(57)【要約】   有感領域を広くした放射線検出素子、放射線検出器及び放射線検出装置を提供する。  放射線検出素子は、平板状の半導体部と、該半導体部の一方の面である第１面に設けられており、放射線の入射によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する第１電極と、前記半導体部の他方の面である第２面に設けられており、前記電荷の収集に必要な電圧を印加される第２電極と、前記第２面の中で、前記半導体部の縁を含まない部分に設けられており、半導体を前記半導体部と同じ型にするためのドーパントが前記半導体部よりも高濃度にドープされている高濃度層とを備える。前記高濃度層は、前記第２面の中で前記第２電極に重なった位置にあり、前記第２電極よりも厚い。
2020162246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の半導体部と、該半導体部の一方の面である第１面に設けられており、放射線の入射によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する第１電極と、前記半導体部の他方の面である第２面に設けられており、前記電荷の収集に必要な電圧を印加される第２電極とを備える放射線検出素子において、
前記第２面の中で前記半導体部の縁を含まない部分に設けられており、半導体を前記半導体部と同じ型にするためのドーパントが前記半導体部よりも高濃度にドープされている高濃度層を備え、
前記高濃度層は、前記第２面の中で前記第２電極に重なった位置にあり、前記第２電極よりも厚いこと
を特徴とする放射線検出素子。
【請求項２】
前記高濃度層は前記第２電極よりも狭いこと
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出素子。
【請求項３】
前記第１電極と前記第１電極の裏側に位置する前記高濃度層との組を複数組備え、
複数の前記高濃度層は、互いに離隔しており、
前記第２面は、前記高濃度層が設けられておらず、複数の前記高濃度層の間に位置する部分を含むこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出素子。
【請求項４】
前記第１面に設けられ、前記第１電極を囲んでおり、前記第１電極からの距離が互いに異なる複数の第３電極を更に備え、
前記第３電極は、前記半導体部内に前記第１電極に向かって電位が変化する電位勾配が生成されるように、電圧が印加されること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放射線検出素子。
【請求項５】
前記第１面の中で前記第１電極からの距離が前記第１電極から前記複数の第３電極の内の最も外側の第３電極までの距離よりも長くなる位置に対して、前記第２面の中で裏側に位置する部分には、前記第１電極に対応する前記高濃度層は設けられていないこと
を特徴とする請求項４に記載の放射線検出素子。
【請求項６】
前記第１面の中で前記第１電極からの距離が前記複数の第３電極の内の前記第１電極に対する電位差が最大になる第３電極の外縁までの距離よりも長くなる位置に対して、前記第２面の中で裏側に位置する部分には、前記第１電極に対応する前記高濃度層は設けられていないこと
を特徴とする請求項４に記載の放射線検出素子。
【請求項７】
前記第１電極及び前記複数の第３電極の組を複数組備え、
前記高濃度層は、前記複数の第３電極の内の前記第１電極に対する電位差が最大になる第３電極の裏側に位置する部分を越えて連続してはいないこと
を特徴とする請求項４に記載の放射線検出素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の放射線検出素子と、
該放射線検出素子が載置された基板と、
前記放射線検出素子及び前記基板を収容するハウジングと
を備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
試料へ放射線を照射する照射部と、
前記試料から発生した放射線を検出する請求項８に記載の放射線検出器と、
該放射線検出器での放射線の検出結果に基づいた分析を行う分析部と
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出素子、放射線検出器及び放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線等の放射線を検出する放射線検出器には、半導体を用いた放射線検出素子を備えたものがある。半導体を用いた放射線検出素子には、例えばシリコンドリフト型放射線検出素子がある。シリコンドリフト型放射線検出素子を備えた放射線検出器は、シリコンドリフト型放射線検出器（ＳＤＤ：Silicon Drift Detector）である。【０００３】
半導体を用いた放射線検出素子は、平板状の半導体部を備える。半導体部の一面には、信号を出力するための第１電極が設けられ、他面には、電圧印加用の第２電極が設けられている。電圧が印加されることにより、半導体部の内部に電界が発生する。半導体部へ放射線が入射した場合、半導体部の内部に電荷が発生し、電荷は電界に従って移動し、電荷の一部が第１電極に集められ、電荷量に応じた信号が第１電極から出力される。また、従来の放射線検出素子には、複数の第１電極を備えたものがある。例えば、板状の半導体の一面に複数の第１電極を二次元状に並べた放射線検出素子が利用されている。放射線検出素子の設計上、放射線によって半導体部の内部に発生した電荷は、最も近い第１電極に集まり易くなっている。【０００４】
半導体部の中で、第１電極から遠い位置には、電位勾配が緩やかな領域が存在する。この領域へ放射線が入射した場合、発生した電荷は、拡散によって広がるため、第１電極へ向かう方向とは異なる方向へ移動するか、又は第１電極への移動が遅くなることがある。この結果、信号処理に必要な時間が増大するか、又は電荷の一部が第１電極に集まらず正確な放射線のエネルギーが測定できないことがある。【０００５】
複数の第１電極を備えた放射線検出素子では、複数の第１電極の中間に位置する領域が電位勾配の緩やかな領域となる。この領域で発生した電荷は、複数の第１電極に分散して収集されることがある。このとき、一つの放射線に対して複数の第１電極から信号が発生し、放射線のカウント数及びエネルギーが不明となる。【０００６】
