特許 7132946 放射線検出器及び放射線検出装置

(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】

(24)【登録日】2022-08-30

(45)【発行日】2022-09-07

(54)【発明の名称】放射線検出器及び放射線検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/24 20060101AFI20220831BHJP

   G01T 7/00 20060101ALI20220831BHJP

   G01N 23/2252 20180101ALI20220831BHJP

   G01N 23/223 20060101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

G01T1/24

G01T7/00 Z

G01N23/2252

G01N23/223

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019559218

(86)(22)【出願日】2018-12-14

(86)【国際出願番号】 JP2018046024

(87)【国際公開番号】W WO2019117276

(87)【国際公開日】2019-06-20

【審査請求日】2021-10-05

(31)【優先権主張番号】P 2017240835

(32)【優先日】2017-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】松永 大輔

(72)【発明者】

【氏名】青山 淳一

(72)【発明者】

【氏名】大久保 悠史

(72)【発明者】

【氏名】井川 聖史

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５３０２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－３２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８１１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１１０５０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２６４３１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００２６５６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１４２７２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／２４

Ｇ０１Ｔ ７／００

Ｇ０１Ｎ ２３／２２５２

Ｇ０１Ｎ ２３／２２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、該ハウジングの内側に配置されたシリコンドリフト型放射線検出素子とを備える放射線検出器において、
前記ハウジングは、塞がれていない開口部を有し、
前記シリコンドリフト型放射線検出素子は、前記開口部よりも大きく前記開口部に対向する表面を有し、
前記ハウジングは、接着部材を介して前記表面の一部に重なった重なり部分を更に有し、
前記接着部材は遮光性を有すること
を特徴とする放射線検出器。

【請求項2】

前記表面は、入射した放射線が検出され得る有感領域を有しており、
前記表面内で前記重なり部分が重なった部分で囲まれた部分は、前記有感領域に含まれること
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記重なり部分は金属含有材料で構成されてあり、
前記接着部材は絶縁性を有すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記表面内で前記重なり部分が重なった部分で囲まれた部分は、遮光膜で覆われていること
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器。

【請求項5】

前記シリコンドリフト型放射線検出素子を冷却する冷却部を備えておらず、
前記ハウジングは気密されていないこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の放射線検出器。

【請求項6】

前記表面に対向する位置に窓材が設けられていないこと
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の放射線検出器。

【請求項7】

前記シリコンドリフト型放射線検出素子は、
前記表面とは逆側にある裏面に設けられ、放射線の入射によって発生する電荷が流入し、前記電荷に応じた信号を出力する信号出力電極と、
前記表面に設けられており、電圧を印加される第１電極と、
前記裏面に設けられ、前記信号出力電極を囲んでおり、前記信号出力電極からの距離が互いに異なる複数の第２電極とを更に有し、
前記第２電極は、前記裏面に沿った一の方向の長さが前記裏面に沿った他の方向の長さよりも長い形状を有し、
前記信号出力電極は、前記一の方向に沿って並んでおり互いに接続された複数の電極からなること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の放射線検出器。

【請求項8】

前記シリコンドリフト型放射線検出素子は、
前記表面とは逆側にある裏面に設けられ、放射線の入射によって発生する電荷が流入し、前記電荷に応じた信号を出力する信号出力電極と、
前記表面に設けられており、電圧を印加される第１電極と、
前記裏面に設けられ、前記信号出力電極を囲んでおり、前記信号出力電極からの距離が互いに異なる複数の第２電極とを更に有し、
前記第２電極は、前記裏面に沿った一の方向の長さが前記裏面に沿った他の方向の長さよりも長い形状を有し、
前記信号出力電極は、前記裏面に設けられており前記一の方向に沿って延伸した線電極を含んでいること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の放射線検出器。

【請求項9】

前記ハウジングと前記シリコンドリフト型放射線検出素子との間の隙間に充填された充填物を更に備えること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の放射線検出器。

【請求項10】

請求項１乃至９のいずれか一つに記載の放射線検出器と、
該放射線検出器が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と
を備えることを特徴とする放射線検出装置。

【請求項11】

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１乃至９のいずれか一つに記載の放射線検出器と、
該放射線検出器が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、
該スペクトル生成部が生成したスペクトルを表示する表示部と
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。従来、このような放射線検出素子は、ノイズを低減するために、冷却して使用されていた。放射線検出器は、ハウジングと、放射線検出素子と、ペルチェ素子等の冷却部とを備える。放射線検出素子及び冷却部は、ハウジングの内側に配置される。冷却による結露を防止するために、ハウジングは気密状態になっており、ハウジングの内側は減圧されているか又は乾燥ガスが封入されている。また、放射線検出素子はハウジングから可及的に熱的に離隔している。

【0003】

ハウジングには、放射線を透過させる材料で形成された窓材を有する窓が設けられている。窓材を透過した放射線が放射線検出素子へ入射し、放射線が検出される。窓材には、放射線検出素子への光の入射を防止するために遮光を行う役割がある。窓材は、気密状態を維持するための構造的な強度を有する必要がある。また、放射線検出器では、放射線検出の精度を保つために、放射線検出素子の放射線が入射する範囲を限定する必要がある。このため、放射線検出素子の表面には、放射線が入射する範囲を限定するコリメータが配置されていた。特許文献１には、放射線検出器の例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０００－５５８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

試料から発生する放射線の検出効率を高めるためには、放射線検出素子を試料に近づければよい。しかしながら、従来の放射線検出器では、ハウジングの気密状態を維持するためにハウジング及び窓材にある程度の大きさが必要であり、更にハウジングの内側にコリメータが配置されている。このため、放射線検出器全体の大きさが大きくなっている。放射線検出器全体の大きさのため、放射線検出素子を試料に近づけることができる距離には下限があり、検出効率の向上には限界がある。

【0006】

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、放射線検出器の大きさを小さくすることにより、放射線の検出効率を向上させた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】

【0007】

本発明に係る放射線検出器は、ハウジングと、該ハウジングの内側に配置されたシリコンドリフト型放射線検出素子とを備える放射線検出器において、前記ハウジングは、塞がれていない開口部を有し、前記シリコンドリフト型放射線検出素子は、前記開口部よりも大きく前記開口部に対向する表面を有し、前記ハウジングは、接着部材を介して前記表面の一部に重なった重なり部分を更に有し、前記接着部材は遮光性を有することを特徴とする。

【0008】

本発明においては、放射線検出器のハウジングは、塞がれていない開口部を有し、シリコンドリフト型放射線検出素子の表面は開口部に対向している。ハウジングは、シリコンドリフト型放射線検出素子の表面の一部に接着材を介して重なる重なり部分を有する。重なり部分は、放射線を遮蔽し、コリメータとしての役割を果たす。このため、放射線検出器は、コリメータを備えていない。また、接着部材は遮光性を有しており、光によりノイズが発生することが防止される。

