(57)【要約】【課題】  エネルギー分解能を向上できる半導体放射線検出器及び放射線検出装置を提供することにある。【解決手段】  半導体放射線検出装置１は、半導体放射線検出器１１、及び半導体放射線検出器１１から出力された放射線検出信号を処理する信号処理回路１３を備える。半導体放射線検出器１１は、半導体放射線検出素子１０にアノード電極Ａ及びカソード電極Ｃが対峙するように取付けられている。半導体放射線検出素子１０は、３価のタリウム（例えば、臭化第二タリウム）を含む臭化第一タリウムの単結晶によって構成される。このような半導体放射線検出素子１０を含む半導体放射線検出器１１は、単結晶内の欠陥格子が低減されるため、電荷の収集効率が増大する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％、含む臭化タリウムの単結晶と、前記単結晶の一面に取り付けられた第１電極と、前記第１電極との間で前記単結晶を挟み、前記単結晶の他面に取り付けられた第２電極とを備え、前記第１電極及び前記第２電極の一方から放射線検出信号を出力することを特徴とする半導体放射線検出器。
【請求項２】
前記臭化タリウムの単結晶は、前記臭化第一タリウムを５．０〜９９．５モル％含み、前記３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．５〜５．０モル％含んでいる請求項１記載の半導体放射線検出器。
【請求項３】
前記３価のタリウムが臭化第二タリウムとして含まれている請求項１又は請求項２記載の半導体放射線検出器。
【請求項４】
前記臭化第二タリウム換算で０．１〜２０．０モル％含まれる前記３価のタリウムが、前記臭化第二タリウム換算で０．１〜２０．０モル％含まれるＢｒ単体である請求項１記載の半導体放射線検出器。
【請求項５】
前記臭化第二タリウム換算で０．５〜５．０モル％含まれる前記３価のタリウムが、前記臭化第二タリウム換算で０．５〜５．０モル％含まれるＢｒ単体である請求項２記載の半導体放射線検出器。
【請求項６】
臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％、含む臭化タリウムの単結晶、前記単結晶の一面に取り付けられた第１電極、及び前記第１電極との間で前記単結晶を挟み、前記単結晶の他面に取り付けられた第２電極を有する半導体放射線検出器と、
前記第１電極及び前記第２電極の一方から出力された放射線検出信号を処理する信号処理装置とを備えたことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項７】
前記臭化タリウムの単結晶は、前記臭化第一タリウムを５．０〜９９．５モル％含み、前記３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．５〜５．０モル％含んでいる請求項６記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記３価のタリウムが臭化第二タリウムとして含まれている請求項６又は請求項７記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記臭化第二タリウム換算で０．１〜２０．０モル％含まれる前記３価のタリウムが、前記臭化第二タリウム換算で０．１〜２０．０モル％含まれるＢｒ単体である請求項６記載の放射線検出装置。
【請求項１０】
前記臭化第二タリウム換算で０．５〜５．０モル％含まれる前記３価のタリウムが、前記臭化第二タリウム換算で０．５〜５．０モル％含まれるＢｒ単体である請求項７記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体放射線検出器及び放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線撮像装置や核医学診断装置には、被検者を透過したＸ線や、被検者に投与した放射性物質から放射されるγ線といった放射線を検出するための半導体放射線検出器が使用されている。そして、このような半導体放射線検出器としては、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）の単結晶からなる半導体放射線検出素子を使用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この半導体放射線検出器では、不純物の少ないテルル化カドミウムの単結晶を使用することによって、放射線の検出感度を高めることが試みられている。また、特許文献１は、半導体放射線検出素子を臭化第一タリウム（ＴｌＢｒ）の多結晶で構成することも記載している。
