(57)【要約】β線をリアルタイムで検出できる高感度の有機半導体放射線／光センサー及び放射線／光検出装置を提供する。有機半導体１に信号増幅用ワイヤー２を内包させた。信号増幅用ワイヤー２に高電圧をかけることによって、放射線又は光の通過によって生じたキャリアが信号増幅用ワイヤー２近傍の高電場によってアバランシェ増幅され、検出効率が飛躍的に改善されるので、エネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる。
2007091352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体に信号増幅用ワイヤーを内包させたことを特徴とする有機半導体放射線／光センサー。
【請求項２】
前記信号増幅用ワイヤーが金属ワイヤーであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光センサー。
【請求項３】
前記信号増幅用ワイヤーの直径が１０〜１００μｍであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光センサー。
【請求項４】
前記有機半導体がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光センサー。
【請求項５】
前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の底面と略平行に配置され、前記有機半導体の上面には蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光センサー。
【請求項６】
前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の中心軸上に配置され、前記有機半導体の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光センサー。
【請求項７】
前記有機半導体は平板状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の上面と略平行に格子状に配置され、前記有機半導体の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光センサー。
【請求項８】
有機半導体に信号増幅用ワイヤーを内包させた有機半導体放射線／光センサーを備えたことを特徴とする放射線／光検出装置。
【請求項９】
前記信号増幅用ワイヤーが金属ワイヤーであることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線／光検出装置。
【請求項１０】
前記信号増幅用ワイヤーの直径が１０〜１００μｍであることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線／光検出装置。
【請求項１１】
前記有機半導体がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかであることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線／光検出装置。
【請求項１２】
前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の底面と略平行に配置され、前記有機半導体の上面には蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線／光検出装置。
【請求項１３】
前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の中心軸上に配置され、前記有機半導体の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線／光検出装置。
【請求項１４】
前記有機半導体は平板状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の上面と略平行に格子状に配置され、前記有機半導体の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線／光検出装置。
【請求項１５】
前記有機半導体放射線／光センサーは前記信号増幅用ワイヤーを複数備え、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤーの位置に基づき放射線又は光の位置を特定するように構成したことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線／光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体放射線／光センサー及びこれを用いた放射線／光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、α線やβ線などの荷電粒子からなる放射線が物質中を通過すると、その中の原子や分子を電離、励起、あるいは解離させることによってエネルギーを失う。一方、このようにして失われたエネルギーは熱運動エネルギーになったり、電磁波エネルギーとなって放出されたり、電荷キャリアを生成するエネルギーとして使われる。特に、被入射物質が半導体の場合には、入射粒子が失ったエネルギーのかなりの部分が電子・正孔対（キャリア）の生成エネルギーとして使われる。また、Ｘ線、γ線、中性子線などのような電荷を持たない放射線の場合も、これらが物質と相互作用する際に発生する二次荷電粒子の効果により、同じ現象が起こる。この生成された電子や正孔などのキャリアを電場によって収集し、電気信号として捕らえることで、一般的に半導体による放射線検出が行われる。【０００３】
放射線の通過に伴ってキャリアを発生する半導体には、シリコンやゲルマニウム結晶などに代表される無機半導体と、ポリアニリン、ポリチオフェンなどに代表される有機半導体がある。【０００４】
無機半導体は超高純度の結晶として生成することで、暗電流が少なく信号／ノイズ比が良いので、放射線検出装置のリアルタイムセンサーとして広く利用されている。【０００５】
一方、有機半導体には、無機半導体と比べて低コストであることや、柔軟性があって曲げることができるなどの優れた性質があるが、有機半導体は、現状では不純物の影響やポリマー分子量の非一様性などのために、無機半導体と比べて感度が悪く、リアルタイム放射線検出のためのセンサーとしては実用化には至っていない。