【0009】

本発明に係る放射線検出器は、前記表面は、入射した放射線が検出され得る有感領域を有しており、前記表面内で前記重なり部分が重なった部分で囲まれた部分は、前記有感領域に含まれることを特徴とする。

【0010】

本発明においては、シリコンドリフト型放射線検出素子の表面内で重なり部分が重なった部分で囲まれた部分は、放射線が検出される有感領域に含まれる。重なり部分によって遮蔽されずに開口部を通過した放射線は、シリコンドリフト型放射線検出素子の表面内の有感領域へ入射し、シリコンドリフト型放射線検出素子によって検出される。

【0011】

本発明に係る放射線検出器は、前記重なり部分は金属含有材料で構成されてあり、前記接着部材は絶縁性を有することを特徴とする。

【0012】

本発明においては、重なり部分が金属含有材料で構成されてあることにより、効果的に放射線が遮蔽される。また、接着部材が絶縁性を有することによって、重なり部分とシリコンドリフト型放射線検出素子との間の電気的な接触が防止される。

【0013】

本発明に係る放射線検出器は、前記表面内で前記重なり部分が重なった部分で囲まれた部分は、遮光膜で覆われていることを特徴とする。

【0014】

本発明においては、シリコンドリフト型放射線検出素子の表面内でハウジングの重なり部分が重なった部分で囲まれた部分は、遮光膜に覆われている。シリコンドリフト型放射線検出素子の放射線が入射する部分が遮光され、光によるノイズの発生が防止される。

【0015】

本発明に係る放射線検出器は、前記シリコンドリフト型放射線検出素子を冷却する冷却部を備えておらず、前記ハウジングは気密されていないことを特徴とする。

【0016】

本発明においては、放射線検出器は、シリコンドリフト型放射線検出素子を冷却するペルチェ素子等の冷却部を備えていない。冷却を行わないので、ハウジングは気密されている必要が無い。このため、ハウジングを小さくすることができ、放射線検出器の大きさが小さくなる。

【0017】

本発明に係る放射線検出器は、前記表面に対向する位置に窓材が設けられていないことを特徴とする。

【0018】

本発明においては、シリコンドリフト型放射線検出素子の放射線が入射する表面に対向する位置には、窓材が設けられていない。このため、放射線検出器の大きさが小さくなる。

【0019】

本発明に係る放射線検出器は、前記シリコンドリフト型放射線検出素子は、前記表面とは逆側にある裏面に設けられ、放射線の入射によって発生する電荷が流入し、前記電荷に応じた信号を出力する信号出力電極と、前記表面に設けられており、電圧を印加される第１電極と、前記裏面に設けられ、前記信号出力電極を囲んでおり、前記信号出力電極からの距離が互いに異なる複数の第２電極とを更に有し、前記第２電極は、前記裏面に沿った一の方向の長さが前記裏面に沿った他の方向の長さよりも長い形状を有し、前記信号出力電極は、前記一の方向に沿って並んでおり互いに接続された複数の電極からなることを特徴とする。

【0020】

本発明の一形態においては、シリコンドリフト型放射線検出素子は、裏面に設けられた信号出力電極と、表面に設けられた第１電極と、裏面に設けられ、信号出力電極を囲んだ複数の第２電極とを備える。第２電極は、信号出力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。第２電極は、一の方向の長さが他の方向の長さよりも長い形状を有し、信号出力電極は、前記一の方向に沿って並んだ複数の電極からなる。複数の電極は互いに接続されている。信号出力電極の面積の増大が抑制されると共に、信号出力電極と第２電極との間の距離の変化が小さく、電荷が信号出力電極へ収集される速度のばらつきが小さい。

【0021】

本発明に係る放射線検出器は、前記シリコンドリフト型放射線検出素子は、前記表面とは逆側にある裏面に設けられ、放射線の入射によって発生する電荷が流入し、前記電荷に応じた信号を出力する信号出力電極と、前記表面に設けられており、電圧を印加される第１電極と、前記裏面に設けられ、前記信号出力電極を囲んでおり、前記信号出力電極からの距離が互いに異なる複数の第２電極とを更に有し、前記第２電極は、前記裏面に沿った一の方向の長さが前記裏面に沿った他の方向の長さよりも長い形状を有し、前記信号出力電極は、前記裏面に設けられており前記一の方向に沿って延伸した線電極を含んでいることを特徴とする。

【0022】

本発明の一形態においては、第２電極は、一の方向の長さが他の方向の長さよりも長い形状を有し、信号出力電極は、前記一の方向に沿って延伸した線電極を含む。信号出力電極の面積の増大が抑制されると共に、線電極を含む信号出力電極と第２電極との間の距離の変化が小さく、電荷が信号出力電極へ収集される速度のばらつきが小さい。

【0023】

本発明に係る放射線検出器は、前記ハウジングと前記シリコンドリフト型放射線検出素子との間の隙間に充填された充填物を更に備えることを特徴とする。

【0024】

本発明の一形態においては、ハウジングとシリコンドリフト型放射線検出素子との間に樹脂などの充填物が充填されている。シリコンドリフト型放射線検出素子に接続されたボンディングワイヤが充填物に埋もれ、ボンディングワイヤが湿気から防護される。

【0025】

本発明に係る放射線検出装置は、本発明に係る放射線検出器と、該放射線検出器が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部とを備えることを特徴とする。

【0026】

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、該放射線検出器が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、該スペクトル生成部が生成したスペクトルを表示する表示部とを備えることを特徴とする。

【0027】

本発明においては、放射線検出器は、コリメータを備えていないので、大きさが小さい。放射線検出器の大きさが小さいので、放射線検出装置では、放射線検出器を試料に近づけることが可能となる。放射線検出器が試料に近づくことにより、試料から発生する放射線の検出効率が向上する。

【発明の効果】

【0028】

本発明にあっては、放射線検出器を試料に近づけることにより、試料から発生する放射線の検出効率が向上する等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施形態１に係る放射線検出器の構成例を示す模式的断面図である。

【図2】実施形態１に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。

【図3】実施形態１に係る放射線検出素子とカバーの一部とを示す模式的断面図である。

【図4】遮光膜の一例を示す模式的断面図である。

【図5】遮光膜の他の例を示す模式的断面図である。

【図6】実施形態１に係る放射線検出器の他の構成例を示す模式的断面図である。

【図7】実施形態２に係る放射線検出器の構成例を示す模式的断面図である。

【図8】実施形態３に係る放射線検出素子の模式的平面図である。

【図9】実施形態３における信号出力電極の第２の構成例を示す模式的平面図である。

【図10】実施形態３における信号出力電極の第３の構成例を示す模式的平面図である。

【図11】実施形態４に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。

【図12】実施形態４に係る放射線検出器の内部の構成例を示す模式図である。

【図13】実施形態４に係る複数の放射線検出器の配置例を示す模式的斜視図である。

【図14】実施形態４に係る照射部、放射線検出器及び試料の配置例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