【特許文献１】特開２００２−１６８９５８号公報（段落００２５及び段落００２７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明者らは、高純度の臭化第一タリウムの単結晶からなる半導体放射線検出素子を作製し、この半導体放射線検出素子を使用した半導体放射線検出器における放射線の検出特性について検証を行った。発明者らは、その検証に基づいて、この半導体放射線検出器では、放射線を受けた際のエネルギの分解能が極めて悪いという新たな問題が発生することを発見した。
【０００４】
本発明は、エネルギー分解能を向上できる半導体放射線検出器及び放射線検出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】
【０００５】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％、含む臭化第一タリウムの単結晶と、この単結晶の一面に取り付けられた第１電極と、第１電極との間でその単結晶を挟み、単結晶の他面に取り付けられた第２電極とを備えたことにある。
【０００６】
その臭化第一タリウムの単結晶では結晶の抵抗率が向上し、高い電圧がかけられる半導体放射線検出器を実現できる。また、単結晶内の格子欠陥も減少する。これらに伴って、エネルギー分解能および感度が向上する。
【０００７】
本発明に用いられる、臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％、含む臭化第一タリウムの単結晶は、臭化第一タリウム以外にＢｒ単体が臭化第二タリウム換算で上記のモル％の範囲で含有される臭化第一タリウムの単結晶をも含む。
【０００８】
好ましくは、臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％、含む臭化第一タリウムの単結晶を用いているため、単結晶内の広い領域で抵抗率が均一化されると共に格子欠陥が更に低減され、半導体放射線検出器のエネルギー分解能および感度が更に向上する。臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価のタリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％、含む臭化第一タリウムの単結晶も、臭化第一タリウム以外にＢｒ単体が臭化第二タリウム換算でこのモル％の範囲に含有される臭化第一タリウムの単結晶をも含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エネルギー分解能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な一実施形態である放射線検出装置を図１を用いて詳細に説明する。本実施形態の放射線検出装置１は、Ｘ線やγ線といった放射線を検出する装置であるが、γ線の検出を例にとって説明する。放射線検出装置１は、半導体放射線検出器１１、アナログ計測回路１２、アナログ・デジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」という）２５、及び中央演算処理装置（以下、単に「ＣＰＵ」という）２６を備えている。Ｄは直流高圧電源である。アナログ計測回路１２はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）で構成することも可能である。
【００１１】
半導体放射線検出器１１は、半導体放射線検出素子（以下、半導体検出素子という）１０、及び半導体検出素子１０を間に挟むように半導体検出素子１０に取り付けられたカソード電極Ｃ及びアノード電極Ａを有する。半導体検出素子１０は、後述するように製造された臭化第一タリウム及び３価のタリウムを含む第一臭化タリウムの単結晶（以下、「３価のタリウムを含む臭化タリウム」という）をスライスしたものであり、その平面形状が矩形の板状体である。本実施の形態では、半導体検出素子１０の厚みが０．５ｍｍ程度になっている。半導体検出素子１０を構成する、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶は、３価のタリウム（例えば、臭化第二タリウムを構成するタリウム）を含んでいる。
