及び第２表面を有し、上記複数の区分化された電極部材は、上記放射線受信第１表面と働くように結合されており、上記裏側電極は、上記第２表面と働くように結合されている直接変換放射線検出器に関するものである。
【００２５】
本発明の他の局面は、直接変換材料本体の第１の側面と働くように結合されている区分化された電極部材と、上記直接変換材料本体の第２の側面と働くように結合されている実質的に連続的な電極とを有する放射線検出器を用いる放射線検出方法に関するものである。上記方法では、上記区分化された電極部材を有する直接変換放射線検出器を、放射線源と対向するように位置決めする工程を含む。
【００２６】
本発明の他の局面は、直接変換材料で構成され、カソード表面とアノード表面とを有する吸収部材と、上記カソード表面と働くように接続されている区分化されたカソードと、上記アノード表面と働くように結合されているアノードとを備える直線変換放射線検出器に関するものである。
【００２７】
本発明の他の局面は、直接変換材料で構成され、カソード表面とアノード表面とを有する吸収部材と、上記カソード表面と働くように結合されている複数のカソード部材と、上記アノード表面と働くように結合されているアノード部材とを備え、隣接したカソード部材は、電極ギャップにより分離されている直線変換放射線検出器に関するものである。
【００２８】
本発明における、上述した特徴及び他の特徴は、以下では十分に述べられており、特に請求項において示されている。以下の記載及び付随する図面は、本発明の特定の実例となる実施形態を詳細に定めている。しかしながら、この実施形態では、本発明の原理が採用されている可能性がある様々な方法のたった１つが示されているに過ぎない。
【００２９】
〔図面の簡単な説明〕
本発明における、上述した特徴及び他の特徴は、以下では図面に基づいて討論される。
【００３０】
図１は、従来の直接変換放射線検出器の概略図である。
【００３１】
図２は、本発明の一局面に関する直接変換放射線検出器の概略図である。
【００３２】
図３は、図２の直接変換放射線検出器において採用された典型的なモザイク化されたカソードの斜視図である。
【００３３】
図４は、従来の直接変換放射線検出器の概略図である。
【００３４】
図５は、本発明の一局面に関する直接変換放射線検出器の概略図である。
【００３５】
図６Ａは、従来の典型的なカドミウム亜鉛テルライド（ＣＺＴ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【００３６】
図６Ｂは、本発明に係る典型的なカドミウム亜鉛テルライド（ＣＺＴ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【００３７】
図７Ａは、従来の典型的なカドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【００３８】
図７Ｂは、本発明に係る典型的なカドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【００３９】
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下の詳細な記載において、本発明の異なる実施形態において示されているか否かに係わらず、同一の部材については同一の符号を付す。本発明を明瞭かつ簡潔な方法で示すために、図面は必ずしも一定の縮小比でなくでもよく、特定の特徴は、幾分概略の形式で示されてもよい。
【００４０】
本発明の開示では、新しい直接変換放射線検出器と、高い計数量または高い線束量を要求する高い高エネルギ検出器のアプリケーションに関して、分極効果を低減または除去する関連付けられた接触方法とを含んでいる。
【００４１】
好ましい構成では、放射線受信側でのモザイク化された接触部及び反対側での平らな接触部に関連して、直接変換光導電体を使用することを含んでいる。上述した複数の接触部は、区分化された接触部または区分化された電極としてさらに言及される。
【００４２】
動作のための装置の平らな接触部を放射線にさらす標準的な構成とは対照的に、本発明は、上記装置における画素接触部側において放射線にさらされる検出器の供給を含む。上記検出器は、画素接触部に関連して平らな接触部を正にバイアスされている。以下で述べられているように、上記放射線検出器は、高エネルギ検出器を用いる任意のアプリケーションに関連して採用される。上記アプリケーションとしては、医療における撮像、非破壊試験、防犯検査等が含まれるが、これに限定されない。
【００４３】
