(57)【要約】高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンドの層を提供するステップと、その層に０．５Ｖ／μｍ以下の電場を印加するステップと、その層を放射線に曝露し、それによって信号を発生し、信号を検出するステップとを含む放射線を検出する方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンドの層を提供するステップと、前記層に０．５Ｖ／μｍ以下の電場を印加するステップと、前記層を放射線に曝露し、それによって信号を発生し、前記信号を検出するステップとを含む、放射線を検出する方法。
【請求項２】
前記ダイヤモンド層に印加される前記電場が、０．３Ｖ／μｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ダイヤモンド層に印加される前記電場が、０．２Ｖ／μｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイヤモンド層に印加される前記電場が、０．１５Ｖ／μｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記層の厚さが１ｍｍを超えない請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記層の厚さが５００μｍ未満である請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記層の厚さが２５０μｍ未満である請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
３００Ｖ未満のバイアス電圧が前記層に印加される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
２００Ｖ未満のバイアス電圧が前記層に印加される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
１００Ｖ未満のバイアス電圧が前記層に印加される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
７５Ｖ未満のバイアス電圧が前記層に印加される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＣＶＤダイヤモンド層が、前記印加電場で飽和電荷収集効率の少なくとも８０％に達する請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＣＶＤダイヤモンド層が、前記印加電場で飽和電荷収集効率の少なくとも９０％に達する請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＣＶＤダイヤモンド層が、前記印加電場で飽和電荷収集効率の少なくとも９５％に達する請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＣＶＤダイヤモンドが、前記印加電場で操作するとき、最小の電離粒子に対する検出事象１回当たり、少なくとも７０００個の電子を発生することができる請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＣＶＤダイヤモンドが、前記印加電場で操作するとき、最小の電離粒子に対する検出事象１回当たり、少なくとも９０００個の電子を発生することができる請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＣＶＤダイヤモンドが、前記印加電場で操作するとき、最小の電離粒子に対する検出事象１回当たり、少なくとも１２０００個の電子を発生することができる請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＣＶＤダイヤモンドが、前記印加電場で操作するとき、最小の電離粒子に対する検出事象１回当たり、少なくとも１５０００個の電子を発生することができる請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記放射線がα粒子であり、前記ＣＶＤダイヤモンドが２０％未満のδＥ／Ｅで表されるエネルギーのピーク幅（ＦＷＨＭ）を発生するようなものである、請求項１から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記放射線が、β粒子、α粒子、プロトン、他の高エネルギー原子核粒子及び高エネルギー電磁放射線から選択される、請求項１から１９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記放射線が中性子である請求項１から１９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
