(57)【要約】【課題】使用中の特性劣化を防止する。【解決手段】半導体Ｘ線検出素子１０を収容するデュワから出てきたガスがｉ層３やｐ層４に付着するのを防止するための笠状部材８を、ｎ面電極１の周囲に張り出して設ける。【効果】デュワからに出てきたガスが半導体Ｘ線検出素子１０のｉ層３やｐ層４に到達する前に笠状部材８に付着してしまうので、半導体Ｘ線検出素子１０の汚染が防止されて、特性の劣化を防止することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ面電極，ｎ＋層，ｉ層，ｐ層およびｐ面電極を有する半導体Ｘ線検出素子であって、前記ｎ面電極の周囲に張り出した笠状部材を設けたことを特徴とする半導体Ｘ線検出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体Ｘ線検出素子において、前記笠状部材が、鉢形状またはドーナツ板形状であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体Ｘ線検出素子において、前記笠状部材の外縁が、前記ｐ層の最外部に対応する位置まで張り出していることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体Ｘ線検出素子において、前記笠状部材が、ＢＮ製またはアルミナ製であることを特徴とするＸ線検出素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体Ｘ線検出素子において、半導体Ｘ線検出素子本体の形状がトップハット形であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子。
【請求項６】
ｎ面電極，ｎ＋層，ｉ層，ｐ層を形成した後、前記ｎ面電極の周囲に張り出すように笠状部材を接着することを特徴とする半導体Ｘ線検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体Ｘ線検出素子およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、使用中の特性劣化を防止することが出来る半導体Ｘ線検出素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ｎ面電極，ｎ＋層，ｉ層，ｐ層およびｐ面電極を有する半導体Ｘ線検出素子が知られている。このような半導体Ｘ線検出素子は、デュワ内に収容され、外部から真空断熱され且つ液体窒素で冷却されて使用される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】合志陽一・佐藤公隆編，「日本分光学会  測定法シリーズ１８  エネルギー分散型Ｘ線分析  半導体検出素子の使い方」，学会出版センター，１９８９年６月３０日，ｐ６−ｐ８，図１.５，図１.６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、半導体Ｘ線検出素子を使用しているうちに特性が劣化することがあった。
そこで、本発明の目的は、使用中の特性劣化を防止することが出来る半導体Ｘ線検出素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、ｎ面電極，ｎ＋層，ｉ層，ｐ層およびｐ面電極を有する半導体Ｘ線検出素子であって、前記ｎ面電極の周囲に張り出した笠状部材を設けたことを特徴とする半導体Ｘ線検出素子を提供する。
本発明の発明者が鋭意研究したところ、使用しているうちに半導体Ｘ線検出素子の特性が劣化する原因は、デュワ内で発生するガスにより半導体Ｘ線検出素子が汚染されるためであることを見出した。すなわち、半導体Ｘ線検出素子は、デュワ内に収容され、外部から真空断熱され且つ液体窒素で冷却されて使用される。このデュワの材料は、アルミニウムやＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）・接着剤・活性炭などであり、真空を長期的に保つ必要から高温焼き出し・真空引きを行っている。ところが、この時に生じたガスが内部に残っており、デュワ内に半導体Ｘ線検出素子を収容して使用しているうちに、そのガスが出てきて半導体Ｘ線検出素子に付着し、半導体Ｘ線検出素子のｉ層やｐ層を汚染し、特性を劣化させる。
そこで、上記第１の観点による半導体Ｘ線検出素子では、ｎ面電極の周囲に張り出した笠状部材を設けた。これにより、デュワ内に出てきたガスが半導体Ｘ線検出素子のｉ層やｐ層に到達する前に笠状部材に付着してしまうので、半導体Ｘ線検出素子の汚染が防止されて、特性の劣化を防止することが出来る。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成の半導体Ｘ線検出素子において、前記笠状部材が、鉢形状またはドーナツ板形状であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子を提供する。