以上の問題を解決するために、電位勾配が緩やかな領域を覆うコリメータが設けられている。コリメータによりこの領域への放射線の入射が防止される。また、第２電極の周囲に、第１電極から遠い位置での電位勾配を大きくするための電極を設ける技術も開発されている。電位勾配が大きくなることにより、電荷の移動が速くなる。また、特許文献１には、複数の第１電極の中間に位置する領域へ入射した放射線に由来する信号を無視する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第６１５９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コリメータを設けた放射線検出素子は、サイズが大きくなる。電位勾配を大きくするための電極を設けた放射線検出素子は、電極に電位を与えるための配線等の構造が更に必要であり、構造が複雑になると共に、サイズが大きくなる。放射線検出素子全体のサイズを固定した場合は、放射線を検出することができる有感領域が縮小する。複数の第１電極の中間に位置する領域へ入射した放射線に由来する信号を無視する場合でも、有感領域が縮小する。【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、有感領域を広くした放射線検出素子、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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る放射線検出素子は、平板状の半導体部と、該半導体部の一方の面である第１面に設けられており、放射線の入射によって前記半導体部内に発生する電荷を収集する第１電極と、前記半導体部の他方の面である第２面に設けられており、前記電荷の収集に必要な電圧を印加される第２電極とを備える放射線検出素子において、前記第２面の中で前記半導体部の縁を含まない部分に設けられており、半導体を前記半導体部と同じ型にするためのドーパントが前記半導体部よりも高濃度にドープされている高濃度層を備え、前記高濃度層は、前記第２面の中で前記第２電極に重なった位置にあり、前記第２電極よりも厚いことを特徴とする。【００１１】
本発明においては、放射線検出素子は、平板状の半導体部と、半導体部の第１面に設けられており、半導体部内に発生する電荷を収集する第１電極と、半導体部の第２面に設けられており、電圧を印加される第２電極とを備える。放射線検出素子は、更に、ドーパントが半導体部よりも高濃度にドープされている高濃度層が第２面に設けられている。高濃度層は、半導体部の縁には設けられていない。電圧の印加により半導体部内に電界が発生する。高濃度部では、他の部分に比べて電位勾配がより大きくなり、等電位面がより密になる。また、高濃度層は、第２電極に重なった位置にあり、第２電極より厚い。このため、高濃度層は第２電極よりも深い位置で電位勾配を大きくする。半導体部の縁及び縁の近傍では、等電位面は第２面に対して傾き、第１電極へ向かう方向の電界が発生する。第１電極へ向かう方向の電界により、第１電極から遠い位置で発生した電荷が第１電極へ移動しやすくなる。【００１２】
本発明に係る放射線検出素子は、前記高濃度層は前記第２電極よりも狭いことを特徴とする。【００１３】
本発明においては、高濃度層の面積は第２電極の面積よりも狭い。このため、第２電極に印加された電圧により、高濃度層と高濃度層の周囲の部分とに電界が発生する。高濃度層の周囲の部分に発生した電界は、第１電極へ向かう方向の電界となる。【００１４】
本発明に係る放射線検出素子は、前記第１電極と前記第１電極の裏側に位置する前記高濃度層との組を複数組備え、複数の前記高濃度層は、互いに離隔しており、前記第２面は、前記高濃度層が設けられておらず、複数の前記高濃度層の間に位置する部分を含むことを特徴とする。【００１５】
本発明においては、放射線検出素子は、第１電極と第１電極の裏側に位置する高濃度層との組を複数組備える。複数の高濃度層は互いに離隔しており、第２面には、複数の高濃度層の中間にあり、高濃度層が設けられていない部分がある。この部分では、等電位面は第２面に対して傾き、最も近い第１電極へ向かう方向の電界が発生する。第１電極へ向かう方向の電界により、第１電極から遠い位置で発生した電荷をより確実に第１電極に収集することが可能となる。【００１６】
本発明に係る放射線検出素子は、前記第１面に設けられ、前記第１電極を囲んでおり、前記第１電極からの距離が互いに異なる複数の第３電極を更に備え、前記第３電極は、前記半導体部内に前記第１電極に向かって電位が変化する電位勾配が生成されるように、電圧が印加されることを特徴とする。【００１７】
本発明においては、放射線検出素子は、第１電極を囲む複数の第３電極を備える。第３電極は、半導体部内に第１電極に向かって電位が変化する電位勾配が生成されるように、電圧が印加される。電位勾配によって、半導体部内で発生した電荷が第１電極へ移動しやすくなる。【００１８】
本発明に係る放射線検出素子は、前記第１面の中で前記第１電極からの距離が前記第１電極から前記複数の第３電極の内の最も外側の第３電極までの距離よりも長くなる位置に対して、前記第２面の中で裏側に位置する部分には、前記第１電極に対応する前記高濃度層は設けられていないことを特徴とする。【００１９】
本発明においては、第１電極からの距離が第１電極から最も外側の第３電極までの距離よりも長くなる位置の裏側に位置する部分には、高濃度層は設けられていない。このため、第３電極による電位勾配の影響が小さい部分に、第１電極に対して指向する電界が発生する。【００２０】
本発明に係る放射線検出素子は、前記第１面の中で前記第１電極からの距離が前記複数の第３電極の内の前記第１電極に対する電位差が最大になる第３電極の外縁までの距離よりも長くなる位置に対して、前記第２面の中で裏側に位置する部分には、前記第１電極に対応する前記高濃度層は設けられていないことを特徴とする。【００２１】
本発明においては、複数の第３電極の内で第１電極との電位差が最大になる第３電極の外縁よりも外側にある位置の裏側に位置する部分に、高濃度層は設けられていない。このため、第３電極による電位勾配の影響が小さい部分に、第１電極に対して指向する電界が発生する。【００２２】
本発明に係る放射線検出素子は、前記第１電極及び前記複数の第３電極の組を複数組備え、前記高濃度層は、前記複数の第３電極の内の前記第１電極に対する電位差が最大になる第３電極の裏側に位置する部分を越えて連続してはいないことを特徴とする。【００２３】
本発明においては、放射線検出素子は、第１電極と複数の第３電極との組を複数組備える。第１電極との電位差が最大になる第３電極の裏側に位置する部分では、高濃度層は連続していない。このため、第３電極による電位勾配の影響が小さい部分には、高濃度層が無く、第１電極に対して指向する電界が発生する。【００２４】
本発明に係る放射線検出器は、本発明に係る放射線検出素子と、該放射線検出素子が載置された基板と、前記放射線検出素子及び前記基板を収容するハウジングとを備えることを特徴とする。【００２５】
