放射线探测器制造技术

以覆盖非晶半导体厚膜的整个表面这样一种方式在放射线灵敏型非晶半导体厚薄膜与电压施加电极之间形成抗溶解和载流子可选高阻薄膜。此外，在非晶半导体厚膜、抗溶解和载流子可选高阻薄膜、和电压施加电极的上面形成的、和以覆盖顶层表面这样一种方式通过高耐压硬化合成树脂固定在上面的顶层表面上，形成热胀系数与绝缘基底的热胀系数相当的绝缘辅助板件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用在医学领域、工业领域、和核能领域中的直接转换型放射线探测器。更具体地说，本专利技术涉及提高放射线探测器中的放射线灵敏型半导体薄膜的抗环境性和抑制由于施加给放射线灵敏型半导体薄膜的偏置电压引起的蠕缓放电(creeping discharge)的技术。
技术介绍
用于探测诸如X射线之类的放射线的探测器包括间接转换型探测器、和直接转换型探测器。间接转换型探测器适用于首先把放射线转换成光，然后对转换的光进行光电转换，转换成电信号。直接转换型探测器适用于把入射的放射线直接转换成电信号，譬如说，放射线灵敏型半导体薄膜就是这种情况。在后一种直接转换型探测器中，把预定偏置电压施加到在放射线灵敏型半导体薄膜的前表面上形成的电压施加电极上。载流子收集极是在半导体薄膜的后表面上形成的，它收集放射线辐射生成的载流子和提取收集的载流子作为放射线探测信号，从而进行放射线探测。并且，当由非晶半导体，譬如，非晶硒构成的厚膜用作放射线灵敏型半导体薄膜时，通过真空蒸发方法可以容易地形成又大又厚的非晶半导体薄膜。因此，非晶半导体适合于建造现有技术转换型放射线探测器当中，要求大面积厚膜的二维阵列型放射线探测器。如图8所示，现有技术二维阵列型放射线探测器包括绝缘基底86、非晶半导体厚膜81和电压施加电极82。绝缘基底86含有数个电荷存储电容器Ca和数个电荷读取开关元件88，它们在上面以十字形或二维矩阵状排列的形式形成。电荷读取开关元件88由薄膜晶体管构成，并且，通常被置在关闭(OFF)状态上。非晶半导体厚膜81与数个电荷存储电容器Ca电连接，并且通过数个载流子收集极87在绝缘基底86上形成。在非晶半导体厚膜81中，放射线的入射生成电荷传送介质(即，载流子)。电压施加电极82是在非晶半导体厚膜81上形成的。顺便提一下，与载流子收集极87的每一个对应地配备一个电荷存储电容器Ca和一个电荷读取开关元件88。每组电荷存储电容器Ca、电荷读取开关元件88和载流子收集极87构成一个用作放射线探测元件的探测元件DU。顺便提一下，当在偏置电压施加到加电电极82上的状态下辐射放射线时，通过施加给电压施加电极82和载流子收集极87的偏置电压分别迁移放射线入射生成的电荷传送介质(即，载流子)。根据所生成载流子的数量，把电荷存储在电荷存储电容器Ca中。通过把开关元件88置在打开(ON)状态上，读取存储的电荷作为放射线探测信号。当如图8所示的二维阵列结构的放射线探测器用于探测，例如，通过X射线荧光成像系统获得X射线荧光图像时，根据从放射线探测器输出的放射线探测信号获得X射线荧光图像。但是，在现有技术放射线探测器的情况中，非晶半导体厚膜81的热胀系数较大。因此，存在着由于非晶半导体厚膜81与基底86之间在热胀系数上的差异而造成热变形的危险。当造成这样的变形时，非晶半导体厚膜81可能裂开。在这样的情况中，这样的裂缝可以导致图像缺陷。并且，在裂开部分上可能发生放电击穿，从而，可能使探测器处在无法工作的状态。此外，在现有技术放射线探测器的情况中，如图8所示，读线810、栅极线810、和地线812含有暴露在绝缘基底86外面的部分810a、811a、和812a。因此，存在着在从电压施加电极82的末端边缘82a，沿着非晶半导体厚膜81的末端边缘81a的表面，到810a、811a、和812a的部分中，由发生电介质击穿引起蠕缓放电的危险。并且，例如，在X射线荧光图像的情况中，蠕缓放电的发生引起放射线探测信号的噪声。这导致图像的画质变差。作为一种对策，通过把偏置电压设置在较低的值上，可以抑制蠕缓放电。但是，在这样的情况中，非晶半导体在载流子传输特性方面劣于单晶半导体。现有技术放射线探测器遭遇到的障碍在于，探测器不能获得有效的探测灵敏度。顺便提一下，为了对付抗环境性的问题，譬如说，由于温度变化引起的变形的问题，已经提出了含有图9所示的绝缘板件95的放射线探测器A。绝缘板件95是在在绝缘基底96上形成的非晶半导体厚膜91和电压施加电极92的顶层表面上形成的。绝缘板件95具有与绝缘基底96的热胀系数相当的热胀系数。