(57)【要約】【課題】小規模の設備でも製造が可能で、しかも、少ない製造工程で、かつ、歩留まりを向上させることで、ローコストのＳＤＤを提供する。【解決手段】Ｉ層１１の第１の面にＰ層１０が設けられ、Ｉ層１１の第２の面にＮ層１２が設けられると共に前記Ｎ層１２を中心として複数のＰリング１３が形成され、放射線の入射によりＩ層１１で発生した電荷をＰリング１３に電圧を印加して生じた電位勾配によって前記Ｎ層１２に集める放射線検出器において、前記Ｐリング１３の総数が２〜５本に設定され、前記各Ｐリング１３ごとに互いに絶縁された電極１４が形成され、前記Ｐリング１３ごとに互いに異なる電位を印加するために、前記各電極１４ごとに端子１５が接続されることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉ層の第１の面にＰ層が設けられ、Ｉ層の第２の面にＮ層が設けられると共に前記Ｎ層を中心として複数のＰリングが形成され、放射線の入射によりＩ層で発生した電荷を第１の面のＰ層とＰリングに印加した電圧により生じた電位勾配によって前記Ｎ層に集める放射線検出器において、
前記Ｐリングの総数が２〜５本に設定され、
前記各Ｐリングごとに互いに絶縁された電極が形成され、
前記Ｐリングごとに互いに異なる電位を印加するために、前記各電極ごとに端子が接続された放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンドリフト検出器（以下「ＳＤＤ」という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｓｉ−ＰＩＮ検出器はＳｉウェーハを基板として通常のデバイス製造技術により製造され、その小型化のために新しい応用が開けた。Ｓｉ−ＰＩＮの製造とほぼ同じ時期にドイツのｋｅｍｍｅｒらは陽極を円筒状の多重電極として、この多重電極に異なる電位を付加し、電位勾配を設けることにより電荷収集効率を高め、結果的にエネルギー分解能が向上するＳＤＤ（非特許文献１）を提案し、その後、製品化を行った。ＦＩＧ．１にＳＤＤの構造の一例を示す。
【非特許文献１】Silicon drift detectors for high resolution room temperature X-ray spectroscopy : Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A377 (1996) 346-354
【０００３】
FIG. 1においてＳＤＤのＩ層１１の第１の面１１１にＰ層１０が設けられ、I 層１１の第２の面１１２にＮ層１２が設けられると共に前記Ｎ層１２を中心として多数のＰリング１３が形成されている。この従来のＳＤＤは、放射線の入射によりＩ層１１で発生した電荷２０を第１の面のＰ層に電圧を印加する以外に、Ｐリングのうち、両端のＰリング１３ａと１３ｂに電圧を印加したことにより生じた電位勾配によって、前記Ｎ層１２に集める。
【０００４】
ＦＩＧ．２Ｂに示すように、前記従来のＳＤＤは、Ｐリング１３ａと１３ｂとの電位差がＭＯＳＦＥＴ１００によりＰリング１３間に均一の電位勾配を生じさせる。これにより、中央のＮ層１２に電荷２０が集まり易くなる。
【０００５】
前記ＳＤＤは、高計数測定が可能であり、また、ペルチェ素子での冷却により動作可能であるなどの利点を有する。しかし、比例計数管に比べ高価である。また、Ｉ層１１が狭いため、２０ＫｅＶを超えると検出効率が急激に小さくなる。そのため、比較的用途が限られている。たとえば、オイル中のサルファの分析など特定の検出対象物や、メッキの厚さ測定、あるいは、Ｘ線回析装置の検出器としての利用が可能である。
【発明の開示】
【０００６】
前記従来のＳＤＤは、２〜３ｍｍの直径の中に、約１８本もの多数のＰリング１３を形成する必要がある上、多数のＰリング１３に最適な電位を与えるためにＭＯＳＦＥＴ１００を積層する必要がある。そのため、歩留まりの低下の要因となる。
【０００７】
ＭＯＳＦＥＴ１００は酸化膜を積層してゲートを形成されるので、製造工程の増加により、コストがアップする。
また、ＳＤＤは前述のようにＸ線検出のうちの特に限られた分野での利用が目されているのため、大量生産されないのに対し、前記多数のＰリング１３やＭＯＳＦＥＴ１００を形成するには、大規模な設備が必要となり、設備費がＳＤＤの単価を引き上げる大きな要因となっている。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、小規模の設備でも製造が可能で、しかも、少ない製造工程で、かつ、歩留まりを向上させることで、ローコストのＳＤＤを提供することである。