本発明に係る放射線検出装置は、試料へ放射線を照射する照射部と、前記試料から発生した放射線を検出する請求項９に記載の放射線検出器と、該放射線検出器での放射線の検出結果に基づいた分析を行う分析部とを備えることを特徴とする。【００２６】
本発明においては、放射線検出器及び放射線検出装置では、有感領域を広くした放射線検出素子を用いることによって、放射線の検出効率が向上する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にあっては、放射線によって発生した電荷を第１電極に収集することができる範囲が広くなることによって、放射線検出素子中の放射線を検出することができる有感領域が広くなる。放射線の検出効率が向上するか、又は放射線検出素子のサイズの増大が抑制される等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係る放射線検出素子の模式的断面図である。
【図２】第２面の側から見た実施形態１に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図３】第１面の側から見た実施形態１に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図４】放射線検出素子を備える放射線検出器２の例を示す模式的斜視図である。
【図５】放射線検出器の例を示す模式的断面図である。
【図６】放射線検出装置の機能構成の例を示すブロック図である。
【図７】高濃度層が設けられていない従来の放射線検出素子におけるＳｉ層の内部に発生した電界の例を示す模式的断面図である。
【図８】実施形態１に係る放射線検出素子におけるＳｉ層の内部に発生した電界の例を示す模式的断面図である。
【図９】図８中の二点鎖線で囲んだ部分を拡大した模式的断面図である。
【図１０】第１面の側から見た実施形態２に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図１１】第２面の側から見た実施形態２に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図１２】実施形態２に係る放射線検出素子の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る放射線検出素子１の模式的断面図である。放射線検出素子１は、シリコンドリフト型放射線検出素子である。放射線検出素子１は、Ｓｉ（シリコン）からなる円板状のＳｉ層１１を備えている。Ｓｉ層１１の成分は例えばｎ型のＳｉである。Ｓｉ層１１は半導体部である。Ｓｉ層１１は、第１面１１１と、第１面１１１の裏側に位置する第２面１１２を有する。第２面１１２は、主に放射線が入射する入射面である。図２は、第２面１１２の側から見た実施形態１に係る放射線検出素子１の模式的平面図である。図３は、第１面１１１の側から見た実施形態１に係る放射線検出素子１の模式的平面図である。
【００３０】
第１面１１１の中央には、放射線検出時に信号を出力する電極である信号出力電極１２が設けられている。信号出力電極１２は第１電極に相当する。信号出力電極１２の成分は、Ｓｉ層１１と同じ型のＳｉであり、リン等の特定のドーパントがドープされている。例えば、信号出力電極１２の成分はｎ＋Ｓｉである。また、第１面１１１には、多重のリング状になった複数の曲線状電極１４が設けられている。曲線状電極１４は第３電極に相当する。曲線状電極１４の成分は、Ｓｉ層１１とは異なる型のＳｉである。例えば、曲線状電極１４の成分は、ホウ素等の特定のドーパントがＳｉにドープされたｐ＋Ｓｉである。リング状に配置された複数の曲線状電極１４はほぼ同心であり、複数の曲線状電極１４のほぼ中心に信号出力電極１２が位置している。即ち、複数の曲線状電極１４は信号出力電極１２を囲んでおり、信号出力電極１２と夫々の曲線状電極１４との間の距離は異なる。
【００３１】
図１及び図３には三つの曲線状電極１４を示しているが、実際にはより多くの曲線状電極１４が設けられている。なお、曲線状電極１４の形状は円環が変形した形状であってもよく、多重の曲線状電極１４は同心でなくともよい。また、信号出力電極１２は、多重の曲線状電極１４の中心以外の位置に配置されていてもよく、第１面１１１の中央以外の位置に配置されていてもよい。放射線検出素子１の形状はドロップレット型であってもよい。Ｓｉ層１１の形状は、円板状以外の形状であってもよく、正方形、長方形、台形又は六角形等の形状を有する板状であってもよい。
【００３２】
第２面１１２には、電圧が印加される電極であるカウンター電極１３がほぼ全面に形成されている。カウンター電極１３は第２電極に相当する。カウンター電極１３の成分はＳｉ層１１とは異なる型のＳｉである。例えば、Ｓｉ層１１の成分がｎ型のＳｉであれば、カウンター電極１３の成分はｐ＋Ｓｉである。カウンター電極１３の縁と第２面１１２の縁との間には、接地電位に接続される接地電極１８２が設けられている。接地電極１８２は環状である。カウンター電極１３と接地電極１８２との間には、カウンター電極１３と接地電極１８２との間の絶縁破壊を防止する防護部１８１が設けられている。防護部１８１は環状であり、導電性を有する。カウンター電極１３は、電圧印加部３１に接続されている。また、多重の曲線状電極１４の内、最も内側の曲線状電極１４と最も外側の曲線状電極１４とは、電圧印加部３１に接続されている。カウンター電極１３により生成される電界を一様にし、カウンター電極１３の表面を保護するために、第２面１１２のうちカウンター電極１３の表面には、Ａｌ（アルミニウム）若しくはＡｕ（金）等の金属膜、又は酸化膜若しくは窒化膜等の絶縁膜が設けられていてもよい。
【００３３】
第１面１１１には、複数の曲線状電極１４の外側に、接地電極１８２が設けられている。曲線状電極１４と接地電極１８２との間には、曲線状電極１４と接地電極１８２との間の絶縁破壊を防止する防護部１８１が設けられている。防護部１８１は電圧印加部３１に接続されておらず、防護部１８１の電位は浮遊電位である。なお、接地電極１８２は第１面１１１又は第２面１１２の一方のみに設けられていてもよい。接地電極１８２が設けられていない面であっても、防護部１８１は設けられていてもよい。接地電極１８２が設けられていない場合、防護部１８１はＳｉ層１１の縁とカウンター電極１３又は曲線状電極１４との間の絶縁破壊を防止する。また、カウンター電極１３は第２面１１２の縁まで形成されていてもよく、接地電極１８２及び防護部１８１は設けられていなくてもよい。
【００３４】
