放射线检测装置

技术领域

本公开涉及放射线检测装置。

背景技术

基于像素型电极的气体电子放大型的放射线检测装置的研究正在推进。这样的放射线检测装置通过使用像素型电极来检测放射线。此时，能够检测带电粒子的轨迹(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-6047号公报

专利文献2：日本专利5790750号公报

专利文献3：日本专利5515881号公报

发明内容

发明要解决的课题

根据在专利文献1～3中公开的放射线检测装置，由于放射线(带电粒子)与气体进行相互作用而产生电子，在像素型电极中捕捉该电子，由此间接地检测放射线。在该情况下，在像素型电极中使用的阳极电极以及阴极电极分别在正交的方向上连接，信号被检测为X方向、Y方向上的矩阵，从装置端部进行信号的取出。然而，在使用了该检测方法的情况下，在分隔开的场所中同时产生了检测信号的情况下，存在难以将这些信号分离的情况。

此外，在以往的检测方法的情况下，检测元件隔着设置在元件端部的布线基板等与周边电路连接，但是由于微弱信号而容易载入噪声，因此存在检测精度下降的情况。

此外，如专利文献2那样，为了保护微弱信号，需要屏蔽构件(未图示)。

本公开的目的之一在于，提供一种位置检测精度高的放射线检测装置。

用于解决课题的手段

在本公开的一个实施方式中，提供一种放射线检测装置，其具有检测元件、布线层和电路元件，所述检测元件：基材，具有第1面以及第1面的相反侧的第2面；第1电极，配置在第1面；第2电极，在第1方向上与第1电极相邻；第3电极，在与第1方向交叉的第2方向上与第1电极相邻；第4电极，在第1方向上与第3电极相邻，在第2方向上与第2电极相邻；和配置在基材的第1面上，设置在第1电极与第2电极之间、第1电极与第3电极之间、第2电极与第4电极之间以及第3电极与第4电极之间的第5电极，所述布线层配置在第2面侧，包含与第1电极连接的第1布线、与第2电极连接的第2布线、与第3电极连接的第3布线以及与第4电极连接的第4布线，所述电路元件与布线层对置地配置，与第1布线、第2布线、第3布线以及第4布线连接。

在上述放射线检测装置中，也可以是，第1电极、第2电极、第3电极以及第4电极具有从第1面贯通到第2面的部分。

在上述放射线检测装置中，也可以是，第5电极具有包围第1电极的第1开口部、包围第2电极的第2开口部、包围第3电极的第3开口部以及包围第4电极的第4开口部。

在上述放射线检测装置中，也可以是，第1开口部、第2开口部、第3开口部以及第4开口部具有圆形形状。

在上述放射线检测装置中，也可以是，还包含第2检测元件，与检测元件分隔开地设置。

在上述放射线检测装置中，也可以是，检测元件与第2检测元件通过架设的电极而电连接。

在上述放射线检测装置中，也可以是，第5电极具有从第1面贯通到第2面的部分。

在上述放射线检测装置中，也可以是，包含：外部连接端子，配置在布线层上，具有与布线连接的部分。

在上述放射线检测装置中，也可以是，外部连接端子的厚度比电路元件的厚度大。

在上述放射线检测装置中，也可以是，第5电极具有从第1面贯通到第2面的部分，经由设置在布线层的第5布线与外部连接端子连接。

在上述放射线检测装置中，也可以是，还包含：布线基板，与电路元件对置地配置；以及外部连接端子，配置在电路元件与布线基板之间。

在本公开的一个实施方式中，提供一种放射线检测装置，其具有：检测元件，探测放射线与物质相互作用而产生的电荷的两个以上的电极在同一平面上在第1方向以及与第1方向交叉的第2方向上分离地配置；布线层，具有分别与两个以上的电极的每一个连接的布线；连接焊盘，配置在布线层上的同一平面上，分别与布线连接；以及电路元件，与连接焊盘对置地配置，与连接焊盘连接。