高純度単結晶ＣＶＤダイヤモンドの層を含む、請求項１から２１までのいずれか一項に記載の方法に使用するための検出器。
【請求項２３】
前記高純度単結晶ＣＶＤダイヤモンドの層が薄い層である請求項２２に記載の検出器。
【請求項２４】
前記高純度単結晶ＣＶＤダイヤモンドの層が１ｍｍ未満の厚さを有する請求項２２又は２３に記載の検出器。
【請求項２５】
自立型、遠隔型、又は携帯型装置に使用される、請求項２２から２４までのいずれか一項に記載の検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤモンド放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは将来性のある放射線検出器として良く知られている。その利点には、高い放射線耐性、高い熱伝導性、剛性、検出器設計の簡単さが含まれる。しかし、一連の実施上の問題のため、その応用は、期待されたほど広がらなかった。
【０００３】
多結晶ダイヤモンド放射線検出器は、大型ハドロン衝突型加速器（ＬＨＣ）のための粒子検出器を含む用途範囲に対して、現在評価されている。この用途において、放射線耐性は最も重要であるが、他の要求事項は、背景のノイズからの信号の良好な分離である。多結晶ダイヤモンドによって示される特定の信号特性に基づいて、この材料の用途は少なくとも２５０μｍの電荷収集距離（ＣＣＤ）を必要とする。２５０μｍの収集距離は、厚さ約５００μｍの非常に高品質の多結晶ダイヤモンド層及び約５００Ｖの電圧に等しい１Ｖ／μｍの印加電場を用いることによって達成される。多結晶ＣＶＤダイヤモンドにおけるＣＣＤは、信号が飽和するとき、すなわち、電場が増加してもＣＣＤが増加しないとき、約１Ｖ／μｍまでほぼ印加電場の線形関数であることが見出されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
印加電場の関数としての天然単結晶ダイヤモンドのＣＣＤ測定は、それが１Ｖ／μｍで飽和せずに、はるかに高い電場に上昇し続ける（例えば、Ｚｈａｏ．Ｓ．（１９９４）のＰｈＤ卒業論文“多結晶ダイヤモンド膜の電気的特性の決定（Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｆｉｌｍｓ）”、Ｏｈｉｏ州立大学を参照されたい）ことを示しており、より高い電圧を使用するという問題は悪化するものの、より高いＣＣＤ値への一経路を提案している。しかし、それらの結晶で到達する最大のＣＣＤは、２Ｖ／μｍの印加電場で、約４０μｍであることが報告されている。
【０００５】
国際公開第０１／９６６３３号は、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって製造された高純度の単結晶ダイヤモンドを開示している。ダイヤモンドは抵抗が高く、オフ状態で破壊電圧が高く、電子移動性及び正孔移動性が高く、収集距離が大きい。ダイヤモンドは電子用途、特に検出器素子又はスイッチング素子として有用であることが記載されている。
【０００６】
高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンド、特に国際公開第０１／９６６３３号に記載されたものは、大きなＣＣＤが得られ、したがって０．５Ｖ／μｍ以下の、驚くべき低い印加電場で飽和する検出器を作るのに使用することができる。これは、多結晶ＣＶＤダイヤモンドの約１．０Ｖ／μｍ、及び天然ダイヤモンドの約２．０Ｖ／μｍに匹敵する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明は、第１の態様によれば、高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンドを提供するステップと、ダイヤモンド層に０．５Ｖ／μｍ以下の電場を印加するステップと、ダイヤモンド層を放射線に曝露して信号を発生させ、その信号を検出するステップとを含む、放射線の検出方法を提供する。
【０００８】
さらに本発明によれば、ダイヤモンド層に印加される電場は０．３Ｖ／μｍ未満、又は０．２Ｖ／μｍ未満、又は０．１５Ｖ／μｍ未満である。
【０００９】
特に、印加電圧が最も制約的なパラメーターである用途では、ダイヤモンド層の厚さは一般に１ｍｍ以下、典型的には５００μｍ未満、好ましくは２５０μｍ未満である。
