JP2014085175A

JP2014085175A - Radiation detection apparatus

Info

Publication number: JP2014085175A
Application number: JP2012233012A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Oki; 靖之黄木; Koichi Sugimoto; 孝一杉本; Haruki Takada; 春樹高田; Masayuki Kobayashi; 雅之小林; Yasuhiko Suzuki; 康彦鈴木; Akira Yoshida; 晃吉田; Yasuhiro Nakano; 康啓中野
Original assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: JP6081138B2

Abstract

【課題】高エネルギーの放射線を検出可能な放射線検知装置を提供する。
【解決手段】放射線を検出可能な半導体素子が前記放射線の入射方向に複数個並べて、プリント配線基板の表面及び裏面それぞれに搭載され、半導体素子が検出した放射線を検出したエネルギーに応じた電気信号に変換して出力する変換部を具備した入射方向に長い短冊状の検出素子実装基板と、検出素子実装基板を入射方向に直交する第１の方向に複数個並べて搭載した板状の放射線検出モジュールと、入射方向及び第１の方向に直交する第２の方向に複数個並べて搭載された放射線検出モジュールを含み、放射線検出モジュールを防塵しかつ遮光する外壁を備えたセル部と、セル部の下方に設けられ、検出素子実装基板それぞれが出力する電気信号を集計するベース部とを備える。
【選択図】図４ＡA radiation detector capable of detecting high-energy radiation is provided.
A plurality of semiconductor elements capable of detecting radiation are arranged in the radiation incident direction and mounted on the front and back surfaces of a printed wiring board, respectively, and an electric signal corresponding to the energy detected by the semiconductor element is detected. A strip-shaped detection element mounting substrate that is long in the incident direction and includes a conversion unit that converts and outputs, and a plate-shaped radiation detection module in which a plurality of detection element mounting substrates are arranged in a first direction orthogonal to the incident direction. A cell unit including a plurality of radiation detection modules mounted side by side in a second direction orthogonal to the incident direction and the first direction, the cell unit having an outer wall for protecting the radiation detection module from dust and shielding light, and below the cell unit Provided, and a base unit for summing up electrical signals output from the detection element mounting substrates.
[Selection] Figure 4A

Description

本発明は、放射線検知装置に関わり、特に、高エネルギーの放射線を検出する放射線検知装置に関する。 The present invention relates to a radiation detection apparatus, and more particularly to a radiation detection apparatus that detects high-energy radiation.

低エネルギーの放射線（例えば、ガンマ線）を用いた放射線検知装置は、医療用途等において、広く使用されている。このような放射線検知装置においては、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム：Cadmium Telluride）素子等の半導体素子を使って、低エネルギーの放射線（例えば、６００ｋｅＶ以下）を検出することができる。 Radiation detection devices using low-energy radiation (for example, gamma rays) are widely used in medical applications and the like. In such a radiation detection apparatus, low-energy radiation (for example, 600 keV or less) can be detected using a semiconductor element such as a CdTe (Cadmium Telluride) element.

特開２０１０−１８５７５３号公報JP 2010-185753 A

特許文献１には、放射線を検出可能な半導体素子と、該半導体素子をその両面に搭載した基板と、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）とを備えた放射線検出器（放射線検知装置）が開示されている。そして、当該ＦＰＣは、半導体素子を基板と挟み込むように設け、素子用電極に接続する接続パターンを有し、かつ可撓性を有する。
特許文献１の記載の従来の放射線検知装置では、６００［ｋｅＶ］以上の放射線エネルギーまで検出することができなかった。
本発明の目的は、放射線のエネルギーが６００［ｋｅＶ］以上の高エネルギーであっても検出可能な放射線検知装置を提供することにある。 Patent Document 1 discloses a radiation detector (radiation detector) including a semiconductor element capable of detecting radiation, a substrate on which the semiconductor element is mounted, and an FPC (Flexible printed circuits). . The FPC is provided so as to sandwich the semiconductor element with the substrate, has a connection pattern connected to the element electrode, and has flexibility.
The conventional radiation detection apparatus described in Patent Document 1 cannot detect radiation energy of 600 [keV] or more.
An object of the present invention is to provide a radiation detection apparatus capable of detecting even when the energy of radiation is high energy of 600 [keV] or higher.

上記の目的を達成するため、本発明の放射線検知装置は、放射線を検出可能な半導体素子が前記放射線の入射方向に複数個並べて、プリント配線基板の表面及び裏面それぞれに搭載され、前記半導体素子が検出した放射線を当該検出したエネルギーに応じた電気信号に変換して出力する変換部を具備した前記入射方向に長い短冊状の検出素子実装基板と、前記検出素子実装基板を前記入射方向に直交する第１の方向に複数個並べて搭載した板状の放射線検出モジュールと、前記入射方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向に複数個並べて搭載された前記放射線検出モジュールを含み、前記放射線検出モジュールを防塵しかつ遮光する外壁を備えたセル部と、前記セル部の下方に設けられ、前記検出素子実装基板それぞれが出力する電気信号を集計するベース部と、を備える。 In order to achieve the above object, the radiation detection apparatus according to the present invention includes a plurality of semiconductor elements capable of detecting radiation arranged in the incident direction of the radiation and mounted on each of a front surface and a back surface of a printed wiring board. A strip-shaped detection element mounting substrate that is long in the incident direction and includes a conversion unit that converts the detected radiation into an electrical signal corresponding to the detected energy and outputs the electrical signal, and the detection element mounting substrate is orthogonal to the incident direction. A plurality of plate-like radiation detection modules mounted side by side in a first direction; and a plurality of the radiation detection modules mounted side by side in a second direction orthogonal to the incident direction and the first direction. A cell part provided with an outer wall that protects the detection module from dust and shields light, and an electric circuit provided below the cell part and output from each of the detection element mounting substrates. And a base unit that aggregates No..

本発明によれば、高エネルギーの放射線を検出可能な放射線検知装置を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radiation detection apparatus which can detect a high energy radiation is realizable.