在上述放射线检测装置中，也可以是，物质为气体。

在上述放射线检测装置中，电可以是，外部连接端子配置在电路元件的外侧。

在上述放射线检测装置中，也可以是，包含：第2外部连接端子，配置在电路元件上，具有与布线层连接的部分。

在上述放射线检测装置中，也可以是，电路元件包含：输入部，该输入部具有输入端子、前置放大部以及配置在输入端子与前置放大器之间的AC耦合电路。

在上述放射线检测装置中，也可以是，在电路元件与第1布线、第2布线、第3布线以及第4布线之间具有保护电路。

在上述放射线检测装置中，也可以是，保护电路为熔丝元件。

发明效果

根据本公开的一个实施方式，能够提供一种位置检测精度高的放射线检测装置。

附图说明

图1是本公开的第1实施方式中的放射线检测器的立体图。

图2是说明本公开的第1实施方式中的放射线检测装置中的检测元件的电极部分的俯视图。

图3是说明本公开的第1实施方式中的放射线检测装置的剖视图(图2中的剖面线A-A’的剖面构造)。

图4是本公开的第1实施方式中的放射线检测装置100的仰视图。

图5是说明使用了本公开的第1实施方式中的放射线检测装置的放射线的检测原理的图。

图6是说明在本公开的第1实施方式中的放射线检测装置中，在阳极电极捕捉到电子时的各电极中产生的电荷的图。

图7是说明本公开的第1实施方式中的放射线检测装置中的检测信号的流动的图。

图8是说明在本公开的第1实施方式中的放射线检测装置中的检测信号的流动的图。

图9是本公开的第1实施方式中的放射线检测装置的电路图的一部分。

图10是说明本公开的第2实施方式中的放射线检测装置的剖视图。

图11是说明本公开的第3实施方式中的放射线检测装置的剖视图。

图12是说明本公开的第4实施方式中的放射线检测装置的剖视图。

图13是本公开的第4实施方式中的放射线检测装置的俯视图的一部分。

图14是说明本公开的第5实施方式中的放射线检测装置的剖视图。

图15是说明本公开的第6实施方式中的放射线检测装置的剖视图。

图16是说明本公开的第7实施方式中的放射线检测装置的剖视图。

图17是本公开的第8实施方式中的放射线检测装置的电路图的一部分。

图18是说明本公开的各实施方式中的放射线检测装置的具体的结构例的图。

图19是说明本公开的各实施方式中的放射线检测装置的具体的结构例的图。

图20是说明以往的放射线检测装置的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的一个实施方式涉及的放射线检测装置进行详细说明。另外，以下所示的实施方式是本公开的实施方式的一个例子，本公开并不限定于这些实施方式而进行解释。另外，在本实施方式中参照的附图中，存在对同一部分或具有同样的功能的部分标注相同的附图标记或类似的附图标记(在数字后面仅赋予了A、B等的附图标记)，并省略其重复的说明的情况。此外，为了便于说明，附图的尺寸比率(各结构间的比率、纵横高度方向上的比率等)存在与实际的比率不同，或者结构的一部分从附图中省略的情况。

<第1实施方式>

(1-1.放射线检测器10的结构)

使用图1，对具备本公开的一个实施方式涉及的放射线检测装置100的放射线检测器10的结构的概要进行说明。本实施方式涉及的放射线检测器10具备漂移(drift)电极80、放射线检测装置100以及腔室50。漂移电极80和放射线检测装置100在腔室50内隔着一定的空间对置地配置。

在腔室50的内部，封入有氩、氙等稀有气体、与包含乙烷、甲烷等在常温下气体的烷烃或二氧化碳的具有消光作用的气体(淬灭(quenching)气体)的混合气体。另外，在腔室50的内部可以以单体封入这些气体，也可以封入二种以上的混合气体。

(1-2.放射线检测装置100的结构)

对放射线检测装置100的构造进行说明。在以下的说明中，示出检测元件110以4×4配置有成为捕捉电子的单位的像素(阳极电极)的例子。另外，该配置是用于使说明容易化的例示。实际上，配置256×256等大量的像素的情况多。

图2是说明本公开的第1实施方式中的放射线检测装置100中的检测元件110的电极部分的俯视图。图3是示出本公开的第1实施方式中的放射线检测装置100的剖面构造(图2中的剖面线A-A’的剖面构造)的示意图。图4是本公开的第1实施方式中的放射线检测装置100的仰视图。放射线检测装置100包含检测元件110、布线层130、外部连接端子140、电路元件150以及布线基板170。以下，对各结构进行详细叙述。

如图2和图3所示，在检测元件110中，在绝缘基板108的第1面108a上配置有阳极电极101以及阴极电极103。在该例子中，阳极电极101沿着X方向(第1方向)以及Y方向(第2方向)配置为矩阵状。此外，在该例子中，在X方向上相邻的阳极电极101间的距离和在Y方向上相邻的阳极电极101间的距离相等。另外，X方向与Y方向以90度交叉。

阳极电极101对应于成为捕捉电子的单位的像素。如上所述，在该例子中，阳极电极101对应于X方向上的4个像素、Y方向上的4个像素、合计16个像素进行配置。在以下的说明中，存在将配置有16个像素的区域称为检测区域的情况。

在图2中，将放射线检测装置100的多个阳极电极101根据其配置的场所，称为阳极电极101-xy。这里的x表示以阳极电极101-11(在图2中左下的像素)为基准的X方向上的坐标(1～4)。另一方面，y表示以阳极电极101-11为基准的Y方向上的坐标(1～4)。即，阳极电极101-41对应于右下的阳极电极101，阳极电极101-14对应于左上的阳极电极101，阳极电极101-44对应于右上的阳极电极101。此时，阳极电极101-32(也称为第2电极)在X方向上与阳极电极101-22(也称为第1电极)相邻。阳极电极101-23(也称为第3电极)在Y方向上与阳极电极101-22相邻。阳极电极101-33(也称为第4电极)在X方向和Y方向之间的方向上与阳极电极101-22相邻。而且，进而，阳极电极101-33在X方向上与阳极电极101-23相邻，在Y方向上与阳极电极101-32相邻。

此外，作为表示像素的位置的情况，有时还称为像素(xy)。例如，像素(11)对应于阳极电极101-11。

在上述中，阴极电极103(也称为第5电极)设置为面状，具有配置为格子状的多个圆形形状的开口部103a。阳极电极101各自被对应的开口部103a包围而设置。具体地，阳极电极101-22被开口部103a-22(也称为第1开口部)包围而设置。阳极电极101-32被开口部103a-32(也称为第2开口部)包围而设置。阳极电极101-23被开口部103a-23(也称为第3开口部)包围而设置。阳极电极101-33被开口部103a-33(也称为第4开口部)包围而设置。此时，能够称为阴极电极103设置在阳极电极101-22与阳极电极101-32之间、阳极电极101-22与阳极电极101-23之间、阳极电极101-23与阳极电极101-33之间、以及阳极电极101-32与阳极电极101-33之间、进而阳极电极101-22与阳极电极101-33之间。