绝缘板件95以覆盖顶层的整个表面这样一种方式通过高耐压硬化合成树脂94固定。但是，在这样的放射线探测器A中，获得的实验结果表明，非晶半导体厚膜91的表面被高耐压硬化合成树脂94的溶剂成分损坏了，造成蠕缓放电和使耐压降低了(参见图7所示的、与第一比较探测器相对应的实验结果)。此外，为了防止蠕缓放电的发生，如图10所示，已经提出了含有由诸如Sb2S3之类的材料构成的载流子可选高阻薄膜103的放射线探测器B(参见日本专利申请NO.11-240026)，这种载流子可选高阻薄膜103是在非晶半导体厚膜101与电压施加电极102之间形成的。以完全覆盖在易损坏的非晶半导体厚膜101的表面上这样一种方式形成载流子可选高阻薄膜103。但是，这样的放射线探测器B存在的缺点在于，由诸如Sb2S3之类的材料构成的载流子可选高阻薄膜103的抗拉强度差，因此，不能抵抗由于温度变化引起的非晶半导体厚膜101的变形，从而易于出现裂缝。并且，载流子可选高阻薄膜103难以具有足以防止蠕缓放电发生的厚度。顺便提一下，图10所示的开关元件108和载流子收集极107的每一个都具有与图8所示的开关元件88和载流子收集极87的相应一个相同的结构。此外，为了防止蠕缓放电的发生，如图11所示，还提出了含有由诸如硅树脂和环氧树脂之类的高耐压绝缘材料构成的防放电薄膜110的放射线探测器C(参见日本专利申请NO.2000-19167)。这种防放电薄膜110是在非晶半导体厚膜111和电压施加电极112的顶层表面上形成的。但是，在这样的放射线探测器C中，由诸如硅树脂和环氧树脂之类的高耐压绝缘材料构成的防放电薄膜110在热胀系数方面不同于绝缘基底116，并且在表面强度方面相对低于绝缘基底116。因此，同样会发生由于温度变化引起的变形。这样，在树脂本身和非晶半导体厚膜111与电压施加电极112之间的中间层中出现裂缝，致使探测器具有不足以抵挡蠕缓放电的电压(参见图7所示的、与第二比较探测器相对应的实验结果)。顺便提一下，图11所示的开关元件118和载流子收集极117的每一个都具有与图8所示的开关元件88和载流子收集极87的相应一个相同的结构。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种抗环境性，譬如说，耐热性优良的，并且能够防止由于施加给放射线灵敏型半导体薄膜的偏置电压引起的蠕缓放电发生和获得足够的探测灵敏度的放射线探测器。为了实现上述目的，根据本专利技术提供的一种放射线探测器(下面称之为本专利技术的第一放射线探测器)包含有在上面形成的电荷存储电容器和电荷读取开关元件的绝缘基底；在绝缘基底上形成的和与电荷存储电容器电连接的载流子收集极；在载流子收集极上形成的和适合于响应放射线的入射生成电荷传送介质的放射线灵敏型非晶半导体厚膜；在非晶半导体厚膜上形成的电压施加电极；以覆盖非晶半导体厚膜的整个表面这样一种方式在非晶半导体厚膜与电压施加电极之间形成抗溶解和载流子可选高阻薄膜；和具有与绝缘基底的热胀系数相当的热胀系数的、在电压施加电极上形成的和以防止由于温度变化而导致的非晶半导体厚膜变形这样一种方式，通过高耐压硬化合成树脂形成固定在上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射线探测器，包括： 含有在上面形成的电荷存储电容器和电荷读取开关元件的绝缘基底； 在所述绝缘基底上形成的和与所述电荷存储电容器电连接的载流子收集极； 在所述载流子收集极上形成的和适合于响应放射线的入射生成电荷传送介质的放射线灵敏型非晶半导体厚膜； 在所述非晶半导体厚膜上形成的电压施加电极； 以覆盖所述非晶半导体厚膜的整个表面这样一种方式，在所述非晶半导体厚膜与所述电压施加电极之间形成的抗溶解和载流子可选高阻薄膜；和 具有与所述绝缘基底的热胀系数相当的热胀系数的、在所述电压施加电极上形成和以防止由于温度变化而导致的所述非晶半导体厚膜变形这样一种方式，通过高耐压硬化合成树脂固定在上面的绝缘辅助板件， 其中，根据所述非晶半导体厚膜中放射线入射生成的电荷传送介质的数量，把电荷存储在所述电荷存储电容器中，并且，通过所述开关元件读取存储在所述电荷存储电容器中的电荷，作为放射线探测信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤贤治，吉牟田利典，德田敏，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]