本発明の一実施例の放射線検知装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the radiation detection apparatus of one Example of this invention. 本発明の一実施例の放射線検知装置の放射線検出モジュールの構成例の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the structural example of the radiation detection module of the radiation detection apparatus of one Example of this invention. 本発明の一実施例の放射線検知装置の制御基板１２１の一実施例の構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure of one Example of the control board 121 of the radiation detector of one Example of this invention. 本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールの構成を説明するための図であって、放射線検出モジュールを表面から見た図である。It is a figure for demonstrating the structure of the radiation detection module of one Example of the radiation detection apparatus of this invention, Comprising: It is the figure which looked at the radiation detection module from the surface. 本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールの構成を説明するための図であって、放射線検出モジュールを裏面から見た図である。It is a figure for demonstrating the structure of the radiation detection module of one Example of the radiation detection apparatus of this invention, Comprising: It is the figure which looked at the radiation detection module from the back surface. 本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールのサイドフレーム４０１を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the side frame 401 of the radiation detection module of one Example of the radiation detection apparatus of this invention. 本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールの検出素子実装基板本体を示す図である。It is a figure which shows the detection element mounting substrate main body of the radiation detection module of one Example of the radiation detection apparatus of this invention. 本発明の放射線検知装置の一実施例に使用するＣｄＴｅ素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the CdTe element used for one Example of the radiation detection apparatus of this invention. 本発明の放射線検知装置の一実施例に使用する検出素子実装基板４０２に使用するＦＰＣを示す図である。It is a figure which shows FPC used for the detection element mounting board | substrate 402 used for one Example of the radiation detection apparatus of this invention. 本発明の放射線検知装置の一実施例に使用する基板同士を接続する基板接続用ＦＰＣを示す図である。It is a figure which shows FPC for board | substrate connection which connects the board | substrates used for one Example of the radiation detection apparatus of this invention. 本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールの検出素子実装基板を示す図である。It is a figure which shows the detection element mounting board | substrate of the radiation detection module of one Example of the radiation detection apparatus of this invention. 本発明の放射線検出モジュール１０１を放射線検知装置に挿入した状態での部分断面図である。It is a fragmentary sectional view in the state where radiation detection module 101 of the present invention was inserted in a radiation detection device. 本発明の放射線検知装置１００のベース部の一実施例であって、放射線検出モジュール１０１を挿入して取付けることを説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining that the radiation detection module 101 is inserted and attached, which is an embodiment of the base portion of the radiation detection apparatus 100 of the present invention. 本発明の一実施例の放射線検知装置のダストパーテションを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the dust partition of the radiation detector of one Example of this invention. 本発明の一実施例の放射線検知装置において、ベース部にダストパーテションを取付けることを説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating attaching a dust partition to a base part in the radiation detector of one Example of this invention. 本発明の一実施例の放射線検知装置において、ベース部にダストパーテションを取付けた後、さらにセル部を被せ、放射線検出モジュールを覆う様子を説明するための斜視図である。In the radiation detection apparatus of one Example of this invention, after attaching a dust partition to a base part, it covers further a cell part and it is a perspective view for demonstrating a mode that a radiation detection module is covered. 本発明の放射線検知装置の一実施例の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of one Example of the radiation detection apparatus of this invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避ける。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of each drawing, the same reference numerals are assigned to components having a common function, and duplication of description is avoided as much as possible.

図１は、本発明の一実施例の放射線検知装置の回路構成を示すブロック図である。１００は本発明の一実施例の放射線検知装置である。放射線検知装置１００において、１０１−０〜１０１−１４は放射線検出モジュール、１２１は制御基板、１４１はＤＣ電源基板、１６１は高電圧電源基板、１８１は１２［Ｖ］のＤＣ電力を制御基板１２１に供給する電源、１８２はコンソールＰＣ（Personal Computer）である。また、１０９は各種信報線である。各種信号線１０９の信号には、例えば、１０２はＲｅｓｅｔ信号、１０３はＣＳ信号、１０４はＳＣＫ信号、１０５はＳＤＤ信号、１０６はＳＤＩ信号、１０７はバッファステータス信号、１０８はリードビジー信号がある。放射線検出モジュール１０１−０及び１０１−１４は、各種信号線１０９によって制御基板１２１と電気的に接続している。図１では、放射線検出モジュール１０１−１〜１０１−１３を図示していないが、放射線検出モジュール１０１−０及び１０１−１４と同一の接続である。 FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 100 denotes a radiation detection apparatus according to an embodiment of the present invention. In the radiation detection apparatus 100, 101-0 to 101-14 are radiation detection modules, 121 is a control board, 141 is a DC power supply board, 161 is a high voltage power supply board, and 181 is a DC power of 12 [V] to the control board 121. A power supply 182 is a console PC (Personal Computer). Reference numeral 109 denotes various information lines. Examples of the signals of the various signal lines 109 include a reset signal 102, a CS signal 103, an SCK signal 104, an SDD signal 105, an SDI signal 106, a buffer status signal 107, and a read busy signal 108. The radiation detection modules 101-0 and 101-14 are electrically connected to the control board 121 through various signal lines 109. In FIG. 1, the radiation detection modules 101-1 to 101-13 are not shown, but are the same connections as the radiation detection modules 101-0 and 101-14.

図１において、放射線検出モジュール１０１−０〜１０１−１４は、それぞれ、入射してきたガンマ線を、ガンマ線のエネルギーに応じた電気信号に変換して制御基板１２１に出力する。制御基板１２１は、放射線検出モジュール１０１−０〜１０１−１４のそれぞれから入力された電気信号を集計し、ＵＳＢケーブルを介して、集計した情報をコンソールＰＣ１８２に出力する。
コンソールＰＣ１８２は、入力された情報を取り込み、かつ外部機器等に出力する。即ち、コンソールＰＣ１８２は、入力されたエネルギーの情報を、直接あるいはネットワークを介して、モニタ、プリンタ、記憶装置、等の外部機器に出力する。また、コンソールＰＣ１８２は、エネルギーの情報を自機に内蔵されたメモリに格納することや自機に装備されたモニタ画面に表示するようにしても良い。
なお、制御基板１２１が外部機器に出力するためのインタフェースの方式は、ＵＳＢ２．０方式であってもＵＳＢ３．０方式でも良く、また、ＵＳＢ方式ではなく、他の方式のインタフェースを用いて外部機器等に出力しても良い。 In FIG. 1, each of the radiation detection modules 101-0 to 101-14 converts incident gamma rays into electrical signals corresponding to the energy of the gamma rays and outputs them to the control board 121. The control board 121 totals the electrical signals input from each of the radiation detection modules 101-0 to 101-14, and outputs the totaled information to the console PC 182 via the USB cable.
The console PC 182 takes in the input information and outputs it to an external device or the like. That is, the console PC 182 outputs the input energy information to an external device such as a monitor, a printer, or a storage device directly or via a network. Further, the console PC 182 may store the energy information in a memory built in the own machine or display the information on a monitor screen equipped in the own machine.
Note that the interface method for the control board 121 to output to the external device may be the USB 2.0 method or the USB 3.0 method, and the external device is not the USB method but an interface of another method. Or the like.

なお、電源１８１は、ＤＣ電源基板１４１に電力を供給し、ＤＣ電源基板１４１上のＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、供給された電力から、所定のＤＣ電圧を生成し、制御基板１２１や高電圧電源基板１６１に供給する。即ち、制御基板１２１及び高電圧電源基板１６１は、ＤＣ電源基板１４１から所定の電源が供給されることによって動作可能となる。
また、高電圧電源基板１６１の電源部１６２は、ＤＣ電源基板１４１から供給された電源（電圧Ｄ＋５［Ｖ］）から−５００〜−１０００［Ｖ］の高電圧ＨＶを生成し、ＨＶスイッチ１６２に出力する。ＨＶスイッチ１６２は、制御基板１２１から入力される制御信号に応じて、−５００〜−１０００［Ｖ］の高電圧ＨＶを放射線検出モジュール１０１−０〜１０１−１４に供給する。 The power supply 181 supplies power to the DC power supply board 141, and the DC-DC converter 142 on the DC power supply board 141 generates a predetermined DC voltage from the supplied power, and controls the control board 121 and the high voltage power supply. The substrate 161 is supplied. In other words, the control board 121 and the high voltage power supply board 161 are operable when a predetermined power is supplied from the DC power supply board 141.
The power supply unit 162 of the high voltage power supply board 161 generates a high voltage HV of −500 to −1000 [V] from the power supply (voltage D + 5 [V]) supplied from the DC power supply board 141, and supplies the high voltage HV to the HV switch 162. Output. The HV switch 162 supplies a high voltage HV of −500 to −1000 [V] to the radiation detection modules 101-0 to 101-14 in accordance with a control signal input from the control board 121.