電圧印加部３１は、最も内側の曲線状電極１４の電位が最も高く、最も外側の曲線状電極１４の電位が最も低くなるように、電圧を印加する。また、放射線検出素子１は、信号出力電極１２からの距離が互いに異なり隣接する曲線状電極１４の間に、所定の電気抵抗が発生するように構成されている。例えば、隣接する曲線状電極１４の間に位置する部分の成分を調整することで、二つの曲線状電極１４が接続される電気抵抗チャネルが形成されている。即ち、複数の曲線状電極１４は、電気抵抗を介して数珠つなぎに接続されている。このような複数の曲線状電極１４に電圧印加部３１から電圧が印加されることによって、夫々の曲線状電極１４は、外側の曲線状電極１４から内側の曲線状電極１４に向けて順々に単調に増加する電位を有する。即ち、曲線状電極１４の電位は、信号出力電極１２に遠い曲線状電極１４から信号出力電極１２に近い曲線状電極１４へ向けて順々に増加する。なお、複数の曲線状電極１４の中に、電位が同じ隣接する一対の曲線状電極１４が含まれていてもよい。
【００３５】
複数の曲線状電極１４の電位によって、Ｓｉ層１１内には、段階的に信号出力電極１２に近いほど電位が高く信号出力電極１２から遠いほど電位が低くなる電界（電位勾配）が生成される。更に、電圧印加部３１は、カウンター電極１３の電位が最も内側の曲線状電極１４と最も外側の曲線状電極１４との間の電位になるように、カウンター電極１３に電圧を印加する。このように、Ｓｉ層１１の内部には、信号出力電極１２に近づくほど電位が高くなる電界が生成される。カウンター電極１３には直接電圧を印加してもよく、又は、カウンター電極１３は浮遊電極であってもよい。カウンター電極１３が浮遊電極である場合は、曲線状電極１４に印加された電圧によって、カウンター電極１３に電位が印加される。
【００３６】
信号出力電極１２には、前置増幅器２１が接続されている。前置増幅器２１には、主増幅器３２が接続されている。Ｘ線、光子一般（ＵＶ及び可視光を含む）、電子線又は他の荷電粒子線等の放射線は、Ｓｉ層１１内へ入射し、Ｓｉ層１１内で吸収された放射線のエネルギーに応じた量の電荷が発生する。発生する電荷は電子及び正孔である。発生した電荷は、Ｓｉ層１１の内部の電界によって移動し、一方の種類の電荷は、信号出力電極１２へ集中して流入する。本実施形態では、信号出力電極１２がｎ型である場合、放射線の入射によって発生した電子が移動し、信号出力電極１２へ流入する。信号出力電極１２へ流入した電荷は電流信号となって出力され、前置増幅器２１へ入力される。前置増幅器２１は、電流信号を電圧信号へ変換し、主増幅器３２へ出力する。主増幅器３２は、前置増幅器２１からの電圧信号を増幅し、放射線検出素子１へ入射した放射線のエネルギーに応じた強度の信号を出力する。
【００３７】
図４は、放射線検出素子１を備える放射線検出器２の例を示す模式的斜視図であり、図５は、放射線検出器２の例を示す模式的断面図である。放射線検出器２は、円筒の一端に切頭錐体が連結した形状のハウジング２５を備えている。ハウジング２５の先端には、放射線を通過させる窓２６が設けられている。ハウジング２５の内部には、放射線検出素子１と、回路基板２２と、遮蔽板２３と、冷却部２８と、ベースプレート２４とが配置されている。ベースプレート２４はステムとも言う。冷却部２８は例えばペルチェ素子である。放射線検出素子１は、回路基板２２の表面に実装されており、窓２６に対向する位置に配置されている。放射線検出素子１は、第２面１１２が窓２６に対向するように、配置されている。回路基板２２には、配線が形成され、前置増幅器２１が実装されている。遮蔽板２３は、冷却部２８と回路基板２２との間に配置されており、冷却部２８の吸熱部分に熱的に接触している。冷却部２８の放熱部分はベースプレート２４に熱的に接触している。
【００３８】
ベースプレート２４は、冷却部２８が載置されて固定される平板状の部分と、ハウジング２５の底部を貫通している部分とを有している。放射線検出素子１を実装した回路基板２２は遮蔽板２３を介在させて冷却部２８に固定されており、冷却部２８がベースプレート２４に固定されていることによって、ベースプレート２４は放射線検出素子１及び回路基板２２を保持している。遮蔽板２３は、Ｘ線を遮蔽する材料で形成されている。遮蔽板２３は、冷却部２８又はベースプレート２４に放射線が入射した場合に冷却部２８又はベースプレート２４から発生したＸ線を、放射線検出素子１へ入射しないように遮蔽する。放射線検出素子１の熱は、回路基板２２及び遮蔽板２３を通じて冷却部２８に吸熱され、冷却部２８からベースプレート２４へ伝わり、ベースプレート２４を通じて放射線検出器２外へ放熱される。更に、放射線検出器２は、ハウジング２５の底部を貫通した複数のリードピン２７を備えている。リードピン２７は、ワイヤボンディング等の方法で回路基板２２に接続されている。電圧印加部３１による放射線検出素子１への電圧の印加と、前置増幅器２１から主増幅器３２への信号の出力とはリードピン２７を通じて行われる。なお、放射線検出器２は、冷却部２８を備えていない形態であってもよい。
【００３９】
図６は、放射線検出装置１００の機能構成の例を示すブロック図である。放射線検出器２には、放射線検出素子１及び前置増幅器２１が含まれている。電圧印加部３１及び主増幅器３２は、放射線検出器２の外部に配置されている。前置増幅器２１は、一部が放射線検出器２の内部に含まれており、他の部分が放射線検出器２の外部に配置されていてもよい。放射線検出装置１００は、試料５を保持する試料保持部５１と、Ｘ線、電子線又は粒子線等の放射線を試料５へ照射する照射部３３と、照射部３３の動作を制御する照射制御部３４とを備えている。照射部３３から試料５へ放射線が照射され、試料５では蛍光Ｘ線等の放射線が発生する。放射線検出器２は、試料５から発生した放射線が放射線検出素子１へ入射することができる位置に配置されている。図中には、放射線を矢印で示している。前述したように、主増幅器３２は、放射線検出素子１が検出した放射線のエネルギーに応じた信号を出力する。主増幅器３２には、出力した信号を処理する信号処理部４１が接続されている。信号処理部４１は、主増幅器３２が出力した各値の信号をカウントし、放射線のエネルギーとカウント数との関係、即ち放射線のスペクトルを生成する処理を行う。
【００４０】
信号処理部４１は、分析部４２に接続されている。分析部４２は、演算を行う演算部及びデータを記憶するメモリを含んで構成されている。信号処理部４１は、生成したスペクトルを示すデータを分析部４２へ出力する。分析部４２は、信号処理部４１からのデータを入力され、入力されたデータが示すスペクトルに基づき、試料５に含まれる元素を同定する処理を行う。分析部４２は、試料５に含まれる各種の元素の量を計算する処理を行ってもよい。分析部４２には、液晶ディスプレイ等の表示部４４が接続されている。表示部４４は、分析部４２による処理の結果を表示する。また、表示部４４は、信号処理部４１に接続されており、信号処理部４１が生成したスペクトルを表示する。なお、信号処理部４１は放射線のスペクトルを生成せず、分析部４２が放射線のスペクトルを生成してもよい。
【００４１】