【００１２】
この３価のタリウムは、周知のとおり、臭化第一タリウムに臭素を接触させることによって生成するものであり、臭化第二タリウムのほか、六配位及び四配位のブロモタリウム（III）錯基のタリウム（Ｉ）塩の形態で単結晶に含まれている。この３価のタリウムを含む物質の具体例としては、例えば、ＴｌＢｒ3、３ＴｌＢｒ・ＴｌＢｒ3、Ｔｌ3[ＴｌＢｒ6]、ＴｌＢｒ・ＴｌＢｒ3、Ｔｌ[ＴｌＢｒ4]等が挙げられる。３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶は、臭化第一タリウム、及び上記した３価のタリウムを含む物質の少なくとも一種を含んでいる。
【００１３】
半導体検出素子１０には、臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価タリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％を含んでいる、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶を用いると良い。この臭化タリウムの単結晶を用いた半導体検出素子１０では単結晶の抵抗率が向上し、高い電圧がかけられる半導体放射線検出器１１を実現できる。これに伴って、半導体放射線検出器１１のエネルギー分解能および感度が向上する。臭化第一タリウムを８０．０〜９９．９モル％、及び３価タリウム（臭化第二タリウム換算）を０．１〜２０．０モル％を含んでいる、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶の融点は、１５０〜４６０℃である。
【００１４】
好ましくは、その臭化タリウムの単結晶に含まれる臭化第一タリウムを８５．０〜９９．５モル％に、３価タリウム（臭化第二タリウム換算）を０．５〜５．０モル％にすることが望ましい。単結晶内の広い領域で抵抗率が均一化されると共に格子欠陥が更に低減される。このため、半導体放射線検出器１１のエネルギー分解能および感度が更に向上する。臭化第一タリウムが５．０〜９９．５モル％、３価タリウム（臭化第二タリウム換算）が０．５〜５．０モル％である、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶の融点は、１５０〜３００℃である。最も望ましいのは、臭化第一タリウムを９９．０モル％、及び３価タリウム（臭化第二タリウム換算）を１．０モル％含んでいる、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶を用いることである。この単結晶は単結晶で抵抗率が最も均一化され、格子欠陥最も低減される。半導体放射線検出器１１のエネルギー分解能および感度が更に向上する。臭化第一タリウムが９９．０モル％、及び３価タリウム（臭化第二タリウム換算）が１．０モル％である、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶の融点は、１５０〜２８０℃である。
【００１５】
以上では、臭化第一タリウムの単結晶内に臭化第二タリウム換算で３価のタリウムが上記のモル％の範囲で含有する臭化タリウムの単結晶について述べたが、臭化第一タリウム以外にＢｒ単体が臭化第二タリウム換算で上記のモル％の範囲で含有される臭化第一タリウムの単結晶によって半導体検出素子を構成し、この半導体素子を用いた半導体放射線検出器も、上記したそれぞれの効果を得ることができる。臭化第一タリウム以外にＢｒ単体が臭化第二タリウム換算で上記のモル％の範囲で含有される臭化第一タリウムの単結晶も、本明細書中において、便宜的に、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶という。
【００１６】
半導体検出素子１０のある一面にカソード電極Ｃが設置され、その面と反対側の他の面にアノード電極Ａが設置されている。そして、カソード電極Ｃは接地され、アノード電極Ａは、アナログ計測回路１２に設けられた信号処理回路（信号処理装置）１３に接続されている。アノード電極Ａ直流高圧電源Ｄに接続されている。直流高圧電源Ｄは、半導体検出素子１０に電荷収集用の電圧５００−８００Ｖを印加する。なお、カソード電極Ｃ及びアノード電極Ａには、例えば、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｉｎ（インジウム）等の高導電性膜が使用されている。