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明のＳＤＤは、Ｐリングの総数が２〜５本に設定され、前記各Ｐリングごとに互いに絶縁された電極が形成され、前記Ｐリングごとに互いに異なる電位を印加するために、前記各電極ごとに端子が接続され、各Ｐリングごとに個別に電位を印加することができることを特徴とする。
なお、Ｐリングの総数としては、製造上および良好な電位勾配を得るために、一般に、３本ないし４本が最適であろうと推測される。
【００１０】
本発明によれば、Ｐリングの総数が２〜５本であるため、従来の多数のＰリングを持つＳＤＤに比べ歩留まりが向上する。
また、各電極ごとに端子が接続されており、従来のＳＤＤと異なりＭＯＳＦＥＴを積層する必要がないから、小規模の設備でも製造が可能となる。このように、歩留まりが向上し、かつ、規模の小さな設備でも製造が可能になるから、大幅なコストダウンを図り得る。
また、ＭＯＳＦＥＴの層を有していないので、急激に電圧を印加しても絶縁破壊などを生じるおそれがない。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の実施例１を図面に従って説明する。
ＦＩＧ．２Ａに示すように、本実施例では、Ｐリング１３の総数が３本に設定されている。
各Ｐリング１３には、それぞれ互いに異なる金属電極１４が形成されている。前記各金属電極１４には、前記各Ｐリング１３ごとに互いに異なる電位を印加できるように、端子１５がボンディングにより接続されている。
【００１２】
つぎに、本ＳＤＤの特性上の利点を明瞭にするために、試験例および比較例を示す。
試験例１：前記ＦＩＧ．２Ａの３本リングのＳＤＤを作製し、外周側のＰ層から内に向かって−８０Ｖ，−４２．５Ｖ，−５Ｖの電位となるように各電極１４に電圧を印加した。
比較例１：前記ＦＩＧ．２Ｂの１８本リングのＳＤＤを作成し、ＭＯＳＦＥＴの両極がー８０Ｖ，−５Ｖとなるように電圧を印加した。
比較例２：市販のｐｉｎダイオードを用意した。
【００１３】
ＦＩＧ．３Ａに示すアメリシウムＡｍのα線（５９．５ＫｅＶ）の検出を行った。その検出結果をＦＩＧ．３ＢのＦＷＨＭのシェーピングタイム依存性で示す。
【００１４】
ＦＩＧ．３Ｂの横軸において、前記シェーピングタイム（Ｓｈａｐｉｎｇ  Ｔｉｍｅ）とは、検出器から入力された検出出力から波形を切り出す時間をいう。
ＦＩＧ．３Ｂの縦軸において、ＦＷＨＭとはＦＩＧ．３ＡのＡｍ（５９．５ＫｅＶ）のピーク値の半分の高さにおけるエネルギー幅をいい、このＦＷＨＭが小さい程分解能が良いことを意味する。
【００１５】
ＦＩＧ．３Ｂにおいて、試験例１の３本リングのＳＤＤは、比較例１の１８本リングのＳＤＤに比べ全てのシェーピングタイムにおいて高い分解能を示した。このような結果が得られたのは、試験的な設備でＳＤＤを製造したことが要因と考えられるが、量産した場合には従来の１８本リングのＳＤＤよりも３本リングのＳＤＤの方が歩留まりが高くなるであろうと推測される。
【００１６】
特に、Ｘ線検出器の分解能とは、シェーピングタイムを変化させ、ＦＷＨＭが最小になったときの値である。したがって、試験例１の３本リングのＳＤＤの分解能は、比較例１の１８本リングのＳＤＤに比べ遙かに高い分解能が得られている。
【００１７】
更に、試験例１の３本リングのＳＤＤが比較例２の市販品のｐｉｎダイオードに比べ高い分解能が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は蛍光Ｘ線分析やＸ線回析など、種々のＸ線分析用の検出器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的なＳＤＤの一例を示す斜視図である。
【図２】ＦＩＧ．２Ａは本発明の実施例１を示すＳＤＤの一部省略断面図、ＦＩＧ．２Ｂは従来のＳＤＤの一例を示す一部省略断面図である。
【図３】ＦＩＧ．３Ａはアメリシウムから検出される蛍光Ｘ線のスペクトルを示す特性図、ＦＩＧ．３ＢはシェーピングタイムとＦＷＨＭとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０：Ｐ層
１１：Ｉ層
１２：Ｎ層
１３：Ｐリング
１４：電極
１５：端子
【図２】
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【図３】
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【図１】
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