(57)【要約】【課題】放射線検出素子の照射領域以外の領域への放射線の照射が抑制される放射線検出器、放射線検出装置及び放射線分析装置を提供する。【解決手段】主面に照射領域が設定され、照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子と、照射領域に隣接する領域において放射線検出素子に接して配置され、照射領域に隣接する領域で放射線を遮蔽するコリメータとを備え、コリメータが、主面に照射されて放射線検出素子の内部に進入する放射線が放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ有効領域の側面を囲む不完全キャリア収集領域には入射されない位置で放射線検出素子上に配置されている。【選択図】図１
2015021843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に照射領域が設定され、前記照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子と、
前記照射領域に隣接する領域において前記放射線検出素子に接して配置され、前記照射領域に隣接する領域で前記放射線を遮蔽するコリメータと
を備え、
前記コリメータが、前記主面に照射されて前記放射線検出素子の内部に進入する前記放射線が前記放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で前記放射線検出素子上に配置されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記放射線検出素子と前記コリメータとの間で前記放射線検出素子の上部の一部に埋め込まれた、前記電気信号が伝播する信号配線層を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記放射線検出素子が
前記主面及び前記主面に対向する裏面とで両面を定義された半導体基板と、
前記主面上に配置された第１の主電極及び前記裏面上に配置された第２の主電極と
を備え、前記第１の主電極と前記第２の主電極間に電圧を印加して前記半導体基板内に形成される空乏層領域を前記有効領域とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記半導体基板と電気的に接続して前記主面上に配置され、接地されたガードリング電極を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項５】
主面に照射領域が設定され、前記照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子、及び、前記照射領域に隣接する領域において前記放射線検出素子に接して配置され、前記照射領域に隣接する領域で前記放射線を遮蔽するコリメータを有する放射線検出器と、
変換された前記電気信号を増幅する初段ＦＥＴと
を備え、
前記コリメータが、前記主面に照射されて前記放射線検出素子の内部に進入する前記放射線が前記放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で前記放射線検出素子上に配置されていることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項６】
主面に照射領域が設定され、前記照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子、及び、前記照射領域に隣接する領域において前記放射線検出素子に接して配置され、前記照射領域に隣接する領域で前記放射線を遮蔽するコリメータを有する放射線検出器と、
変換された前記電気信号を用いて前記放射線の前記エネルギーを分析する信号分析装置と
を備え、
前記コリメータが、前記主面に照射されて前記放射線検出素子の内部に進入する前記放射線が前記放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で前記放射線検出素子上に配置されていることを特徴とする放射線分析装置。
【請求項７】
測定対象物に励起用放射線を照射して、前記測定対象物から前記放射線を放出させる放射線源を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の放射線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物から放出される放射線を検出する放射線検出器、放射線検出装置及び放射線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質から放出される物質固有のＸ線、γ線、紫外線、赤外線、可視光線などの放射線を分析するために、放射線を検出する放射線検出器が使用されている。放射線検出器は、放射線のエネルギーを電気信号に変える変換素子などの放射線検出素子を備える。