図２は、図１の放射線検出モジュール１０１−０〜１０１−１４の１つの構成例の詳細を示す図である。以降の説明において、放射線検出モジュール１０１−０〜１０１−１４を総称して、放射線検出モジュール１０１として説明する場合がある。
図２の放射線検出モジュール１０１において、１０１１は検出素子実装基板、１０１２はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）基板である。また、検出素子実装基板１１０１において、１１１は３２個のＣｄＴｅ素子を含む素子ブロック、１１２は素子ブロック１１１を構成するＣｄＴｅ回路である。１つの素子ブロック１１１は、３２個のＣｄＴｅ回路によって構成される。３２個のＣｄＴｅ回路は、それぞれ、高電圧電源基板１６１から電力ＨＶを供給される。また、検出素子実装基板１１０１は、３組の素子ブロック１１１で構成される。 FIG. 2 is a diagram showing details of one configuration example of the radiation detection modules 101-0 to 101-14 in FIG. In the following description, the radiation detection modules 101-0 to 101-14 may be collectively referred to as the radiation detection module 101 in some cases.
In the radiation detection module 101 of FIG. 2, 1011 is a detection element mounting substrate, and 1012 is an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) substrate. In the detection element mounting substrate 1101, 111 is an element block including 32 CdTe elements, and 112 is a CdTe circuit that constitutes the element block 111. One element block 111 is composed of 32 CdTe circuits. The 32 CdTe circuits are each supplied with power HV from the high voltage power supply board 161. The detection element mounting substrate 1101 includes three sets of element blocks 111.

さらに、ＡＳＩＣ基板１０１２は、３組のＡＳＩＣ回路１１３で構成され、ＡＳＩＣ回路１１３は、それぞれ、６４組のアナログ回路ブロック１１３１で構成される。また、それぞれのＡＳＩＣ回路１１３の出力には、Ａ／Ｄコンバータ１１５が接続され、出力アナログ信号をデジタル信号に変換して、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１１７−１または１１７−２に出力する。
ＡＳＩＣ回路１１３とＦＰＧＡ１１７−１または１１７−２間には、各種信号線１１４が接続される。各種信号線１１４は、例えば、Ｒｅｓｅｔ信号線、ＳＣＩ信号線、Ｔｒｉｇｇｅｒ信号線、及びＣｏｎｔｒｏｌ信号線である。なお、２組のＡＳＩＣ回路１１３は、ＦＰＧＡ１１７−１と接続され、もう１組のＡＳＩＣ回路１１３は、ＦＰＧＡ１１７−２と接続される。さらに、ＦＰＧＡ１１７−２には、Ｐｕｌｌ−ｕｐ／ｄｏｗｎ回路１１６が接続される。 Further, the ASIC board 1012 is composed of three sets of ASIC circuits 113, and each of the ASIC circuits 113 is composed of 64 sets of analog circuit blocks 1131. Further, an A / D converter 115 is connected to the output of each ASIC circuit 113, and an output analog signal is converted into a digital signal and output to an FPGA (Field Programmable Gate Array) 117-1 or 117-2.
Various signal lines 114 are connected between the ASIC circuit 113 and the FPGA 117-1 or 117-2. The various signal lines 114 are, for example, a Reset signal line, an SCI signal line, a Trigger signal line, and a Control signal line. The two sets of ASIC circuits 113 are connected to the FPGA 117-1, and the other set of ASIC circuits 113 are connected to the FPGA 117-2. Further, a pull-up / down circuit 116 is connected to the FPGA 117-2.

その他、ＦＰＧＡ１１７−１及び１１７−２は、それぞれ、制御基板１２１と各種信号線１０９で接続される。各種信号線１０９によって、制御基板１２１から放射線検出モジュール１０１に、それぞれ、Ｒｅｓｅｔ信号１０２、ＣＳ信号１０３、ＳＣＫ信号１０４、及びＳＤＤ信号１０５が出力される。同様に、放射線検出モジュール１０１から制御基板１２１に、ＳＤＩ信号１０６、バッファステータス信号１０７、及びリードビジー信号１０８が出力される。また、ＦＰＧＡ１１７−１及び１１７−２には、それぞれ、ＥＥＰＲＯＭ１１９が接続され、さらにＦＰＧＡ１１７−１には温度データを格納したメモリが接続される。 In addition, the FPGAs 117-1 and 117-2 are connected to the control board 121 by various signal lines 109, respectively. A reset signal 102, a CS signal 103, an SCK signal 104, and an SDD signal 105 are output from the control board 121 to the radiation detection module 101 through various signal lines 109, respectively. Similarly, an SDI signal 106, a buffer status signal 107, and a read busy signal 108 are output from the radiation detection module 101 to the control board 121. The FPGAs 117-1 and 117-2 are each connected to an EEPROM 119, and the FPGA 117-1 is connected to a memory storing temperature data.

図３は、図１の制御基板１２１の一実施例の構成の詳細を示す図である。制御基板１２１において、１２１１はＦＰＧＡ_Ａ、１２１２はＦＰＧＡ_Ｂ、１２１３は温度センサ、１２１４は湿度センサ、１２１５は電圧センサ、１２１６はＵＳＢｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒである。また、ＦＰＧＡ_Ｂ１２１２において、１２１７と１２１８はデータバス、１３１はＦＰＧＡ_Ａ１２１１それぞれとＦＰＧＡ_Ｂ１２１２間の各機器とデータバス１２１７を介して通信するためのインタフェース部である。また、１３２は放射線モジュール１０１を制御するためのモジュール制御装置、１３３はアクイジションコントローラ（Acquisition Controller）、１３４はイベントバッファ（Event Buffer）である。さらに、１３５は温度センサ１２１３、湿度センサ１２１４、及び電圧センサ１２１５とＦＰＧＡ＿Ｂ１２１２間の各機器とデータバス１２１８を介して通信するためのインタフェース部である。また、１３６はＨＶ制御部、１３７はコマンドデコーダ、１３８はＵＳＢｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ１２１６とコマンドデコーダ１３７間で通信するためのインタフェース部である。 FIG. 3 is a diagram showing details of the configuration of one embodiment of the control board 121 of FIG. In the control board 121, 1211 is FPGA_A, 1212 is FPGA_B, 1213 is a temperature sensor, 1214 is a humidity sensor, 1215 is a voltage sensor, and 1216 is a USB peripheral controller. In FPGA_B1212, 1217 and 1218 are data buses, and 131 is an interface unit for communicating with each device between FPGA_A1211 and FPGA_B1212 via the data bus 1217. Reference numeral 132 denotes a module control device for controlling the radiation module 101, 133 denotes an acquisition controller, and 134 denotes an event buffer. Further, reference numeral 135 denotes an interface unit for communicating with each device between the temperature sensor 1213, the humidity sensor 1214, and the voltage sensor 1215 and the FPGA_B 1212 via the data bus 1218. Reference numeral 136 denotes an HV control unit, 137 denotes a command decoder, and 138 denotes an interface unit for communicating between the USB peripheral controller 1216 and the command decoder 137.