【００１７】
アナログ計測回路１２は、半導体放射線検出器１１と接続されてこの半導体放射線検出器１１から出力される放射線検出信号を処理する信号処理回路１３を有する。信号処理回路１３は、放射線検出信号に基づいて、γ線の波高値を求めることを目的として、チャージアンプ（前置増幅器）１３ａ、極性アンプ（線形増幅器）１３ｂ、バンドパスフィルタ１３ｃ及び波高弁別回路（ディスクリミネータ回路）１３ｄを備える。チャージアンプ１３ａ、極性アンプ１３ｂ、バンドパスフィルタ１３ｃ及び波高弁別回路１３ｄがこの順に接続される。アナログ計測回路１２は複数の信号処理回路１３を有し、これらの信号処理回路１３は別々の半導体放射線検出器１１にそれぞれ接続される。
【００１８】
信号処理回路１３の波高弁別回路１３ｄから出力される信号は、アナログの波高値信号であり、ＡＤＣ１４に出力される。そして、この信号処理回路１３の出力は、ＡＤＣ１４でデジタル信号に変換される。ＡＤＣ１４は波高値のデジタル信号をＣＰＵ１５に出力する。ＣＰＵ１５は、デジタル化された波高値信号を入力し、波高値毎に入力した波高値信号をカウントする。ＣＰＵ１５は、例えば、波高値（γ線のエネルギー）に対するそのカウント数（γ線のカウント数）の情報等を作成し、記憶装置（図示せず）に記憶させる。
【００１９】
半導体放射線検出装置１の作用について適宜図面を参照しながら説明する。図２に示すように、γ線が半導体検出素子１０に入射すると、半導体検出素子１０は、γ線と相互作用を及ぼし合うことによって、図中に「＋」で模式的に示している正孔（hole）及び「−」で模式的に示している電子（electron）を生成する。正孔及び電子は対になって生成される。γ線が持つエネルギに比例した数の正孔及び電子が生成される。アノード電極Ａとカソード電極Ｃとの間に直流高圧電源Ｄより５００-８００Ｖの電圧が印加されているため、正孔はカソード電極Ｃ側に移動し、電子はアノード電極Ａ側に移動する。半導体放射線検出器１１は、アノード電極Ａに収集された電子の量、つまり電荷の大きさによって、半導体放射線検出素子１０に入射したγ線のエネルギの大きさを示す放射線検出信号を出力する。この放射線検出信号は、チャージアンプ１３ａ及び極性アンプ１３ｂで増幅され、バンドパスフィルタ１３ｃを通過した後に波高弁別回路１３ｄに入力される。波高弁別回路１３ｄは、バンドパスフィルタ１３ｃを通過した放射線検出信号を分析することによって、アナログの波高値信号を生成する。このアナログの波高値信号は、ＡＤＣ１４でデジタルの波高値信号に変換される。このデジタル波高値信号は、ＣＰＵ１５に出力される。このデジタル化された波高値信号を入力したＣＰＵ１５は、波高値信号に基づいて、半導体放射線検出素子１０で受けたγ線のエネルギの大きさを表す波高値を演算し、上記した波高値（γ線のエネルギー）に対するそのカウント数（γ線のカウント数）の情報（例えば、図５に示すγ線スペクトルのグラフ）を作成する。また、ＣＰＵ１５は、そのカウント数に基づいてγ線強度（放射線強度）を求める。ＣＰＵ１５で作成された情報（γ線スペクトルのグラフ等）は表示装置１６（図１）に表示される。
【００２０】
半導体検出素子１０を構成する、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶の製造を、図３及び図４を参照しながら説明する。
まず、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶の製造に用いる製造装置３５（図３）について説明する。製造装置３５は、電気炉２１、耐熱ガラス製のルツボ２２を電気炉２１内で回転させながら上下動させる駆動装置２６、ルツボ２２内に臭素ガスを供給するガスボンベ２９、真空ポンプ３２、及びルツボ２２内から排出された臭素を除去する臭素除去装置３３を備えている。電気炉２１は、その上下方向に沿って複数の電気ヒータ２３を設置し、内部の温度を測定する温度センサ２５を有する。それぞれの電気ヒータ２３は温度センサ２５の測定値に基づいた温度制御装置２４の制御によって発熱量が調節される。ルツボ２２に接続されたガラス管３４は、ガスボンベ２９に接続される配管２７に接続されている。バルブ２８が配管２７に設置される。配管３０が配管２７に接続される。バルブ３１、真空ポンプ３２及び臭素除去装置３３が配管３０に設置される。ガスボンベ２４には、臭素ガスが充填されている。
【００２１】