【０００３】
通常、放射線検出素子には、放射線が照射される照射領域が設定されている。所定の照射領域以外の領域に放射線が照射されると、放射線のエネルギーから変換される電気信号にばらつきが生じるなどして、放射線の検出結果の精度が劣化する。このため、照射領域以外での放射線検出素子への放射線照射は遮断する必要がある。例えば、照射領域以外の領域を遮蔽するコリメータが放射線検出素子に配置されて、照射領域が設定される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１５４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コリメータと放射線検出素子との間に隙間があると、入射角の大きい放射線がコリメータ下方で放射線検出素子に入射する。例えば、放射線検出素子から電気信号を外部に取り出すための電極やボンディングワイヤが放射線検出素子の表面に配置されていると、これらの電極やボンディングワイヤを配置するための空間を放射線検出素子の表面上に確保する必要がある。このため、コリメータと放射線検出素子との間に隙間ができる。
【０００６】
その結果、放射線の入射角が大きい場合などに、コリメータと放射線検出素子間の隙間を通過して、照射領域以外の領域に放射線が照射されてしまう。これにより、検出精度が低下するという問題があった。
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、放射線検出素子の照射領域以外の領域への放射線の照射が抑制される放射線検出器、放射線検出装置及び放射線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、（イ）主面に照射領域が設定され、照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子と、（ロ）照射領域の周囲の領域に接して主面上に配置され、照射領域の周囲において放射線を遮蔽するコリメータとを備え、コリメータが、主面に照射されて放射線検出素子の内部に進入する放射線が放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で主面に配置されている放射線検出器が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、（イ）主面に照射領域が設定され、照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子、及び、照射領域の周囲の領域に接して主面上に配置され、照射領域の周囲において放射線を遮蔽するコリメータを有する放射線検出器と、（ロ）変換された電気信号を増幅する初段ＦＥＴとを備え、コリメータが、主面に照射されて放射線検出素子の内部に進入する放射線が放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で主面に配置されている放射線検出装置が提供される。
【００１０】
本発明の更に他の態様によれば、（イ）主面に照射領域が設定され、照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子、及び、照射領域の周囲の領域に接して主面上に配置され、照射領域の周囲において放射線を遮蔽するコリメータを有する放射線検出器と、（ロ）変換された電気信号を用いて放射線のエネルギーを分析する信号分析装置とを備え、コリメータが、主面に照射されて放射線検出素子の内部に進入する放射線が放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で主面に配置されている放射線分析装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射線検出素子の照射領域以外の領域への放射線の照射が抑制される放射線検出器、放射線検出装置及び放射線分析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線検出器の構造を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る放射線検出器の構造を示す模式的な平面図である。
【図３】不完全キャリア収集信号のスペクトル特性への影響を説明するための模式図である。
【図４】比較例の放射線検出器の構造を示す模式図である。
【図５】測定対象物と放射線検出器間の距離と分析結果との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置の構成例を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置の初段ＦＥＴ回路の例を示す模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る放射線分析装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００１４】