【特許文献１】特開平１０−２８４７４８号公報
【特許文献２】特開平５−３３３７号公報
【非特許文献１】Ｋ．クラインクネヒト著，高橋嘉右，吉城肇  翻訳  「粒子線検出器―放射線計測の基礎と応用」  培風館  １９８７年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、有機半導体は、放射線のリアルタイム信号のセンサーとしては感度、すなわち検出効率が低いという問題点があった。そして、α線などに比べてエネルギー損失が少ない放射線であるβ線などの検出には、今までは成功していなかった。【０００７】
しかし、有機半導体は低コストで柔軟性を有することから、有機半導体をβ線の検出ができるリアルタイム放射線センサーとして用いることができれば、例えば、大型で曲面を持つ半導体放射線検出装置を比較的容易に作製することが可能になるなど、従来の無機半導体を用いた場合では考えられなかったような、半導体放射線検出装置の新たな用途の開拓に寄与するものと期待される。【０００８】
そこで、本発明は、β線をリアルタイムで検出できる高感度の有機半導体放射線センサー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】
【０００９】
上記課題を達成するため種々検討した結果、細い導電性ワイヤーを有機半導体の中に埋め込み、このワイヤーに高電圧をかけて、放射線の通過によって生じたキャリアをワイヤー近傍の高電場によってアバランシェ増幅することで、β線を検出できることを見出し、本発明を完成させた。【００１０】
すなわち、本発明の有機半導体放射線／光センサーは、有機半導体に信号増幅用ワイヤーを内包させたことを特徴とする。【００１１】
また、前記信号増幅用ワイヤーが金属ワイヤーであることを特徴とする。【００１２】
また、前記信号増幅用ワイヤーの直径が１０〜１００μｍであることを特徴とする。【００１３】
また、前記有機半導体がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかであることを特徴とする。【００１４】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の底面と略平行に配置され、前記有機半導体の上面には蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする。【００１５】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の中心軸上に配置され、前記有機半導体の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする。【００１６】
さらに、前記有機半導体は平板状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の上面と略平行に格子状に配置され、前記有機半導体の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする。【００１７】
本発明の放射線／光検出装置は、有機半導体に信号増幅用ワイヤーを内包させた有機半導体放射線／光センサーを備えたことを特徴とする。【００１８】
また、前記信号増幅用ワイヤーが金属ワイヤーであることを特徴とする。【００１９】
また、前記信号増幅用ワイヤーの直径が１０〜１００μｍであることを特徴とする。【００２０】
また、前記有機半導体がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかであることを特徴とする。【００２１】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の底面と略平行に配置され、前記有機半導体の上面には蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする。【００２２】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の中心軸上に配置され、前記有機半導体の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする。【００２３】
また、前記有機半導体は平板状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の上面と略平行に格子状に配置され、前記有機半導体の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする。【００２４】
さらに、前記有機半導体放射線／光センサーは前記信号増幅用ワイヤーを複数備え、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤーの位置に基づき放射線又は光の位置を特定するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の有機半導体放射線／光センサーによれば、信号増幅用ワイヤーに高電圧をかけることによって、放射線又は光の通過によって生じたキャリアが電極近傍の高電場によってアバランシェ増幅され、検出効率が飛躍的に改善されるので、エネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる。また、有機半導体は低コストで取り扱いが容易で、柔軟性があるため、新たな用途に使用可能な放射線センサーを提供することできる。【００２６】
また、前記信号増幅用ワイヤーとして金属ワイヤーを用いることで、安価に有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。【００２７】
また、前記信号増幅用ワイヤーの直径が１０〜１００μｍであることで、放射線又は光の通過によって生じたキャリアを確実にアバランシェ増幅することができるとともに、有機半導体放射線／光センサーの製造時や使用時の取り扱いを容易にすることができる。【００２８】