製造装置３５を使用した、３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶の製造を、図４を用いて説明する。臭化第一タリウムの原料を充填したルツボ２２を、電気炉２１内に挿入する（ステップ４０）。電気炉２１内へのルツボ２２の挿入は、駆動装置２６を用いて行われる。バルブ２８，３１は閉じている。この状態で、ルツボ２２の昇温及びルツボ２２内の真空脱気を行う（ステップ４１）。すなわち、電気ヒータ２３により電気炉２１内の温度を１００℃程度に昇温させるともに、バルブ３１を開放し、真空ポンプ３２を作動させることによって、昇温したルツボ２２内のガスを脱気する。脱気されたガスは臭素除去装置３３を通って外部に排気される。
【００２２】
ガスの脱気が終了した後、ルツボ２２内の臭化タリウム原料の純化が行われる（ステップ４２）。この純化は、バルブ３１を閉じてバルブ２８を開き、ガスボンベ２９内の臭素ガス（Ｂｒ2ガス）をルツボ２２内に注入することによって行われる。電気炉２１内は、設定温度に保持されている。融点が４５９℃の臭化第一タリウムが得られる公知の純化工程を採用する。純化工程の終了は、ルツボ２２内の臭素ガスの色が退色しなくなったことによって確認される。
【００２３】
純化工程終了後、富化工程が実施される。富化工程は、ステップ４３〜４５の処理である。ルツボ２２内が真空脱気される（ステップ４３）。バルブ２８が閉じられてバルブ３１が開き、真空ポンプ３２が作動されてルツボ２２内が脱気される。ルツボ２２内に臭素ガスが残存している場合には、この臭素ガスは、臭素除去装置３３で除去され、外部への排出が防止される。脱気終了後、ルツボ２２内に臭素ガスが供給される（ステップ４４）。臭素ガスの供給は、バルブ３１を封鎖してバルブ２８を開放することによって行われる。臭素ガスがガスボンベ２９からルツボ２２内に注入される。ステップ４４終了後においては、ルツボ２２内に、純化された臭化第一タリウムと、得られる臭化タリウムの単結晶中における３価のタリウムの含有量が前記した範囲になるように化学量論的に決定された量の臭素ガスが充填されている。臭素ガスの注入後に、ルツボ２２が封止される（ステップ４５）。バルブ２８、３１が封鎖される。ルツボ２２を封止した状態で、設定時間の間、放置される。この放置の期間内において、臭化第一タリウムに臭素が富化される。
【００２４】
放置期間が経過した後、ルツボ２２を加熱する（ステップ４６）。電気炉２１内のルツボ２２が５００℃になるように、電気ヒータ２３によって加熱される。ルツボ２内の臭化第一タリウムは溶融状態になる。加熱終了後に、ルツボ２２の温度を低下させる（ステップ４６）。すなわち、電気ヒータ２３に流す電流を調節してルツボ２２の温度を１５０℃まで非常にゆっくりと低下させる。例えば、その温度は０．５−１．５℃／時間の割合で低下される。好ましくは０．５℃／時間の割合で低下される。ルツボ２２の温度が降下していく間に、臭素が付加された臭化第一タリウムは徐々に温度をさせながら固化し、３価のタリウム（例えば、臭化第二タリウム）を含む臭化タリウムの単結晶を成長させていく。ルツボ２２内の内容物が完全に固化したとき、３価のタリウムである臭化第二タリウム（ＴｌＢｒ3）を含む臭化タリウムの単結晶の製造が終了する。製造された臭化タリウムの単結晶に含まれる不純物は１×１０-4ｗｔ％以下であった。
【００２５】
製造された３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶のインゴットから切り出したその単結晶を、所定の形状に成形することによって、半導体放射線検出素子１０を得ることができる。この半導体検出素子１０に、前述したように、アノード電極Ａ及びカソード電極Ｃを取付けることによって、半導体放射線検出器１１が得られる。
【００２６】
半導体放射線検出器１１を用いた半導体放射線検出装置１を用いて、例えば、放射線源としてセシウム１３７（137Ｃｓ）から放出されるγ線を検出した。その結果、半導体放射線検出器１１を用いた場合には、図５中の実線に示すように、γ線のエネルギーが６６２ｋｅＶの位置でγ線のカウント数のピークがシャープに現れた。また、このピークに隣接するγ線のエネルギーが５８９ｋｅＶの位置でもγ線のカウント数のピークがシャープに現れた。なお、そのγ線の検出に用いた半導体放射線検出器１１は、ＴｌＢｒ3を１モル％含む臭化タリウムの単結晶を用いたものである。
【００２７】