図１〜図３で説明したように、本発明の放射線検知装置１００は、ＣｄＴｅ回路１１２を１４４０個搭載する。即ち、ＣｄＴｅ素子を１４４０個搭載する。図１において、１組の放射線検出モジュール１０１には、３組の素子ブロック１１１を有し、１組の素子ブロック１１１には、３２個のＣｄＴｅ素子を有する。合計すると、１組の放射線検出モジュール１０１は、３２個×３組＝９６個のＣｄＴｅ素子を有する。その結果、放射線検知装置１００は、１５組の放射線検出モジュール１０１が搭載されているので、９６個×１５組＝１４４０個のＣｄＴｅ素子を有する。 As described with reference to FIGS. 1 to 3, the radiation detection apparatus 100 according to the present invention includes 1440 CdTe circuits 112. That is, 1440 CdTe elements are mounted. In FIG. 1, one set of radiation detection modules 101 includes three sets of element blocks 111, and one set of element blocks 111 includes 32 CdTe elements. In total, one set of radiation detection module 101 has 32 × 3 sets = 96 CdTe elements. As a result, since the radiation detection apparatus 100 is equipped with 15 sets of radiation detection modules 101, it has 96 × 15 sets = 1440 CdTe elements.

製品の組み立て完了後の結果から、正常に動作しない（不良の）場合には、不良のＣｄＴｅ素子を正常なＣｄＴｅ素子に交換する必要がある。しかし、従来の製品構造では、不良のＣｄＴｅ素子が搭載された放射線検出モジュール１０１１組毎に交換する必要があり、例え、不良のＣｄＴｅ素子が１個だけしかない場合でも、不良のＣｄＴｅ素子だけ交換することができなかった。 If the product does not operate normally (defective) based on the result after assembly of the product, it is necessary to replace the defective CdTe element with a normal CdTe element. However, in the conventional product structure, it is necessary to replace each radiation detection module 1011 set with a defective CdTe element. For example, even when only one defective CdTe element is present, only the defective CdTe element is replaced. I couldn't.

そこで、本発明の放射線検知装置１００は、以下に述べるような構成とした。
即ち、放射線モジュール１０１をフレーム構造とし、短冊状の基板の両面に縦方向に４個（合計８個）のＣｄＴｅ素子を搭載する。この短冊状の基板を放射線検出モジュール１０１のフレームの上下で固定するようにして取付けるようにしたものである。この結果、放射線検出モジュール１０１毎に交換せずに、不良のＣｄＴｅ素子があった場合には、短冊状の検出素子実装基板単位で、不良品を交換可能とした。
以下、図面を使って、本発明の放射線検知装置１００について説明する。放射線検知装置の回路構成は、図１を用いる。 Therefore, the radiation detection apparatus 100 of the present invention is configured as described below.
That is, the radiation module 101 has a frame structure, and four (total eight) CdTe elements are mounted on both sides of a strip-shaped substrate in the vertical direction. This strip-shaped substrate is attached so as to be fixed at the top and bottom of the frame of the radiation detection module 101. As a result, when there is a defective CdTe element without replacing every radiation detection module 101, the defective product can be replaced in units of strip-shaped detection element mounting substrates.
Hereinafter, the radiation detection apparatus 100 of the present invention will be described with reference to the drawings. The circuit configuration of the radiation detection apparatus is shown in FIG.

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールの構成を説明するための図である。図４Ａは、放射線検出モジュールの一方の面（本書では、表面と称する）を示す図であり、図４Ｂは、放射線検出モジュールの他方の面（本書では、裏面と称する）を示す図である。また、図４Ｃは、サイドフレーム４０１を説明する斜視図である。
４０１はサイドフレーム、４０２は検出素子実装基板、４０３は検出素子実装基板４０２をサイドフレーム４０１の上辺に固定するためのネジ、４０４はＦＰＣ、４０５は検出素子実装基板４０２とＦＰＣ４０４の接続部である。また、４０６は櫛状のフィン８３に貼ったガスケット８２を接触させる梁、４０７はサイドフレーム４０１と梁４０６とを固定するネジ、１０１２はＡＳＩＣ基板、４０９はＡＳＩＣ基板１０１２の下側に取り付けられたピンヘッダである。さらに、４１０はネジ、４１１はガイド、４１２は位置決めピン、４２は検出素子実装基板４０２の取付け方向、４４１〜４４９、４４ａ、４４ｂ、４４ｃは検出素子実装基板４０２の上部取付け穴、４５１、４５ｃは検出素子実装基板４０２の下部取付け穴、４１は空間（開口部）である。 4A, 4B, and 4C are diagrams for explaining the configuration of a radiation detection module of an embodiment of the radiation detection apparatus of the present invention. 4A is a diagram showing one surface (referred to as a front surface in this document) of the radiation detection module, and FIG. 4B is a diagram illustrating the other surface (referred to as a back surface in this document) of the radiation detection module. FIG. 4C is a perspective view illustrating the side frame 401.
Reference numeral 401 denotes a side frame, 402 denotes a detection element mounting board, 403 denotes a screw for fixing the detection element mounting board 402 to the upper side of the side frame 401, 404 denotes an FPC, and 405 denotes a connection portion between the detection element mounting board 402 and the FPC 404. . Reference numeral 406 denotes a beam for contacting the gasket 82 attached to the comb-shaped fin 83, 407 denotes a screw for fixing the side frame 401 and the beam 406, 1012 denotes an ASIC board, and 409 is attached to the lower side of the ASIC board 1012. Pin header. Furthermore, 410 is a screw, 411 is a guide, 412 is a positioning pin, 42 is a mounting direction of the detection element mounting board 402, 441 to 449, 44a, 44b and 44c are upper mounting holes of the detection element mounting board 402, and 451 and 45c are A lower mounting hole 41 of the detection element mounting substrate 402 is a space (opening).