【００１０】
層はその対側に主要表面を有し、一般に放射線に曝露されるのはこれらの表面のひとつであろう。
【００１１】
ＣＶＤダイヤモンドは高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンドである。好ましくは、ＣＶＤダイヤモンドは１種又は複数の以下の特性を有するであろう。
（ｉ）上述の印加電場の下で操作されるＣＶＤダイヤモンド層は、飽和電荷収集効率の８０％よりも良好に作動することが好ましく、９０％より良好なことがさらに好ましく、９５％よりも良好なことが最も好ましい。飽和電荷収集効率は、印加電場が増加すると特定の層が飽和する電荷収集効率である。
（ｉｉ）特に薄い層では、ダイヤモンドに印加される電場は、３００Ｖ未満とすることができ、好ましくは２００Ｖ未満、より好ましくは１００Ｖ未満、最も好ましくは７５Ｖ未満である。これらの印加電圧の下で操作されるダイヤモンド層は、飽和電荷収集効率の８０％よりも良好に作動することが好ましく、９０％より良好なことがさらに好ましく、９５％よりも良好なことが最も好ましい。
（ｉｉｉ）ＣＶＤダイヤモンドは、０．５Ｖ／μｍを超えない印加電場で１００μｍを超える電荷収集距離を有する。収集距離は、印加した電場で、好ましくは２００μｍ超、より好ましくは３００μｍ超、さらに良好には４００μｍ超である。これらの電荷収集距離は、上述のさらに低い印加電場で達成されることが好ましい。
（ｉｖ）ＣＶＤダイヤモンドは、できるだけ、最小の電離粒子に対する検出事象１回当たり、高い電子計測数を生成することが望ましい。したがってＣＶＤダイヤモンドは、上述の電場が印加されたとき、検出事象１回当たり少なくとも７０００個、好ましくは少なくとも９０００個、より好ましくは少なくとも１２０００個、最も好ましくは少なくとも１５０００個の電子を発生できるものであることが望ましい。
（ｖ）放射線がα粒子であるとき、ＣＶＤダイヤモンドは、δＥ／Ｅで表したエネルギーのピーク幅（ＦＷＨＭ）が、２０％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満、さらに好ましくは３％未満であることが好ましい。
【００１２】
上記の特性は、国際公開第０１／９６６３３号に記載された高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンドに見ることができる。また、それらの単結晶ＣＶＤダイヤモンドは、一般に以下の特性の少なくとも１つを有する。
（ｉ）全て印加電場５０Ｖ／μｍ及び３００Ｋ（即ち、本発明の目的では等価と考えられる２０℃）で測定して、抵抗率Ｒ１はオフ状態で、１×１０１２Ωｃｍ超、好ましくは２×１０１３Ωｃｍ超、より好ましくは５×１０１４Ωｃｍ超である。
（ｉｉ）オフ状態で高い破壊電圧、及びオン状態で長いキャリヤー寿命を有する高い電流、より詳細には、μτの積が、全て印加電場１０Ｖ／μｍ及び３００Ｋで測定され、１．５×１０−６ｃｍ２／Ｖ超、好ましくは４．０×１０−６ｃｍ２／Ｖ超、より好ましくは６．０×１０−６ｃｍ２／Ｖ超である。μは移動度であり、τは荷電キャリヤーの寿命であり、積は全電荷の変位すなわち電流への電荷キャリヤーによる寄与を表す。また、この特性は、電荷収集距離として測定され、表されることもできる。
（ｉｉｉ）３００Ｋで測定した電子移動度（μｅ）が、２４００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１超、好ましくは３０００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１超、より好ましくは４０００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１超である。高品質のＩＩａ型天然ダイヤモンドでは、３００Ｋで、典型的な電子移動度は１８００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１が報告されており、例外的に２２００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１までの値が報告されている。