更に、放射線検出装置１００は、全体の動作を制御する制御部４３を備えている。制御部４３は、電圧印加部３１、主増幅器３２、照射制御部３４及び分析部４２に接続されており、各部の動作を制御する。制御部４３は、例えば、パーソナルコンピュータで構成されている。制御部４３は、使用者の操作を受け付け、受け付けた操作に応じて放射線検出装置１００の各部を制御する構成であってもよい。また、制御部４３及び分析部４２は同一のコンピュータで構成されていてもよい。
【００４２】
図１に示すように、第２面１１２には、ＳｉをＳｉ層１１と同じ型のＳｉにするためのドーパントがＳｉ層１１よりも高濃度にドープされている高濃度層１５が設けられている。例えば、Ｓｉ層１１には、Ｓｉ１ｃｍ3 当たり１０11個のドーパントがドープされており、高濃度層１５には、Ｓｉ１ｃｍ3 当たり１０13〜１０17個のドーパントがドープされている。また、例えば、信号出力電極１２には、Ｓｉ１ｃｍ3 当たり１０19個のドーパントがドープされている。図１に示すように、高濃度層１５はカウンター電極１３よりも深い位置まで形成されており、高濃度層１５はカウンター電極１３よりも厚い。
【００４３】
表面付近では、高濃度層１５とカウンター電極１３とが重なった部分がある。この部分では、高濃度にドーパントがドープされていることに加えて、ＳｉをＳｉ層１１と異なる型のＳｉにするための他のドーパントがドープされている。カウンター電極１３にドープされた他のドーパントの濃度は、高濃度層１５にドープされたドーパントの濃度よりも高濃度である。例えば、カウンター電極１３には、他のドーパントがＳｉ１モル当たり１０19個ドープされている。このため、高濃度層１５とカウンター電極１３とが重なった部分は、Ｓｉ層１１と異なる型のＳｉでなり、カウンター電極１３として機能する。高濃度層１５のカウンター電極１３よりも深い位置にある部分は、Ｓｉ層１１と同じ型のＳｉでなる。例えば、Ｓｉ層１１がｎ型である場合は、高濃度層１５のカウンター電極１３よりも深い位置にある部分はｎ型のＳｉで構成されている。
【００４４】
高濃度層１５は、Ｓｉ層１１の縁を含まない部分に設けられている。図２には、高濃度層１５の範囲を破線で示す。破線よりも内側に、高濃度層１５が存在する。図２に示すように、高濃度層１５の面積は、平面視でカウンター電極１３の面積よりも狭い。即ち、高濃度層１５は、Ｓｉ層１１の縁及び縁の近傍には、存在しない。以下、Ｓｉ層１１の縁及び縁の近傍を周縁領域１６とする。周縁領域１６は、信号出力電極１２から最も遠い部分である。周縁領域１６には、接地電極１８２及び防護部１８１が含まれている。周縁領域１６には、高濃度層１５は含まれていない。このように、高濃度層１５は、第２面１１２の中で、信号出力電極１２の裏側に位置する部分に存在し、信号出力電極１２から最も遠い部分には存在しない。
【００４５】
カウンター電極１３の縁と高濃度層１５の縁との間の距離は、１μｍ以上であることが望ましい。高濃度層１５の縁の位置は、ドーパントの拡散の影響を受ける。ドーパントが拡散する距離は０．５μｍ程度である。このため、カウンター電極１３の縁と高濃度層１５の縁との間の距離を１μｍ以上にすることによって、ドーパントの拡散の影響を受けずに、確実に、高濃度層１５の範囲をカウンター電極１３よりも狭い範囲にすることができる。なお、周縁領域１６以外にも、カウンター電極１３に重なり高濃度層１５が設けられていない部分があってもよい。
【００４６】
図１には、平面視での高濃度層１５の外縁の位置と最も外側の曲線状電極１４の外縁の位置とを破線で示している。図１に示すように、信号出力電極１２からの距離が信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離よりも長くなる位置に対して、第２面１１２の中で裏側に位置する部分には、高濃度層１５は設けられていない。図１には、最も外側の曲線状電極１４の外縁の位置とカウンター電極１３の縁の位置とが平面視で一致する例を示したが、両者は一致していなくてもよい。例えば、信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離が、信号出力電極１２から高濃度層１５の外縁の裏側に位置する部分までの距離よりも短くなっていてもよい。また、例えば、信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離が、信号出力電極１２からカウンター電極１３の外縁の裏側に位置する部分までの距離よりも長くなっていてもよい。
【００４７】
最も外側の曲線状電極１４は、複数の曲線状電極１４の中で、信号出力電極１２に対する電位差が最大になる曲線状電極１４であり、即ち、電位が最も低い曲線状電極１４である。図１に示すように、信号出力電極１２からの距離が信号出力電極１２から最も電位の低い曲線状電極１４の外縁までの距離よりも長くなる位置に対して、第２面１１２の中で裏側に位置する部分には、高濃度層１５は設けられていない。
【００４８】
前述したように、電圧印加部３１がカウンター電極１３及び曲線状電極１４に電圧を印加することにより、Ｓｉ層１１の内部には電界が生成される。図７は、高濃度層１５が設けられていない従来の放射線検出素子におけるＳｉ層１１の内部に発生した電界の例を示す模式的断面図である。図８は、実施形態１に係る放射線検出素子１におけるＳｉ層１１の内部に発生した電界の例を示す模式的断面図である。図７及び図８には、等電位面を実線の曲線で示し、破線で信号出力電極１２を示す。Ｓｉ層１１の内部には、信号出力電極１２に近づくほど電位が高くなる電界が生成される。高濃度層１５の位置はカウンター電極１３の位置に重なっているので、高濃度層１５内にも確実に電界が生成される。また、高濃度層１５の面積はカウンター電極１３の面積よりも狭いので、高濃度層１５よりも外側に位置する周縁領域１６にも確実に電界が生成される。
【００４９】
図９は、図８中の二点鎖線で囲んだ部分を拡大した模式的断面図である。ドーパントの濃度が高い部分では、電位勾配がより大きくなる。即ち、高濃度層１５内では、Ｓｉ層１１内の他の部分に比べて、電位勾配がより大きく、等電位面がより密になる。図８及び図９に示すように、特に、高濃度層１５の中の表面付近では、等電位面が集中している。高濃度層１５はカウンター電極１３よりも厚いので、カウンター電極１３よりも深い位置において、電位勾配が大きくなり、等電位面が密になる。高濃度層１５が設けられていない、周縁領域１６では、等電位面の間の距離は、高濃度層１５に近いほど狭く、高濃度層１５から遠いほど広い。このため、等電位面は第２面１１２に対して傾いており、図８中に矢印で示すように、信号出力電極１２へ向かう方向の電界が発生する。信号出力電極１２からの距離が信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離よりも長くなる位置の裏側に位置する部分に高濃度層１５が設けられていないことによって、曲線状電極１４による電位勾配の影響が小さい部分に信号出力電極１２に対して指向する電界が発生する。このため、周縁領域１６に発生する電界は、より信号出力電極１２に対して指向する。