また、前記有機半導体がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかであることで、安価に有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。【００２９】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の底面と略平行に配置され、前記有機半導体の上面には蒸着されて形成された電極が設けられたことで、容易に製造可能な有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。【００３０】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の中心軸上に配置され、前記有機半導体の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことで、センサー内の電場を一様とすることができ、感度が優れた有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。【００３１】
さらに、前記有機半導体は平板状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の上面と略平行に格子状に配置され、前記有機半導体の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことで、それぞれの信号増幅用ワイヤーからの信号を観測することによって、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤーの位置の情報が得られ、この情報に基づき放射線又は光が通過した位置を平面上の点として特定することができる。【００３２】
本発明の放射線／光検出装置によれば、有機半導体に信号増幅用ワイヤーを内包させた有機半導体放射線／光センサーを備えたことで、エネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる放射線／光検出装置を提供することができる。【００３３】
また、前記信号増幅用ワイヤーとして金属ワイヤーを用いることで、安価に放射線／光検出装置を提供することができる。【００３４】
また、前記信号増幅用ワイヤーの直径が１０〜１００μｍであることで、放射線又は光の通過によって生じたキャリアを確実にアバランシェ増幅することができるとともに、放射線／光検出装置の製造時や使用時の取り扱いを容易にすることができる。【００３５】
また、前記有機半導体がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかであることで、安価に放射線／光検出装置を提供することができる。【００３６】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の底面と略平行に配置され、前記有機半導体の上面には蒸着されて形成された電極が設けられたことで、容易に製造可能な放射線／光検出装置を提供することができる。【００３７】
また、前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の中心軸上に配置され、前記有機半導体の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことで、センサー内の電場を一様とすることができ、感度が優れた放射線／光検出装置を提供することができる。【００３８】
また、前記有機半導体は平板状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の上面と略平行に格子状に配置され、前記有機半導体の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことで、それぞれの信号増幅用ワイヤーからの信号を観測することによって、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤーの位置の情報が得られ、この情報に基づき放射線又は光が通過した位置を平面上の点として特定することができる。【００３９】
さらに、前記有機半導体放射線／光センサーは前記信号増幅用ワイヤーを複数備え、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤーの位置に基づき放射線又は光の位置を特定するように構成したことで、簡易な構成でありながら、通過した放射線又は光の位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１の有機半導体放射線／光センサーを示す上面図である。
【図２】同上側面図である。
【図３】同上底面図である。
【図４】本発明の実施例１の有機半導体放射線／光センサーを用いて測定したβ線入射に対するオシロスコープにより観測した出力信号を示すグラフである。
【図５】同上出力信号波高の印加電圧依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２の有機半導体放射線／光センサーを示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例４の有機半導体放射線／光センサーを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，11，21  有機半導体
２，12，22ａ，22ｂ  信号増幅用ワイヤー
３，13，23  電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の有機半導体放射線／光センサー及び放射線／光検出装置の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００４３】
図１〜図３に本発明の有機半導体放射線／光センサーの一実施例を示す。【００４４】
１は略円柱形状に形成された有機半導体であり、直径７ｍｍ、厚さ３ｍｍ程度に成形されている。なお、有機半導体１は厚いほど放射線又は光の通過により発生するキャリアが多くなり、有機半導体放射線／光センサーの感度が高くなる。【００４５】
そして、この有機半導体１には信号増幅用ワイヤー２の一部が内包されており、信号増幅ワイヤー２は、略円柱形の有機半導体１の一方の面と略平行に配置されている。なお、本実施例では、製造上の理由により有機半導体１の一方の面の近傍における偏った位置に信号増幅用ワイヤー２が内包されているが、センサー内の電場の一様性を良くし、感度を向上させるためには、信号増幅用ワイヤー２を有機半導体１の中央部分に挿入するのがより望ましい。【００４６】