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に係る放射線検出器１の構成例を示す模式的断面図であり、図２は、実施形態１に係る放射線検出装置１０の構成を示すブロック図である。放射線検出装置１０は、例えば蛍光Ｘ線分析装置である。放射線検出装置１０は、試料６に電子線又はＸ線等の放射線を照射する照射部４と、試料６が載置される試料台５と、放射線検出器１とを備えている。照射部４から試料６へ放射線が照射され、試料６では蛍光Ｘ線等の放射線が発生し、放射線検出器１は試料６から発生した放射線を検出する。図中には、放射線を矢印で示している。放射線検出器１は、検出した放射線のエネルギーに比例した信号を出力する。なお、放射線検出装置１０は、試料台５に載置させる方法以外の方法で試料６を保持する形態であってもよい。

【0031】

放射線検出器１には、出力した信号を処理する信号処理部２と、放射線検出器１が備える放射線検出素子１１に放射線検出のために必要な電圧を印加する電圧印加部３４とが接続されている。信号処理部２は、放射線検出器１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。信号処理部２は、スペクトル生成部に対応する。

【0032】

信号処理部２は、分析部３２に接続されている。分析部３２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２、分析部３２、電圧印加部３４及び照射部４は、制御部３１に接続されている。制御部３１は、信号処理部２、分析部３２、電圧印加部３４及び照射部４の動作を制御する。信号処理部２は、生成したスペクトルを示すデータを分析部３２へ出力する。分析部３２は、信号処理部２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いて、試料６に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。分析部３２には、液晶ディスプレイ等の表示部３３が接続されている。表示部３３は、分析部３２による分析結果を表示する。また、表示部３３は、信号処理部２が生成したスペクトルを表示する。制御部３１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１０の各部を制御する構成であってもよい。また、制御部３１及び分析部３２は同一のコンピュータで構成されていてもよい。

【0033】

図１に示すように、放射線検出器１は、板状の底板部１４を備えている。底板部１４の一面側には、キャップ状のカバー１３が被さっている。カバー１３は、円筒の一端に切頭錐体が連結した形状になっており、円筒の他端は底板部１４に接合している。カバー１３の先端の切頭部分には、開口部１３１が形成されている。開口部１３１には窓材を有する窓は設けられておらず、開口部１３１は塞がれていない。カバー１３及び底板部１４は、放射線検出器１のハウジングを構成している。カバー１３及び底板部１４の内側は気密されていない。ここで、気密された状態とは、カバー１３及び底板部１４の内側と外側との間でガスの交換が無い状態である。即ち、本実施形態では、カバー１３及び底板部１４の内側と外側との間でガスの交換がある。開口部１３１又はその他の部分を通って、カバー１３及び底板部１４の内側と外側との間をガスが出入りする。

【0034】

カバー１３の内側には、放射線検出素子１１と、基板１２とが配置されている。基板１２は、開口部１３１に対向する面を有し、当該面上に放射線検出素子１１が配置されている。基板１２と放射線検出素子１１との間には介在物があってもよい。基板１２は、放射線の照射による放射線の発生が可及的に少ない材質で形成されていることが望ましい。基板１２の材質は、例えばセラミックである。放射線検出素子１１は、シリコンドリフト型放射線検出素子であり、放射線検出器１は、シリコンドリフト型放射線検出器である。例えば、放射線検出素子１１は板状である。放射線検出素子１１は、開口部１３１に対向する位置に配置されている。近年、電気回路等の低ノイズ化により、放射線検出器は、冷却を行わなくとも十分な性能が得られるようになっている。このため、放射線検出素子１１は、冷却をせずに動作が可能である。即ち、放射線検出素子１１は、室温での動作が可能である。放射線検出器１は、放射線検出素子１１を冷却するためのペルチェ素子等の冷却部を備えていない。

【0035】

基板１２には、配線が設けられている。基板１２の配線と放射線検出素子１１とはボンディングワイヤ１５３を介して電気的に接続されている。カバー１３には、ボンディングワイヤ１５３を通すために、カバー１３の内面から窪んだ凹部が形成されている。凹部があることによって、ボンディングワイヤ１５３を通すために放射線検出器１全体が大きくなることが防止される。基板１２の配線と放射線検出素子１１とは、後述するように、ボンディングワイヤ１５３が放射線検出素子１１に接続される方法以外の方法で接続されていてもよい。基板１２の、開口部１３１に対向する面とは反対側の面には、増幅器１５１と、放射線検出器１の動作に必要な各種の部品１５２とが設けられている。例えば、部品１５２には、ＥＳＤ（electro-static discharge；静電気放電）対策用の部品が含まれる。ＥＳＤ対策用の部品は、例えば、コンデンサ、ダイオード又はバリスタである。開口部が塞がれている形態に比べて、放射線検出器１は、外部からの影響を受けやすくなっている。放射線検出器１は、ＥＳＤ対策用の部品を備えることにより、ＥＤＳによる悪影響を抑制するように、ＥＤＳ対策を強化することができる。

【0036】

基板１２には、貫通孔が設けられている。増幅器１５１は、貫通孔を通るように配置されたボンディングワイヤ１５４を介して放射線検出素子１１に接続されている。増幅器１５１及び部品１５２は、基板１２の配線に電気的に接続されている。なお、図１に示す基板１２の形状は一例であり、基板１２は貫通孔を有しておらず、増幅器１５１は、貫通孔を通るボンディングワイヤ１５４を用いる方法以外の方法で放射線検出素子１１に接続されていてもよい。

【0037】

また、放射線検出器１は複数のリードピン１７を備えている。リードピン１７は、底板部１４を貫通している。基板１２の配線とリードピン１７とは、電気的に接続されている。リードピン１７を用いて、放射線検出素子１１に対する電圧の印加及び信号の入出力が行われる。

【0038】

増幅器１５１は、例えばプリアンプである。放射線検出素子１１は、検出した放射線のエネルギーに比例した信号を出力し、出力された信号はボンディングワイヤ１５４を通じて増幅器１５１へ入力される。増幅器１５１は、信号の変換及び増幅を行う。変換・増幅後の信号は、増幅器１５１から出力され、リードピン１７を通じて放射線検出器１外へ出力される。このようにして、放射線検出器１は、放射線検出素子１１が検出した放射線のエネルギーに比例した信号を出力する。出力された信号は、信号処理部２へ入力される。なお、増幅器１５１は、プリアンプ以外の機能をも有していてもよい。また、増幅器１５１は、放射線検出器１の外部に配置されていてもよい。