【００５０】
本実施形態において周縁領域１６に発生する電界は、図７に示す如き従来の放射線検出素子において周縁領域に発生する電界に比べて、より信号出力電極１２に対して指向した方向に発生する。放射線に起因する電荷が発生した場合は、電界の方向に電荷が流れる。このため、本実施形態では、従来の放射線検出素子に比べて、周縁領域１６に発生した電荷は信号出力電極１２へ向けて流れ易い。即ち、本実施形態の放射線検出素子１は、従来の放射線検出素子に比べて、信号出力電極１２から遠い位置で発生した電荷をより確実に信号出力電極１２に収集することができる。このため、放射線によって発生した電荷を信号出力電極１２に収集することができる範囲が広くなる。従って、放射線検出素子１の中で放射線を検出することができる有感領域が広くなる。
【００５１】
本実施形態では、信号出力電極１２から遠い位置で発生した電荷を確実に収集することにより、放射線検出素子１のサイズを無暗に大きくすることなく、有感領域を広くすることができる。有感領域が広くなることによって、放射線の検出効率が向上する。また、有感領域を広くするための構造が簡単であるので、放射線検出素子１の構造が簡素化される。
【００５２】
（実施形態２）
図１０は、第１面１１１の側から見た実施形態２に係る放射線検出素子１の模式的平面図である。Ｓｉ層１１の第１面１１１には、多重のリング状の曲線状電極１４が複数組設けられている。図１０には、四組の多重の曲線状電極１４が設けられている例を示している。多重の曲線状電極１４の組数は四組に限るものではなく、八組等、その他の数であってもよい。複数組の多重の曲線状電極１４は、第１面１１１の中心の周囲に均等に配置されている。図１０には、各組に三つの曲線状電極１４が含まれている例を示しているが、実際にはより多くの曲線状電極１４が設けられている。各組の多重の曲線状電極１４で囲まれた位置には、信号出力電極１２が設けられている。複数組の多重の曲線状電極１４に含まれる最も外側の曲線状電極１４は、一部を互いに共有している。なお、曲線状電極１４は、共有部分を有していなくてもよい。
【００５３】
放射線検出素子１の中央には、貫通孔１８３が形成されている。例えば、貫通孔１８３は、試料へ照射するための放射線が通過し、放射線検出素子１には、放射線を照射された試料から発生した放射線が入射する。貫通孔１８３の周囲には、環状の接地電極１８５が設けられている。また、複数組の多重の曲線状電極１４の外側には、環状の接地電極１８２が設けられている。接地電極１８２及び１８５は接地電位に接続される。接地電極１８５と曲線状電極１４との間には、接地電極１８５と曲線状電極１４との間の絶縁破壊を防止する防護部１８４が設けられている。複数組の多重の曲線状電極１４と接地電極１８２との間には、曲線状電極１４と接地電極１８２との間の絶縁破壊を防止する防護部１８１が設けられている。
【００５４】
図１１は、第２面１１２の側から見た実施形態２に係る放射線検出素子１の模式的平面図である。第２面１１２には、カウンター電極１３がほぼ全面に形成されている。図１１では、高濃度層１５の範囲を破線で示しており、最も外側の曲線状電極１４の裏側の位置を破線で示している。カウンター電極１３の縁と第２面１１２の縁との間には、環状の接地電極１８２が設けられている。カウンター電極１３と接地電極１８２との間には、カウンター電極１３と接地電極１８２との間の絶縁破壊を防止する防護部１８１が設けられている。貫通孔１８３の周辺には、カウンター電極１３が設けられていない。カウンター電極１３と貫通孔１８３との間には、環状の接地電極１８５が設けられている。カウンター電極１３と接地電極１８５との間には、カウンター電極１３と接地電極１８５との間の絶縁破壊を防止する防護部１８４が設けられている。
【００５５】
防護部１８１及び１８４は環状であり、導電性を有する。接地電極１８２及び１８５は接地電位に接続される。防護部１８１及び１８４は電圧印加部３１に接続されておらず、防護部１８１及び１８４の電位は浮遊電位である。なお、接地電極１８２又は１８５は第１面１１１又は第２面１１２の一方のみに設けられていてもよい。接地電極１８２又は１８５が設けられていない面であっても、防護部１８１又は１８４は設けられていてもよい。接地電極１８２が設けられていない場合、防護部１８１はＳｉ層１１の縁とカウンター電極１３又は曲線状電極１４との間の絶縁破壊を防止する。接地電極１８５が設けられていない場合、防護部１８４は貫通孔１８３の内面とカウンター電極１３又は曲線状電極１４との間の絶縁破壊を防止する。また、カウンター電極１３は第２面１１２の縁まで形成されていてもよく、接地電極１８２及び１８５並びに防護部１８１及び１８４は設けられていなくてもよい。
【００５６】
図１２は、実施形態２に係る放射線検出素子１の模式的断面図である。図１２は、図１０及び図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線で放射線検出素子１を切断した断面図を示す。夫々の信号出力電極１２の裏側に位置する部分に、高濃度層１５が設けられている。図１２には、平面視での高濃度層１５の外縁の位置と最も外側の曲線状電極１４の外縁の位置とを破線で示している。図１２には、最も外側の曲線状電極１４の外縁の位置とカウンター電極１３の縁の位置とが平面視で一致する例を示したが、両者は一致していなくてもよい。例えば、信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離が、信号出力電極１２から高濃度層１５の外縁の裏側に位置する部分までの距離よりも短くなっていてもよい。また、例えば、信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離が、信号出力電極１２からカウンター電極１３の外縁の裏側に位置する部分までの距離よりも長くなっていてもよい。
【００５７】
信号出力電極１２と信号出力電極１２の裏側に位置する高濃度層１５と信号出力電極１２を囲繞する多重の曲線状電極１４との組が複数組設けられている。夫々の信号出力電極１２の裏側に位置する部分に設けられた高濃度層１５は、互いに離隔している。即ち、放射線検出素子１には、複数の高濃度層１５が設けられている。第２面１１２には、複数の高濃度層１５の間に位置し、高濃度層１５が設けられていない中間領域１７が存在する。
【００５８】