今、図２〜図５を参照すると、放射線検出器２０、例えば直接変換放射線検出器が設けられている。放射線検出器２０は、好ましい実施形態においては直接変換材料からなる検出器本体２２を含んでいる。吸収部材としてさらに言及される検出器本体２２は、カソード表面、放射線受信表面または放射線受信面としてさらに言及される放射線受信第１表面２４と、及びアノード表面または裏面してさらに言及され、上記検出体本体の反対側に配置される第２表面２６とを含んでいる。
【００４４】
上記検出器本体または吸収部材２２は、第１の表面、例えばカソード表面を有した、反対側に対向する第２の表面、例えばアノード表面を有する適切かつ平らな半導体材料（例えばカドミウムテルライドまたはカドミウム亜鉛テルライド）で形成されてもよい。
【００４５】
上記第１の表面と上記第２の表面との間の寸法は、吸収部材の厚みと同じくらいであると考えられてもよい。光子が上記カソード表面へ向けられる時、上記光子は上記吸収部材を浸透し、各々の光子は上記部材の厚みの範囲内である吸収深さで吸収される。光子吸収深さは、広範囲にわたり変化する。光子が吸収されている間に、この光子が上記吸収部材と相互作用する時、上記吸収部材は、多数の電子及び多数の正孔を生成する。
【００４６】
上記検出器本体は、任意の適切な直接変換材料からなってもよい。上記直接変換材料としては、カドミウム亜鉛テルライド（ＣＺＴ）、カドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、臭化タリウムまたは他の任意の適切な直接変換材料が含まれるが、これに限定されない。
【００４７】
上記検出器本体が、任意の適切な形、大きさ、厚みまたは電気的特性であってもよいということは、正しく理解されるだろう。その上、上記検出器本体は、本発明の範囲から逸脱することなく、添加物（dopants）及び／または不純物（impurities）を含む材料の組成及び構造を有してもよい。
【００４８】
放射線検出器２０は、放射線受信第１表面２４と働くように結合されているモザイク化されたカソード２８、例えば、カソード電極、モザイク化された電極部材、モザイク化された接触部、モザイク化されたカソード部材またはモザイク化されたカソードとしてさらに言及される、多数のモザイク化された電極部材３０を含んでいる。
【００４９】
アノード、アノード電極、平らな接触部、裏側電極または単に電極部材としてさらに言及される、少なくとも１つの平らな電極３２は、第２表面２６と働くように結合されている。
【００５０】
好ましくは、上記放射線検出器は、含むか別のやり方で、バイアス機構３４、例えば適切な電圧源と働くように結合されている。以下で述べられているように、上記放射線検出器は、モザイク化されたカソード２８と比較してアノード３２が正にバイアスされるように構成されている。
【００５１】
接触部の構造について言及する時、“平らな”接触部とは、検出器本体表面の重大な部分、例えばは裏面２６を覆う金属の接触部のことを示す。一方、“モザイク化された”または“区分化された”、接触部または電極とは、複数の上記金属の接触部の間に空隙または複数の空間を区別隔離する構造体（septa）を備える接触部アレーの形で金属の接触部が配置されている装置表面のことを示す。複数の上記金属の接触部は、例えば図２及び図５において示される。
【００５２】
画素の金属の接触部は、検出器装置においてそれより下のバルクにおける電荷の収集を定義し、実質的に上記画素を定義する。上記画素は、フォトリソグラフィ等の様々な方法により、またはマスクを介して金属を堆積することにより創られる。
【００５３】
また、モザイク化は、例えば切断することにより連続的な接触部を物理的に区分することにより達成することが出来る。本発明は、接触部のために用いられる、金、白金、インジウム等の全ての材料または金属に利用可能である。
【００５４】
モザイク化された電極部材３０が任意の適切な導電体で形成されてもよいということは正しく理解されるだろう。上記導電体は、金、白金、インジウム等を含むが、これに限定されない。上記モザイク化された電極部材が任意の適切な処理により形成されてもよいということは正しく理解されるだろう。上記処理は、気相成長、スクリーン印刷等を含むが、これに限定されない。
【００５５】
好ましい実施形態においては、モザイク化された電極部材３０は、各々のモザイク化された電極部材が個々の増幅器と働くように結合されるように、多数の増幅器４０と働くように結合されている。１つの実施形態において、モザイク化されたカソード２８のモザイク化された電極部材３０と対応する増幅器４０との電気的な接続は、一般に参照符号４２で示される、プリント配線及び／または接点を介して成し遂げられてもよい。上記電気的な接続は、例えば、プリント基板（ＰＣＢ）等の適切な回路支持部材４４においてプリントされた、配線及び／または接点を介して成し遂げられてもよい。
【００５６】