また、比較例として、臭化第一タリウムの単結晶を使用した半導体放射線検出器でγ線を検出した結果を、図５内に点線で示した。この半導体放射線検出装置で検出されたγ線のエネルギーが６６２ｋｅＶ及び５８９ｋｅＶの位置でのγ線カウント数のピークは、ともにブロードになっており、半導体放射線検出器１１のように鮮明にピークが現れない。比較例における半導体放射線検出器に用いた臭化第一タリウムの単結晶は、３価のタリウムを含んでいない。また、この臭化第一タリウムの単結晶は１×１０-4ｗｔ％以上の不純物を含んでいる。
【００２８】
本実施形態の半導体放射線検出器１１に用いられる３価のタリウムであるＴｌＢｒ3を含む臭化タリウムの単結晶は、比較例の半導体放射線検出器に用いられる臭化第一タリウムの単結晶に比べて単結晶内の格子欠陥が低減されている。このため、図５から明らかなように、本実施の形態に係る半導体放射線検出装置１は、ＴｌＢｒ3を含む臭化タリウムの単結晶によって構成された半導体検出素子１０を有する半導体放射線検出器１１を使用しているので、単結晶内の格子欠陥が少ない分、入射されるγ線の吸収によって発生した電荷の電極への収集効率が向上し、エネルギの分解能を更に向上できる。したがって、この半導体放射線検出装置１によれば、放射線の検出性能が向上する。ＴｌＢｒ3を含む臭化タリウムの単結晶内の不純物の含有量が比較例に用いられる臭化第一タリウムの単結晶のその量よりも少ないことも、半導体放射線検出器１１における電荷の収集効率を高め、半導体放射線検出器１１のエネルギー分解能の向上に貢献する。
【００２９】
３ＴｌＢｒ・ＴｌＢｒ3、Ｔｌ3[ＴｌＢｒ6]、ＴｌＢｒ・ＴｌＢｒ3、及びＴｌ[ＴｌＢｒ4]のいずれかの３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶によって構成された半導体検出素子を用いた半導体放射線検出器によっても、半導体放射線検出器１１と同様に、該当するγ線エネルギーでγ線カウント数の鮮明なピークが生じ、エネルギー分解能が向上する。
【００３０】
これまでは３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶という記載で述べているが、単体Ｂｒを含んだ臭化タリウムの単結晶を用いた半導体検出器においても、同様の性能向上の効果が現れる。[追記ください。クレームでカバーされているかを確認ください。]
【００３１】
また、本実施の形態に係る半導体放射線検出器１１は、耐電圧特性が優れている。例えば、厚みが０．５ｍｍの半導体放射線検出素子１０で、３価のタリウムを含んでいない臭化第一タリウムの単結晶を使用した従来の半導体放射線検出素子を備えた半導体放射線検出器では、印加することができるバイアス電圧が４００Ｖ程度であった。これに対して、半導体放射線検出素子１０を用いた半導体放射線検出器１１では、８００Ｖ程度のバイアス電圧を印加することができる。高いバイアス電圧を印加することができるので、半導体放射線検出器１１は電荷の収集効率が高まり、放射線検出信号の出力を高めることができる。
【００３２】
また、半導体放射線検出素子１０を含む半導体放射線検出器１１を使用した、本実施の形態に係る半導体放射線検出装置１は、雑音特性が優れている。すなわち、従来の半導体放射線検出素子を用いた半導体放射線検出器（図５に破線で示す特性を有する）を備えた半導体放射線検出装置は、いわゆるポップコーンノイズが発生していたのに対し、本実施形態に係る半導体放射線検出装置１は、ポップコーンノイズが発生しない。したがって、半導体放射線検出装置１は、放射線検出信号の出力が高められることとも相俟って、放射線検出信号のＳ／Ｎ比が大いに向上する。また、半導体放射線検出装置１は、ポップコーンノイズが発生しないので、従来の半導体放射線検出装置に必要とされていた、許容以上のポップコーンノイズが発生した際に、直流電源Ｄを遮断する、いわゆるリセット回路が不要となる。
【００３３】