実施形態１と同様に、周縁領域１６には高濃度層１５は設けられていない。信号出力電極１２の裏側に位置する高濃度層１５を信号出力電極１２に対応する高濃度層１５とする。信号出力電極１２からの距離が信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離よりも長くなる位置に対して、第２面１１２の中で裏側に位置する部分には、信号出力電極１２に対応する高濃度層１５は設けられていない。実施形態１と同様に、カウンター電極１３の外縁と高濃度層１５の外縁との間の距離は、１μｍ以上であることが望ましい。なお、周縁領域１６及び中間領域１７以外にも、カウンター電極１３に重なり高濃度層１５が設けられていない部分があってもよい。
【００５９】
実施形態１と同様に、カウンター電極１３と最も内側の曲線状電極１４と最も外側の曲線状電極１４とは、電圧印加部３１に接続されている。図１２では電圧印加部３１は省略している。電圧印加部３１は、最も内側の曲線状電極１４の電位が最も高く、最も外側の曲線状電極１４の電位が最も低くなるように、電圧を印加する。更に、電圧印加部３１は、カウンター電極１３の電位が最も内側の曲線状電極１４と最も外側の曲線状電極１４との間の電位になるように、カウンター電極１３に電圧を印加する。Ｓｉ層１１の内部には、信号出力電極１２に近づくほど電位が高くなる電界が生成される。放射線検出素子１以外の放射線検出器２の構成及び放射線検出装置１００の構成は、実施形態１と同様である。
【００６０】
一の信号出力電極１２を囲う複数の曲線状電極１４の内、最も外側の曲線状電極１４は、信号出力電極１２に対する電位差が最大になる曲線状電極１４であり、即ち、電位が最も低い曲線状電極１４である。図１２に示すように、信号出力電極１２からの距離が信号出力電極１２から最も電位の低い曲線状電極１４の外縁までの距離よりも長くなる位置に対して、第２面１１２の中で裏側に位置する部分には、信号出力電極１２に対応する高濃度層１５は設けられていない。
【００６１】
また、高濃度層１５は、電位が最も低い曲線状電極１４の裏側に位置する部分を越えて連続してはいない。図１２に示すように、第２面１１２の中で、電位が最も低い曲線状電極１４の裏側に位置する部分の一部は、中間領域１７になっており、高濃度層１５は設けられていない。図１２には、断面中での中間領域１７の幅が曲線状電極１４の幅よりも狭い例を示したが、中間領域１７の幅は、曲線状電極１４の幅と同一か又は曲線状電極１４の幅よりも広くてもよい。
【００６２】
実施形態１と同様に、高濃度層１５内では、Ｓｉ層１１内の他の部分に比べて、電位勾配がより大きく、等電位面がより密になる。周縁領域１６では、等電位面の間の距離は、高濃度層１５に近いほど狭く、高濃度層１５から遠いほど広くなり、等電位面は第２面１１２に対して傾く。この結果、周縁領域１６には、信号出力電極１２へ向かう方向の電界が発生する。同様に、中間領域１７においても、等電位面の間の距離は、高濃度層１５に近いほど狭く、高濃度層１５から遠いほど広くなり、等電位面は第２面１１２に対して傾く。この結果、最も近い複数の信号出力電極１２からの距離が全く同じ位置を除き、中間領域１７にも、信号出力電極１２へ向かう方向の電界が発生する。
【００６３】
周縁領域１６及び中間領域１７は、何れの信号出力電極１２からも遠い位置にある。このため、従来の放射線検出素子では、周縁領域１６及び中間領域１７に発生した電荷は信号出力電極１２に収集され難い。また、周縁領域１６は、信号出力電極１２からの距離が信号出力電極１２から最も外側の曲線状電極１４までの距離よりも長くなる位置の裏側に位置することにより、曲線状電極１４による電位勾配が緩やかである。また、中間領域１７は、電位が最も低い曲線状電極１４の裏側に位置しているので、曲線状電極１４による電位勾配が緩やかである。周縁領域１６及び中間領域１７に高濃度層１５が設けられていないことによって、曲線状電極１４による電位勾配の影響が小さい部分に、信号出力電極１２に対して指向する電界が発生する。このため、周縁領域１６及び中間領域１７に発生する電界は、従来に比べて、より信号出力電極１２に対して指向する。
【００６４】
周縁領域１６及び中間領域１７に発生する電界は、高濃度層１５を備えていない従来の放射線検出素子において周縁領域及び中間領域に発生する電界に比べて、より信号出力電極１２に対して指向した方向に発生する。このため、本実施形態では、従来の放射線検出素子に比べて、周縁領域１６及び中間領域１７に発生した電荷は信号出力電極１２へ向けて流れ易い。即ち、本実施形態の放射線検出素子１は、従来の放射線検出素子に比べて、信号出力電極１２から遠い位置で発生した電荷をより確実に信号出力電極１２に収集することができる。このため、放射線によって発生した電荷を信号出力電極１２に収集することができる範囲が広くなる。従って、放射線検出素子１の中で放射線を検出することができる有感領域が広くなる。更に、中間領域１７に発生する電界は、最も近い信号出力電極１２に対して指向するので、中間領域１７で発生した電荷は、最も近い信号出力電極１２に収集され易く、複数の信号出力電極１２に分散して収集されることは起こりにくくなる。このため、一つの放射線に対して複数の第１電極から信号が発生することが減少し、放射線のカウント数及びエネルギーがより正確となる。
【００６５】
実施形態１と同様に、本実施形態では、信号出力電極１２から遠い位置で発生した電荷を確実に収集することにより、放射線検出素子１のサイズを無暗に大きくすることなく、有感領域を広くすることができる。有感領域が広くなることによって、放射線の検出効率が向上する。また、有感領域を広くするための構造が簡単であるので、放射線検出素子１の構造が簡素化される。
【００６６】
なお、本実施形態では、第２面１１２にカウンター電極１３が一面に設けられている形態を示したが、カウンター電極１３は複数に分割されていてもよい。この場合、夫々の高濃度層１５の面積は、平面視で夫々のカウンター電極１３の面積よりも狭い。電圧印加部３１は、夫々のカウンター電極１３に電圧を印加する。この場合でも、Ｓｉ層１１内に電界が発生し、周縁領域１６及び中間領域１７には信号出力電極１２に対して指向した電界が発生する。また、実施形態１及び２においては、曲線状電極１４を備えた形態を示したが、放射線検出素子１は曲線状電極１４を備えていない形態であってもよい。
【００６７】
また、本実施形態では、信号出力電極１２及び多重の曲線状電極１４の複数組が貫通孔１８３の周囲に配置された形態を示したが、信号出力電極１２及び多重の曲線状電極１４の配置はこれに限るものではない。例えば、信号出力電極１２及び多重の曲線状電極１４の複数組は、直線状に配置されていてもよく、マトリクス状に配置されていてもよい。
【００６８】