又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る放射線検出器１は、図１に示すように、主面１１１に照射領域１１０が設定され、照射領域１１０に照射された放射線Ｌ１のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子１０と、照射領域１１０に隣接する領域において放射線検出素子１０に接して配置され、照射領域１１０に隣接する領域で放射線Ｌ１を遮蔽するコリメータ２０とを備える。コリメータ２０は、主面１１１に照射されて放射線検出素子１０の内部に進入する放射線Ｌ１が放射線検出素子１０の内部の有効領域１０１に入射し、且つ有効領域１０１の側面を囲む領域（以下において、「不完全キャリア収集領域１０２」という。）には入射されない位置で放射線検出素子１０上に配置されている。
【００１６】
コリメータ２０によって、放射線検出素子１０の照射領域１１０の周囲から放射線Ｌ１が放射線検出素子１０に入射するのが防止される。つまり、コリメータ２０が配置されていない領域として、照射領域１１０が主面１１１に定義されている。
【００１７】
放射線検出素子１０には、ＰＩＮ型の半導体装置などを採用可能である。例えば、放射線検出素子１０は、主面１１１及び主面１１１に対向する裏面１１２とで両面を定義された半導体基板１１と、主面１１１上に配置された第１の主電極１２及び裏面１１２上に配置された第２の主電極１３とを備える。
【００１８】
例えば、半導体基板１１の主面１１１の一部にボロン（Ｂ）などのｐ型不純物を添加して、照射領域１１０に第１の電極領域１２０を形成する。そして、第１の電極領域１２０の外側に、第１の電極領域１２０と電気的に接続する第１の主電極１２を配置する。第１の主電極１２は、半導体基板１１の主面１１１上に配置された絶縁膜１４によって、第１の電極領域１２０以外の半導体基板１１の領域とは絶縁分離されている。絶縁膜１４には、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜などを採用可能である。なお、本実施形態ではＸ線の吸収を極力避けるために照射領域１１０には絶縁膜１４は配置されていない。
【００１９】
また、絶縁膜１４上には、第１の主電極１２に電圧を印加した時に主面１１１が安定するように、パッシベーション膜１５が放射線検出素子１０の最上層として配置されている。パッシベーション膜１５には、例えばＰＳＧ膜とＢＳＧ膜の積層膜などを採用可能である。パッシベーション膜１５上に、コリメータ２０が直接配置されている。
【００２０】
第１の主電極１２はパッシベーション膜１５に埋め込まれている。このように第１の主電極１２が放射線検出素子１０の上部の一部に埋め込まれているため、放射線検出素子１０とコリメータ２０間に隙間が生じない。このため、放射線検出素子１０とコリメータ２０間の隙間を通過して放射線Ｌ１が放射線検出素子１０に入射するのが防止される。
【００２１】
一方、半導体基板１１の裏面１１２にリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのｎ型不純物を添加して、第２の電極領域１３０を形成する。そして、第２の電極領域１３０上に第２の主電極１３が配置されている。第１の主電極１２や第２の主電極１３には、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの金属薄膜を採用可能である。
【００２２】
以下に、図１に示した放射線検出器１の動作について説明する。
【００２３】
第１の主電極１２と第２の主電極１３間に電圧を印加して、半導体基板１１内に空乏層（Ｉ層）を形成する。例えば、第２の主電極１３の電位を１００Ｖとし、第１の主電極１２の電位を０Ｖとする。
【００２４】
半導体基板１１内に形成される空乏層が有効領域１０１であり、空乏層の側面を囲む領域が不完全キャリア収集領域１０２である。図１において、有効領域１０１と不完全キャリア収集領域１０２との境界（以下において、「空乏層境界面」という。）を符号１０３として示した。なお、照射領域１１０に入射し、図１に破線で示した信号境界面１０４を通過した放射線Ｌ１は、不完全キャリア収集領域１０２には進入しない。
【００２５】
半導体基板１１内に空乏層が形成された状態で放射線Ｌ１が放射線検出素子１０に照射されると、有効領域１０１である空乏層に入射した放射線Ｌ１によって半導体基板１１内に電子と正孔が生じ、放射線検出素子１０の外部に電流パルスとして検出される。即ち、放射線Ｌ１のエネルギーが電気信号に変換される。この電気信号は、第１の主電極１２を経由して、放射線検出素子１０の外部に出力される。
【００２６】