図２及び図５において模式的に図示されているように、検出器本体２２の放射線受信第１表面２４と働くように結合されるモザイク化された電極部材３０を含む、モザイク化されたカソード２８の供給は、一般に参照符号５０で示される放射線が、モザイク化されたカソード２８に入射するように、上記放射線検出器の位置決定を考慮に入れている。以下でより十分に述べられているように、この構成は、放射線検出器が、光子計数モードで動作する時の分極効果を低減または除去されるだけでなく、電流モードで動作する時により線形の応答を可能とするように備えられている。
【００５７】
本発明に関する典型的な構成は、標準的な構成を反対に向けることと、上記検出器の平らな裏側電極の代わりに上記検出器のモザイク化された電極を放射線にさらすこととを含んでいる。この動作モードは、“ＰＩＣ(Pixel Irradiated Contact)”モードとして言及されてもよい。この条件下では、バルクにおいて重み付け電場の範囲内で相互作用が起こり、正孔の伝達は、上記モザイク化された電極において感知される信号に著しく寄与する。この方法は、高いμτｈ材料が用いられるときに最も良く働くが、これに限定されない。示される実施形態では、信号を画素に伝送するために、薄いフレキシブルプリント基板を利用する。トレースが最小の厚みに保たれる時、ＰＣＢによる吸収損失が最小となる。しかし、本発明はこの接続方式に限定されず、上記画素との電気的接続を確立するための任意の方法を適用する。
【００５８】
図２に示される典型的な実施形態において、モザイク化された接触部３０を備える放射線入力側面２４は、電荷増幅器４０の入力トランスインピーダンスを介して仮想接地に保たれる。上記装置の他方の側面における平らな接触部３２の電位は、上記アプリケーションに依存する適切な正のバイアス電位にされる。上記放射線検出器は、任意の画素の大きさまたは装置の厚みを備えて動作してもよく、全ての幾何学を利用可能である。
【００５９】
装置のモザイク化された側面が放射線源に向けられて動作する直接変換放射線検出器の供給は、Ｘ線管線源での高線束露出（high flux exprosures）に関する分極効果の低減または除去に関して有効である。しかし、上記アプリケーションに限定されるものではなく、任意の線源及び露出レベルのアプリケーションを認定することが出来る。
【００６０】
上記検出器が任意の適切な画素電極構成と共に構成されてもよく、様々な留め輪及び制御電極を含んでもよいということは、正しく理解されるだろう。その上、放射線検出器は、重み付け電場が高い場所に電極を有する任意の装置の構造に利用可能である。上記装置の例として、共面グリッド（Coplanar grid）、フリッシュグリッド（Frisch grid）及び３電極ストリップ検出器が挙げられる。
【００６１】
ここからの様々な他の偏差（deviation）では、画素の集団と同様に、画素の周囲に留め輪を含んでいる。他の埋め込み画素制御電極は、複数の画素間に導入されてもおよい。
【００６２】
カドミウムテルライドまたはカドミウム亜鉛テルライド（ＣｄＴｅ／ＣＺＴ）に関する１つの標準的な構成では、例えば図４に示される負にバイアスされた連続的なカソードにＸ線が入射する。この構成においては、電子はモザイク化されたアノードへ向かってドリフトする。パルス高スペクトルに関して、これは好ましい向きである。なぜならば、与えられた電界の下で、正孔よりも大きなドリフト長を有する電子が、アノードの近くの高い重み付け電場領域を通じてドリフトするためである。それ故に、信号の深さに対する依存は最小限にされ、従ってパルス高スペクトルは改善される。
【００６３】
電流モードの動作に関して、上記Ｘ線により有機される光電流は、上記アレーが、上記Ｘ線がモザイク化されたカソード２８において示され、モザイク化された接触部に関して連続的かつ平らな接触部３２が正にバイアスされるように構成されているときに、より正確にｘ線束（x-ray flux）の後に続く。
【００６４】
図４及び図５では、検出器の動作におけるこれら２つのモードを概略的に示す。図６Ａ及び図６Ｂは、上記２つのモードの各々に関する一般的な検出器の応答を示す。このふるまいは、カドミウム亜鉛テルライドから製作された装置、異なる線源から製作された装置、及びカドミウムテルライドから製作された装置で確認されている。例えば図７Ａ及び図７Ｂを参照のこと。
【００６５】
図６Ａ及び図６Ｂは、電流モードにおける典型的なカドミウム亜鉛テルライド検出器に関するｘ線応答を示している。図６Ａは標準的な構成におけるｘ線応答であり、図６Ｂは新しい構成におけるｘ線応答である。ｘ線の励起は、５０ミリ秒間継続する矩形の“パルス”で表された。理想的には、ｘ線の励起は５０ミリ秒間継続する矩形のパルスである。しかしながら、検出器の材料内部での電荷の捕獲についての部分においては当然、上記検出器の応答は、x線束に関して非線形応答を示す。
