特許 6790008 検出素子および検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6790008

(24)【登録日】2020年11月6日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】検出素子および検出器

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/08 20060101AFI20201116BHJP

   H01L 51/42 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/00 A

   H01L31/08 T

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-46594(P2018-46594)

(22)【出願日】2018年3月14日

(65)【公開番号】特開2019-161043(P2019-161043A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2019年8月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中山 浩平

(72)【発明者】

【氏名】相賀 史彦

(72)【発明者】

【氏名】河田 剛

(72)【発明者】

【氏名】高須 勲

(72)【発明者】

【氏名】野村 裕子

(72)【発明者】

【氏名】田口 怜美

(72)【発明者】

【氏名】丁 香美

(72)【発明者】

【氏名】和田 淳

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 励

【審査官】 吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１７−００２９３６３（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３２９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１２６５８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０８−３１／１１９，５１／４２−５１／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、放射線のエネルギーを電荷に変換する有機変換層と、
前記有機変換層内に設けられ、バイアスが印加される第３電極と、を備え、
前記第１電極および前記第２電極は、接地されている、
検出素子。

【請求項2】

前記第１電極および前記第２電極の電位は、前記第３電極との間に電位差を有する、
請求項１に記載の検出素子。

【請求項3】

前記第１電極、前記第２電極、および前記第３電極の少なくとも一つは、前記有機変換層の厚み方向に貫通する貫通孔を有する、
請求項１または２に記載の検出素子。

【請求項4】

第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、放射線のエネルギーを電荷に変換する有機変換層と、
前記有機変換層内に設けられ、バイアスが印加される第３電極と、を備え、
前記第１電極、前記第２電極、および前記第３電極の少なくとも一つは、導電性炭素材料からなる、
検出素子。

【請求項5】

第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、放射線のエネルギーを電荷に変換する有機変換層と、
前記有機変換層内に設けられ、バイアスが印加される第３電極と、
前記有機変換層における、前記第１電極および前記第２電極の対向方向に対して交差する方向の少なくとも一端部側に配置され、前記第３電極より電位の低い第４電極と、
を備える検出素子。

【請求項6】

前記第４電極は、前記対向方向に延伸され、前記対向方向の端部が、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方に接続されてなる、
請求項５に記載の検出素子。

【請求項7】

第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、放射線のエネルギーを電荷に変換する有機変換層と、
前記有機変換層内に設けられ、バイアスが印加される第３電極と、を備え、
前記第１電極および前記第２電極は、前記有機変換層を該有機変換層の厚み方向に挟むように配置され、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方は、前記厚み方向の位置の異なる複数の電極層から構成され、
複数の前記電極層は、前記第３電極から離れるほど電位差が大きい、
検出素子。

【請求項8】

前記放射線は、β線である、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の検出素子。

【請求項9】

前記第３電極より電位の低い２つの第４電極をさらに備え、
前記２つの第４電極の一方は、前記有機変換層における、前記第１電極および前記第２電極の対向方向に対して交差する方向の一方の端部側に配置され、
前記２つの第４電極の他方は、前記有機変換層における、前記対向方向に対して交差する方向の他方の端部側に配置され、
前記２つの第４電極それぞれの前記対向方向の端部の一方は、前記第１電極に接続され、
前記２つの第４電極それぞれの前記対向方向の端部の他方は、前記第２電極に接続される、
請求項１に記載の検出素子。

【請求項10】

請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の検出素子と、
前記第３電極にバイアスを印加する電圧印加部と、
前記第３電極から出力される出力信号を検出する検出部と、
を備える、検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、検出素子および検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線を電荷に変換する半導体層として、有機材料の有機変換層を用いた検出素子が知られている。検出素子では、有機変換層内に入射した放射線により発生した電子−正孔対に応じた出力信号を検出することで、放射線を検出する。このような検出素子において、ガンマ線以外の放射線の検出感度の改善のために、有機半導体層の厚みを厚くする構成が知られている。

【0003】

しかし、有機変換層の厚みが厚くなるほど、有機半導体層により高い電圧を印加し、より大きい電場を形成する必要が生じる。すると、検出素子の外部のアースと高電圧を印加された電極との電位差が大きくなり、該電極とアースとの間に蓄えられる電磁エネルギーの変化が雑音として検出される場合があった。このため、従来技術では、検出感度が低下する場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１５４３４号公報