半導体基板１１は、Ｘ線、γ線、紫外線、赤外線、可視光線などの放射線Ｌ１の種類に合わせて選択される。つまり、検出する放射線Ｌ１が吸収されてキャリアを発生する材料の基板が選択される。例えばＸ線を検出する場合には、半導体基板１１にシリコン（Ｓｉ）基板が選択される。また、γ線を検出する場合には、ゲルマニウム（Ｇｅ）基板などを採用可能である。
【００２７】
放射線Ｌ１を遮蔽するコリメータ２０には、放射線Ｌ１を吸収する材料を使用する。更に、検出結果に影響を及ぼす不純線を放射しない材料がコリメータ２０に選ばれる。例えば、放射線Ｌ１がＸ線である場合には、放射線検出素子１０側から順にアルミニウム（Ａｌ）層、クロム（Ｃｒ）層、タングステン（Ｗ）層を積層したコリメータ２０を採用可能である。Ｗ層によってＸ線が吸収されたときに不純線が発生しても、この不純線はＣｒ層によって吸収される。このときＣｒ層に発生した不純線は、Ａｌ層で吸収される。Ａｌ層で発生した不純線が放射線検出素子１０に入射したとしても、軽い原子であるため、検出結果に与える影響が小さい。このように、放射線検出素子１０側ほど軽い原子の材料を配置した積層型のコリメータ２０を使用することによって、コリメータ２０で発生する不純線の影響を抑制することができる。
【００２８】
なお、図１に示すように、接地されたガードリング１６を半導体基板１１と電気的に接触させることにより、第１の主電極１２の容量を減少させて、分解能を向上させることが好ましい。絶縁膜１４上に配置されたガードリング１６は、絶縁膜１４に形成した開口部において半導体基板１１と接触している。半導体基板１１のガードリング１６との接触箇所には、ｐ型不純物を添加したコンタクト領域１６０が形成されている。コンタクト領域１６０は、空乏層が形成される領域に配置される。ガードリング１６を接地することにより、第１の主電極１２周囲のｐ型領域の範囲が小さくなり、放射線検出器１の分解能が向上する。ガードリング１６は、放射線検出素子１０とコリメータ２０間に隙間が生じないように、第１の主電極１２と同様にパッシベーション膜１５に埋め込まれている。ガードリング１６にも、Ａｌ層などの金属薄膜を採用可能である。
【００２９】
図２に、放射線検出素子１０の平面図を示す。図２において、コリメータ２０の位置を破線で示している。なお、図１は図２のＩ−Ｉ方向に沿った断面図である。
【００３０】
図２に示すように、第１の主電極１２は、照射領域１１０の外周に沿って主面１１１上に配置されている。第１の主電極１２は、放射線検出素子１０とコリメータ２０間に配置されて主面１１１の外側に延伸する信号配線１２１に接続されている。放射線Ｌ１のエネルギーが変換されて第１の主電極１２から出力された電気信号は、信号配線１２１によって放射線検出素子１０の外部に伝播される。
【００３１】
また、ガードリング１６と電気的に接触するガードリング配線１６１が、放射線検出素子１０とコリメータ２０間に配置されて主面１１１の外側に延伸している。ガードリング１６は、ガードリング配線１６１を介して接地される。
【００３２】
信号配線１２１と接続する第１の主電極１２用のボンディングパッド１２２、及びガードリング配線１６１と接続するガードリング１６用のボンディングパッド１６２は、コリメータ２０が配置された領域の外側で、放射線検出素子１０の主面１１１に配置される。そして、コリメータ２０の下方では、信号配線１２１及びガードリング配線１６１は、第１の主電極１２やガードリング１６と同様に、パッシベーション膜１５に埋め込まれる。つまり、信号配線１２１及びガードリング配線１６１は、金属薄膜を用いた配線パターンとして形成される。このため、放射線検出素子１０とコリメータ２０とを隙間なく密着させることができる。
【００３３】
なお、図２で信号配線１２１とガードリング１６とが交差する領域は、図示を省略するが多層配線構造が採用されており、信号配線１２１とガードリング１６とは絶縁分離されている。
【００３４】
図２には第１の主電極１２やガードリング１６を円形状に配置した例を示したが、円形以外の多角形状などに配置してもよい。ただし、電界が角部に集中することを抑制するために、第１の主電極１２やガードリング１６を円形状に配置することが好ましい。
【００３５】
ところで、半導体基板１１内の空乏層が広がらない領域である不完全キャリア収集領域１０２に放射線Ｌ１が進入した場合にも、不完全キャリア収集領域１０２内で電子と正孔が生じる。そして、空乏層境界面１０３近傍の不完全キャリア収集領域１０２内で発生したキャリアが有効領域１０１に移動すると、電流信号として検出される。このようなキャリアによって生成された電気信号を「不完全キャリア収集信号」という。有効領域１０１内で発生したキャリアは瞬時に検出されるのと比べて、不完全キャリア収集信号はキャリアが生成されてから検出されるまでに、有効領域１０１まで移動するための時間が経過している。このため、不完全キャリア収集領域１０２に入射した放射線Ｌ１は、検出結果を示すスペクトル特性に大きなノイズを発生させる。その結果、電気信号にばらつきが生じるなどして、検出結果の精度が劣化する。具体的には、図３に破線で示す特性Ｓ２のように、スペクトル特性にバックグランド上昇（Ｂ）やゴーストピーク（Ｐ）が表れる。なお、図３に実線で示した特性Ｓ１は、不完全キャリア収集領域１０２に入射した放射線Ｌ１による影響が少ない場合のスペクトル特性である。