【0039】

信号処理部２は、増幅器１５１からの信号に対する温度の影響を補正する機能を有していてもよい。放射線検出素子１１から出力される信号の強度は、温度に影響される。放射線検出素子１１では、放射線に由来しないリーク電流が発生し、増幅器１５１からの信号には、リーク電流に応じた信号が含まれている。リーク電流は温度に影響される。信号処理部２は、リーク電流に応じた信号に基づいて信号への温度の影響の度合いを判定し、判定した度合いに応じて、増幅器１５１からの信号に対する温度の影響を補正する処理を行ってもよい。また、放射線検出器１は、放射線検出器１内の温度を測定するサーミスタ等の温度測定部を有していてもよい。信号処理部２は、温度測定部による温度の測定結果に応じて、増幅器１５１からの信号に対する温度の影響を補正する処理を行ってもよい。また、信号に対する温度の影響を補正する処理は、分析部３２が行ってもよい。

【0040】

図３は、実施形態１に係る放射線検出素子１１とカバー１３の一部とを示す模式的断面図である。放射線検出素子１１は、開口部１３１に対向した表面１１１を有している。放射線検出素子１１は、表面１１１の一部を覆う遮光膜１６１を有している。表面１１１は、開口部１３１よりも大きい。カバー１３の一部分は、放射線検出素子１１の表面１１１に対向する視点から表面１１１に直交する方向に見た場合、表面１１１の一部に重なっている。カバー１３の中で表面１１１の一部に重なっている部分を重なり部分１３２とする。重なり部分１３２は、開口部１３１の縁を含んでいる。重なり部分１３２は、放射線検出素子１１の表面１１１に、接着部材１６２を介して接着されている。

【0041】

放射線検出素子１１は、板状の半導体部１１２を有している。半導体部１１２の成分は例えばｎ型のＳｉ（シリコン）である。表面１１１には、第１電極１１３が設けられている。第１電極１１３は、表面１１１の中央部分を含む領域に連続的に設けられている。第１電極１１３は、表面１１１の周縁の近傍まで設けられており、表面１１１の大部分を占めている。第１電極１１３は、電圧印加部３４に接続されている。放射線検出素子１１の表面１１１とは逆側にある裏面には、多重になったループ状の第２電極１１４が設けられている。また、多重の第２電極１１４で囲まれた位置には、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１１５が設けられている。信号出力電極１１５は、増幅器１５１に接続されている。多重の第２電極１１４の内、最も信号出力電極１１５に近い第２電極１１４と最も信号出力電極１１５から遠い第２電極１１４とは、電圧印加部３４に接続されている。

【0042】

電圧印加部３４は、多重の第２電極１１４に対し、最も信号出力電極１１５に近い第２電極１１４の電位が最も高く、最も信号出力電極１１５から遠い第２電極１１４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１１は、隣接する第２電極１１４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、隣接する第２電極１１４の間に位置する半導体部１１２の一部分の化学成分を調整することで、二つの第２電極１１４が接続される電気抵抗チャネルが形成されている。即ち、多重の第２電極１１４は、電気抵抗を介して数珠つなぎに接続されている。このような多重の第２電極１１４に電圧印加部３４から電圧が印加されることによって、夫々の第２電極１１４は、信号出力電極１１５に遠い第２電極１１４から信号出力電極１１５に近い第２電極１１４に向けて順々に単調に増加する電位を有する。なお、複数の第２電極１１４の中に、電位が同じ隣接する一対の第２電極１１４が含まれていてもよい。

【0043】

複数の第２電極１１４の電位によって、半導体部１１２内には、段階的に信号出力電極１１５に近いほど電位が高く信号出力電極１１５から遠いほど電位が低くなる電界が生成される。更に、電圧印加部３４は、最も電位の高い第２電極１１４よりも第１電極１１３の電位が低くなるように、第１電極１１３に電圧を印加する。このように、第１電極１１３と第２電極１１４との間で半導体部１１２に電圧が印加され、半導体部１１２の内部には、信号出力電極１１５に近づくほど電位が高くなる電界が生成される。

【0044】

放射線検出器１は、開口部１３１が試料台５の載置面に対向するように配置されている。即ち、試料台５に試料６が載置された状態では、放射線検出素子１１の表面１１１は、試料６に対向する。試料６からの放射線は、第１電極１１３を透過し、表面１１１から半導体部１１２内へ入射する。放射線は半導体部１１２に吸収され、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、半導体部１１２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１１５へ流入する。本実施形態では、信号出力電極１１５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１１５へ流入する。信号出力電極１１５へ流入した電荷は電流信号となって出力され、増幅器１５１へ入力される。

【0045】

図３に示すように、放射線検出素子１１の表面１１１の内、周縁部分には第１電極１１３が設けられていない。半導体部１１２の中で、入射した放射線を検出することが可能な部分は、第１電極１１３及び第２電極１１４に電圧が印加されることによって、信号出力電極１１５へ向けて電荷が流れるように電界が発生した部分である。表面１１１の内、半導体部１１２の放射線を検出することが可能な部分の表面になっている領域を、有感領域１１６とする。有感領域１１６へ入射した放射線は、放射線検出素子１１によって検出され得る。半導体部１１２の中で、有感領域１１６以外の領域を表面とする部分では、信号出力電極１１５へ向けて電荷が流れるための電界が発生しないか、又は信号出力電極１１５へ向けて電荷が流れるための電界の強度が弱く、入射した放射線は検出され難い。例えば、有感領域１１６は、表面１１１の中央部分を含む領域であり、表面１１１の縁は有感領域１１６に含まれない。

【0046】

カバー１３の重なり部分１３２は、表面１１１の縁を含む領域に重なっている。表面１１１の重なり部分１３２が重なった部分で囲まれた部分は、重なり部分１３２が重なっておらず、有感領域１１６に含まれている。例えば、重なり部分１３２は、有感領域１１６以外の領域と有感領域１１６の一部とに重なっている。また、例えば、重なり部分１３２は、有感領域１１６ではない領域に重なっており、有感領域１１６が開口部１３１と対向している。重なり部分１３２は、遮光性を有し、放射線を遮蔽する材料で構成されている。例えば、重なり部分１３２は金属含有材料で構成されてある。より具体的には、重なり部分１３２は、金属製であるか、又は、バリウム等、亜鉛よりも原子番号の大きい金属が混合した樹脂で構成されている。重なり部分１３２が金属含有材料で構成されていることによって効果的に放射線が遮蔽される。放射線検出器１へ入射する放射線の一部は重なり部分１３２によって遮蔽され、重なり部分１３２によって遮蔽されずに開口部１３１を通過した放射線は、有感領域１１６へ入射し、放射線検出素子１１によって検出される。