此外，阴极电极103的外形设置得比绝缘基板的外形小。由此，在制造检测元件110时，能够防止阴极电极103剥离。

在阳极电极101以及阴极电极103中，例如使用铜作为导电材料。

在绝缘基板108(也称为基材)中使用高电阻材料。在该例子中，使用玻璃基板作为绝缘基板108。绝缘基板108的厚度没有特别限制，只要具有所希望的厚度即可。在该例子中，绝缘基板108的厚度为300μm。

多个阳极电极101经由设置在绝缘基板108的贯通孔108c的从第1面108a贯通到第2面108b的贯通电极111与设置在绝缘基板的第2面108b的阳极布线121连接。阳极布线121的线宽度没有限定，但是优选为细的。具体地，优选为20μm以下。由于阳极布线121的线宽度细，所以能够将阳极布线121与阴极电极103之间的电容抑制得小，能够增大阳极电极101与阴极电极103之间的电场集中，能够提高后述的电子雪崩中的放大率。另外，在该例子中，将阳极电极101以及贯通电极111一并定义为一个阳极电极。此时，能够将贯通电极111设为从第1面108a贯通到第2面108b的部分，将阳极电极101设为在开口部103a中露出的部分。在该例子中，在检测元件110中，阳极电极101-22、阳极电极101-32、阳极电极101-23以及阳极电极101-33分别具有贯通的部分。

此外，阳极电极101也可以在与贯通电极111之间具有通孔电极106。通孔电极106设置在绝缘层105的通孔105a。通孔电极106的上表面部分106a的直径d5优选比阳极电极101的直径d2小。由此，在制造检测元件110时，即使在对通孔电极106的上表面进行了蚀刻的情况下，也可以防止蚀刻液浸透到设置在绝缘基板108的贯通孔108c内。同样地，在阳极布线121与贯通电极111之间设置通孔电极126。通孔电极126配置于设置在绝缘层125的通孔125a。在本实施方式中，将绝缘基板108以及绝缘层105一并作为基材。

在绝缘层105以及绝缘层125使用绝缘材料。在该例子中，在绝缘层105使用聚酰亚胺树脂。另外，在绝缘层105除了设置聚酰亚胺树脂以外的有机绝缘材料以外，还可以设置氧化硅膜等无机绝缘材料。

阳极布线121对于各个阳极电极101各配置一个。例如，对于阳极电极101中的阳极电极101-22，对应地配置阳极布线121中的阳极布线121-22。同样地，对于阳极电极101-32、阳极电极101-23以及阳极电极101-33，分别对应地配置阳极布线121-32、阳极布线121-23以及阳极布线121-33。阳极布线121与设置在布线层130的连接焊盘133连接。此时，阳极布线121也可以在具有用作端子的部分的同时，具有以布线状围绕的部分。通过使阳极布线121与阳极电极101一对一地对应，如后所述，即使在不同坐标在相同时刻由两个阳极电极捕捉到电荷，也能够正确地掌握检测位置。

作为电压施加用，阴极电极103经由设置在绝缘基板108的贯通孔108c的贯通电极113(也称为从第1面108a贯通到第2面108b的部分)与设置在绝缘基板108的第2面108b的阴极布线123连接。此时，将阴极电极103以及贯通电极113一并定义为阴极电极。在上述中，阴极电极103能够具有从第1面108a贯通到第2面108b的部分。

布线层130除了上述的阳极布线121、阴极布线123、绝缘层125、通孔电极126以外，还包含绝缘层131、通孔电极132、连接焊盘133。连接焊盘133经由设置在绝缘层131内的通孔的通孔电极132与阳极布线121连接。此时，连接焊盘133与阳极布线121对应地设置多个。具体地，阳极布线121-22与作为连接焊盘133之一的第1布线连接。阳极布线121-32与作为连接焊盘133之一的第2布线连接。阳极布线121-23与作为连接焊盘133之一的第3布线连接。阳极布线121-33与作为连接焊盘133之一的第4布线连接。

绝缘层131使用与绝缘层105同样的材料。在该例子中，在绝缘层131使用聚酰亚胺树脂。在连接焊盘133使用与阳极电极101、阳极布线121同样的材料。在通孔电极132使用与通孔电极106同样的材料。在该例子中，在通孔电极132以及连接焊盘133使用铜。

如图3以及图4所示，电路元件150在绝缘基板108的第2面108b侧，配置在布线层130上。此时，电路元件150配置在检测元件110的中央位置，在电路元件150的外侧配置外部连接端子140。另外，出于例示的关系，图3在电路元件150的两侧配置有一个外部连接端子140。

此时，作为电压供给用，阴极布线123经由连接焊盘133的一部分(也称为第5布线)与外部连接端子140之一(在该例子中为外部连接端子140-1)连接。在本实施方式中，能够不经由电路元件150，进行向检测元件110的高电压的供给。由此，能够分离信号系统和高压电源系统，因此能够防止产生噪声。

电路元件150的输入端子151经由凸块电极145(也称为第2外部连接端子)与连接焊盘133连接。此时，能够说，连接焊盘133(第1布线、第2布线、第3布线以及第4布线)各自独立地与电路元件150连接。

作为凸块电极145，使用铜(Cu)柱。在Cu柱的情况下，在连接焊盘133上与Cu柱之间设置UBM(Under Bump metal，凸块下金属)，进而在Cu柱的上部配置焊料。在电路元件150的安装中，为了保护输入端子151，设置密封材料137。在该例子中，作为密封材料137使用底部填充材料。另外，对于密封材料137，也可以在连接安装时与凸块电极145一并使用各向异性导电膜(ACF)、各向异性导电膏(ACP)、非导电膏(NCP)、非导电膜(NCF)等密封材料。