なお、以上の実施形態１及び２では、Ｓｉ層１１がｎ型であり曲線状電極１４がｐ型である例を示したが、放射線検出素子１は、Ｓｉ層１１がｎ型であり曲線状電極１４がｐ型である形態であってもよい。また、実施形態１及び２では、放射線により発生した電子が信号出力電極１２へ集中して流入する形態を主に示したが、放射線検出素子１は、放射線により発生した正孔が信号出力電極１２へ集中して流入する形態であってもよい。この形態では、電圧印加部３１は、信号出力電極１２に遠い曲線状電極１４から信号出力電極１２に近い曲線状電極１４へ向けて順々に電位が単調に減少し、カウンター電極１３の電位が最も内側の曲線状電極１４と最も外側の曲線状電極１４との間の電位になるように電圧を印加する。
【００６９】
また、実施形態１及び２では、曲線状電極１４がリング状である形態を示したが、放射線検出素子１は、リングの一部が開放された形状の曲線状電極１４を備えた形態であってもよい。第３電極は、曲線状に限るものではなく、多角形等、直線が組み合わさった形状を有していてもよい。また、実施形態１及び２では、半導体部がＳｉ層１１である形態を示したが、放射線検出素子１は、Ｓｉ以外の半導体でなる半導体部を備えた形態であってもよい。また、実施形態１及び２では、試料５へ放射線を照射する機能を備えた形態を示したが、放射線検出装置１００は、試料５へ放射線を照射する機能を備えていない形態であってもよい。
【００７０】
本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１００  放射線検出装置
１  放射線検出素子
１１  Ｓｉ層（半導体部）
１２  信号出力電極（第１電極）
１２１  小電極
１２２  ワイヤ
１２３  導電線
１３  カウンター電極（第２電極）
１４  曲線状電極（第３電極）
１５  高濃度層
１６  周縁領域
１７  中間領域
２  放射線検出器
２１  前置増幅器
３１  電圧印加部
３２  主増幅器
【図１】
2020162246.tif 000003
【図２】
2020162246.tif 000004
【図３】
2020162246.tif 000005
【図４】
2020162246.tif 000006
【図５】
2020162246.tif 000007
【図６】
2020162246.tif 000008
【図７】
2020162246.tif 000009
【図８】
2020162246.tif 000010
【図９】
2020162246.tif 000011
【図１０】
2020162246.tif 000012
【図１１】
2020162246.tif 000013
【図１２】
2020162246.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月6日(2021.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明に係る放射線検出装置は、試料へ放射線を照射する照射部と、前記試料から発生した放射線を検出する本発明に係る放射線検出器と、該放射線検出器での放射線の検出結果に基づいた分析を行う分析部とを備えることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
【図１】実施形態１に係る放射線検出素子の模式的断面図である。
【図２】第２面の側から見た実施形態１に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図３】第１面の側から見た実施形態１に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図４】放射線検出素子を備える放射線検出器の例を示す模式的斜視図である。
【図５】放射線検出器の例を示す模式的断面図である。
【図６】放射線検出装置の機能構成の例を示すブロック図である。
【図７】高濃度層が設けられていない従来の放射線検出素子におけるＳｉ層の内部に発生した電界の例を示す模式的断面図である。
【図８】実施形態１に係る放射線検出素子におけるＳｉ層の内部に発生した電界の例を示す模式的断面図である。
【図９】図８中の二点鎖線で囲んだ部分を拡大した模式的断面図である。
【図１０】第１面の側から見た実施形態２に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図１１】第２面の側から見た実施形態２に係る放射線検出素子の模式的平面図である。
【図１２】実施形態２に係る放射線検出素子の模式的断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
表面付近では、高濃度層１５とカウンター電極１３とが重なった部分がある。この部分では、高濃度にドーパントがドープされていることに加えて、ＳｉをＳｉ層１１と異なる型のＳｉにするための他のドーパントがドープされている。カウンター電極１３にドープされた他のドーパントの濃度は、高濃度層１５にドープされたドーパントの濃度よりも高濃度である。例えば、カウンター電極１３には、他のドーパントがＳｉ１ｃｍ3 当たり１０19個ドープされている。このため、高濃度層１５とカウンター電極１３とが重なった部分は、Ｓｉ層１１と異なる型のＳｉでなり、カウンター電極１３として機能する。高濃度層１５のカウンター電極１３よりも深い位置にある部分は、Ｓｉ層１１と同じ型のＳｉでなる。例えば、Ｓｉ層１１がｎ型である場合は、高濃度層１５のカウンター電極１３よりも深い位置にある部分はｎ型のＳｉで構成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
なお、以上の実施形態１及び２では、Ｓｉ層１１がｎ型であり曲線状電極１４がｐ型である例を示したが、放射線検出素子１は、Ｓｉ層１１がｐ型であり曲線状電極１４がｎ型である形態であってもよい。また、実施形態１及び２では、放射線により発生した電子が信号出力電極１２へ集中して流入する形態を主に示したが、放射線検出素子１は、放射線により発生した正孔が信号出力電極１２へ集中して流入する形態であってもよい。この形態では、電圧印加部３１は、信号出力電極１２に遠い曲線状電極１４から信号出力電極１２に近い曲線状電極１４へ向けて順々に電位が単調に減少し、カウンター電極１３の電位が最も内側の曲線状電極１４と最も外側の曲線状電極１４との間の電位になるように電圧を印加する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
１００  放射線検出装置
１  放射線検出素子
１１  Ｓｉ層（半導体部）
１２  信号出力電極（第１電極）
１３  カウンター電極（第２電極）
１４  曲線状電極（第３電極）
１５  高濃度層
１６  周縁領域
１７  中間領域
２  放射線検出器
２１  前置増幅器
３１  電圧印加部
３２  主増幅器
【国際調査報告】
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