図４Ａ及び図４Ｂにおいて、サイドフレーム４０１は、中央部に検出素子実装基板４０２を取付けるための空間を設けている（図４Ｄの空間４１参照。）。従って、検出素子実装基板４０２の１つは、サイドフレーム４０１の上下に設けられた上部取付け穴４４１と下部取付け穴４５１に、ネジ４０３によって垂直に取り付けられる（図４Ｃの取付け方向４２参照。）。同様に、上部取付け穴４４２と下部取付け穴４５２にも別の検出素子実装基板が取り付けられ、・・・、上部取付け穴４４ｃと下部取付け穴４５ｃにも別の検出素子実装基板が取り付けられ、合計１２個の検出素子実装基板が１つの板状の放射線検出モジュール１０１に搭載される。ここで、検出素子実装基板４０２の本体（後述する図５Ａ参照）は、プリント配線基板であり、検出素子実装４０２を上下方向に垂直（放射線の入射方向に平行）に保持するための剛性を有するガラスエポキシ基板等のリジッド基板である。
なお、検出素子実装基板４０２には、サイドフレーム４０１に固定するためのネジ穴の他に、上部と下部の両側に２つの位置決め用の凹部４４２が設けられている。位置決め用凹部４４２が、サイドフレーム４０１に設けられた位置決めピン４１２に嵌合することによって、検出素子実装基板４０２はサイドフレーム４０１に位置決めされる。 4A and 4B, the side frame 401 has a space for attaching the detection element mounting substrate 402 at the center (see the space 41 in FIG. 4D). Accordingly, one of the detection element mounting substrates 402 is vertically attached to the upper attachment hole 441 and the lower attachment hole 451 provided above and below the side frame 401 by the screw 403 (see the attachment direction 42 in FIG. 4C). Similarly, another detection element mounting board is mounted on the upper mounting hole 442 and the lower mounting hole 452..., And another detecting element mounting board is mounted on the upper mounting hole 44c and the lower mounting hole 45c. Twelve detection element mounting substrates are mounted on one plate-like radiation detection module 101. Here, the main body of the detection element mounting substrate 402 (see FIG. 5A described later) is a printed wiring board, and has rigidity for holding the detection element mounting 402 in the vertical direction (parallel to the incident direction of radiation). It is a rigid substrate such as a glass epoxy substrate.
In addition to the screw holes for fixing the detection element mounting substrate 402 to the side frame 401, two positioning concave portions 442 are provided on both the upper and lower sides. The detection element mounting substrate 402 is positioned on the side frame 401 by fitting the positioning recess 442 to the positioning pin 412 provided on the side frame 401.

次に、検出素子実装基板４０２の詳細について、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ及び図５Ｅを用いて説明する。図５Ａは、本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールの検出素子実装基板本体を示す図である。図５Ｂは、本発明の放射線検知装置の一実施例に使用するＣｄＴｅ素子を説明するための図である。図５Ｃは、本発明の放射線検知装置の一実施例に使用する検出素子実装基板４０２に使用するＦＰＣを示す図である。図５Ｄは、本発明の放射線検知装置の一実施例に使用する基板同士を接続する基板接続用ＦＰＣを示す図である。図５Ｅは、本発明の放射線検知装置の一実施例の放射線検出モジュールの検出素子実装基板４０２を示す図である。
５０は検出素子実装基板本体、５２はＣｄＴｅ素子、５４はＦＰＣ、５６は検出素子実装基板４０２とＡＳＩＣ基板との所定の電極同士を電気的に接続するための基板接続用ＦＰＣである。 Next, details of the detection element mounting substrate 402 will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E. FIG. 5A is a diagram showing a detection element mounting substrate body of the radiation detection module of one embodiment of the radiation detection apparatus of the present invention. FIG. 5B is a diagram for explaining a CdTe element used in an embodiment of the radiation detection apparatus of the present invention. FIG. 5C is a diagram showing an FPC used for the detection element mounting substrate 402 used in one embodiment of the radiation detection apparatus of the present invention. FIG. 5D is a diagram showing an FPC for board connection for connecting boards used in an embodiment of the radiation detection apparatus of the present invention. FIG. 5E is a diagram showing a detection element mounting substrate 402 of the radiation detection module of one embodiment of the radiation detection apparatus of the present invention.
Reference numeral 50 denotes a detection element mounting board body, 52 denotes a CdTe element, 54 denotes an FPC, and 56 denotes a board connecting FPC for electrically connecting predetermined electrodes of the detection element mounting board 402 and the ASIC board.

図５Ａ〜図５Ｅにおいて、ＣｄＴｅ素子５２は、電極パッド５０１〜５０４によって、検出素子実装基板本体５０に機械的及び電気的に接続される。ＦＰＣ５４の電極５４５は、コネクタ５０５によって検出素子実装基板本体５０の所定の電極と電気的に接続され、多端は、ＦＰＣ５４の電極５４１〜５４４のいずれか１つに接続される。また、基板接続用ＦＰＣ５６の一方の電極５６１は、コネクタ５０６によって、検出素子実装基板本体５０の所定の電極と接続され、多方の電極５６２は、ＡＳＩＣ基板１０１２の所定の電極と電気的に接続される。
検出素子実装基板本体５０には、上述の部品が搭載される他に、電気的に動作させるための電子部品５０９が搭載される。 5A to 5E, the CdTe element 52 is mechanically and electrically connected to the detection element mounting substrate body 50 by electrode pads 501 to 504. The electrode 545 of the FPC 54 is electrically connected to a predetermined electrode of the detection element mounting substrate body 50 by a connector 505, and the multi-end is connected to any one of the electrodes 541 to 544 of the FPC 54. In addition, one electrode 561 of the board connection FPC 56 is connected to a predetermined electrode of the detection element mounting board body 50 by a connector 506, and the other electrode 562 is electrically connected to a predetermined electrode of the ASIC board 1012. The
In addition to mounting the above-described components, an electronic component 509 for electrical operation is mounted on the detection element mounting substrate body 50.

次に、図５Ｂに示すように、ＣｄＴｅ素子５２は、略直方体の形状を有し、正面図から見た形状５２１も長方形である（例えば、幅ｄｗ＝１０［ｍｍ］、長さｄｈ＝１５［ｍｍ］）。また、側面から見た形状５２２も長方形である（例えば、幅ｄｗ＝８．０［ｍｍ］、厚みｄｔ＝２［ｍｍ］）。また、形状５２２を拡大表示した形状５３２で示すように、ＣｄＴｅ素子５２は、素子本体５２３の上面にカソード電極５２４を備え、下面にアノード電極５２５を備える。アノード電極５２５は、検出素子実装基板本体５０の電極パッド５０１乃至５０４のいずれかに接続される。そして、カソード電極５２４は、ＦＰＣ５４の電極５４１乃至５４４のいずれかに接続される。
例えば、電極パッド５０１にアノード電極５２５が接続された場合には、当該ＣｄＴｅ素子のカソード電極は、ＦＰＣ５４の電極５４１と接続される。そして、電極パッド５０２と電極５４２は、同じＣｄＴｅ素子の当該アノード電極及びカソード電極が接続される。同様に、電極パッド５０３と電極５４３が同じＣｄＴｅ素子の当該アノード電極及びカソード電極が接続され、電極パッド５０４と電極５４４が同じＣｄＴｅ素子の当該アノード電極及びカソード電極が接続される。
上述のように、検出素子実装基板４０２は、放射線検出モジュール１０１のサイドフレーム４０１にネジ等の固定具で固定されるが、不良品であった場合には、固定具を着脱することによって、個々に、別の検出素子実装基板と交換可能である。 Next, as shown in FIG. 5B, the CdTe element 52 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the shape 521 viewed from the front view is also rectangular (for example, width dw = 10 [mm], length dh = 15). [Mm]). Further, the shape 522 viewed from the side surface is also a rectangle (for example, width dw = 8.0 [mm], thickness dt = 2 [mm]). Further, as shown by a shape 532 in which the shape 522 is enlarged, the CdTe element 52 includes a cathode electrode 524 on the upper surface of the element body 523 and an anode electrode 525 on the lower surface. The anode electrode 525 is connected to one of the electrode pads 501 to 504 of the detection element mounting substrate body 50. The cathode electrode 524 is connected to one of the electrodes 541 to 544 of the FPC 54.
For example, when the anode electrode 525 is connected to the electrode pad 501, the cathode electrode of the CdTe element is connected to the electrode 541 of the FPC 54. The electrode pad 502 and the electrode 542 are connected to the anode electrode and the cathode electrode of the same CdTe element. Similarly, the electrode pad 503 and the electrode 543 are connected to the anode electrode and the cathode electrode of the same CdTe element, and the electrode pad 504 and the electrode 544 are connected to the anode electrode and the cathode electrode of the same CdTe element.
As described above, the detection element mounting substrate 402 is fixed to the side frame 401 of the radiation detection module 101 with a fixing tool such as a screw. In addition, it can be replaced with another detection element mounting substrate.