外部连接端子140配置在布线层130上。外部连接端子140与布线基板170连接。在外部连接端子140使用焊料球。在焊料球的情况下，也可以在布线层130的连接焊盘133与外部连接端子140之间设置包含镍(Ni)、金(Au)的层叠的UBM。另外，外部连接端子140并不限定于焊料球，也可以使用引线布线。从连接焊盘133的上表面到焊料球的上部为止的距离h1(也称为外部连接端子140的厚度)比电路元件150的厚度h2大。

此外，在图3中，电路元件150和布线基板170经由布线层130以及外部连接端子140连接。另外，虽然未图示，但是也可以通过在布线层130、外部连接端子140以及布线基板170的间隙填充底部填充树脂来进行密封。

在该例子中，在布线基板170使用印刷布线基板。作为布线基板170的布线材料，使用铜布线。在布线基板170安装有信号处理电路、控制电路。

在此，对于放射线检测装置100的各结构的尺寸，如以下例示。

·相邻的阳极电极101的中心间距离d1(1像素长度)：0.4mm

·阳极电极101的直径d2：60μm

·开口部103a的直径d3：250μm

·阳极电极101以及阴极电极103间的距离d4：75μm

·通孔电极106的上表面部分的直径d5：50μm

·检测元件110一边的长度d6：9.6mm

·电路元件150一边的长度d7：5mm

·从电路元件150的端部到检测元件110的端部为止的距离d8：2.3mm

·在电路元件150中的相邻的输入端子151之间的中心间距离：0.2mm

·相邻的外部连接端子140的中心间距离d9(1像素长度)：0.5mm

·外部连接端子140的厚度h1：0.3mm

·集成电路的厚度h2：0.2mm

(1-3.放射线的检测原理)

以下，使用图5以及图6对放射线检测器10中的放射线的检测原理进行说明。漂移电极80被施加相对于接地电压(GND)为负的电压。阳极电极101被施加接地电压(GND)。阴极电极103被施加相对于接地电压(GND)为负的电压。在该例子中，对阴极电极103施加-400V。另外，也可以分别改变赋予阳极电极101和阴极电极103的电压来使用。

图5是说明使用了本公开的第1实施方式中的检测元件110的放射线的检测原理的图。若放射线(带电粒子EP)入射到腔室50，则由于与存在于腔室50内的气体的相互作用而形成电子云EC。通过使在漂移电极80与阳极电极101之间产生的电场E，该电子云的各电子沿着Z方向被吸引到检测元件110侧。被吸引到检测元件110侧的电子通过由阴极电极103以及阳极电极101形成的高电场加速，被吸引到阳极电极101。此时，电子与气体碰撞，使气体电离。通过电离产生的电子雪崩式地增殖并被阳极电极101捕捉。通过所捕捉的电子，阳极电极101具有负电荷，阴极电极103带正电。通过这样增殖了的电子的影响，从这些电荷产生的脉冲信号(电压变动)变大到能够作为电信号而读出的程度。

此外，通过使用在这些检测信号中产生电压变动的时刻和输出产生该电压变动的电信号的端子(阳极电极)的位置，能够运算带电粒子EP的轨迹。

在图5以及图6的情况下，在阳极电极101-22以及阳极电极101-33中捕捉电子。此时，由阳极电极101-22捕捉到的电子从阳极电极101-22流到阳极布线121-22，进而经由连接焊盘133、凸块电极145以及输入端子151发送到电路元件150。同样地，由阳极电极101-33捕捉到的电子从阳极电极101-33流到阳极布线121-33，进而经由连接焊盘133、凸块电极145以及输入端子151发送到电路元件150。

在此，对以往的检测方法进行说明。图20是以往的放射线检测装置的俯视图。在以往的情况下，电信号从阳极电极501向配置在绝缘基板508的端部的端子电极505发送，进而经由连接布线507使用设置在外部的集成电路读出。在以往的检测方法的情况下，由于阳极电极501的端子电极505以及阴极电极503的端子电极513分别在正交的方向上配置，所以检测信号被检测为X方向以及Y方向上的矩阵。

对于上述，进行更具体的说明。在以往的检测方法中，在配置有阳极电极501(阳极电极501-1～501-4)以及阴极电极503(阴极电极503-1～503-4)的情况下，作为排列编号，将从左起第2个阳极电极作为阳极电极501-2，将第3个阳极电极作为阳极电极501-3，作为排列编号，将从下起第2个阴极电极作为阴极电极503-2，将第3个阴极作为阴极电极503-3。阳极电极501-2的四个电极分别在绝缘基板508的相反侧的面连接。阳极电极501-3也同样。阳极电极501-2、阳极电极501-3、阴极电极503-2以及阴极电极503-3分别交叉的位置S成为S(501-2、503-2)、S(501-2、503-3)、S(501-3、503-2)、S(501-3、503-3)这四个。在起因于放射线与气体的相互作用而产生电离的电子的情况下，在阳极电极501-2和阳极电极501-3中同时检测信号，并且在阴极电极503-2和阴极电极503-3中同时检测信号。此时，在判断为这些信号匹配的情况下，不能判别是在S(501-2、503-2)和S(501-3、503-3)中同时检测到的，还是在S(501-2、503-3)和S(501-3、503-2)中同时检测到的。其结果是，在不同的场所中同时产生了检测信号的情况下，难以分离这些信号。

另外，在以往的检测方法中，如果利用各电极图案中的信号传输速度的差、信号量等，则也能够进行检测位置的区分。然而，实际上，检测的电极图案间的距离越短，检测位置的区分越变得困难。进而，检测到信号的电极数越增加，越变得更加困难。