上記第２の観点による半導体Ｘ線検出素子では、笠状部材を鉢形状にすることで、笠状部材を設置する作業が容易になる（例えば作業者が笠状部材を把持しやすくなる）。また、笠状部材をドーナツ板形状にすることで、製造が容易になる（例えば笠状部材を成形するための金型が簡単になる）。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、上記構成の半導体Ｘ線検出素子において、前記笠状部材の外縁が、前記ｐ層の最外部に対応する位置まで張り出していることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子を提供する。
上記第３の観点による半導体Ｘ線検出素子では、半導体Ｘ線検出素子本体を笠状部材で全体的に覆うことが出来る。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、上記構成の半導体Ｘ線検出素子において、前記笠状部材が、ＢＮ（Boron Nitride）製またはアルミナ製であることを特徴とするＸ線検出素子を提供する。
上記第４の観点による半導体Ｘ線検出素子では、笠状部材をＢＮ製またはアルミナ製とすることで、半導体Ｘ線検出素子の特性に電気的・化学的影響を与えずに済む。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、上記構成の半導体Ｘ線検出素子において、半導体Ｘ線検出素子本体の形状がトップハット形であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子を提供する。
上記第５の観点による半導体Ｘ線検出素子では、半導体Ｘ線検出素子本体の形状がトップハット形であれば、笠状部材とｐ層の間に空隙を生じるため、笠状部材の形状の自由度が高くなる。
【００１０】
第６の観点では、本発明は、ｎ面電極，ｎ＋層，ｉ層，ｐ層を形成した後、前記ｎ面電極の周囲に張り出すように笠状部材を接着することを特徴とする半導体Ｘ線検出素子の製造方法を提供する。
上記第６の観点による半導体Ｘ線検出素子の製造方法では、従来の半導体Ｘ線検出素子の製造方法の後に、笠状部材を接着する工程を付加するだけで済む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体Ｘ線検出素子およびその製造方法によれば、デュワに収容して使用しているうちにデュワから発生したガスにより特性が劣化してしまうのを防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１に係る半導体Ｘ線検出素子１０を示す断面図である。
この半導体Ｘ線検出素子１０は、正孔を集極するｎ面電極１と、多数キャリアが電子であるｎ＋層２と、真性領域であるｉ層（Ｌｉ拡散層）３と、多数キャリアが正孔であるｐ層４と、電子を集極するｐ面リング電極５およびｐ面電極６と、保護膜７と、ｎ面電極１の周囲に張り出した笠状部材８とを具備している。
【００１４】
笠状部材８は、ＢＮ製であり、鉢形状をしている。厚さは、約１ｍｍである。
笠状部材８の外縁８ａは、ｐ層４の最外部に対応する位置まで張り出している。
【００１５】
半導体Ｘ線検出素子本体（半導体Ｘ線検出素子１０から笠状部材８を除いた部分）の形状は、トップハット形である。
【００１６】
この半導体Ｘ線検出素子１０は、半導体Ｘ線検出素子本体を製造した後、ｎ面電極１の周囲に張り出すように笠状部材８を樹脂で接着して製造される。
【００１７】
図２は、半導体Ｘ線検出素子１０を用いたＸ線検出器１００を示す断面図である。
Ｘ線検出器１００は、半導体Ｘ線検出素子１０をデュワ４０内に収容したものである。すなわち、デュワ４０の外槽４１と内槽４２の間の真空空間の突出部分に、半導体Ｘ線検出素子１０と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）３１と、伝熱部材４４，４５，４６とが収容されている。真空空間の突出部分は、Ｂｅ窓４３で、Ｘ線を透過可能に封止されている。また、真空空間には、外槽４１や内槽４２から出てくるガスを吸着するための吸着剤４８が設置されている。
【００１８】
内槽４２内には、液体窒素４７が入れられている。この液体窒素４７により、伝熱部材４４，４５，４６を介して、ＦＥＴ３１と半導体Ｘ線検出素子１０とが冷却される。
伝熱部材４４，４６は銅棒であり、伝熱部材４５は銅編組線である。
【００１９】
Ｂｅ窓４３から半導体Ｘ線検出素子１０にＸ線が入射すると、Ｘ線のエネルギーに比例した電子正孔対がｉ層３内で発生するため、ｎ面電極１およびｐ面電極６から電気信号が取り出される。電気信号は、ＦＥＴ３１で初段増幅され、さらにプリアンプ３２で増幅されて出力される。
【００２０】
さて、外槽４１や内槽４２の材料はアルミニウムやＦＲＰ・接着剤・活性炭などであり、真空を長期的に保つ必要から高温焼き出し・真空引きが行われており、この時に生じたガスが外槽４１や内槽４２の内部に残っている。そして、デュワ４０を使用しているうちに、そのガスが出てくる。