ここで、有機半導体１の材料としては、特定のものに限定されるものではなく、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの導電性高分子を用いることができるが、溶媒への溶解度が高いこと、入手しやすく安価であることから、好ましくは、ポリアニリンが用いられる。なお、ポリアニリンのＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン）への溶解度は約１０質量％である。また、ポリアルキルチオフェンやポリエチレンジオキシチオフェン等のチオフェン誘導体の導電性高分子を用いる場合には、これらの溶解性が高いトルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン等の低極性な溶媒を使用する。また、これらの導電性高分子
は、溶媒に完全に溶解していないスラリーの状態でも用いることもできる。この有機半導体１の材料は、特にその純度は限定されない。【００４７】
信号増幅用ワイヤー２の材料としては、導体であればよく特定のものに限定されないが、一様な直径に加工しやすいこと、強度やコストの面などから、金属ワイヤーが好適に用いられる。なお、本実施例においては、有機半導体１にはポリアニリン、信号増幅用ワイヤー２には断面が円形で直径が３０μｍの金メッキ・タングステンワイヤーが用いられている。【００４８】
また、信号増幅用ワイヤー２の太さは、放射線又は光の通過によって生じたキャリアをアバランシェ増幅することができる太さであれば特に限定されず、信号増幅用ワイヤー２に印加する電圧に応じて変更可能である。信号増幅用ワイヤー２が細いほど信号増幅用ワイヤー２の近傍の電場が強くなり、より低い印加電圧でアバランシェ増幅することができるので、確実にアバランシェ増幅するためには細いほうが望ましい。一方、有機半導体放射線／光センサーの製造時や使用時の取り扱いを容易にし、耐久性を維持するためにはある程度の太さが必要である。したがって、信号増幅用ワイヤー２の太さは、直径を１０〜１００μｍとするのが好ましい。なお、ここでいう直径とは、信号増幅用ワイヤー２の平均直径のことをいい、断面が円形でない場合は最大径とする。【００４９】
さらに、有機半導体１の信号増幅用ワイヤー２が近傍に位置していない他方の面には、蒸着されて形成された電極３が設けられている。ここで、電極３の材料として金が使用されているが、ほかの金属も使用可能である。そして、電極３の上には、銅からなる導電性テープ４を用いてリード線５が取り付けられている。なお、ここでは、リード線５として、直径１５０μｍの金メッキ・タングステン線が使用されている。【００５０】
つぎに、本実施例の有機半導体放射線／光センサーの製造方法について説明する。【００５１】
まず、ポリアニリンのＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン）溶液を直径１０ｍｍの円筒形容器の中で乾燥させて固体の有機半導体１を作製する。このとき、ポリアニリンが完全に乾燥する前に、信号増幅用ワイヤー２としての直径３０μｍの金メッキ・タングステンワイヤーをポリアニリンの上に載置し、さらにポリアニリン溶液を追加して乾燥させる。この操作によって、信号増幅用ワイヤー２が有機半導体１の中に内包される。なお、ポリアニリン溶液を乾燥させる際には、プレス器の中に入れてプレスしながら加熱することにより、短時間で乾燥させることができるほか、有機半導体１を厚く形成するのが容易となる。【００５２】
つぎに、ポリアニリンが完全に乾いた後に、有機半導体１の信号増幅用ワイヤー２とは反対の面を金蒸着して電極３を形成する。そして、電極３の上に銅からなる導電性テープ４を用いてリード線５としての直径１５０μｍの金メッキ・タングステン線を取り付ける。【００５３】
本実施例の有機半導体放射線／光センサーを使用する場合は、信号増幅用ワイヤー２とリード線５との間に１〜３ｋＶの電圧を印加する。このような高電圧を印加することで、放射線又は光が有機半導体１を通過する際に発生するキャリアが信号増幅用ワイヤー２近傍に集められ、信号増幅用ワイヤー２近傍でキャリアのアバランシェ増幅が行われる。なお、印加する電圧が高すぎると有機半導体１が破壊される虞があり、印加する電圧が低すぎる場合にはアバランシェ増幅の増幅率が低く、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が悪くなるため、予め適切な電圧を設定しておくことが望ましい。【００５４】
このアバランシェ増幅によって、キャリア数、すなわち出力電荷量が数百倍以上のオーダーで増大する。このように、信号増幅用ワイヤー２に電圧を印加することによって、放射線／光センサーのみでもアバランシェ増幅による十分な増幅率が得られるため、従来の無機半導体放射線センサーに取り付けられて用いられていた高増幅率の増幅器を低増幅率のものとし、或いは増幅器を省略することができる。したがって、本実施例の有機半導体放射線／光センサーを用いることによって、放射線／光検出装置の低コスト化を実現できる。【００５５】
なお、例えば、シリコンＰＩＮフォトダイオードからなる無機半導体放射線センサーを備えた従来の放射線検出装置は、アバランシェ増幅を利用していないことから、数千倍もの高増幅率の増幅器が必要であった。【００５６】
実際に、本実施例の有機半導体放射線／光センサーに、シリコンＰＩＮフォトダイオード用の従来の増幅器を取り付けて放射線／光検出装置とした。これによって観測に成功したβ線の信号を図４に、出力信号の波高の印加電圧依存性を図５に示す。ここで、図４に示す波形の面積、及び図５に示す波高は、観測された電荷の量に比例している。このように、本実施例の有機半導体放射線／光センサーは、高電圧を印加することによって微弱な信号が増幅されて観測され、極めて高感度であることが確認された。【００５７】
なお、本実施例の放射線／光検出装置は、β線のほか、α線、γ線、Ｘ線、中性子線、さらには、紫外、可視、赤外の光を検出することが可能であり、光モニターなどの光検出装置としても用いることができる。【００５８】
以上のように、本実施例の有機半導体放射線／光センサーは、有機半導体１に信号増幅用ワイヤー２を内包させたものであり、信号増幅用ワイヤー２に高電圧をかけることによって、放射線又は光の通過によって生じたキャリアが信号増幅用ワイヤー２近傍の高電場によってアバランシェ増幅され、検出効率が飛躍的に改善されるので、エネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる。【００５９】
また、信号増幅用ワイヤー２が金属ワイヤーであり、金属ワイヤーを用いることで、安価に有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。【００６０】
また、信号増幅用ワイヤー２の直径が１０〜１００μｍであることで、放射線又は光の通過によって生じたキャリアを確実にアバランシェ増幅することができるとともに、有機半導体放射線／光センサーの製造時や使用時の取り扱いを容易にすることができる。【００６１】