【0047】

即ち、重なり部分１３２は、放射線が入射する範囲を限定するコリメータとしての役割を果たす。このため、放射線検出器１では、従来に比べて放射線検出の性能を落とさずに、コリメータが不要になっている。即ち、放射線検出器１は、コリメータを備えていない。カバー１３の内側にコリメータが配置されていないので、コリメータを備えた従来の放射線検出器に比べて、カバー１３の大きさが小さく、放射線検出器１の大きさは小さい。

【0048】

接着部材１６２は、遮光性を有している。接着部材１６２が遮光性を有していることによって、カバー１３内部へ光が入射して放射線検出素子１１へ光が入射することが防止され、光によりノイズが発生することが防止される。遮光膜１６１がカバー１３と放射線検出素子１１との間を埋めていれば、遮光膜１６１によりカバー１３と放射線検出素子１１との間を遮光することは可能である。しかし、接着部材１６２が遮光膜１６１よりも厚い場合は、遮光膜１６１がカバー１３と放射線検出素子１１との間を埋めることができず、接着部材１６２は遮光性を有している必要がある。接着部材１６２は遮光膜１６１よりも厚いことが多いので、接着部材１６２は遮光性を有していることが望ましい。接着部材１６２は、光の量を０．１％未満に減少させることが望ましい。光の量が０．１％未満に減少することにより、ノイズの発生が効果的に防止される。光はゼロまで減少してもよい。

【0049】

重なり部分１３２が金属含有材料で構成されている場合等、重なり部分１３２が導電性を有している場合は、接着部材１６２は絶縁性を有する。接着部材１６２が絶縁性を有することによって、重なり部分１３２と放射線検出素子１１との間の電気的な接触が防止され、カバー１３に電圧が印加されることが防止される。従って、放射線検出素子１１へ印加される電圧が不安定になることが防止され、放射線検出器１の性能低下が防止される。接着部材１６２は、表面１１１の周縁部分全体にわたって設けられていることが望ましい。接着部材１６２が表面１１１の周縁部分全体にわたって設けられている場合は、光がカバー１３の内部に入ってこなくなる。また、放射線検出器１の組み立て時に、カバー１３に対する放射線検出素子１１の位置決めを容易に行うことができる。なお、放射線検出素子１１の表面１１１と接着部材１６２との間には、保護膜等の他の構成物が介在していてもよい。

【0050】

接着部材１６２は絶縁性を有していなくてもよい。重なり部分１３２が導電性を有していない場合は、接着部材１６２は絶縁性を有していなくてもよい。また、接着部材１６２が絶縁性を有しておらず重なり部分１３２が導電性を有している場合、放射線検出器１は、重なり部分１３２を介して放射線検出素子１１と基板１２の配線とが接続されている形態であってもよい。例えば、放射線検出素子１１と重なり部分１３２とが電気的に接続されており、重なり部分１３２と基板１２の配線とがボンディングワイヤを介して接続されている。このようにして、ボンディングワイヤ１５３が放射線検出素子１１に接続される方法以外の方法で放射線検出素子１１と基板１２の配線とが接続される。基板１２の配線を通じて重なり部分１３２に電圧が印加され、重なり部分１３２を通じて放射線検出素子１１に電圧が印加される。この場合、重なり部分１３２と、底板部１４、リードピン１７、及び基板１２との間は絶縁されている必要がある。

【0051】

放射線検出素子１１の表面１１１の内、重なり部分１３２が重なった部分で囲まれた部分は、遮光膜１６１で覆われている。表面１１１の上の遮光膜１６１に対向する位置は、開口部１３１によって開放されている。放射線検出器１は、遮光膜１６１が真空中にある状態、又は遮光膜１６１が大気に曝露された状態でも使用される。遮光膜１６１によって、光が表面１１１へ入射することが防止され、光が原因で放射線検出素子１１にノイズが発生することが防止される。特に、放射線検出素子１１の放射線が入射する部分で光によるノイズが発生することが遮光膜１６１によって防止される。遮光膜１６１は、光の量を０．１％未満に減少させることが望ましい。表面１１１へ入射する光の量が０．１％未満に減少することによって、放射線検出素子１１に発生するノイズが十分に低減される。放射線検出素子１１へ入射する光を遮光膜１６１が遮光するので、放射線検出器１は、放射線検出器１内へ可視光が入射される環境で使用されることが可能である。

【0052】

図４は、遮光膜１６１の一例を示す模式的断面図である。放射線検出素子１１の表面１１１上には、金属膜でなる遮光膜１６１が設けられている。金属膜でなる遮光膜１６１は、遮光性を有する。金属膜でなる遮光膜１６１の成分は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、リチウム合金、ベリリウム、又はマグネシウムである。遮光膜１６１がＡｌでなる場合、遮光膜１６１の厚さは、５０ｎｍ超５００ｎｍ未満であることが望ましい。Ａｌでなる遮光膜１６１の厚さが５０ｎｍを超えることによって、放射線検出素子１１でのノイズを低減させるために必要な遮光性が得られる。遮光膜１６１の厚さが５００ｎｍ以上では、低エネルギーのＸ線の感度が低下する。より好ましくは、Ａｌでなる遮光膜１６１の厚さは、１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。遮光膜１６１と第１電極１１３の間には、酸化膜があってもよい。また、遮光膜１６１の表面上には、遮光膜１６１を保護する保護膜があってもよい。例えば、保護膜の成分は、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）又はＳｉＯ₂ （二酸化ケイ素）であってもよい。

【0053】

図５は、遮光膜１６１の他の例を示す模式的断面図である。放射線検出素子１１の表面１１１の上に金属膜１６３が設けられ、金属膜１６３の上に、カーボン膜でなる遮光膜１６１が設けられている。金属膜１６３の成分は、例えば、Ａｌ又はＡｕである。カーボン膜でなる遮光膜１６１の成分は、例えば、グラフェニックカーボンである。遮光膜１６１がカーボン膜である場合でも、効果的に遮光が行われる。カーボン膜は、耐薬品性及び耐腐食性に優れており、可視光を通しにくい一方で、Ｘ線を透過させ易い。また、金属膜に比べて、カーボン膜は放射線の照射により特性Ｘ線が発生し難い。このため、放射線検出時に所謂システムピークが発生し難く、放射線検出の精度がより高くなる。金属膜１６３に重なる遮光膜１６１の表面上には、遮光膜１６１を保護する保護膜があってもよい。例えば、保護膜の成分は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 又はＳｉＯ₂ であってもよい。また、放射線検出器１は、金属膜１６３を備えておらず、カーボン膜でなる遮光膜１６１が放射線検出素子１１の表面１１１の上に直接に設けられていてもよい。また、放射線検出素子１１の表面１１１と金属膜１６３又はカーボン膜でなる遮光膜１６１との間には、酸化膜があってもよい。