另一方面，在本实施方式的情况下，如图2所示，阳极布线121分别对于X方向以及Y方向这两个方向上分离地设置，电信号(电荷)从阳极电极101流到阳极布线121，进而经由连接焊盘133、凸块电极145以及输入端子151发送到电路元件150。此时，相当于以往的端子电极的电极会由阳极布线121来承担。如上所述，由于对于阳极布线121各自配置为固有的布线，电路元件150的输入端子151也分别分离地设置，因此即使在不同的场所同时产生了检测信号，也能够高精度且容易地分离。

这样，本实施方式中的放射线检测装置100即使在两个阳极电极101中同时捕捉到电子的情况下，也能够容易地确定检测位置。因此，能够降低误检测，其结果是，放射线的位置检测精度提高。

另外，在该例子中，检测元件110具有4×4的像素(阳极电极101)，但是通过以一个阳极电极101为基准，至少具有在X方向上排列的两个阳极电极101和在Y方向上排列的两个阳极电极101，能够使结构一般化。在X方向或Y方向上排列的两个阳极电极101可以定义为相邻的阳极电极101，也可以定义为不相邻的阳极电极101。在通过不相邻的两个阳极电极101来进行一般化的情况下，在其间会存在其他阳极电极101。

在相互相邻的情况下，四个(2×2)阳极电极101例如对应阳极电极101-22、101-23、101-32、101-33(像素(22)、(23)、(32)、(33))。在相互不相邻的情况下，四个(2×2)阳极电极101例如对应于阳极电极101-11、101-14、101-41、101-44(像素(11)、(14)、(41)、(44))。

(1-4.检测信号的流动)

图7以及图8是示出放射线检测装置100中的检测信号的流动的概略图。

在放射线检测装置100中，如图7所示，由检测元件110检测到的信号经由布线层130发送到电路元件150。发送到电路元件150的检测信号在电路元件150内的内部电路中进行运算处理。接下来，如图8所示，进行了运算处理的信息经由布线层130、外部连接端子140发送到布线基板170。

在本实施方式中，放射线检测装置100在从检测元件110发送到电路元件150之间不使用附加的布线(例如设置在检测元件的端部的柔性印刷基板等)，而进行检测信号等信息发送。因此，不需要获取检测位置信息时的匹配(对照)处理。因此，能够使检测信号的处理速度提高。此外，通过使用本实施方式，也可以在端部不设置布线、电路等，因此能够扩大检测元件110的检测区域。

(1-5.放射线检测装置的电路元件的电路结构)

接着，使用附图对放射线检测装置100的电路结构，特别是以电路元件150的输入部150a为中心进行说明。图9是放射线检测装置100的电路图。

在图9中，在检测元件110中得到的信号(电荷)经由布线(连接焊盘133)发送到电路元件150。电路元件150在输入部150a中具有输入端子151、AC耦合电路160、前置放大器155(前置放大器)、电荷/电压变换电容器157以及电阻159。

输入端子151在一端与检测元件110连接。从检测元件110朝向输入端子151发送电荷作为信号，电荷输入到输入部150a。

AC耦合电路160设置在输入端子151与前置放大器155之间。AC耦合电路160包含耦合电容器161以及电阻162。AC耦合电路160具有如下功能，即，通过耦合电容器161去除输入进来的包含直流信号、交流信号的检测信号中的直流信号，仅输出交流信号。

前置放大器155设置为分立型的电路元件。前置放大器155具有对从检测元件110发送来的电荷进行放大的功能。在输入部150a中，前置放大器155与电荷/电压变换电容器157以及电阻159一起使用，进行了放大的电荷作为电压信号(脉冲信号)例如以锯型波形输出。

在此，对于放射线检测装置100的内部电路结构，如以下例示。这些值能够根据成为脉冲信号的电荷的捕捉状态和之后的持续时间等适当地进行变更。

·耦合电容器161的电容值：1000pF

·电阻162的电阻值：1MΩ

·电荷/电压变换电容器157的电容值的电容值：1pF

·电阻159的电阻值：100kΩ

另外，在放射线检测装置100中，阳极电极101成为浮动状态，存在检测信号中载入噪声的情况。此外，在阳极电极101以及阴极电极间，存在产生由异物等引起的漏电流，或者产生由异常放电引起的短路的情况。

然而，在本实施方式的情况下，由于具有AC耦合电路160，由检测元件110捕捉到的电荷不会直接输入到电路元件150的内部电路，而输入作为电压信号(脉冲信号)的变动信号。因此，保护电路元件150免受由暂时性的过电流等造成的损坏。此外，通过使用本实施方式，从检测信号还去除不需要的噪声。由此，能够提高微弱的信号中的信号-噪声比(SN比)。

<第2实施方式>

在本实施方式中，对与第1实施方式相比，外部连接端子的位置不同的放射线检测装置进行说明。另外，对在第1实施方式中说明的结构，援引其说明。

图10是放射线检测装置100A的剖视图。放射线检测装置100A包含检测元件110、包含连接焊盘133的布线层130、外部连接端子140A、电路元件150以及布线基板170。

在放射线检测装置100A中，外部连接端子140A配置在电路元件150与所对置的布线基板170之间。检测信号(电荷)从检测元件110发送到电路元件150，在电路元件150中进行运算处理。然后，进行了运算处理的信息经由设置在电路元件150内的贯通电极141以及电极143以及外部连接端子140A发送到布线基板170。在上述中，能够说，从连接焊盘133与外部连接端子140A间接地连接。