【００３６】
図４に示す比較例の放射線検出器１Ａの場合を検討する。放射線検出器１Ａに使用する放射線検出素子１０Ａは、放射線検出素子１０と同様のＰＩＮ型の放射線検出素子である。放射線検出器１Ａでは、放射線検出素子１０Ａで発生する電気信号を外部に取り出すためのボンディングパッド１２２Ａやボンディングワイヤ１２３Ａ、及びガードリング１６に接続するボンディングパッド１６２Ａやボンディングワイヤ１６３Ａを、放射線検出素子１０Ａの主面上に配置する。このため、コリメータ２０Ａと放射線検出素子１０Ａとの間に隙間がある。
【００３７】
したがって、放射線Ｌ１の入射角が大きい場合には、コリメータ２０Ａと放射線検出素子１０Ａ間の隙間を通過して、不完全キャリア収集領域１０２に放射線Ｌ１が入射する。このため、不完全キャリア収集信号が生成され、大きなノイズが発生する。このように、比較例の放射線検出器１Ａを用いた測定では、検出精度が低下する。なお、「入射角」は、放射線Ｌ１と主面１１１の面法線とのなす角である。
【００３８】
放射線検出器１Ａを用いた測定においては、信号強度を上げるために測定対象物と放射線検出器１Ａを接近させようとすると、入射角の大きい放射線Ｌ１が増加し、不完全キャリア収集信号が大きくなる。その結果、測定対象物と放射線検出器１Ａとの距離が近いほど大きなノイズが発生しやすく、図５に示すように低エネルギー側にゴーストピークＰが発生するなどの問題が生じる。
【００３９】
図５は、測定対象物を鉄５５線源（Ｆｅ５５）とした場合に、測定対象物から放出されたＸ線の分析結果である。具体的には、放射線検出器１Ａを用いて検出された電荷の個数をエネルギーの大きさ毎に集計した結果を示したグラフである。縦軸が集計されたカウント数、横軸がエネルギーのチャンネルである。つまり、図５は、放射線Ｌ１が入射した放射線検出素子１０Ａでキャリアが発生することにより検出された電荷の個数をエネルギーの大きさ毎にカウントした結果を示す。
【００４０】
図５に実線で示した特性Ａは、破線で示した特性Ｂよりも測定対象物と放射線検出素子１０Ａ間の距離が近い場合の分析結果である。このように、信号強度を上げるために測定対象物と放射線検出素子１０Ａの距離を近づけるには限界がある。
【００４１】
以上に説明したように、不完全キャリア収集領域１０２に放射線Ｌ１が入射するとノイズが発生し、検出精度が低下する。特に、コリメータと放射線検出素子との間に隙間がある場合には、測定対象物と放射線検出器間の距離を近づけて信号強度を上げることは困難である。
【００４２】
これに対し、図１に示した放射線検出器１では、放射線検出素子１０の主面１１１上に配置された第１の主電極１２、信号配線１２１、ガードリング１６、ガードリング配線１６１が、放射線検出素子１０の上部の一部に埋め込まれた配線層を用いた配線パターンである。このため、主面１１１の照射領域１１０以外の領域が、コリメータ２０によって密着して覆われている。その結果、不完全キャリア収集領域１０２への放射線Ｌ１の入射が抑制される。上記のように、放射線検出器１によれば、放射線検出素子１０の照射領域１１０以外の領域への放射線Ｌ１の照射が抑制され、不完全キャリア収集信号の発生を防止することができる。
【００４３】
更に、放射線検出器１によれば、入射角が大きい放射線Ｌ１についても不完全キャリア収集領域１０２への入射が抑制されるため、測定対象物と放射線検出器１間の距離を近づけて信号強度を上げることができる。その結果、検出効率が向上し、検出時間を短縮できる。
【００４４】
なお、図４に示した比較例において不完全キャリア収集信号を減らすためには、コリメータ２０Ａの開口部分の領域を小さくする方法や測定対象物と放射線検出素子１０Ａ間の距離を大きくする方法が考えられる。しかし、これらの方法は、放射線検出素子１０に入射する放射線Ｌ１を入射角が小さいものに絞ることによって、不完全キャリア収集領域１０２への放射線Ｌ１の入射を制限するものである。そのため、放射線検出素子１０Ａに入射する放射線Ｌ１の総エネルギーが減少し、検出効率が低下してしまう。これに対し、放射線検出器１では、コリメータ２０の開口部分の領域を小さくしたり、測定対象物と放射線検出素子１０間の距離を大きくする必要がないため、検出効率は低下しない。
【００４５】
（第２の実施形態）
図６に、上記に説明した放射線検出器１を用いた放射線検出装置２００の例を示す。放射線検出装置２００は、放射線検出器１と、放射線検出素子１０と電気的に接続された初段ＦＥＴ回路２１０と、放射線検出器１と初段ＦＥＴ回路２１０を囲むようにして支持するコールドフィンガー２２０とを有する。図６は、放射線検出器１に入射する放射線の進行方向に沿った断面図である。例えば、図２に示したボンディングパッド１２２と初段ＦＥＴ回路２１０とをボンディングワイヤなどによって電気的に接続する。