【0054】

遮光膜１６１は、放射線検出素子１１の一部ではなくてもよい。図６は、実施形態１に係る放射線検出器１の他の構成例を示す模式的断面図である。放射線検出素子１１の表面１１１の内で重なり部分１３２が重なった部分で囲まれた部分、重なり部分１３２の端面、及び重なり部分１３２の一部が、遮光膜１６１で覆われている。放射線検出器１の遮光膜１６１以外の構成は、図１に示した例と同様である。例えば、放射線検出器１を組み立てる際の最後の工程で遮光膜１６１を形成することによって、図６に示す例が構成される。この例では、遮光膜１６１は、放射線検出素子１１とは別の放射線検出器１の構成部分である。この例においても、表面１１１の上の遮光膜１６１に対向する位置は開放されている。

【0055】

本実施形態においては、放射線検出素子１１の表面１１１は、カバー１３の重なり部分が重なった部分で囲まれた部分が遮光膜１６１に覆われているので、放射線検出素子１１は、光によるノイズの発生を防止しながら、放射線検出のための動作を行うことができる。このため、遮光のために窓材を有する窓を開口部１３１に設ける必要が無い。また、放射線検出器１は冷却部を備えておらず、カバー１３及び底板部１４の内側は気密されていないので、気密のために窓材を有する窓を開口部１３１に設ける必要が無い。従って、放射線検出器１は、窓材を有する窓を備えておらず、開口部１３１は塞がれていない。ここで、「開口部１３１が塞がれていない」とは、放射線検出素子１１の表面１１１の上に設けられた遮光膜１６１に対向する位置が開放されていることを意味する。例えば、図６に示す例においても、開口部１３１は塞がれていない。放射線検出器１が窓材を有する窓を備えていないので、放射線が窓材を透過することが無く、低エネルギーの放射線でもより放射線検出素子１１へ入射し易い。このため、放射線検出器１では、低エネルギーの放射線の検出感度が向上する。放射線検出装置１０では、低エネルギーの放射線を放射する軽元素の分析が容易となる。

【0056】

また、本実施形態においては、放射線検出器１が窓材を有する窓を備えていないので、従来に比べて放射線検出器１の大きさは小さい。また、コリメータを備えていないので、従来に比べて放射線検出器１の大きさは小さい。また、カバー１３の内側に冷却部が配置されていないので、従来に比べてカバー１３の大きさが小さく、放射線検出器１の大きさは小さい。また、カバー１３及び底板部１４の内側は気密されていないので、カバー１３及び底板部１４は気密状態を維持するための強度及び大きさが不要である。例えば、カバー１３の重なり部分１３２以外の部分は、樹脂製であってもよい。このため、カバー１３及び底板部１４の大きさを小さくすることができ、放射線検出器１の大きさは小さい。放射線検出器１の大きさが従来よりも小さいので、放射線検出装置１０では、従来よりも放射線検出器１を試料台５へ近づけて配置することが可能である。即ち、放射線検出素子１１は、従来に比べて試料６に近づくことが可能である。放射線検出素子１１が試料６に近づくことにより、試料６から発生する放射線の検出効率が向上する。従って、放射線検出装置１０では、試料６から発生する放射線の検出効率が向上する。

【0057】

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る放射線検出器１の構成例を示す模式的断面図である。放射線検出素子１１及び基板１２とカバー１３の内面との間の隙間には、充填物１８１が充填されている。また、放射線検出素子１１及び基板１２と底板部１４の内面との間の隙間には、充填物１８２が充填されている。充填物１８１及び１８２は、絶縁性を有する。充填物１８１及び１８２は、遮光性を有することが望ましい。充填物１８１及び１８２の材料は、例えば樹脂である。充填物１８１及び１８２は隙間に完全に充填されていなくてもよく、充填物１８１及び１８２が充填されていない隙間が残っていてもよい。但し、ボンディングワイヤ１５３は充填物１８１に埋もれていることが望ましく、ボンディングワイヤ１５４は充填物１８２に埋もれていることが望ましい。放射線検出器１のその他の部分の構成は実施形態１と同様であり、放射線検出素子１１の構成は実施形態１と同様である。また、放射線検出器１以外の放射線検出装置１０の構成は実施形態１と同様である。

【0058】

充填物１８１及び１８２は、遮光性を有することが望ましい。充填物１８１及び１８２が遮光性を有することにより、放射線検出素子１１への光の入射がより効果的に防止され、光により放射線検出素子１１にノイズが発生することがより効果的に防止される。

【0059】

ボンディングワイヤ１５３，１５４が充填物１８１，１８２に埋もれていることによって、ボンディングワイヤ１５３，１５４が湿気から防護される。このため、ボンディングワイヤ１５３，１５４が湿気によって劣化することが防止される。また、ボンディングワイヤ１５３が放射線検出素子１１又は基板１２から分離することが防止され、ボンディングワイヤ１５４が放射線検出素子１１又は増幅器１５１から分離することが防止される。

【0060】

充填物１８１，１８２により、放射線検出素子１１及び基板１２が湿気から防護される。このため、放射線検出素子１１及び基板１２に設けられた電極及び配線が湿気によって劣化することが防止される。また、充填物１８１，１８２に覆われることによって、放射線検出素子１１及び基板１２に設けられた電極及び配線で電流のリークが発生することが抑制される。以上のように、充填物１８１，１８２を備えることにより、放射線検出器１の耐久性が向上する。

【0061】

（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る放射線検出素子１１の模式的平面図である。図８には、表面１１１とは逆側にある裏面１１７の側から見た放射線検出素子１１を示している。半導体部１１２の裏面１１７には、信号出力電極１１５と多重に信号出力電極１１５を囲む複数の第２電極１１４との組が複数組設けられている。第２電極１１４は、裏面１１７に沿った一の方向の長さが裏面１１７に沿った他の方向の長さよりも長い形状を有する。他の方向の長さよりも長さが長い一の方向を長方向とする。例えば、第２電極１１４の形状は平面視で楕円であり、長方向は楕円の長軸に沿った方向である。複数組の第２電極１１４は、長方向に交差する方向に並んでいる。図８には、二組の第２電極１１４が設けられている例を示している。多重の第２電極１１４の組数は二組以上であってもよい。図８には、各組に三つの第２電極１１４が含まれている例を示しているが、実際にはより多くの第２電極１１４が設けられている。