（ｉｖ）３００Ｋで測定した正孔の移動度（μｈ）は、２１００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１超、好ましくは２５００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１超、より好ましくは３０００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１超である。高品質のＩＩａ型天然ダイヤモンドでは、３００Ｋで、典型的な正孔移動度は１２００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１が報告されており、例外的に１９００ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１までの値が報告されている。
（ｖ）全ての収集距離を印加電場１Ｖ／μｍ及び３００Ｋで測定して、１５０μｍ超、好ましくは少なくとも４００μｍ超、より好ましくは少なくとも６００μｍ超の電荷収集距離である。高品質のＩＩａ型天然ダイヤモンドでは、電荷収集距離は、３００Ｋ及び印加電場１Ｖ／μｍで、実質上１００μｍ未満であることが報告されており、より典型的には約４０μｍであることが報告されている。
【００１３】
本発明の方法は放射線を検出する。本明細書及び請求項の中で使用される用語「検出」は、定性的な検出だけではなく、定量的な検出も意味することを理解すべきである。例えば、本発明の方法は、特定の放射線の存在を識別するのに使用することができる。また、本発明の方法は、放射線の特性又は性質、例えば放射線のエネルギーを定量的に測定又は計数するのに使用することもできる。
【００１４】
上述の検出器には、自立型、遠隔型、又は携帯型装置の特定の用途がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、有用な機能、例えば既存のダイヤモンド検出器に比べてより低い作動電圧及び印加電場を提供する、改善された放射線検出器及び放射線検出におけるその使用を提供する。検出器は、β粒子（高エネルギーの電子）、α粒子、プロトン、他の高エネルギーの原子核粒子（パイオン等）及び高エネルギーの電磁放射線（Ｘ線、γ線等）などの放射線の直接検出、及び中性子の直接及び間接検出に使用することができる。自立型、携帯型、及び遠隔型のセンサー装置に使用するのが特に適している。
【００１６】
本発明は、基本的に、前に見出された、例えば国際公開第０１／９６６３３号で報告されたような極めて高い値で飽和する、本発明の方法に使用されるダイヤモンド中の電荷キャリヤー速度が、極めて低い印加電場で飽和することが判明したという単一の事実に基づく。この有益性は特定の用途に応じて多くの方法で用いることができる。この有利な特性を用いる４つの重要な方法は以下の通りである。
ａ）より低い印加電場：電荷キャリヤー速度が飽和する領域では、装置の性能は印加電圧の小さな変動に敏感ではないので、装置はこの領域で最も良好に作動する。したがってここでは、有用な装置をより低い印加電場で操作することができる。
ｂ）より低い印加電圧：数百ボルトの過剰の電圧を与えることは不経済であり、困難であり、又は検出器の用途及び設計によっては不可能でさえあろう。より低い電場で電荷キャリヤー速度が飽和することは、より低い印加電圧で有用な装置を操作することが可能になり、かつ、高い電荷収集効率及び安定な飽和電荷速度領域中でも作動し、例えば高性能の携帯型装置が可能になる。
ｃ）より高い電荷収集：それらの検出器に取り付けられた外部回路によって検出される主な信号は、一般に電子の数として収集された電荷である。より多く収集された電荷は、発生した電荷の定量的分析に基づく測定において、改善されたしきい値検出、より簡単な外部回路、及びより良好な信号対ノイズを可能にする。より厚い検出層を用いることによって、収集電荷を増加させることができるが、印加した電圧は同じ印加電場を維持するために通常上昇するであろう。今や、このような利便が、低い印加電場の下で作動する装置で得られる。
ｄ）より速い応答時間：検出器の応答時間は電荷を収集するために所要の時間で制限される。より低い電圧で飽和速度を達成することは、低い印加電場で作動する検出器に迅速な応答時間を可能にする。
【００１７】
上述のように、本発明の検出器は、例えば多結晶ＣＶＤダイヤモンド又は天然ダイヤモンドよりもはるかに低いバイアス電圧で使用することができる。より低いバイアス電圧を使用することによって、検出器をより安価で、より簡単な装置、及び遠隔型又は携帯型装置に使用することが可能になる。例えば、厚さ２００μｍの高純度単結晶ＣＶＤダイヤモンド検出器は、十分な性能を得るために１００Ｖ又はそれ未満の印加電圧を必要とする。光電子増倍管（ＰＭＴ）に基づく従来の検出器は、操作するのに例えば１ｋＶの供給電圧を必要とするであろう。低い電圧が大きな利点となる遠隔検出器の特定の例は、石油開発のために掘削される井戸の「検層」（ｌｏｇｇｉｎｇ）である。ここでは、検出器は非常に都合の悪い環境（熱的及び機械的の両方）にあり、高電圧の電力供給は非常に困難である。本発明の堅牢な、低圧の、固体検出器は、従来の高電圧ＰＭＴベースの検出器よりもはるかに操作が容易である。