また、有機半導体１がポリアニリンであることで、安価に有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。【００６２】
また、有機半導体１は略円柱形状であって、信号増幅用ワイヤー２は有機半導体１の底面と略平行に配置され、有機半導体１の上面には蒸着されて形成された電極３が設けられたことで、容易に製造可能な有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。【００６３】
さらに、本実施例の有機半導体放射線／光センサーを備えたことで、エネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる放射線／光検出装置を提供することができる。
【実施例２】
【００６４】
図６に本発明の有機半導体放射線／光センサーの別の実施例を示す。【００６５】
11は長い略円柱形状に形成された直径１０ｍｍ、厚さ５０ｍｍの有機半導体であり、この有機半導体11には信号増幅用ワイヤー12の一部が内包されている。そして、信号増幅ワイヤー12は、略円柱形の有機半導体11の中心軸上に配置されている。また、本実施例においては、実施例１と同様に、有機半導体11にはポリアニリン、信号増幅用ワイヤー12には断面が円形で直径が３０μｍの金メッキ・タングステンワイヤーが用いられている。【００６６】
また、略円柱形状に形成された有機半導体11の側面には、全周にわたって金蒸着されて形成された電極13が設けられている。そして、電極13の上には、銅からなる導電性テープ14を用いてリード線15が取り付けられている。【００６７】
本実施例の有機半導体放射線／光センサーを使用する場合は、信号増幅用ワイヤー12とリード線15との間に１〜３ｋＶの電圧を印加する。このような高電圧を印加することで、放射線又は光が有機半導体11を通過する際に発生するキャリアが信号増幅用ワイヤー12近傍に集められ、信号増幅用ワイヤー12近傍でキャリアのアバランシェ増幅が行われる。【００６８】
本実施例の有機半導体放射線／光センサーは、略円柱形状に形成された有機半導体11の中心軸に信号増幅用ワイヤー12、側面に電極13を配すことで、センサー内の電場を一様とすることができ、感度が優れたものとなっている。【００６９】
以上のように、本実施例の有機半導体放射線／光センサーは、有機半導体11に信号増幅用ワイヤー12を内包させたものであり、信号増幅用ワイヤー12に高電圧をかけることによって、放射線又は光の通過によって生じたキャリアが信号増幅用ワイヤー12近傍の高電場によってアバランシェ増幅され、検出効率が飛躍的に改善されるので、エネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる。【００７０】
また、有機半導体11は略円柱形状であって、信号増幅用ワイヤー12は有機半導体11の中心軸上に配置され、有機半導体11の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極13が設けられたことで、センサー内の電場を一様とすることができ、感度が優れた有機半導体放射線／光センサーを提供することができる。
【実施例３】
【００７１】
実施例２において、有機半導体11のポリアニリンの代わりにポリドデシルチオフェン（Aldrich製試薬）を用いた以外は、実施例２と同様にして有機半導体放射線／光センサーを作成した。この有機半導体放射線／光センサーも放射線又は光の通過によって生じたキャリアが信号増幅用ワイヤー12近傍の高電場によってアバランシェ増幅され、実施例２と同様にエネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる。
【実施例４】
【００７２】
図７に本発明の有機半導体放射線／光センサーのさらに別の実施例を示す。【００７３】
21はポリアニリンで縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、厚み３ｍｍの平板状に形成された有機半導体であり、この有機半導体21には、多数の信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂが内包されている。信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂは、いずれも有機半導体21の上面と略平行に配置されており、信号増幅用ワイヤー22ａと信号増幅用ワイヤー22ｂは、相互に直交する方向に、それぞれが接触しないように配置されている。また、複数の信号増幅用ワイヤー22ａは、１ｍｍの一定の間隔をおいて配置され、複数の信号増幅用ワイヤー22ｂも、１ｍｍの一定の間隔をおいて配置されている。このように、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂは、格子状に配置されている。【００７４】
また、平板状に形成された有機半導体21の上面には、全面にわたって金蒸着されて形成された電極23が設けられている。そして、電極23の上には、銅からなる導電性テープ24を用いてリード線25が取り付けられている。【００７５】
本実施例の有機半導体放射線センサーを使用する場合は、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂとリード線25との間に１〜３ｋＶの電圧を印加する。このような高電圧を印加することで、放射線又は光が有機半導体21を通過する際に発生するキャリアが信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂ近傍に集められ、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂ近傍でキャリアのアバランシェ増幅が行われる。【００７６】
ここで、本実施例においては、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂが格子状に配置されているので、それぞれの信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂからの信号を観測することによって、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂの位置の情報が得られ、この情報に基づき放射線又は光が通過した位置を平面上の点として特定することができる。【００７７】