図６は、図４Ａ〜図４Ｃ、及び図５Ａ〜図５Ｅで説明した本発明の放射線検出モジュール１０１を放射線検知装置に挿入した状態での部分断面図である。
図６は、ＡＳＩＣ基板１０１２のＢ面を検出素子実装基板４０２のＢ面より０．３［ｍｍ］浮かせた場合の間隔を数値（単位：ｍｍ）で示した図である。検出素子実装基板４０２がＡＳＩＣ基板１０１２のＡ面とＢ面とに均等に振り分けられる。また、放射線検出モジュール１０１間の間隔は、６．８［ｍｍ］である。 FIG. 6 is a partial cross-sectional view in a state where the radiation detection module 101 of the present invention described in FIGS. 4A to 4C and FIGS. 5A to 5E is inserted into the radiation detection apparatus.
FIG. 6 is a view showing a numerical value (unit: mm) when the B surface of the ASIC substrate 1012 is lifted by 0.3 [mm] from the B surface of the detection element mounting substrate 402. The detection element mounting substrate 402 is equally distributed between the A surface and the B surface of the ASIC substrate 1012. The interval between the radiation detection modules 101 is 6.8 [mm].

図７は、本発明の放射線検知装置１００のベース部の一実施例であって、放射線検出モジュール１０１を挿入して取付けることを説明するための斜視図である。
図７において、放射線検出モジュール１０１は、そのサイドフレーム４０１の両辺（両端）が、下部ガイドレール７１に沿って挿入され、ピンヘッダ４０９が、ベース部７０１の制御基板１２１のコネクタ７２に嵌合され、両者は電気的及び機械的に接続される。
１５組の放射線検出モジュール１０１は、端から順にガイドに沿って挿入される。これらの放射線検出モジュール１０１間の隙間の保持は、下部ガイドレール７１がサイドフレーム４０１の両端を挟み込むことで実現される。またその他に、放射線検出モジュール１０１のサイドフレーム４０１に設けられ、上下に板状に伸びて間隔方向に突きだしたガイド４１１が、放射線検出モジュール１０１間の間隔を保持する機能を有する。
上述のように、ガイド４１１及び下部ガイドレール７１は、放射線検出モジュール１０１を、放射線の入射方向に平行にガイドする。 FIG. 7 is a perspective view for explaining that the radiation detection module 101 is inserted and attached, which is an embodiment of the base portion of the radiation detection apparatus 100 of the present invention.
In FIG. 7, the radiation detection module 101 has both sides (both ends) of the side frame 401 inserted along the lower guide rail 71, and the pin header 409 is fitted to the connector 72 of the control board 121 of the base portion 701. Both are electrically and mechanically connected.
Fifteen sets of radiation detection modules 101 are inserted along the guides in order from the end. The gap between the radiation detection modules 101 is maintained by the lower guide rail 71 sandwiching both ends of the side frame 401. In addition, a guide 411 provided on the side frame 401 of the radiation detection module 101 and extending up and down like a plate and protruding in the interval direction has a function of maintaining the interval between the radiation detection modules 101.
As described above, the guide 411 and the lower guide rail 71 guide the radiation detection module 101 in parallel to the radiation incident direction.

図８は、本発明の一実施例の放射線検知装置のダストパーテションを示す斜視図である。また、図９は、本発明の一実施例の放射線検知装置におけるダストパーテションについて説明するための斜視図である。図８は、構成が分かり易いように上下を逆にして描いている。
図７では、ベース部７０１に１５組の放射線検出モジュール１０１を１５組挿入することについて説明した。その後、図８に示すようなストパーテション８１を図９に示すように、ベース部７０１に１５組の放射線検出モジュール１０１の下部に挿入する。即ち、図９に示すように、ダストパーテション８１の櫛状のフィン８３をモジュール１０１間に挿入する。
ダストパーテション８１は、下方からの塵埃及び光の侵入を防ぐためのものである。また、ダストパーテション８１の、少なくとも櫛状のフィン８３及びその隣の部分（全面でも良い）の下面には、導電性のガスケット８２が貼りつけられ、密閉性及び遮光性を増す効果と共に、放射線検出モジュールとダストパーテション、ケースとの導通を図り、検出信号のノイズを低減させるようにしている。
ダストパーテション８１の挿入部分は、図２に示した放射線検出モジュール１０１の、検出素子実装基板１０１１とＡＳＩＣ基板１０１２の間である。 FIG. 8 is a perspective view showing a dust partition of the radiation detecting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a perspective view for explaining the dust partition in the radiation detecting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is drawn upside down for easy understanding of the configuration.
In FIG. 7, it has been described that 15 sets of 15 radiation detection modules 101 are inserted into the base portion 701. After that, the partition 81 as shown in FIG. 8 is inserted into the lower part of the 15 sets of radiation detection modules 101 in the base portion 701 as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 9, the comb-shaped fins 83 of the dust partition 81 are inserted between the modules 101.
The dust partition 81 is for preventing dust and light from entering from below. In addition, a conductive gasket 82 is affixed to the lower surface of at least the comb-shaped fins 83 and the adjacent portion (or the entire surface) of the dust partition 81 to increase the sealing property and the light shielding property, and also to detect radiation. The module is connected to the dust partition and the case to reduce detection signal noise.
The insertion portion of the dust partition 81 is between the detection element mounting substrate 1011 and the ASIC substrate 1012 of the radiation detection module 101 shown in FIG.