【００１８】
本発明の検出器のさらに他の利点は、検出層が既知の多結晶ダイヤモンド及び天然ダイヤモンド検出器よりも薄いので、検出される粒子が検出器と相互作用せず、したがって影響を少ししか受けないことである。これは高エネルギー物理学（例えばＬＨＣ）などの用途において非常に重要な考慮すべき事柄である。
【００１９】
本発明の放射線検出器に使用される高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンド層は、典型的には厚さ１０μｍ〜１０００μｍの研磨した板である。オーミックコンタクトは、「サンドイッチ」構造として両面のいずれにも形成することができ、又は交互嵌合アレイとして１つの面だけに形成することができる。それらのオーミックコンタクトは当分野で既知の方法を用いて形成することができる。
【００２０】
電場が検出器の飽和電場となるように、高抵抗の供給（例えば、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２３７  Ｓｏｕｒｃｅ−Ｍｅａｓｕｒｅ  Ｕｎｉｔ）を用いて、２個の電極の間にｄｃバイアスが印加される。また、１個の電極は、信号を読み込むことができるように、電荷測定装置、例えば電荷感受性増幅器に接続される。
【００２１】
検出器は、放射線ビーム、例えばβ粒子又はパイオンなどの高エネルギー原子核粒子のビーム内に置き、出力信号を監視する。粒子がダイヤモンド層を通過するとき、信号が発生し、検出されるであろう。
【００２２】
本発明を以下の実施例によって説明する。
【実施例１】
【００２３】
β粒子又は高エネルギー原子核粒子（例えばパイオン）検出器
これは、大型ハドロン衝突型加速器の小型ミューオンソレノイド（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｍｕｏｎ  Ｓｏｌｅｎｏｉｄ）検出器などの、高エネルギー物理実験の一部として使用する可能性のある検出器である。
【００２４】
従来のダイヤモンド粒子検出器は、入手可能な最良の多結晶ＣＶＤダイヤモンドから作られる（例えば、Ａｄａｍ，Ｗ．ら（２０００）、‘ＣＶＤダイヤモンドに基づくマイクロストリッパーセンサー（Ｍｉｃｒｏ−ｓｔｒｉｐ  ｓｅｎｓｏｒｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＣＶＤ  ｄｉａｍｏｎｄ）’、物理研究における核装置及び方法（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）、Ａ、４５３、１４１〜１４８を参照されたい）。検出器の厚さは５００μｍである。検出器は、例えば、ストロンチウム−９０線源からのβ粒子又は粒子加速器のビーム線からのパイオン若しくはプロトンで照射される。検出器は、５００Ｖの飽和バイアス（１Ｖ／μｍの電場に等しい）で、検出器を通過する１粒子当たり（すなわち事象１回当たり）約７０００個の電子を生成する。これは約３９％の電荷収集効率（ＣＣＥ）Ｑｍ／Ｑｉに等しい。７０００個の電子の電荷は、粒子検出器を現在の最終端信号処理電子装置で操作するのに十分である。検出器は、非常に厚い（１．０ｍｍ超）多結晶ＣＶＤダイヤモンド板から作られ、検出器の特性は核形成（すなわち基板）表面の最小から成長表面の最大へ増加する。板から満足できる検出器の性能を得るために、大量の材料を核形成表面から除去して、使用板の厚さ約５００μｍを形成する。
【００２５】
国際公開第０１／９６６３３号に記載された厚さ５００μｍの高純度の単結晶ＣＶＤダイヤモンドは、９５％よりも大きなＣＥＣを有することが見出された。したがって、事象１回当たり必要な最少７０００個の電子を集めるには、検出器はわずかに２００μｍの厚さが必要である。さらに、それらのダイヤモンド層を用いるそれらの検出器は０．５Ｖ／μｍの飽和電場を有することが見出された。これらの測定は、検出器の厚さを２００μｍまで低減し、バイアス電圧を１００Ｖ又はそれ未満に低減することが可能であり、なお満足できる性能が得られることを示唆している。
【００２６】