以上に述べた半導体放射線検出装置１は、原子力発電所、核燃料製造施設及び核燃料再処理施設等の放射性物質取扱い施設内、及びこの施設外において、γ線及び他の放射線を検出するために用いられる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態には限定されない。例えば、前述の実施形態の半導体放射線検出装置１は、１つの半導体放射線検出素子１０にカソード電極Ｃ及びアノード電極Ａを取付けた半導体放射線検出器１１を用いた。しかし、半導体放射線検出器として、図６に示す複数の半導体検出素子１０を含む半導体放射線検出器１１Ａを用いても良い。図６に示す半導体放射線検出器１１Ａは、５枚の半導体検出素子１０を並列に配置し、これらの半導体検出素子１０の間にカソード電極Ｃ及びアノード電極Ａを交互に配置している。半導体検出素子１０の間に配置されたカソード電極Ｃは、これに隣接する一方の半導体検出素子１０及び他方の半導体検出素子１０に取付けられる。半導体検出素子１０の間に配置されたアノード電極Ａは、これに隣接する一方の半導体検出素子１０及び他方の半導体検出素子１０に取付けられる。半導体放射線検出器１１Ａの一端部に配置される半導体検出素子１０は、アノード電極Ａが取付けられる面の反対側に位置する面に、カソード電極Ｃを取付けている。また、半導体放射線検出器１１Ａの他端部に配置される半導体検出素子１０は、カソード電極Ｃが取付けられる面の反対側に位置する面に、アノード電極Ａを取付けている。更に、半導体放射線検出器１１Ａにおいて、それぞれのアノード電極Ａが配線（アノード信号線）５０に接続され、それぞれのカソード電極Ｃが配線（カソード信号線）５１に接続される。配線５０が、図１に示す信号処理回路１３のチャージアンプ１３ａに接続される。配線５１はアースとなる。
【００３５】
このような半導体放射線検出器１１Ａは、前述の半導体検出器１１と同じ効果を得ることができる。更に、半導体放射線検出器１１Ａは、半導体放射線検出器１１に比べてより良好な波高値の上昇速度（立ち上がり）とより正確な波高値が得られると共に、半導体検出素子１０と相互作用を及ぼすγ線の数（カウント数）を増やすこと（感度を上昇させること）もできる。
【００３６】
また、本実施の形態では、板状に成形した半導体放射線検出素子１０を備えた半導体放射線検出器１１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、角柱状の半導体放射線検出素子と、この角柱をその高さ方向に貫くように配設されたアノード電極Ａ（あるいはカソード電極Ｃ）と、角柱の周面を被覆するように配設されたカソード電極Ｃ（あるいはアノード電極Ａ）とを備える半導体放射線検出器であってもよい。
【００３７】
また、半導体放射線検出器１１及び１１Ａは、アルミニウムやアルミニウム合金といった遮光性を有する材料で絶縁被覆してもよい。遮光された半導体放射線検出器１１及び１１Ａは、半導体放射線検出素子１０が光に反応して電荷を発生する恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体放射線検出装置のブロック図である。
【図２】図１に示す半導体放射線検出器にγ線が入射したときの様子を示す模式図である。
【図３】図１に示す半導体放射線検出素子に使用される３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶を製造する製造装置の概略構成図である。
【図４】図３に示す製造装置を用いた３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】放射線源にセシウム１３７（137Ｃｓ）を用いた場合における、図１に示す半導体放射線検出装置で検出されるγ線のカウント数のピーク、及び比較例でのγ線のカウント数のピークを示すグラフである。
【図６】半導体放射線検出器の他の実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      半導体放射線検出装置
１０    半導体放射線検出素子
１１、１１Ａ    半導体放射線検出器
１３    信号処理回路
１３ｄ  波高分析回路
Ａ      アノード電極
Ｃ      カソード電極
Ｄ      直流高圧電源
【図１】
2005223009.tif 000003
【図２】
2005223009.tif 000004
【図３】
2005223009.tif 000005
【図４】
2005223009.tif 000006
【図５】
2005223009.tif 000007
【図６】
2005223009.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月4日(2004.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
これまでは３価のタリウムを含む臭化タリウムの単結晶という記載で述べているが、単体Ｂｒを含んだ臭化タリウムの単結晶を用いた半導体検出器においても、同様の性能向上の効果が現れる。