【特許文献2】特開２０１３−８９６８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放射線の検出感度の向上を図ることができる、検出素子および検出器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】

【0006】

実施形態の検出素子は、第１電極と、第２電極と、有機変換層と、第３電極と、を備える。有機変換層は、第１電極と第２電極との間に配置され、放射線のエネルギーを電荷に変換する。第３電極は、有機変換層内に設けられ、バイアスが印加される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】検出器の一例を示す模式図。

【図2】雑音スペクトル測定結果を示す図。

【図3】比較検出器の模式図。

【図4】検出器の一例を示す模式図。

【図5】検出器の一例を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に添付図面を参照して、本実施の形態の詳細を説明する。

【0009】

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態の検出器３０の一例を示す模式図である。

【0010】

検出器３０は、検出素子１０と、電圧印加部２２と、検出部２４と、を備える。検出素子１０と、電圧印加部２２と、検出部２４と、は電気的に接続されている。

【0011】

まず、検出素子１０について説明する。検出素子１０は、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、第３電極２０と、を備える。

【0012】

本実施の形態では、検出素子１０は、基板１８上に、第１電極１２、有機変換層１６、および第２電極１４をこの順に積層した積層体である。すなわち、有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置されている。第３電極２０は、有機変換層１６内に配置されている（詳細後述）。

【0013】

基板１８は、検出素子１０における基板１８以外の構成部を支持可能な部材であればよい。基板１８は、例えば、ガラス基板であるが、これに限定されない。

【0014】

第１電極１２は、有機変換層１６と基板１８との間に配置されている。本実施の形態では、第１電極１２は、接地されている。

【0015】

本実施の形態では、第１電極１２は、有機変換層１６に対して、放射線Ｌの入射方向下流側に配置されている。本実施の形態では、第１電極１２は、有機変換層１６より放射線Ｌの入射方向下流側に、有機変換層１６に接して配置されている。本実施の形態では、放射線Ｌは、検出素子１０における第２電極１４側から第１電極１２側に向かう方向に入射する。なお、第１電極１２と有機変換層１６との間に、第１電極１２と第２電極１４との間の電場に影響を与えない層（例えば、接着層）が配置されていてもよい。

【0016】

第１電極１２は、例えば、有機変換層１６における、放射線Ｌの入射面Ｓに沿ったシート状の電極である。入射面Ｓに沿った方向は、有機変換層１６の厚み方向（矢印Ｚ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）に一致する。

【0017】

なお、厚み方向（矢印Ｚ方向）を、以下では、厚み方向Ｚと称して説明する場合がある。また、厚み方向Ｚに直交する方向（矢印Ｘ方向）を、以下では、面方向Ｘと称して説明する場合がある。

【0018】

第１電極１２の、有機変換層１６の面方向Ｘにおける位置および範囲は限定されない。第１電極１２は、有機変換層１６の出射面Ｓ’側の面の全領域に渡って配置された、シート状であることが好ましい。有機変換層１６の出射面Ｓ’とは、有機変換層１６における、測定対象の放射線Ｌが出射する側の端面を示す。なお、第１電極１２は、有機変換層１６の出射面Ｓ’側の面の一部の領域を占めるシート状であってもよい。また、第１電極１２は、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置が同じであり、且つ、有機変換層１６の出射面Ｓ’側の面における位置の異なる、複数領域からなる構成であってもよい。

【0019】

また、第１電極１２は、厚み方向Ｚに貫通する、１または複数の貫通孔Ｑを備えた構成であってもよい。

【0020】

第２電極１４は、有機変換層１６に対して、放射線Ｌの入射方向上流側に配置されている。本実施の形態では、第２電極１４は、接地されている。

【0021】

本実施の形態では、第２電極１４は、有機変換層１６より放射線Ｌの入射方向上流側に、有機変換層１６に接して配置されている。なお、第２電極１４と有機変換層１６との間に、第１電極１２と第２電極１４との間の電場に影響を与えず、且つ、検出対象の放射線Ｌの透過を阻害しない層（例えば、接着層）が配置されていてもよい。