その一例は、高純度単結晶ＣＶＤダイヤモンドサンプルＴＤ−１である。このサンプルは厚さ４５０μｍであり、国際公開第０１／９６６３３号に記載された方法に従って調製した。サンプルが高電圧供給電力でバイアスできるように、当分野の技術で良く知られたチタンと金層の段階的堆積によって、オーミックコンタクトを各表面に調製した。接触させたサンプルをストロンチウム−９０のβ線源の前に置き、その電荷収集特性で例示されるその性能を評価した。この技術は当分野の技術に良く知られている。印加した電圧の関数としての電荷収集距離（ＣＣＤ）（図１）は、約０．１８Ｖ／μｍの電場に等しい約８０Ｖの印加バイアスで、ゼロから急速に上昇して約４３０μｍの値に達する。この例において、ＣＣＥは９５％よりも大きい。このサンプルでは、９５％のＣＣＥは事象１回当たり丁度１５０００個超の電子収集に一致し、このＣＣＥは０．２Ｖ／μｍの印加電場で達成される。典型的な検出器信号処理電子装置は、事象１回当たり約７０００個の電子の最小信号が必要であり、このサンプルは厚さ２０５μｍ、印加バイアス４１Ｖで十分な性能を送達するであろう。
【００２７】
国際公開第０１／９６６３３号に記載された方法によって作製した他のサンプルＴＤ−２は、最初に厚さ４４０μｍで調製した。ストロンチウム−９０線源での試験は、９５％〜１００％のＣＣＥに等しい４２０〜４４０μｍのＣＣＤを示し、性能の飽和は７５Ｖ〜１００Ｖで起きた（図２のデータ１参照）。ＴＤ−２の厚さを３３０μｍまで薄くした。これによって、飽和ＣＣＤが約３２３μｍ（９８％のＣＣＥ又は事象１回当たり約１１４００個の電子に等しい）に減少し、ＣＣＤは印加電場０．０７５Ｖ／μｍ〜０．１５Ｖ／μｍに等しい２５Ｖ〜５０Ｖの印加バイアス電圧で飽和した（図２のデータ２参照）。このサンプルに事象１回当たり７０００個の電子の最小信号を送達することを求めるならば、その厚さは飽和電場０．１５Ｖ／μｍでさらに２０５μｍまで薄くすることができ、印加バイアスは３１Ｖを必要とする。
【実施例２】
【００２８】
α粒子検出器
国際公開第０１／９６６３３号に記載された方法によって作製した厚さ約２００μｍの高純度単結晶ＣＶＤダイヤモンド板ＴＤ−３を、両面にＴｉ−Ａｕ電極を設けて調製する（「サンドイッチ」構造）。それを１００Ｖのバイアスに接続し、１個の電極は多チャンネル分析装置に接続する。検出器を真空中でアメリシウム−２４１放射線源からの５．５ＭｅＶのα粒子で照射する。
【００２９】
多チャンネル分析装置からの出力は、単一の狭いピーク（半値全幅が約０．１８ＭｅＶ）で、信号対ノイズ比は約５０である（図３）。多結晶ＣＶＤダイヤモンドから作られ、文献（例えばＦｏｕｌｏｎ，Ｆ．ら（１９９８）、‘化学気相成長法半導体から作製した中性子検出器（Ｎｅｕｔｒｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｍａｄｅ  ｆｒｏｍ  ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）’、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．、４８７、５９１〜５９６）中で報告されたα粒子検出器は、広い不明確なピークを有し、検出器として有用ではない。したがって、本発明のダイヤモンド検出器はα粒子検出器として、例えば井戸の検層（ｗｅｌｌ  ｌｏｇｇｉｎｇ）に使用することができる。
【００３０】
このような検出器のエネルギー分析能を記述する従来の方法は、一般にエネルギーピークの絶対幅よりも重要であるが、測定されたエネルギーＥに対するこのピークの幅δＥの比（ＦＷＨＭ）を用いることである。この場合、これはδＥ＝０．１８ＭｅＶ、Ｅ＝５．５ＭｅＶ、及びエネルギー分析能０．１８／５．５＝３．３％を与える。
【実施例３】
【００３１】
中性子検出器
中性子検出器は、高い中性子捕獲断面を有するボロン−１０などの材料の追加の「変換層」を１個の電極の上に又は隣接して配置することを除いて、実施例２に述べたα検出器と類似の方法で調製される。変換層の厚さは典型的には０．１〜１０μｍである。ボロン−１０変換層で、各捕獲された中性子はα粒子を生成する。α粒子のいくつかはダイヤモンドに入り、それらが発生する電荷キャリヤーによって検出される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】様々な電圧での印加バイアス電圧に対する電荷収集距離をプロットしたグラフである。
【図２】様々な電圧での印加バイアス電圧に対する電荷収集距離をプロットしたグラフである。
【図３】α粒子放射線のチャンネル数に対する計数をプロットしたグラフである。
【図１】
2005538350.tif 000002
【図２】
2005538350.tif 000003
【図３】
2005538350.tif 000004
【国際調査報告】
2005538350.tif 000005
2005538350.tif 000006
2005538350.tif 000007