【００６６】
図７Ａ及び図７Ｂは、電流モードにおける典型的なカドミウムテルライド検出器に関するｘ線応答を示している。図７Ａは標準的な構成におけるｘ線応答であり、図７Ｂは新しい構成におけるｘ線応答である。ｘ線の励起は、５０ミリ秒間継続する矩形の“パルス”で表された。理想的には、ｘ線の励起は５０ミリ秒間継続する矩形のパルスで表される。しかしながら、検出器の材料内部での電荷の捕獲についての部分においては当然、上記検出器の応答は、x線束に関して非線形応答を示す。
【００６７】
理想的に、電流モードにおいて動作する検出器は、入射x線束に比例する出力電流を有する。この事例に関しては、Ｘ線の矩形パルスは、上記検出器において矩形電流パルスを生成する。実際には、電流モードにおいて動作するカドミウム亜鉛テルライド検出器は、高線束Ｘ線パルスに関して重要な非線形の応答を示す。
【００６８】
図２及び図５において示される放射線検出器は、高フルエンスで発生する検出器の有害な非線形応答の低減または除去を可能とする。また、制動輻射放射線スペクトル（a Bremstrahlung radiation spectrum）を放射するＸ線管線源からの放射線と共に使用することに適しているが、これに限定されない。上記アプリケーションの１つは、コンピュータを使うＸ線による断層撮影法（ＣＴ）であるが、これに限定されない。
【００６９】
前述したように、高フルエンスでは、解放はもはや急速な捕獲の充填についていかず、捕獲された電荷の堆積が発達する。図２において示されるように、Ｘ管線源と共に動作する標準的な小画素モードにおいて検出器が動作する時、吸収相互作用の非常に大きな部分は、Ｘ管線源の電圧が１５０ｋＶより小さい上記検出器の最初の０．５ｍｍから１ｍｍにおいて起こる。
【００７０】
これは、上記検出器の第1の部分において大多数の相互作用を起こさせる。従って、大多数の正孔はこの領域において捕獲される。全ての捕獲された正孔により、加えられた電界と逆方向である正の空間電荷領域が発達する。キャリアの低減された実効ドリフト長のために、上記捕獲が継続するように、逆方向の分極が電荷収集効率を低減させる。
【００７１】
本発明は、特定の好ましい実施形態に関して示され、述べられたが、本明細書及び付随する図面を読み理解することにより、同等の変更及び修正が当業者により生じることは自明である。特に、上記要素（構成要素、部品、装置、組成物等）により行われる様々な機能に関して、“手段”についての参照を含む、上記要素を述べるために用いられる専門用語は、他の表示が無い限り、ここに示された本発明の実施形態において上記機能を行う開示された構造と、たとえ構造的に同等でないとしても、上記要素の特定された機能を行う任意の要素、即ち機能的に同等である任意の要素に対応することを意図している。
【００７２】
その上、本発明の特徴は、ただ1つのまたはより多くの図示された実施形態に関して上述されていてもよく、上記特徴は、任意に与えられるまたは特定のアプリケーションに関して要求され有利であってもよいように、他の実施形態の、1つのまたはより多くの特徴と結合されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来の直接変換放射線検出器の概略図である。
【図２】本発明の一局面に関する直接変換放射線検出器の概略図である。
【図３】図２の直接変換放射線検出器において採用された典型的なモザイク化されたカソードの斜視図である。
【図４】従来の直接変換放射線検出器の概略図である。
【図５】本発明の一局面に関する直接変換放射線検出器の概略図である。
【図６Ａ】従来の典型的なカドミウム亜鉛テルライド（ＣＺＴ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【図６Ｂ】本発明に係る典型的なカドミウム亜鉛テルライド（ＣＺＴ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【図７Ａ】従来の典型的なカドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【図７Ｂ】本発明に係る典型的なカドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）直接変換放射線検出器に関するｘ線応答を示す、電流増幅器出力対時間のプロットである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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