在贯通电极141使用TSV(Through Silicon Via，硅通孔)。贯通电极141的直径没有特别限制，例如可以为20μm。

电极143可设置层叠了镍(Ni)以及金(Au)的UBM。另外，在UBM也可以包含铜(Cu)。此外，也可以在电极143与贯通电极141之间使用柱电极(铜电极)。

在使用了本实施方式的情况下，能够不经由布线层130，而经由设置在电路元件150内的贯通电极141以及电极143，进一步进行信号的高速处理。

<第3实施方式>

本实施方式示出设置有多个第1实施方式的电路元件的例子。

图11是放射线检测装置100B的剖视图。如图11所示，放射线检测装置100B具有检测元件110、布线层130、外部连接端子140以及电路元件150B。在放射线检测装置100B中，电路元件150B被设置多个，经由外部连接端子140与布线基板170连接。在该例子中，在电路元件150B中的相邻的电路元件150B-1以及电路元件150B-2使用相同种类的电路元件。电路元件150B根据检测元件110的大小，配置与需要的数量对应的量。能够说，通过使用本实施方式，能够适当选定检测元件110与电路元件150B的尺寸的大小。

在本实施方式中，通过设置多个相同种类的电路元件，能够用块分割检测区域。通过按每个块进行分割，能够提高信号的处理速度。

此外，在由于放射线与气体的相互作用以及电子雪崩而产生的电荷被阳极电极101捕捉时，在检测元件110中会局部地产生电位变动。此时，为了使发生了电子雪崩的阳极电极101的电位稳定，经由外部连接端子140进行电源供给，但是存在没有发生电子雪崩的其他阳极电极101的电位变得不稳定(不稳)的情况。然而，通过使用本实施方式，关于电源供给，由于检测区域被按每个块分割，所以可抑制变动的影响。因此，能够谋求检测元件中的电位稳定性。

另外，在本实施方式中，说明了设置多个相同种类的电路元件的例子，但是并不限定于此。在电路元件150C也可以组合使用不同种类的电路元件。在该情况下，也可以将进行模拟信号处理的电路元件和进行数字信号处理的电路元件分开使用。此外，也可以设置进一步处理在电路元件中进行了运算处理的信号的电路元件。

<第4实施方式>

本实施方式示出设置有多个第1实施方式的检测元件以及电路元件的例子。

图12是放射线检测装置100C的剖视图。图13是放大了放射线检测装置100C的俯视图的一部分的图。如图12所示，放射线检测装置100C具有检测元件110C、布线层130、外部连接端子140以及电路元件150C。在放射线检测装置100C中，检测元件110C以及电路元件150C分隔地被设置多个，与布线基板170连接。在该例子中，在检测元件110C中，检测元件110C-1与电路元件150C-1连接，检测元件110C-2与电路元件150C-2连接。

此外，检测元件110C-1以及检测元件110C-2也可以通过架设在阴极电极103C-1以及阴极电极103C-2的连接电极107电连接。在该例子中，在连接电极107使用铜布线。另外，连接电极107并不限定于铜布线，可以通过引线接合进行连接，也可以使用涂敷导电性膏后使其固化的材料，还可以进行焊料连接。另外，连接电极107也可以不必定设置。

在此，对于放射线检测装置100C的各结构的尺寸，如以下例示。

·相邻的阳极电极101的中心间距离d1(1像素长度)：0.4mm

(即使在相邻的检测元件110C-1、检测元件110C-2之间也同样)

·阳极电极101的直径d2：60μm

·开口部103a的直径d3：250μm

·检测元件110C一边的长度d6：9.55mm

·相邻的检测元件110C-1的端部与检测元件110C-2的端部之间的距离d11：50μm

在放射线检测装置100C中，在同一检测元件110C-1内的相邻的阳极电极101C间的距离与设置在相邻的检测元件110C-1的最外侧的阳极电极101间的距离相同。因此，即使放射线检测装置100C变得大型，也与使用一个大的检测元件的情况相同。

因此，通过使用本实施方式，能够组合多个检测元件以及电路元件，因此能够容易地构成所希望的尺寸的放射线检测装置，并且能够提供大面积的放射线检测装置。

<第5实施方式>

本实施方式示出电路元件的大小与第1实施方式的检测元件不同的例子。

图14是放射线检测装置100D的剖视图。如图14所示，放射线检测装置100D具有检测元件110、布线层130、接合线142以及电路元件150D。

在放射线检测装置100D中，电路元件150D也可以配置得比检测元件110大。此时，在电路元件150的检测元件110侧优选设置放射线保护膜152。在该例子中，作为放射线保护膜152，使用聚酰亚胺膜。放射线保护膜152的厚度适当调整即可。由此，防止由电路元件150D中的放射线引起的软错误。此外，也可以代替在其他实施方式中使用的外部连接端子140而使用接合线142来连接电路元件150D和布线基板170。在该情况下，优选通过用绝缘树脂等密封接合线142来进行保护。

<第6实施方式>

本实施方式示出第1实施方式的布线基板配置的场所不同的例子。

图15是放射线检测装置100E的剖视图。如图15所示，放射线检测装置100E具有检测元件110、布线层130、外部连接端子140E、电路元件150以及布线基板170E。