【００４６】
コールドフィンガー２２０は、放射線検出器１及び初段ＦＥＴ回路２１０を支持すると共に、放射線検出器１及び初段ＦＥＴ回路２１０を冷却する。このため、例えば図６に示すように、冷却装置２５０によってコールドフィンガー２２０が冷却される。冷却装置２５０は例えば液体窒素デュアであり、冷却装置２５０に接続された冷却媒体２５１が液体窒素によって冷却される。冷却媒体２５１はコールドフィンガー２２０に熱的に接続されている。このため、熱伝導率の良い銅（Ｃｕ）などからなる冷却媒体２５１を介して、コールドフィンガー２２０が冷却される。そして、冷却されたコールドフィンガー２２０に接触する放射線検出素子１０及び初段ＦＥＴ回路２１０が冷却される。
【００４７】
放射線検出器１、初段ＦＥＴ回路２１０及びコールドフィンガー２２０は、容器２３０の内部に配置されている。放射線検出時に、容器２３０の内部は真空状態に維持される。測定対象物から放出された放射線Ｌ１は、容器２３０に配置された入射窓２４０を透過して、放射線検出素子１０に入射する。入射窓２４０の材料は、例えば放射線Ｌ１がＸ線の場合には、ベリリウム（Ｂｅ）などである。
【００４８】
放射線検出素子１０から出力される電気信号は、初段ＦＥＴ回路２１０に受信される。例えば図７に示すように、放射線Ｌ１の入射によって放射線検出素子１０に生成された電気信号Ｉが、初段ＦＥＴ回路２１０の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲート電極に入力される。そして、初段ＦＥＴ回路２１０によって、放射線検出素子１０の電気信号Ｉは放射線Ｌ１のエネルギーに比例した電圧に変換・増幅され、検出信号ＳＴとして出力される。初段ＦＥＴ回路２１０から出力された検出信号ＳＴを解析することにより、測定対象物に含まれる元素を特定可能である。
【００４９】
放射線検出器１を使用することによって、放射線検出素子１０での不完全キャリア収集信号の発生が防止され、更に、測定対象物４００と放射線検出器１間の距離を近づけて信号強度を上げることができる。したがって、本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置２００によれば、検出精度の低下が抑制されると共に、検出効率が向上する。
【００５０】
（第３の実施形態）
図７に示した放射線検出装置２００は、例えば図８に示すように放射線分析装置３００に適用することができる。放射線分析装置３００は、放射線源３１０から出力した励起用放射線Ｌ０を測定対象物４００に照射し、これにより測定対象物４００から放出された放射線Ｌ１を検出、分析する。
【００５１】
放射線Ｌ１が放射線検出装置２００に入射すると、既に説明したように、放射線Ｌ１が放射線検出器１によって検出され、初段ＦＥＴ回路２１０から放射線Ｌ１のエネルギーに比例した大きさを示す検出信号ＳＴが出力される。放射線Ｌ１は、測定対象物４００に含まれる元素固有のエネルギーを有する。このため、検出信号ＳＴを信号分析装置３２０によって分析することによって、測定対象物４００に含まれる元素が特定される。
【００５２】
放射線検出器１を使用する放射線分析装置３００は、例えば、放射線源３１０にＸ線源を使用するエネルギー分散型蛍光放射線分析装置（ＥＤＸ）や、放射線源３１０に電子線源を使用するエネルギー分散型放射線分析装置（ＥＤＳ）などである。
【００５３】
既に述べたように、放射線検出器１を使用することによって、放射線検出素子１０での不完全キャリア収集信号の発生が防止され、更に、測定対象物４００と放射線検出器１間の距離を近づけて信号強度を上げることができる。したがって、本発明の第３の実施形態に係る放射線分析装置３００によれば、検出精度の低下が抑制されると共に、検出効率が向上し、検出時間を短縮できる。
【００５４】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
例えば、放射線検出素子１０にＳｉ単結晶にリチウム（Ｌｉ）を拡散・ドリフトさせて形成したＰＩＮ型の半導体素子なども採用可能である。
【００５６】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５７】
Ｌ１…放射線
１…放射線検出器
１０…放射線検出素子
１１…半導体基板
１２…第１の主電極
１３…第２の主電極
１４…絶縁膜
１５…パッシベーション膜
１６…ガードリング
２０…コリメータ
１０１…有効領域
１０２…不完全キャリア収集領域
１０３…空乏層境界面
１１０…照射領域
１１１…主面
１１２…裏面
２００…放射線検出装置
３００…放射線分析装置
３１０…放射線源
３２０…信号分析装置
４００…測定対象物
【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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