【0062】

各組の多重の第２電極１１４で囲まれた位置には、複数の小電極１１５１を含んでなる信号出力電極１１５が設けられている。複数の小電極１１５１は、長方向に沿って並んでいる。複数の小電極１１５１は、互いにワイヤ１１５２で接続されている。実施形態１又は２と同様に、表面１１１には第１電極１１３が設けられており、放射線検出器１は遮光膜１６１を有している。第１電極１１３と最も内側の第２電極１１４と最も外側の第２電極１１４とは、電圧印加部３４に接続されている。電圧印加部３４が電圧を印加することにより、半導体部１１２の内部には、信号出力電極１１５に近づくほど電位が高くなる電界が生成される。夫々の小電極１１５１に対して、電荷が流入する。複数の信号出力電極１１５は、増幅器１５１に接続している。複数の小電極１１５１が連結されているので、増幅器１５１は、夫々の小電極１１５１に接続されておらずとも、信号出力電極１１５に接続されていればよい。夫々の小電極１１５１に増幅器１５１を接続する場合に比べて、増幅器１５１の数が減少し、放射線検出素子１１の部品数が減少する。放射線検出器１のその他の部分の構成及び放射線検出装置１０の構成は、実施形態１又は２と同様である。なお、放射線検出器１が複数の増幅器１５１を備え、信号出力電極１１５に一対一で増幅器１５１が接続されていてもよい。

【0063】

実施形態３では、複数組の第２電極１１４及び信号出力電極１１５が長方向に交差する方向に並んでいることにより、放射線検出素子１１は、長方向に交差する方向に放射線検出の精度を向上させることができる。信号出力電極１１５が単一の電極であり、裏面１１７に沿ったいずれの方向にも信号出力電極１１５の大きさがほぼ均等である場合は、信号出力電極１１５と第２電極１１４との間の距離が裏面１１７に沿った方向によって変化する。半導体部１１２内に発生する電界は方向によって異なり、半導体部１１２内で電荷が発生した位置によって、電荷が流れる速度が異なる。このため、電荷が信号出力電極１１５へ移動する速度がばらつき、信号処理に必要な時間が増大し、放射線検出の時間分解能が低下する。信号出力電極１１５が長方向に長い形状を有する場合は、信号出力電極１１５と第２電極１１４との間の距離は均等になるものの、信号出力電極１１５の面積が大きくなる。面積が大きくなることによって、信号出力電極１１５の容量が大きくなり、一つの電荷当たりの信号が小さくなり、放射線検出時の信号強度のノイズ比が悪化する。

【0064】

実施形態３では、信号出力電極１１５が長方向に長い形状を有するのではなく、信号出力電極１１５が複数の小電極１１５１を含んでなることによって、信号出力電極１１５の面積の増大が抑制される。信号出力電極１１５の容量の増大が抑制され、放射線検出時の信号強度のノイズ比の悪化が抑制される。また、複数の小電極１１５１が長方向に沿って並んでいることによって、信号出力電極１１５と第２電極１１４との間の距離の変化が小さい。このため、電荷が信号出力電極１１５へ移動する速度のばらつきが小さく、信号処理に必要な時間の増大が抑制され、放射線検出の時間分解能の低下が抑制される。なお、放射線検出素子１１は、小電極１１５１を個別に囲む第２電極１１４を含んでいてもよい。例えば、夫々の小電極１１５１を個別に第２電極１１４が囲み、複数の小電極１１５１はワイヤ１１５２で接続され、小電極１１５１と当該小電極１１５１を囲む第２電極１１４との複数の組を他の第２電極１１４が囲んでいてもよい。

【0065】

図９は、実施形態３における信号出力電極１１５の第２の構成例を示す模式的平面図である。信号出力電極１１５は、複数の小電極１１５１を含んでなる。複数の小電極１１５１は、長方向に沿って並んでいる。複数の小電極１１５１は、裏面１１７に設けられた線電極１１５３を介して互いに接続されている。線電極１１５３は、線状の電極であり、小電極１１５１と同じ成分で構成されている。線電極１１５３に対しても、電荷が流入する。この構成においても、信号出力電極１１５の面積の増大が抑制される。また、信号出力電極１１５と第２電極１１４との間の距離の変化が小さく、電荷が信号出力電極１１５へ移動する速度のばらつきが小さい。

【0066】

図１０は、実施形態３における信号出力電極１１５の第３の構成例を示す模式的平面図である。信号出力電極１１５は、単一の小電極１１５１と、裏面１１７に設けられた線電極１１５３とを含んでいる。線電極１１５３は、小電極１１５１に連結しており、長方向に沿って延伸している。この構成においても、信号出力電極１１５の面積の増大が抑制される。また、線電極１１５３が長方向に沿って延伸していることにより、第２電極１１４の、小電極１１５１から遠い部分は、線電極１１５３からはより近い。このため、信号出力電極１１５と第２電極１１４との間の距離の変化が小さく、電荷が信号出力電極１１５へ移動する速度のばらつきが小さい。

【0067】

実施形態３においては、放射線検出素子１１が信号出力電極１１５及び多重の第２電極１１４を複数組備えた形態を示したが、放射線検出素子１１は、信号出力電極１１５と一の方向の長さが他の方向の長さよりも長い形状を有する多重の第２電極１１４とを一組のみ備えた形態であってもよい。また、実施形態３に係る放射線検出器１は、窓材で開口部１３１を塞いだ形態をとることも可能である。開口部１３１が窓材で塞がれている放射線検出器１は、遮光膜１６１又は遮光性を有する接着部材１６２を有していなくてもよい。

【0068】

（実施形態４）
図１１は、実施形態４に係る放射線検出装置１０の構成を示すブロック図である。実施形態４に係る放射線検出装置１０は、複数の放射線検出器１を備える。照射部４は試料６へ放射線を照射し、試料６から発生した放射線を複数の放射線検出器１で検出する。図中には、放射線を矢印で示している。複数の放射線検出器１は、夫々に電圧印加部３４及び信号処理部２に接続されている。電圧印加部３４は、各放射線検出器１内の放射線検出素子１１に電圧を印加する。信号処理部２は、複数の放射線検出器１から出力された信号を処理する。分析部３２は、複数の放射線検出器１での検出結果に基づいて各種の分析を行う。なお、放射線検出装置１０は、複数の電圧印加部３４及び信号処理部２を備え、一つの電圧印加部３４及び信号処理部２に一つの放射線検出器１が接続されていてもよい。

