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SEMICONDUCTOR RADIATION DETECTION DEVICE achieved

Patent code P10P006765
File No. 22324
Posted date May 21, 2010
Application number P2008-278727
Publication number P2010-107312A
Patent number P5371086
Date of filing Oct 29, 2008
Date of publication of application May 13, 2010
Date of registration Sep 27, 2013
Inventor
  • (In Japanese)福地 知則
  • (In Japanese)本村 信治
  • (In Japanese)榎本 秀一
  • (In Japanese)金山 洋介
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人理化学研究所
Title SEMICONDUCTOR RADIATION DETECTION DEVICE achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor radiation detection device capable of detecting each interaction position even when a plurality of times of interactions occur.
SOLUTION: This device includes: an energy calculation part 32 for determining an energy deposit value of each interaction from a signal acquired from split electrodes 11, 12 provided on both surfaces of a semiconductor crystal; a reference waveform storage part 33 for storing beforehand a waveform acquired from the split electrodes when a single interaction occurs on each position in the crystal; a waveform synthesis part 34 for synthesizing a reference waveform corresponding to each candidate point according to a ratio of the energy deposit value, by using optional two points in the crystal as candidate points of interaction; and a comparison part 35 for comparing a measured waveform with a synthesized waveform. In the device, a candidate point imparting a most similar synthesized waveform is determined as an interaction position. In this case, preferably, the interaction position is roughly restricted by analyzing a waveform acquired from the electrodes, and thereby the amount of synthesis or comparison of the reference waveform is reduced.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


半導体検出器は、X線やγ線と半導体結晶の相互作用(光電効果、コンプトン散乱、電子対生成)により結晶内に電荷(電子-正孔ペア)が生成することを利用したものである。半導体検出器は、半導体結晶の両面に設けられた電極を有し、これら電極間にバイアス電圧を印加することにより、生成した電荷をそれぞれの電極から信号として取り出して、相互作用の位置を検出している。



なお、半導体検出器における具体的な電極の配置は、種々の形態のものが用いられている。たとえば、平板結晶の両面に、互いに直交する方向に並べられた複数のストリップ型電極を用いるクロスストリップ型の検出器が知られている。また、平板結晶の一方の面に格子状の電極を設け、他方の面には1つの電極を設けるピクセル型の検出器も用いられている。また、円筒型の半導体の中心に中空部を設け、外周面と内周面に電極を設ける同軸型の検出器も用いられている。



いずれの形式の半導体検出器においても、放射線と半導体結晶が相互作用を起こすと、複数の電極から信号が検出されるが、相互作用位置に対応した電極から得られる信号の振幅が最も大きくなる。したがって、電極から得られる信号を解析することで、相互作用位置を検出することができる。



ただし、上記の方法による相互作用位置の検出では、電極の大きさの精度でしか相互作用位置を特定することができない。特許文献1では、信号の波形を解析することで、電極の大きさよりも細かい精度で相互作用位置を検出可能な半導体放射線検出装置を開示している。特許文献1では、クロスストリップ型の検出器において、相互作用点に最も近い陽極電極と陰極電極での信号における、信号の立ち上がり時間の違いによって深さ方向の位置を求めている。また、相互作用点に最も近い電極に隣接する電極における信号の振幅の比に基づいて、電極に平行な面内での位置を求めている。



また、非特許文献1では以下のようにして相互作用位置を検出する技術が開示されている。つまり、まず、特定の位置で相互作用が生じた場合に電極で検出される信号の波形(リファレンス波形)をあらかじめ実測により求めて記憶しておく。そして、測定時に計測された信号をリファレンス波形と比較して、リファレンス波形が計測信号の波形と最も類似する位置を相互作用位置として求めている。
【特許文献1】
特開2005-208057号公報
【非特許文献1】
K. Vetter et. al., Three-dimensional position sensitivity in two-dimensionally segmented HP-Ge detectors, Nuclear Instruments and Method in Physics Research, A452, p. 223, 2000.

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、X線やγ線を検出する半導体放射線検出装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
半導体結晶と、前記結晶の第1の面に設けられた複数の分割電極と、前記結晶の第2の面に設けられた1または複数の電極とを有する半導体検出器から得られる信号に基づいて、放射線と半導体結晶の相互作用が複数回発生した場合に、これら複数の相互作用位置を検出する半導体放射線検出装置であって、
前記結晶内の複数の位置について、単一の相互作用が発生した場合に前記分割電極から取得される信号の波形であるリファレンス波形をあらかじめ記憶する記憶手段と、
各相互作用位置でのエネルギーデポジット値を、相互作用位置に対応する分割電極から取得される信号の波高値に基づいて算出するエネルギー算出手段と、
前記結晶内の任意の2点を相互作用位置の候補点として、それぞれの候補点に対応するリファレンス波形をそれぞれの候補点における前記エネルギーデポジット値に応じた割合で合成することによって、合成波形を算出する合成波形算出手段と、
前記合成波形算出手段によって合成された前記合成波形を、前記分割電極から得られる波形と比較して、前記分割電極から得られる波形との2乗誤差が最も小さい合成波形が得られる候補点を相互作用位置であると決定する相互作用位置検出手段と、
を備える半導体放射線検出装置。

【請求項2】
 
前記分割電極から得られる信号の波形から、相互作用位置を大まかに推定する相互作用領域推定手段を有し、
前記合成波形算出手段は、前記相互作用領域推定手段によって推定された領域内の点のみを前記候補点として合成波形の算出を行い、
前記相互作用位置検出手段は、前記合成波形算出手段によって算出された合成波形と前記分割電極から取得される波形との比較を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体放射線検出装置。

【請求項3】
 
前記複数の分割電極は、それぞれの形状が同一なストリップ電極であり、
前記相互作用領域推定手段は、次式で定められるパラメータLに基づいて、分割電極に沿った面内での相互作用位置を推定する
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体放射線検出装置。
【数1】
 


ここで、Rt,Ltは相互作用が発生した位置に対応する分割電極に隣接するそれぞれの分割電極から得られる時刻tにおける信号の波高値であり、Tは1回の相互作用によって生じる信号の継続時間である。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008278727thum.jpg
State of application right Registered
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