【0022】

第２電極１４の、有機変換層１６の面方向Ｘにおける位置および範囲は限定されない。第２電極１４は、有機変換層１６における放射線Ｌの入射面Ｓ側の面の全領域に渡って配置された、シート状であることが好ましい。有機変換層１６の入射面Ｓとは、有機変換層１６における、測定対象の放射線Ｌが入射する側の端面を示す。なお、第２電極１４は、有機変換層１６の入射面Ｓ側の面の一部の領域を占めるシート状であってもよい。また、第２電極１４は、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置が同じであり、且つ、有機変換層１６の入射面Ｓ側の面における位置の異なる、複数領域からなる構成であってもよい。

【0023】

また、第２電極１４は、厚み方向Ｚに貫通する、１または複数の貫通孔Ｑを備えた構成であってもよい。

【0024】

有機変換層１６は、放射線Ｌのエネルギーを電荷に変換する、有機半導体層である。有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置されている。すなわち、第１電極１２および第２電極１４は、有機変換層１６を、該有機変換層１６の厚み方向Ｚに挟むように配置されている。

【0025】

有機変換層１６が電荷に変換する放射線Ｌの種類は、例えば、β線、重粒子線、α線、中性子線、および、γ線の少なくとも一種である。本実施の形態では、有機変換層１６は、β線、α線、および中性子線の少なくとも１種のエネルギーを電荷に変換する構成であることが好ましく、少なくともβ線のエネルギーを電荷に変換する構成であることが特に好ましい。すなわち、本実施の形態の検出素子１０で検出する対象の放射線Ｌは、β線であることが好ましい。

【0026】

有機変換層１６は、公知の有機半導体に用いられる有機材料を主成分とした材料構成であればよい。主成分とする、とは、７０％以上の含有率であること示す。

【0027】

例えば、有機変換層１６に用いる有機材料は、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）の誘導体、ポリチオフェン系高分子材料、の少なくとも１種から選択される。

【0028】

ポリフェニレンビニレンの誘導体は、例えば、ポリ［２−メトキシ，５−（２’−エチル−ヘキシロキシ）−ｐ−フェニレン−ビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）である。ポリチオフェン系高分子材料は、例えば、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）などのポリ（３−アルキルチオフェン），ジオクチルフルオレンエン−ビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）である。特に好ましくは、有機変換層１６には、Ｐ３ＨＴ、Ｆ８Ｔ２、を用いればよい。

【0029】

なお、有機変換層１６は、有機材料と、無機材料と、の混合物であってもよい。この場合例えば、有機変換層１６は、上記有機材料と、フラーレン、フラーレン誘導体、半導体性を有するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ＣＮＴ化合物、などと、の混合物としてもよい。

【0030】

フラーレン誘導体は、例えば、［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチル（ＰＣＢＭ）、フラーレンの二量体、アルカリ金属またはアルカリ土類金属等を導入したフラーレン化合物、などである。ＣＮＴは、例えば、フラーレンまたは金属内包フラーレンを内包したカーボンナノチューブである。また、ＣＮＴは、例えば、ＣＮＴの側壁や先端に、種々の分子を付加したＣＮＴ化合物である。

【0031】

有機変換層１６の厚みは限定されない。なお、有機変換層１６の厚み方向（矢印Ｚ方向）は、第１電極１２と第２電極１４とが向かい合う方向（対向方向）に一致する。

【0032】

ここで、本実施の形態の検出素子１０は、γ線の検出を抑制し、γ線以外の放射線Ｌ（β線、α線、中性子線など）を検出することが好ましい。このため、有機変換層１６の厚みは、γ線を選択的に透過させ、γ線以外の放射線Ｌ（例えば、β線、α線、中性子線など）のエネルギーを選択的に電荷に変換可能な、十分な厚みであることが好ましい。

【0033】

十分な厚みとは、第１電極１２または第２電極１４の厚みに対して、１０００倍以上の厚みを示すことが好ましい。具体的には、十分な厚みとは、有機変換層１６の厚みが５０μｍ以上を示すことが好ましく、３００μｍ以上を示すことが更に好ましい。

【0034】

有機変換層１６の厚みを上記の十分な厚みとすることで、γ線以外の放射線（例えば、β線、α線、中性子線）により発生する電子−正孔対の数を増加させることができる。このため、上記の十分な厚みとすることで、有機変換層１６を、γ線以外の放射線Ｌ（例えば、β線、α線、中性子線など）のエネルギーを選択的に電荷に変換可能な構成とすることができる。