在放射线检测装置100E中，外部连接端子140E以及布线基板170E也可以配置在检测元件110的检测侧。决定检测元件110在腔室内的配置位置的是布线基板。另一方面，为了在阳极电极捕捉到电子的时间，计测产生了与气体的相互作用的Z方向上的位置，需要正确地设定配置阳极电极的Z方向位置。在检测元件110的基材以及布线层130中，有时产生制造上或者制造批次间的厚度偏差，因此通过在检测元件110的形成有阳极电极的检测侧配置布线基板，使阳极电极的Z方向位置稳定。因此，能够使Z方向上的计测精度提高。此时，布线基板170E优选具有开口部170Ea。此外，优选使形成有检测元件110的阳极电极以及阴极电极的区域与该开口部170Ea匹配地配置。在检测元件110中，除了配置有阳极电极以及阴极电极的区域以外，还需要配置外部连接端子140E的区域。另一方面，由于检测元件110的配置有阳极电极以及阴极电极的面成为在与漂移电极之间产生的电场的基准面，所以与第1实施方式相比，能够以与布线基板以及外部连接端子的厚度对应的量，对于电场方向使放射线检测器小型化。

<第7实施方式>

本实施方式示出布线基板的结构不同的例子。

图16是放射线检测装置100F的剖视图。如图16所示，放射线检测装置100F具有检测元件110、布线层130、外部连接端子140F以及电路元件150以及布线基板170F。

在放射线检测装置100F中，在布线基板170F使用具有可挠性的柔性印刷基板(FPC)。在外部连接端子140F也可以使用ACF。布线基板170F由于具有可挠性，能够与放射线检测装置100F的配置位置无关地进行向腔室外的信号取出。在刚性的布线基板的情况下，进行向腔室外的信号取出部分被限定，或者需要在刚性的布线基板进一步连接连接器端子、电缆。因此，通过使用具有可塑性的布线基板170F，连接点变少，能够提高可靠性上的品质。进而，放射线检测装置100F能够以大致检测元件110的尺寸构成腔室。因此，能够使放射线检测装置100F小型化，也能够使构成漂移电极80或者腔室的构件小型化，因此能够削减产品成本。此外，来自检测元件110的信号在电路元件中被聚集，作为高速串行信号在布线基板170F中传输。因此，布线基板170F优选具有拥有电屏蔽层的传输线路。

<第8实施方式>

本实施方式对与第1实施方式相比，电路结构的一部分不同的放射线检测装置进行说明。

图17是放射线检测装置100G的电路图。在图17中，放射线检测装置100G在具有检测元件110、连接焊盘133、包含AC耦合电路160、前置放大器155、电荷/电压变换电容器157以及电阻159的电路元件150的同时，具有保护电路(在该例子中为熔丝元件135)。

熔丝元件135设置在布线层130，配置在连接焊盘133与输入端子151之间。具体地，熔丝元件135设置在连接焊盘133(在第1实施方式中说明的第1布线、第2布线、第3布线以及第4布线)各自与对应于其的电路元件150的输入端子151之间。在熔丝元件135使用金属材料中的低熔点材料。在该例子中，使用铟。另外，在熔丝元件135中，除了铟单体材料以外，还可以使用低熔点焊料(锡-铟合金)等合金材料，也可以使用铜布线。此外，熔丝元件135也可以设置在电路元件150内。在该情况下，优选配置在输入端子151与AC耦合电路160之间。

在熔丝元件135中使用铜布线的情况下，也可以部分地使布线的线宽度变细，或者使布线的厚度变薄。

此外，在熔丝元件135也可以使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)开关。通过使用MEMS开关，能够探测必要以上的电压，对电路元件150施加反馈。

通过使用本实施方式，在过电流流过阳极电极101时，熔丝元件135因发热而熔融切断。由此，在流过过电流时，内置于一个熔丝元件135的导电材料因焦耳热而被熔融切断，成为开放电路，保护电路(例如电路元件150)。

此外，熔丝元件135对于像素电极(阳极电极101、阴极电极103)的每一个进行设置。由此，在一个像素电极中不能进行检测的情况下，由于其他像素电极分离地独立存在，所以不受影响。因此，能够保持高的位置分辨率。

另外，在本实施方式中，作为保护电路示出了设置熔丝元件135的例子，但是并不限定于此。例如，作为保护电路，也可以使用能够使电路开放、切断的开关、压敏电阻或者即使暂时开放切断，也通过电位差进行自我修复的元件等。进而，在保护电路配置在电路元件150内的情况下，也可以使用保护二极管。

此外，也可以在熔丝元件135设置双金属。双金属是使热膨胀率不同的两片金属板贴合而成的。双金属伴随着温度变化而高精度地弯曲。在使用了双金属的情况下，即使因过电流而发热，并暂时弯曲，如果金属板的温度复原，则双金属的位置也能够复原。由此，能够形成可逆的熔丝电路。

<具体的结构例>

以下，示出放射线检测装置100的具体的结构例。

图18是放射线检测器10的立体图。如图18所示，放射线检测器10(也称为容器模块)如上述的那样具有腔室50。在腔室50的内部配置有检测元件110(第1实施方式的情况)、漂移笼70以及漂移电极80。检测元件110和漂移电极80对置地配置。在检测放射线时，在腔室50的内部封入如上所述的稀有气体以及淬灭气体的混合气体。

图19是使用了放射线检测器10的康普顿(Compton)摄像机20的概略结构图。如图19所示，检测模块52设置为从五个方向包围放射线检测装置100。在图19中，对五个部位的检测模块分别标注附图标记52a～52e。另外，示出了在五个方向上设置检测模块52的例子，但是只要在至少一个方向(例如，阳极电极101的下方向)上设置即可。