【００２１】
出てきたガスの大部分は吸着剤４８に吸着されたり伝熱部材４４などに付着したりするが、一部は半導体Ｘ線検出素子１０の方まで拡散してくる。そして、ガスが半導体Ｘ線検出素子１０のｎ面電極１に付着しても影響は小さいが、保護膜７に付着するとｉ層３やｐ層４に浸透してきて汚染し特性を劣化させる。
しかし、実施例１の半導体Ｘ線検出素子１０では、ガスが笠状部材８に付着するので、保護膜７まで到達しない。よって、ｉ層やｐ層が汚染されず、特性劣化を防止することが出来る。
【実施例２】
【００２２】
図３は、実施例２に係る半導体Ｘ線検出素子２０を示す断面図である。
この半導体Ｘ線検出素子２０は、正孔を集極するｎ面電極１と、多数キャリアが電子であるｎ＋層２と、真性領域であるｉ層（Ｌｉ拡散層）３と、多数キャリアが正孔であるｐ層４と、電子を集極するｐ面リング電極５およびｐ面電極６と、保護膜７と、ｎ面電極１の周囲に張り出した笠状部材９とを具備している。
【００２３】
笠状部材９は、アルミナ製であり、ドーナツ板形状をしている。厚さは、約１ｍｍである。
笠状部材９の外縁９ａは、ｐ層４の最外部に対応する位置まで張り出している。
【００２４】
半導体Ｘ線検出素子本体（半導体Ｘ線検出素子２０から笠状部材９を除いた部分）の形状は、トップハット形である。
【００２５】
この半導体Ｘ線検出素子２０は、半導体Ｘ線検出素子本体を製造した後、ｎ面電極１の周囲に張り出すように笠状部材９を樹脂で接着して製造される。
【００２６】
図４は、半導体Ｘ線検出素子２０を用いたＸ線検出器２００を示す断面図である。
Ｘ線検出器２００は、半導体Ｘ線検出素子２０をデュワ４０内に収容したものである。すなわち、デュワ４０の外槽４１と内槽４２の間の真空空間の突出部分に、半導体Ｘ線検出素子２０と、ＦＥＴ３１と、伝熱部材４４，４５，４６とが収容されている。真空空間の突出部分は、Ｂｅ窓４３で、Ｘ線を透過可能に封止されている。また、真空空間には、外槽４１や内槽４２から出てくるガスを吸着するための吸着剤４８が設置されている。
【００２７】
内槽４２内には、液体窒素４７が入れられている。この液体窒素４７により、伝熱部材４４，４５，４６を介して、ＦＥＴ３１と半導体Ｘ線検出素子２０とが冷却される。
伝熱部材４４，４６は銅棒であり、伝熱部材４５は銅編組線である。
【００２８】
Ｂｅ窓４３から半導体Ｘ線検出素子２０にＸ線が入射すると、Ｘ線のエネルギーに比例した電子正孔対がｉ層３内で発生するため、ｎ面電極１およびｐ面電極６から電気信号が取り出される。電気信号は、ＦＥＴ３１で初段増幅され、さらにプリアンプ３２で増幅されて出力される。
【００２９】
さて、外槽４１や内槽４２の材料はアルミニウムやＦＲＰ・接着剤・活性炭などであり、真空を長期的に保つ必要から高温焼き出し・真空引きが行われており、この時に生じたガスが外槽４１や内槽４２の内部に残っている。そして、デュワ４０を使用しているうちに、そのガスが出てくる。
【００３０】
出てきたガスの大部分は吸着剤４８に吸着されたり伝熱部材４４などに付着したりするが、一部は半導体Ｘ線検出素子２０の方まで拡散してくる。そして、ガスが半導体Ｘ線検出素子２０のｎ面電極１に付着しても影響は小さいが、保護膜７に付着するとｉ層３やｐ層４に浸透してきて汚染し特性を劣化させる。
しかし、実施例２の半導体Ｘ線検出素子２０では、ガスが笠状部材９に付着するので、保護膜７まで到達しない。よって、ｉ層やｐ層が汚染されず、特性劣化を防止することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の半導体Ｘ線検出素子は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置の検出器として利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に係る半導体Ｘ線検出素子を示す断面図である。
【図２】実施例１に係る半導体Ｘ線検出素子を用いたＸ線検出器を示す断面図である。
【図３】実施例２に係る半導体Ｘ線検出素子を示す断面図である。
【図４】実施例２に係る半導体Ｘ線検出素子を用いたＸ線検出器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１                    ｎ面電極
２                    ｎ＋層
３                    ｉ層
４                    ｐ層
６                    ｐ面電極
８，９                笠状部材
１０，２０            半導体Ｘ線検出素子
４０                  デュワ
１００，２００        Ｘ線検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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