【0035】

次に、第３電極２０について説明する。第３電極２０は、有機変換層１６内に設けられている。第３電極２０は、バイアスが印加される電極である。

【0036】

第３電極２０は、電圧印加部２２および検出部２４に電気的に接続されている。電圧印加部２２は、第３電極２０にバイアスを印加する。検出部２４は、第３電極２０から出力される出力信号を検出する。

【0037】

すなわち、第３電極２０は、バイアスを印加される電極であると共に、出力信号の検出に用いる電極である。

【0038】

なお、第３電極２０の電位は、第１電極１２および第２電極１４の電位より高い。言い換えると、第１電極１２および第２電極１４の電位は、第３電極２０との間に電位差を有する。図１には、第１電極１２および第２電極１４が接地されている場合を示した。このため、第１電極１２および第２電極１４の電位は、第３電極２０の電位より低い。

【0039】

なお、第１電極１２および第２電極１４の電位は、第３電極２０との間に電位差を有すればよく、第１電極１２および第２電極１４の双方が接地された形態に限定されない。すなわち、第１電極１２および第２電極１４の少なくとも一方は、第３電極２０より電位が低くなりように、抵抗を介して、電圧印加部２２に接続されていてもよい。

【0040】

第３電極２０の、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置は、限定されない。

【0041】

但し、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚの中央に配置されていることが好ましい。すなわち、第１電極１２と第３電極２０との第１距離Ｌ１は、第２電極１４と第３電極２０との第２距離Ｌ２と、略同じであることが好ましい。

【0042】

第３電極２０の、有機変換層１６の面方向Ｘにおける位置および範囲は限定されない。第３電極２０は、有機変換層１６内における面方向Ｘの全領域に渡って配置された、シート状であることが好ましい。なお、第３電極２０は、有機変換層１６における面方向Ｘの一部の領域を占めるシート状であってもよい。また、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置が同じであり且つ面方向Ｘにおける位置の異なる、複数領域からなる構成であってもよい。

【0043】

第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚに貫通する、１または複数の貫通孔Ｑを有することが好ましい。

【0044】

第３電極２０が貫通孔Ｑを有すると、有機変換層１６でγ線のエネルギーを電荷に変換することを抑制することができる。このため、有機変換層１６が、γ線以外の他の放射線Ｌ（β線、α線、中性子線など）のエネルギーを選択的に電荷に変換することができる。これは、有機変換層１６内に入射した放射線Ｌに含まれるγ線が、第３電極２０にあたって有機変換層１６を非透過となり、有機変換層１６で電荷に変換されることを抑制することができるためと考えられる。

【0045】

また、第１電極１２および第２電極１４の少なくとも一方が貫通孔Ｑを有する場合についても、同様の効果が得られる。

【0046】

なお、第１電極１２、第２電極１４、および第３電極２０の少なくとも１つが複数の貫通孔Ｑを有する場合、複数の貫通孔Ｑは、互いに同じ大きさで、且つ同じ間隔を隔てて面方向Ｘに沿って均一に配列されていることが好ましい。すなわち、第１電極１２、第２電極１４、および第３電極２０の少なくとも１つは、複数の貫通孔Ｑによって、網目状のシートとして構成されていることが好ましい。なお、貫通孔Ｑの形状は限定されない。例えば、貫通孔Ｑの形状は、円形状、矩形状、の何れであってもよい。

【0047】

第１電極１２、第２電極１４、および第３電極２０の構成材料は、導電性を有する材料であればよく、限定されない。第１電極１２は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、グラフェン、ＺｎＯ、アルミニウム、金などである。

【0048】

但し、第２電極１４は、導電性を有し、且つ、有機変換層１６に入射する放射線Ｌを透過する材料である必要がある。

【0049】

なお、第１電極１２、第２電極１４、および第３電極２０の少なくとも１つは、導電性炭素材料から構成することが好ましい。第１電極１２、第２電極１４、および第３電極２０の少なくとも１つを導電性炭素材料から構成することで、有機変換層１６がγ線のエネルギーを電荷に変換することを抑制することができる。

【0050】

例えば、第１電極１２、第２電極１４、および第３電極２０の少なくとも１つは、炭素繊維、カーボンペーパー、多孔質炭素シート、活性炭シート、およびグラフェンの少なくとも１種以上から構成すればよい。