康普顿摄像机200的原理如下。首先，若γ线从外部入射到放射线检测装置100，则入射γ线以某概率与腔室50内的气体碰撞，产生γ线的散射。图19所示的附图标记A为碰撞位置。因碰撞而行进方向变化了的散射γ线透射放射线检测装置100而入射到检测模块52。若散射γ线入射到检测模块52则产生发光，该发光通过光电子倍增管等变换为电信号。这样得到的电信号作为表示散射γ线入射的位置及其时刻的信息而被获取。此时，也可以获取散射γ线的能量。若获取散射γ线的能量，则构成为限定为来自给定的射线源的γ线在腔室内仅散射一次时所设想的能量范围而进行检测，由此能够去除由多次散射的γ线引起的影响(噪声)。

另一方面，与入射γ线碰撞的腔室50内的气体从附图标记A的位置向给定的方向释放反冲电子e-(带电粒子)。于是，沿着反冲电子的轨迹产生电子云。构成电子云的电子，通过漂移电极80与像素电极(阳极电极101)之间的电场，被吸引到像素电极(阳极电极101)。此时，被吸引到像素电极(阳极电极101)的附近的电子与气体碰撞，使气体电离。进而，通过电离产生的电子雪崩式地增殖，由像素电极(阳极电极101)检测。这样得到的电信号相当于检测信号，该检测信号是能够确定检测到电子的像素的位置以及在该像素中检测到电子的时刻的信号。

另外，根据从散射γ线入射到检测模块52之后到在像素电极(阳极电极101)中检测出电子为止的时间，能够计算从该像素电极(阳极电极101)到产生了电子云的位置为止的距离(z方向上的位置)。

(变形例1)

在本公开的第1实施方式中，示出了在X方向上相邻的阳极电极101间的距离和在Y方向上相邻的阳极电极101间的距离相等，并且X方向和Y方向以90度交叉的例子，但是并不限定于此。此外，在X方向和Y方向上，相邻的阳极电极101间的距离也可以不同。即，所谓矩阵状，并不限于表示正方形配置，此外，也可以不进行最密填充配置。

(变形例2)

此外，阳极电极101以及阴极电极103并不限定于铜，也可以使用镍、金、锡等材料。此外，阳极电极101以及阴极电极并不限定于单个材料，也可以使用合金、多层膜，进而导电性膏等。

(变形例3)

此外，在通孔电极132以及连接焊盘133也可以使用其他导电性材料。例如，可以使用铝、钨、钼、钛等单个材料，也可以使用钛以及铜的层叠膜。例如，钨、钼为重元素，对于通过了检测元件110的放射线具有高的放射线屏蔽能力，因此优选。

(变形例4)

此外，作为布线基板170的布线材料，也可以使用吸收放射线的材料(钨、钼等重的金属材料)、通过放射线引起闪烁发光的材料(例如，碘化铯(CsI)、氟化钡(BaF2))。所使用的材料只要根据放射线的能量、种类适当选择即可。在使用了引起闪烁发光的材料的情况下，能够将摄像元件(图像传感器等)配置在布线基板170上，计测透射了检测元件110的放射线。

(变形例5)

此外，在本公开的第1实施方式中，示出了AC耦合电路160被设置在电路元件150内的例子，但是并不限定于此。例如，AC耦合电路160也可以设置在布线层130。

(变形例6)

此外，在本公开的第1实施方式中，连接焊盘133被示出为一层，但是也可以遍及多层而设置。

(变形例7)

此外，在本公开的第1实施方式中，示出了在绝缘基板108使用玻璃基板的例子，但是也可以使用树脂材料(例如，聚酰亚胺)、液晶聚合物、硅等材料。在使用硅基板的情况下，优选通过在表面实施绝缘处理来使得不经由基板产生漏电流。此外，绝缘基板108也可以通过多种绝缘层的层叠而形成。

(变形例8)

此外，也可以在检测元件110内构成开关元件、保护元件等半导体元件。例如，也可以使用SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)基板，在检测元件的配置有阳极电极以及阴极电极的区域内形成半导体元件。

此外，在本公开的第1实施方式中，也可以在阳极电极101的附近适当设置不参与检测的电极或布线(也称为虚设电极或虚设布线)。通过这些虚设电极或虚设布线，能够使特别是检测元件110的外周端面的与漂移电极的电场(电磁力线)稳定化，能够抑制由阳极电极101检测在检测元件110的外周部中产生的在检测位置上不需要的电子。此外，另一方面，通过设置虚设电极或虚设布线，能够抑制制造工序上的蚀刻、镀敷等的偏差，因此能够使阳极电极以及阴极电极的形状稳定化。

附图标记说明

10：放射线检测器，20：康普顿摄像机，22：像素，50：腔室，52：检测模块，55：前置放大器，70：漂移笼，80：漂移电极，100：放射线检测装置，101：阳极电极，103：阴极电极，103a：开口部，105：绝缘层，105a：通孔，106：通孔电极，106a：上表面部分，107：连接电极，108：绝缘基板，110：检测元件，110c：贯通孔，110C：检测元件，111：贯通电极，113：贯通电极，115：通孔电极，115a：上表面部分，124：引线布线，125：绝缘层，125a：通孔，126：通孔电极，130：布线层，131：绝缘层，132：通孔电极，133：连接焊盘，135：熔丝元件，137：密封材料，140：外部连接端子，141：贯通电极，142：接合线，143：电极，145：凸块电极，150：电路元件，150a：输入部，150C：电路元件，151：输入端子，152：放射线保护膜，155：前置放大器，157：电压变换电容器，159：电阻，160：AC耦合电路，161：耦合电容器，162：电阻，170：布线基板，501：阳极电极，503：阴极电极，508：绝缘基板。