図１０は、図９で説明したように、ベース部７０１にダストパーテション８１を取付けた後、さらにセル部７０３を被せ、放射線検出モジュール１０１を覆う様子説明するための斜視図である。図１０は、構成が分かり易いように上下を逆にして描いている。
図１０において、セル部７０２は、箱状であり、下方の１面（図１０では、上面）だけが空いている。その空いた面から、２個の上部ガイドレール９１を箱の底の面の両端に対向して配置し、ネジ９２によってセル部７０２に固定する。固定後のセル部を、セル７０３と称する。この上部ガイドレール９１のガイド方向は、下方にある下部ガイドレール７１のガイド方向と同じで、かつ、放射線検出モジュール１０１が上下２つのガイドレール７１と９１に垂直に挿入可能に設けられる。上部ガイドレール９１もまた、放射線検出モジュール１０１を放射線の入射方向に沿って平行にガイドする。
このセル部７０３を、図９で説明したダストパーテション８１がすでに取り付けられているベース部７０１に被せて取付ける（後述の図１１参照。）。
この時、上部ガイドレール９１と下部ガイドレール７１は、放射線検出モジュール１０１が上下２つのガイドレール７１と９１に垂直に挿入され、保持されるように、上下２つのガイドレールが対向するように設けられる。
このセル部７０３の上部をガイドして固定する。この結果、１５組の放射線検出モジュール１０１は、すべて、上下２つのガイドレール７１と９１で固定することができるため、耐振動性が向上する。 FIG. 10 is a perspective view for explaining a state where the dust partition 81 is attached to the base portion 701 and the cell portion 703 is further covered to cover the radiation detection module 101 as described with reference to FIG. 9. FIG. 10 is drawn upside down for easy understanding of the configuration.
In FIG. 10, the cell portion 702 has a box shape, and only one lower surface (the upper surface in FIG. 10) is open. Two upper guide rails 91 are arranged to face both ends of the bottom surface of the box from the vacant surface, and are fixed to the cell portion 702 with screws 92. The cell part after fixation is referred to as a cell 703. The guide direction of the upper guide rail 91 is the same as the guide direction of the lower guide rail 71 below, and the radiation detection module 101 is provided so that it can be inserted vertically into the upper and lower guide rails 71 and 91. The upper guide rail 91 also guides the radiation detection module 101 in parallel along the radiation incident direction.
The cell portion 703 is attached to the base portion 701 to which the dust partition 81 described in FIG. 9 is already attached (see FIG. 11 described later).
At this time, the upper guide rail 91 and the lower guide rail 71 are provided so that the upper and lower guide rails face each other so that the radiation detection module 101 is vertically inserted and held in the upper and lower guide rails 71 and 91. It is done.
The upper part of the cell part 703 is guided and fixed. As a result, all of the 15 sets of radiation detection modules 101 can be fixed by the upper and lower guide rails 71 and 91, so that the vibration resistance is improved.

図１１は、本発明の放射線検知装置の一実施例の外観を示す斜視図である。図１１の放射線検知装置１００において、ベース部７０１の側面には、冷却ファン７４が設けられ、その反対側の面には、吸気口が設けられて、ベース部７０１内を空冷している。なお、空冷媒体の流れる方向は、放射線検出モジュール１０１の検出素子実装基板４０２が搭載される面と平行になるように設けるのが望ましい。この結果、効率的に冷却が可能となる。 FIG. 11 is a perspective view showing an appearance of an embodiment of the radiation detection apparatus of the present invention. In the radiation detection apparatus 100 of FIG. 11, a cooling fan 74 is provided on the side surface of the base portion 701, and an air inlet is provided on the opposite surface to cool the inside of the base portion 701. It is desirable that the direction in which the empty refrigerant body flows is parallel to the surface on which the detection element mounting substrate 402 of the radiation detection module 101 is mounted. As a result, cooling can be efficiently performed.

次に、セル部７０３は、外界から塵埃が侵入しないよう、かつ、光が漏れこまないように、密閉構造の外壁を備える。また、機械的強度を保つ必要もある。このため、セル部７０３やベース部７０１の外壁は、ジュラルミン等の軽量金属または金属合金を組み合わせて構成している。しかし、軽量化やコスト低減のために、所定の強度が保持可能であるならば、一部または全部に、プラスチック系モールド、木、あるいは紙を用いても良い。ただし、セル部７０３の外壁は、光が漏れないように、遮光性を持たせた材料を使用する。
また、例えば、本発明の放射線検知装置は、セル部７０３の上部の面７７にガンマ線等の放射線を入射させて、入射した放射線のエネルギーを測定するものである。このことから、この面７７だけを、ある程度強度があって、遮光性があって、かつ軽量で、塵埃の侵入を防ぐことが可能な材料を使用するようにしても良い。即ち、好ましくは、機械的強度が確保可能であるならば、面７７をできるだけ薄い板で構成し、入射する放射線を妨げない（面７７を構成する材料が放射線を吸収しない）ようにする。 Next, the cell portion 703 includes an outer wall having a sealed structure so that dust does not enter from the outside and light does not leak. It is also necessary to maintain mechanical strength. For this reason, the outer wall of the cell part 703 and the base part 701 is configured by combining a lightweight metal such as duralumin or a metal alloy. However, a plastic mold, wood, or paper may be used for a part or all of it as long as a predetermined strength can be maintained for weight reduction and cost reduction. However, the outer wall of the cell portion 703 is made of a light-shielding material so that light does not leak.
In addition, for example, the radiation detection apparatus of the present invention measures the energy of incident radiation by causing radiation such as gamma rays to enter the upper surface 77 of the cell portion 703. For this reason, only the surface 77 may be made of a material that is strong to some extent, has a light shielding property, is lightweight, and can prevent dust from entering. That is, preferably, if the mechanical strength can be ensured, the surface 77 is made of a plate as thin as possible so that incident radiation is not obstructed (the material constituting the surface 77 does not absorb radiation).

なお、上述の実施例では、放射線の測定方向（入射する面７７）を上向きとして説明した。しかし、本発明の放射線検知装置を回転させ、入射する面７７をどの方向に向けても良いことは自明である。 In the above-described embodiment, the radiation measurement direction (incident surface 77) is described as being upward. However, it is obvious that the radiation detection apparatus of the present invention may be rotated to direct the incident surface 77 in any direction.

上述の実施例によれば、製品の組み立て完了後の結果から、正常に動作しない不良のＣｄＴｅ素子があっても、放射線検知装置全体または放射線検出モジュール谷でＣｄＴｅ素子を交換する必要はなく、検出素子実装基板単位でＣｄＴｅ素子を交換することができるため、製造コストを大幅に低減することができる。 According to the above-described embodiment, it is not necessary to replace the CdTe element in the whole radiation detection apparatus or the radiation detection module valley even if there is a defective CdTe element that does not operate normally, as a result of completing the product assembly. Since the CdTe element can be exchanged for each element mounting substrate, the manufacturing cost can be greatly reduced.

上述の実施例によれば、小型で高エネルギーの放射線を測定可能な多くの長所を有する放射線検知装置を実現できる。
特に、ＣｄＴｅ素子はシンチレーション効率による検出ロスがなく、Ｃｄ、Ｔｅそれぞれの原子の原子量が比較的大きいため、放射線の検出効率が高い。
また、ＣｄＴｅ素子は、ワイドギャップ・エネルギー半導体として分類されるので、室温でも性能を維持することが可能である。 According to the above-described embodiment, a radiation detection apparatus having many advantages capable of measuring small-sized and high-energy radiation can be realized.
In particular, the CdTe element has no detection loss due to scintillation efficiency, and the atomic weight of each atom of Cd and Te is relatively large, so the radiation detection efficiency is high.
Further, CdTe elements are classified as wide gap energy semiconductors, so that performance can be maintained even at room temperature.

