(57)【要約】【課題】放射線の入射角による感度変動をなくし、正確な被ばく量管理を可能にする。【解決手段】球状のシリコン７上に電極３を取り付けてベース４，５上に配置し、このベース４，５の上には、外部へ信号を取り出すための端子１，２を設けて構成する。このシリコン７は球型に加工されたＰ型半導体にＮ型半導体をドーピングしたもので、ダイオード構造となっており、端子１にプラス側電極を接続し、端子２側にはマイナス側電極を接続して、放射線検出部とする。従来の平型のものは指向性をもつが、球型とすることで指向性による影響をなくすことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出部と、逆バイアス印加部と、放射線量に比例した信号を処理する処理部とからなる放射線センサにおいて、
前記検出部を球状の半導体ダイオード構造とし、そのカソード側を前記逆バイアス印加部のプラス側電源に接続し、そのアノード側を前記逆バイアス印加部のマイナス側電源に接続して逆バイアス構造とし、かつ、前記処理部に接続したことを特徴とする放射線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体検出デバイスを用いた放射線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、放射線業務従業者の被ばく放射線量の検出，管理用として、小型で放射線従業者のポケットに納まるような半導体式放射線センサが、例えば特許文献１，２に開示されている。
図３に半導体式放射線センサの従来例を示す。図示のように、逆バイアス印加手段３１，検出部３２，プリアンプ３３，コンパレータ３４，処理装置（ＣＰＵ）３６，液晶表示器（ＬＣＤ），通信手段３７およびブザー３８８から構成される。
また、検出部３２は図４に示すように、シリコン半導体の両面に電極Ａ３２１およびＢ３２２を形成して構成される。さらに、検出部３２は図５のように、Ｐ型半導体５０とＮ型半導体５１がＰＮ接合により接合された、ダイオード構造となっている。
【０００３】
図５で、Ｎ型半導体５１は、２〜１０ｋΩ・ｃｍの高純度シリコンに、Ｖ族の元素である例えばリンを微量に混合したものである。リンはシリコンの結晶の中に入り込んで一応安定に結合するが、リン原子の最外周を周っている電子は５個であるため、遊んでいる電子、つまり自由電子になり得る電子が１個存在する。よって、リンを混ぜたシリコンは、良導体に近い性質を持つ半導体となる。これを、Ｎ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）型半導体と呼ぶ。
一方、Ｐ型半導体５０は、シリコンに例えばガリウムを混入したものである。ガリウムは最外周の電子が３個ある。これもまた、シリコン結晶に入り込んで一応安定に結合するが、電子が１個足りない状態にあり、近隣に自由電子があれば捕らえられてしまう状態にある。このような半導体をＰ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）型半導体と呼ぶ。
【０００４】
上記のＰ型とＮ型の半導体素子５０，５１がＰＮ接合すると、空孔と電子が結合して余剰電荷がゼロになる領域、すなわち図５に示す空乏層５３ができる。
このような検出部（ダイオード）に、図３に示す逆バイアス印加手段３１によって、Ｐ型半導体素子５０側に−極、Ｎ型の半導体素子５１側に＋極をそれぞれ接続すると、電子はＮ側からＰ側にシフトし、空乏層５３が更に拡がることになる。
【０００５】
ここで、空乏層領域に放射線である例えばγ線が入射すると、空乏層内で共有結合されている電子が弾き飛ばされ、電子と正孔のペア（電子正孔対）ができる。そして、逆バイアスされている電界に向かって電子は＋方向へ、正孔は−方向へ移動する。この電子と正孔の流れが電流となり、これがγ線の放射線量（被ばくの結果）として出力される。
この微小電流を図３に示すプリアンプ３３にて増幅し、しきい値電圧以上を放射線による出力とするように、コンパレータ３４を介してパルス信号を形成する。このパルス信号をＣＰＵ３６に入力し、被ばく放射線量としてカウントする。
【０００６】
ＣＰＵ３６はＬＣＤ３５に接続されているので、放射線作業従業者の被ばく放射線量をリアルタイムにＬＣＤ３５で確認することができる。また、被ばく量は、通信手段３７を介して無線信号となり、図示されない被ばく量集中管理システムに送信され、放射線作業従業者の被ばく量について、その推移や累積値を管理できるようになっている。また、放射線作業従業者が作業中に一定の被ばく量を超えたときは、その作業空間から離脱を促すようにするために、警報ブザー３８が接続されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６４−０６８９７６号公報
【特許文献２】特開平０９−２６０７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のようなシリコン半導体による検出部は、放射線が入射する方向に対して指向性を有している。例えば、図４に示すような平板型の検出器では、垂直方向から入射する放射線を「１」とした場合、斜め方向から入射する放射線はｃｏｓθに比例して感度が低下し、放射線被ばく量を正確に管理できないという問題を有している。
したがって、この発明の課題は、放射線の入射角による感度変動をなくし、正確な被ばく量管理を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するため、この発明では、検出部と、逆バイアス印加部と、放射線量に比例した信号を処理する処理部とからなる放射線センサにおいて、
前記検出部を球状の半導体ダイオード構造とし、そのカソード側を前記逆バイアス印加部のプラス側電源に接続し、そのアノード側を前記逆バイアス印加部のマイナス側電源に接続して逆バイアス構造とし、かつ、前記処理部に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、検出部の形状を平型から球型にしたので、放射線の入射角による感度変動がなくなり、正確で信頼性の高い被ばく量管理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１はこの発明の実施の形態を示す構成図である。なお、検出部以外の構成は図３と同じなので、説明は省略する。
図示のように、この発明は検出部１０の改良に係るもので、球状のシリコン７上に電極３を取り付け、ベース４，５上に配置したものである。ベース４，５の上には、外部へ信号を取り出すための端子１，２がそれぞれ設けられている。このシリコン７は球型に加工されたＰ型半導体にＮ型半導体をドーピングしたもので、ダイオード構造となっている。
【００１２】
図２に図１のＡ−Ａ’に沿う断面図を示す。球状のシリコン７上の電極３は、ベース４上の配線パターンを介して図１の端子１に接続されている。また、球状シリコン７の下面は電極３が剥離されており、この剥離部はベース５上に接続され、ベース５上の配線パターンを介して図１の端子２に接続されている。なお、ベース４と５は、絶縁層を介して電気的に接続されている。
【００１３】
このような構成において、端子１にプラス側電極を接続し、端子２側にはマイナス側電極を接続すると、球体内には空乏層が広がる。この球状のシリコンに放射線が入射すると、空乏層内で共有結合されている電子が弾き飛ばされ、電子と正孔のペア（電子正孔対）ができる。そして、電子はアノード方向へ、正孔はカソード方向へそれぞれ移動し、この電子と正孔の流れが電流となる。
以上のような構成により、放射線の入射角に関係なく一定の感度を得ることが可能となり、被ばく量を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態を示す構成図
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図
【図３】従来例を示す機能ブロック図
【図４】検出部の具体例を示す構成図
【図５】検出部の動作説明図
【符号の説明】
【００１５】
１，２…端子、３，６…電極、４，５…ベース、７…シリコン、８…絶縁体、１０…検出部。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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