【0069】

図１２は、実施形態４に係る放射線検出器１の内部の構成例を示す模式図である。図１２には、放射線検出器１内の放射線検出素子１１の配置を平面視で示している。放射線検出器１は、複数の放射線検出素子１１を備えている。複数の放射線検出素子１１は、表面１１１を同一方向に向けており、カバー１３の内側に配置されている。例えば、図１２に示すように、複数の放射線検出素子１１は二列に並べられている。図１２には放射線検出器１内に七個の放射線検出素子１１が配置された例を示したが、放射線検出器１内の放射線検出素子１１の数は七個以外の数であってもよい。複数の放射線検出素子１１は一体に形成されていてもよく、個別に分離されていてもよい。夫々の放射線検出素子１１の構成は、実施形態１～３のいずれかと同様である。放射線検出器１は、複数の増幅器１５１を備え、放射線検出素子１１中の信号出力電極１１５は夫々に増幅器１５１に接続されている。なお、放射線検出器１は放射線検出素子１１の数よりも少ない数の増幅器１５１を備え、一つの増幅器１５１に複数の信号出力電極１１５が接続されていてもよい。放射線検出器１のその他の部分の構成は、実施形態１～３と同様である。また、放射線検出装置１０のその他の部分の構成は、実施形態１～３と同様である。

【0070】

図１３は、実施形態４に係る複数の放射線検出器１の配置例を示す模式的斜視図である。照射部４から試料６へ照射されるＸ線等の放射線を実線矢印で示す。図中の６１は、照射部４からの放射線の試料６での照射位置である。照射位置６１を通り試料６に交差する直線６２を一点鎖線で示す。例えば、直線６２は試料６の表面に直交する。直線６２を囲う位置に、複数の放射線検出器１が配置されている。複数の放射線検出器１は、正面を照射位置６１に対向させるように配置されている。このため、各放射線検出素子１１の表面１１１は、照射位置６１に対向する。試料６への放射線の照射により、蛍光Ｘ線等の放射線が試料６から発生する。放射線は照射位置６１から放射状に発生し、夫々の放射線検出器１へ入射する。夫々の放射線検出器１において、放射線は夫々の放射線検出素子１１へ入射し、放射線が検出される。図１３には三個の放射線検出器１を示したが、配置された放射線検出器１の数は、二個又は四個以上であってもよい。

【0071】

直線６２を囲って複数の放射線検出器１が配置され、放射線検出器１内に複数の放射線検出素子１１が配置されていることによって、多数の放射線検出素子１１によって放射線が検出される。試料６から発生したＸ線は、高い確率でいずれかの放射線検出素子１１へ入射し、検出される。このため、実施形態４に係る放射線検出装置１０は、試料６から発生した放射線を検出する効率が高い。放射線の検出効率が高いことにより、放射線検出装置１０は、試料６から発生した放射線を検出するために必要な時間を短縮することができる。

【0072】

図１４は、実施形態４に係る照射部４、放射線検出器１及び試料６の配置例を示す模式図である。試料６は、長尺のシートであり、白抜き矢印で示す方向にローラ６３によって移動する。照射部４及び複数の放射線検出器１は、試料６の下側に配置されている。図１４には二個の放射線検出器１を示したが、配置された放射線検出器１の数は、三個以上であってもよい。なお、照射部４及び放射線検出器１は、試料６の表側と裏側とに分かれて配置されていてもよい。

【0073】

試料６は連続的に移動し、照射部４は連続的に試料６へ放射線を照射する。試料６が移動することにより、試料６上の複数の部分に放射線が順次照射され、各部分から放射線が順次発生する。複数の放射線検出器１は、試料６から発生した放射線を順次検出し、分析部３２は、順次分析を行う。図１４中には、放射線を破線矢印で示している。例えば、放射線検出器１は試料６から発生した蛍光Ｘ線を検出し、分析部３２は、試料６に含まれる不純物の量を計測する。例えば、試料６の母材の蛍光Ｘ線の強度が試料６の厚みによって変化することを利用して、分析部３２は、検出した蛍光Ｘ線の強度から試料６の厚みを計測する。

【0074】

例えば、試料６は工業生産物であり、放射線検出装置１０を用いて不純物の量又は試料６の厚みを測定し、不純物の量又は試料６の厚みが許容範囲を外れた場合に試料６が異常であると判定することができる。放射線検出装置１０は、試料６から発生した放射線を検出するために必要な時間が短いので、試料６の異常を判定するために必要な時間も短い。このため、試料６の異常を判定する際の試料６の移動時間を速くすることができる。従って、実施形態４に係る放射線検出装置１０を用いることにより、試料６の生産及び検査を時間的に効率良く実行することが可能となる。

【0075】

なお、実施形態４に係る放射線検出器１は、窓材で開口部１３１を塞いだ形態をとることも可能である。開口部１３１が窓材で塞がれている放射線検出器１は、遮光膜１６１又は遮光性を有する接着部材１６２を有していなくてもよい。

【0076】

なお、以上の実施形態１～４においては、放射線検出器１がペルチェ素子等の冷却部を備えていない形態を示したが、放射線検出器１は、放射線検出素子１１の温度を一定に保つための温度調整部を備えていてもよい。温度調整部は、ペルチェ素子を用いることがあるものの、従来の冷却部よりも冷却能力はより低くてもよく、カバー１３及び底板部１４の内側と外側との温度差は１０℃以内であり、結露が発生するような温度まで冷却を行うことは無い。温度調整部は、冷却能力は低くてもよいので、従来の冷却部よりも小さい。このため、温度調整部を備えた形態であっても、放射線検出器１の大きさは従来よりも小さい。また、実施形態１～４においては、放射線検出素子１１がシリコンドリフト型放射線検出素子である形態を示したが、放射線検出素子１１は、半導体製の素子であれば、シリコンドリフト型放射線検出素子以外の素子であってもよい。このため、放射線検出器１は、シリコンドリフト型放射線検出器以外の放射線検出器であってもよい。例えば、放射線検出器１は、Ｘ線エネルギー検出用のピクセルアレイ型半導体検出器であってもよい。

【0077】

また、実施形態１～４においては、放射線を試料６へ照射し、試料６から発生した放射線を検出する形態を示したが、放射線検出装置１０は、試料６を透過又は試料６で反射した放射線を検出する形態であってもよい。また、放射線検出装置１０は、放射線の方向を変更することにより試料６を放射線で走査する形態であってもよい。また、放射線検出装置１０は、照射部４、試料台５、分析部３２、又は表示部３３を備えていない形態であってもよい。放射線検出装置１０が照射部４及び試料台５を備えていない形態であっても、放射線検出素子１１が従来よりも試料に近づくように放射線検出装置１０を使用することが可能であり、放射線の検出効率を向上させることが可能である。

【0078】

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】

【0079】

１ 放射線検出器（シリコンドリフト型放射線検出器）
１０ 放射線検出装置
１１ 放射線検出素子（シリコンドリフト型放射線検出素子）
１１１ 表面
１３ カバー（ハウジング）
１３１ 開口部
１３２ 重なり部分
１４ 底板部（ハウジング）
１６１ 遮光膜
１６２ 接着部材
２ 信号処理部
３１ 制御部
３２ 分析部
３３ 表示部
４ 照射部
５ 試料台
６ 試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】