そして、本実施例の有機半導体放射線／光センサーを用いて、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂの位置に基づき放射線又は光の位置を特定し、さらにその特定した位置を表示するように放射線／光検出装置を構成することによって、例えば、医療用ＣＴスキャン等のＸ線位置検出装置として使うことができる。また、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂの間隔を小さくとることで、放射線又は光の位置分解能が上がる。本実施例の場合は、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂの間隔が１ｍｍであることから、放射線又は光の位置分解能は１ｍｍ以下である。したがって、従来のＣＴスキャン装置と比較して高分解能の放射線／光検出装置を提供することができる。【００７８】
以上のように、本実施例の有機半導体放射線／光センサーは、有機半導体21に信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂを内包させたものであり、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂに高電圧をかけることによって、放射線又は光の通過によって生じたキャリアが信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂ近傍の高電場によってアバランシェ増幅され、検出効率が飛躍的に改善されるので、エネルギー損失が少ないβ線などの放射線であっても、リアルタイムで高感度に検出することができる。【００７９】
また、有機半導体21は平板状であって、信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂは有機半導体21の上面と略平行に格子状に配置され、有機半導体21の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極23が設けられたことで、それぞれの信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂからの信号を観測することによって、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂの位置の情報が得られ、この情報に基づき放射線又は光が通過した位置を平面上の点として特定することができる。【００８０】
また、有機半導体放射線／光センサーは複数の信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂを備え、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤー22ａ，22ｂの位置に基づき放射線又は光の位置を特定するように構成したものであり、簡易な構成でありながら、通過した放射線又は光の位置を検出することができる。【００８１】
このほか、本発明の有機半導体放射線／光センサーは有機半導体を用いており、有機半導体は低コストで取り扱いが容易で、柔軟性があって厚さ１００μｍ程度のシート状に形成すれば曲げることができるため、新たな用途に使用可能な放射線／光センサーを提供することができる。例えば、安価で柔軟性が有るという有機半導体固有の特徴を利用して、大型で曲面を持つ放射線／光検出装置を作製することができる。これは、材質が高純度で高価で硬いという特徴を持つシリコンやゲルマニウムなどの無機結晶半導体ではできないことである。【００８２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば、有機半導体の形状は上記実施形態に示したものに限らず、利用に適した形状に適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の有機半導体／光センサー及び放射線／光検出装置は、例えば、ＣＴスキャン装置におけるＸ線の位置検出装置などの放射線医療分野、原子力分野、宇宙関係分野などに利用できるものと考えられる。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体に信号増幅用ワイヤーを内包させた有機半導体放射線／光センサーを用い、前記信号増幅用ワイヤーに高電圧をかけることによって、放射線又は光の通過によって生じたキャリアを前記信号増幅用ワイヤー近傍の高電場によってアバランシェ増幅することを特徴とする有機半導体放射線／光検出方法。
【請求項２】
前記信号増幅用ワイヤーが金属ワイヤーであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光検出方法。
【請求項３】
前記信号増幅用ワイヤーの直径が１０〜１００μｍであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光検出方法。
【請求項４】
前記有機半導体がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光検出方法。
【請求項５】
前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の底面と略平行に配置され、前記有機半導体の上面には蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光検出方法。
【請求項６】
前記有機半導体は略円柱形状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の中心軸上に配置され、前記有機半導体の側面には全周にわたって蒸着されて形成された電極が設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光検出方法。
【請求項７】
前記有機半導体は平板状であって、前記信号増幅用ワイヤーは前記有機半導体の上面と略平行に格子状に配置され、前記有機半導体の上面には全面にわたって蒸着されて形成された電極が設けられ、放射線又は光を検出した信号増幅用ワイヤーの位置に基づき放射線又は光の位置を特定することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体放射線／光検出方法。
【国際調査報告】
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