【0051】

次に、電圧印加部２２について説明する。電圧印加部２２は、第３電極２０にバイアスを印加する。なお、電圧印加部２２は、検出部２４のアンプを介して、第３電極２０にバイアスを印加してもよい。

【0052】

検出部２４は、第３電極２０から出力される出力信号を検出する。出力信号は、有機変換層１６で変換された電荷量を示す信号である。言い換えると、出力信号は、有機変換層１６で検出された、放射線Ｌの検出エネルギーである。検出部２４は、有機変換層１６で検出された電荷の電荷量を、チャージアンプなどで計測可能な信号に変換することで、出力信号とする。なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、検出部２４では、第１電極１２から出力信号を受付けるものとして説明する。

【0053】

検出部２４は、第３電極２０から受付けた出力信号に基づいて、放射線Ｌの検出エネルギーを導出する。検出エネルギーの導出には、公知の方法を用いればよい。

【0054】

検出器３０の作製方法
次に、検出器３０の作製方法を説明する。検出器３０の作製方法は限定されない。例えば、検出器３０は、以下の手順で作製する。

【0055】

まず、検出素子１０を作製する。基板１８上に第１電極１２を積層し、第１電極１２上に、有機変換層１６Ａ、第３電極２０、有機変換層１６Ｂ、第２電極１４、をこの順に積層する。なお、有機変換層１６Ａおよび有機変換層１６Ｂは、有機変換層１６の一部である。有機変換層１６Ａは、有機変換層１６における、第１電極１２と第３電極２０との間の層を示す。また、有機変換層１６Ｂは、有機変換層１６における、第３電極２０と第２電極１４との間の層を示す。

【0056】

第１電極１２、有機変換層１６（有機変換層１６Ａ、有機変換層１６Ｂ）、第３電極２０、第２電極１４、の積層方法には、公知の成膜方法や公知の作製方法を用いればよい。

【0057】

そして、第１電極１２および第２電極１４を接地する。また、第３電極２０を、電圧印加部２２および検出部２４に電気的に接続する。これらの手順により、検出器３０を作製する。

【0058】

次に、検出素子１０の作用について説明する。

【0059】

検出素子１０に放射線Ｌが入射し、有機変換層１６へ到る。有機変換層１６に到った放射線Ｌによって、有機変換層１６内に電子と正孔の電子−正孔対が発生する。詳細には、有機変換層１６内における、有機変換層１６の厚み方向Ｚおよび面方向Ｘの様々な位置で、電子−正孔対が発生する。発生した電子−正孔対における正孔は、第１電極１２および第２電極１４側へ移動し、電子ｅは、第３電極２０側へ移動する。

【0060】

ここで、本実施の形態の検出素子１０は、有機変換層１６内に、バイアスを印加される第３電極２０が設けられている。また、有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置されている。

【0061】

このため、電圧印加部２２が第３電極２０に対して、より高い電圧印加することで、有機変換層１６により大きい電場が形成された場合であっても、有機変換層１６の外側に配置されている第１電極１２および第２電極１４と、検出素子１０の外部のアースＥ（具体的には、地面や建造物、人など）との間の電位差を、本実施の構成としない場合に比べて小さくすることができる。すなわち、本実施の形態の検出素子１０では、第３電極２０から出力される出力信号に対する、第１電極１２および第２電極１４とアースＥとの間に蓄えられる電磁エネルギーの変化による影響を抑制することができる。

【0062】

図２は、本実施の形態の検出素子１０の検出部２４で検出された出力信号に含まれる雑音スペクトル測定結果８０と、比較検出素子の検出部２４で検出された出力信号に含まれる雑音スペクトル測定結果８００と、を示す図である。

【0063】

なお、比較検出素子には、図３に示す比較検出器３００に含まれる比較検出素子１００を用いた。図３は、比較検出器３００の模式図である。比較検出器３００は、従来の検出器である。

【0064】

比較検出器３００は、比較検出素子１００と、電圧印加部２２と、検出部２４と、を備える。電圧印加部２２および検出部２４の機能は、本実施の形態の検出器３０と同様である。

【0065】

比較検出素子１００は、従来の検出素子である。比較検出素子１００は、基板１８と、第１電極１２０と、有機変換層１６と、第２電極１４０と、を備える。有機変換層１６は、第１電極１２０と第２電極１４０との間に配置されている。また、比較検出素子１００の有機変換層１６内には、電極が設けられていない。第１電極１２０は、バイアスを印加される電極である。第１電極１２０は、電圧印加部２２および検出部２４に接続されている。一方、第２電極１４０は、接地されている。

【0066】

図２に戻り説明を続ける。そして、検出素子１０の第３電極２０に＋２００Ｖの電圧を印加し、第３電極２０から出力される出力信号に含まれる雑音スペクトル測定結果８０を得た。同様に、比較検出素子１００の第１電極１２０に＋２００Ｖの電圧を印加し、第１電極１２０から出力される出力信号に含まれる雑音スペクトル測定結果８００を得た。

【0067】

その結果、図２に示すように、本実施の形態の検出素子１０の検出部２４で検出された出力信号に含まれる雑音スペクトル測定結果８０は、比較検出素子１００の検出部２４で検出された出力信号に含まれる雑音スペクトル測定結果８００に比べて、含まれる雑音の低減が図られていた。

【0068】

以上説明したように、本実施の形態の検出素子１０は、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、第３電極２０と、を備える。有機変換層１６は、第１電極１２と第２電極１４との間に配置され、放射線Ｌのエネルギーを電荷に変換する。第３電極２０は、有機変換層１６内に設けられ、バイアスが印加される。

【0069】

このため、本実施の形態の検出素子１０では、第３電極２０に対して高電圧が印加されて有機変換層１６により大きい電場が形成された場合であっても、有機変換層１６の外側に配置されている第１電極１２および第２電極１４と、検出素子１０の外部のアースＥとの間の電位差を、本実施の構成としない場合に比べて小さくすることができる。すなわち、本実施の形態の検出素子１０では、第３電極２０から出力される出力信号に対する、第１電極１２および第２電極１４とアースＥとの間に蓄えられる電磁エネルギーの変化による影響を抑制することができる。すなわち、本実施の形態の検出素子１０は、第３電極２０から出力される出力信号に、雑音が含まれることを抑制することができる。

【0070】

従って、本実施の形態の検出素子１０は、検出感度の低下を抑制することができる。

【0071】

（変形例１）
なお、上記実施の形態では、第３電極２０は、有機変換層１６内における面方向Ｘの全領域に渡って配置された、シート状である形態を一例として説明した。

【0072】

しかし、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置が同じであり且つ面方向Ｘにおける位置の異なる、複数領域からなる構成であってもよい。

【0073】

図４は、本変形例における検出器５０の一例を示す模式図である。

【0074】

検出器５０は、検出素子６０と、電圧印加部２２と、検出部２４と、を備える。検出素子６０と、電圧印加部２２と、検出部２４と、は電気的に接続されている。なお、図４には、電圧印加部２２が、検出部２４を介して検出素子６０に電圧を印加する構成を一例として示した。

【0075】

検出器５０は、検出素子１０に代えて検出素子６０を備えた点以外は、上記実施の形態の検出素子１０と同様の構成である。検出素子６０は、第３電極２０の配置が異なる点以外は、上記実施の形態の検出素子１０と同様である。

【0076】

本変形例では、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置が同じであり且つ面方向Ｘにおける位置の異なる、複数領域２０_１〜２０_３から構成されている。

【0077】

なお、第３電極２０は、２つの領域から構成されていてもよいし、４つ以上の領域から構成されていてもよい。

【0078】

このように、第３電極２０は、有機変換層１６の厚み方向Ｚにおける位置が同じであり且つ面方向Ｘにおける位置の異なる、複数領域から構成されていてもよい。

【0079】

（変形例２）
なお、本実施の形態では、第１電極１２および第２電極１４が、１層のシート状である場合を一例として説明した。しかし、第１電極１２および第２電極１４の少なくとも一方は、有機変換層１６の厚み方向における位置が互いに異なる、複数の電極層から構成されていてもよい。

【0080】

この場合、第１電極１２および第２電極１４の少なくとも一方を構成する複数の電極層は、第３電極２０から離れるほど電位差が大きいことが好ましい。

【0081】

（第２の実施の形態）
本実施の形態では、上記実施の形態の検出素子１０が、更に第４電極を備えた構成を説明する。

【0082】

図５は、本実施の形態の検出器３１の一例を示す模式図である。

【0083】

検出器３１は、検出素子１１と、電圧印加部２２と、検出部２４と、を備える。検出素子１１と、電圧印加部２２と、検出部２４と、は電気的に接続されている。電圧印加部２２および検出部２４は、第１の実施の形態の検出器３０と同様である。

【0084】

検出素子１１は、基板１８と、第１電極１２と、第２電極１４と、有機変換層１６と、第３電極２０と、第４電極１５と、を備える。基板１８、第１電極１２、第２電極１４、有機変換層１６、および基板１８は、第１の実施の形態の検出素子１０と同様である。

【0085】

第４電極１５は、有機変換層１６における、第１電極１２および第２電極１４の対向方向（厚み方向Ｚ）に対して交差する方向（面方向Ｘ）の少なくとも一端部側に配置されている。また、第４電極１５の電位は、第３電極２０より低い。

【0086】

本実施の形態では、第４電極１５は、有機変換層１６における、面方向Ｘの一端部と他端部の各々に配置された形態を一例として示した（第４電極１５Ａ、第４電極１５Ｂ）。なお、すなわち、本実施の形態では、第４電極１５は、第４電極１５Ａおよび第４電極１５Ｂを含む。なお、第４電極１５Ａおよび第４電極１５Ｂを総称して説明する場合には、単に、第４電極１５と称して説明する。

【0087】

第４電極１５は、第１電極１２と第２電極１４の対向方向（すなわち、有機変換層１６の厚み方向Ｚ）に延伸されていることが好ましい。また、第４電極１５は、この対向方向（厚み方向Ｚ）の端部が、第１電極１２および第２電極１４の少なくとも一方に接続されていることが好ましい。

【0088】

図５には、第４電極１５Ａおよび第４電極１５Ｂの双方が、これらの第４電極１５の延伸方向（矢印Ｚ方向）の一端部を第２電極１４に接続され、他端部を第１電極１２に接続された形態を、一例として示した。

【0089】

このため、本実施の形態では、第３電極２０は、第１電極１２、第２電極１４、および第４電極１５によって、外周の少なくとも一部を囲まれるように、有機変換層１６内に配置されている。

【0090】

なお、第４電極１５は、第３電極２０より低い電位であればよい。好ましくは、第４電極１５は、第３電極２０より低電位であり、且つ、第１電極１２および第２電極１４と同じ電位であることが好ましい。また、第４電極１５は、接地されていることが特に好ましい。

【0091】

以上説明したように、本実施の形態では、検出素子１１が、第１の実施の形態で説明した検出素子１０の構成に加えて、更に、第４電極１５を備える。第４電極１５は、有機変換層１６における、第１電極１２および第２電極１４の対向方向（厚み方向Ｚ）に対して交差する方向（面方向Ｘ）の少なくとも一端部側に配置され、第３電極２０より電位の低い電極である。

【0092】

このため、本実施の形態では、検出素子１１の有機変換層１６内に配置された第３電極２０が、第３電極２０より低電位の電極によって、より囲まれて配置された構成となる。

【0093】

従って、本実施の形態の検出素子１１は、第１の実施の形態の検出素子１０に比べて、更に、検出感度の低下を抑制することができる。

【0094】

なお、上記実施の形態では、第３電極２０にプラスバイアスを印加した場合を説明した。同様に、第３電極２０にマイナスバイアスを印加し、その他の電極が、第３電極２０より高い電位の場合にも、同様の効果を得ることができる。

【0095】

なお、上記実施の形態で説明した検出素子１０、検出素子１１、および検出素子６０の適用範囲は、限定されない。例えば、検出素子１０、検出素子１１、」および検出素子６０は、放射線Ｌを検出する各種の装置に適用可能である。具体的には、検出素子１０、検出素子１１、および検出素子６０は、サーベイメータなどに適用できる。

【0096】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0097】

１０、１１、６０ 検出素子
１２ 第１電極
１４ 第２電極
１６ 有機変換層
２０ 第３電極
Ｑ 貫通孔
１５、１５Ａ、１５Ｂ 第４電極
２２ 電圧印加部
２４ 検出部
３０、３１、５０ 検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】