さらに、上述の実施例によれば、小さな容積に多数のＣｄＴｅ素子を搭載できるので、非常に高い計数率で放射線を検出することができる。同様に、多数のＣｄＴｅ素子は、全容積が大きく、高エネルギー（例えば、６［ＭｅＶ］まで）の放射線を検出することができる。
また、本発明の放射線検知装置では、多チャネルの入力ポートを有したＡＳＩＣを用いて、多数のＣｄＴｅ素子からの信号を同時に処理することができるようにした。即ち、本発明の放射線検知装置は、非常に高レートで放射線を検出可能である。 Furthermore, according to the above-described embodiment, since a large number of CdTe elements can be mounted in a small volume, radiation can be detected with a very high counting rate. Similarly, many CdTe elements have a large total volume and can detect radiation with high energy (for example, up to 6 [MeV]).
In the radiation detection apparatus of the present invention, signals from a large number of CdTe elements can be simultaneously processed using an ASIC having a multi-channel input port. That is, the radiation detection apparatus of the present invention can detect radiation at a very high rate.

また、上述の実施例によれば、６０〜７０℃までＣｄＴｅ素子の性能を維持することができ、液体窒素のような低温冷却装置で冷やす必要がない。上述の実施例では、空冷ファンを使用しているが、ＡＳＩＣやＦＰＧＡのような電子機器の部品を冷やすために使用されているだけであり、ＣｄＴｅ素子の冷却は不要としている。 Further, according to the above-described embodiment, the performance of the CdTe element can be maintained up to 60 to 70 ° C., and it is not necessary to cool with a low-temperature cooling device such as liquid nitrogen. In the above-described embodiment, an air cooling fan is used, but it is only used for cooling the components of an electronic device such as an ASIC or FPGA, and cooling of the CdTe element is unnecessary.

以上、本発明を実施例によって詳細に説明した。しかし、本発明は、上述の実施例に限定されるわけではなく、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神に基づいて、本発明を修正若しくは変更できる発明が含まれることは勿論である。
また、上記実施例では、ガンマ線を検出するためにＣｄＴｅ素子を使用したが、他の半導体素子であっても良いことは自明である。さらに、ガンマ線以外の放射線を、ＣｄＴｅ素子あるいは他の素子を使って検出するような放射線検知装置にも適用可能である。 The present invention has been described in detail with the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person who has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can modify the present invention based on the spirit and spirit of the present invention. Of course, the invention which can be changed is included.
In the above embodiment, the CdTe element is used to detect gamma rays. However, it is obvious that other semiconductor elements may be used. Furthermore, the present invention can be applied to a radiation detection apparatus that detects radiation other than gamma rays using a CdTe element or another element.

４１：空間、４２：取付け方向、５０：検出素子実装基板本体、５２：ＣｄＴｅ素子、５４：ＦＰＣ、５６：基板接続用ＦＰＣ、７１：下部ガイドレール、７２：コネクタ、７４：冷却ファン、７７：８１：ダストパーテション、８２：導電性のガスケット、８３：櫛状のフィン、９１：上部ガイドレール、９２：ネジ、１００：放射線検知装置、１０１、１０１−０〜１０１−１４：放射線検出モジュール、１０２：Ｒｅｓｅｔ信号、１０３：ＣＳ信号、１０４：ＳＣＫ信号、１０５：ＳＤＤ信号、１０６：ＳＤＩ信号、１０７：バッファステータス信号、１０８：リードビジー信号、１０９：各種信号線、１１１：素子ブロック、１１２：ＣｄＴｅ回路、１１３：ＡＳＩＣ回路、１１４：各種信号線、１１６：Ｐｕｌｌ−ｕｐ／ｄｏｗｎ回路、１１７−１、１１７−２：ＦＰＧＡ、１２１：制御基板、１３１、１３５、１３７：インタフェース部、１３２：モジュール制御装置、１３３：アクイジションコントローラ、１３４：イベントバッファ、１３６：ＨＶ制御部、１４１：ＤＣ電源基板、１６１：高電圧電源基板、１８１：電源、１８２：コンソールＰＣ、４０１：サイドフレーム、４０２：検出素子実装基板、４０３：ネジ、４０４：ＦＰＣ、４０５：接続部、４０６：梁、４０７：ネジ、４０９：ピンヘッダ、４１０：ネジ、４１１：ガイド、４１２：位置決めピン、４４１〜４４９、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：上部取付け穴、４５１、４５２、４５ｃ：下部取付け穴、５０１〜５０４：電極パッド、５０５、５０６：コネクタ、５０９：電子部品、５２１、５２２、５２３：ＣｄＴｅ素子の形状、５４１〜５４４：電極、５４５、５６１、５６２：電極、７０１：ベース部、７０２、７０３：セル部、７１０：ガンマ線、１０１１：検出素子実装基板、１０１２：ＡＳＩＣ基板、１１３１：アナログ回路ブロック、１２１１：ＦＰＧＡ＿Ａ、１２１２：ＦＰＧＡ＿Ｂ、１２１３：温度センサ、１２１４：湿度センサ、１２１５：電圧センサ、１２１６：ＵＳＢｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ。 41: Space, 42: Mounting direction, 50: Detection element mounting board body, 52: CdTe element, 54: FPC, 56: FPC for board connection, 71: Lower guide rail, 72: Connector, 74: Cooling fan, 77: 81: Dust partition, 82: Conductive gasket, 83: Comb fin, 91: Upper guide rail, 92: Screw, 100: Radiation detector, 101, 101-0 to 101-14: Radiation detection module, 102 : Reset signal, 103: CS signal, 104: SCK signal, 105: SDD signal, 106: SDI signal, 107: Buffer status signal, 108: Read busy signal, 109: Various signal lines, 111: Element block, 112: CdTe Circuit 113: ASIC circuit 114: various signals Line: 116: Pull-up / down circuit, 117-1, 117-2: FPGA, 121: Control board, 131, 135, 137: Interface unit, 132: Module control device, 133: Acquisition controller, 134: Event buffer 136: HV control unit, 141: DC power supply board, 161: High voltage power supply board, 181: Power supply, 182: Console PC, 401: Side frame, 402: Detection element mounting board, 403: Screw, 404: FPC, 405 : Connection part, 406: Beam, 407: Screw, 409: Pin header, 410: Screw, 411: Guide, 412: Positioning pin, 441-449, 44a, 44b, 44c: Upper mounting hole, 451, 452, 45c: Lower part Mounting holes, 501 to 504 : Electrode pad, 505, 506: Connector, 509: Electronic component, 521, 522, 523: Shape of CdTe element, 541-544: Electrode, 545, 561, 562: Electrode, 701: Base part, 702, 703: Cell 710: Gamma ray, 1011: Detection element mounting board, 1012: ASIC board, 1131: Analog circuit block, 1211: FPGA_A, 1212: FPGA_B, 1213: Temperature sensor, 1214: Humidity sensor, 1215: Voltage sensor, 1216: USB peripheral controller.

Claims

A plurality of semiconductor elements capable of detecting radiation are arranged in the incident direction of the radiation and mounted on each of the front and back surfaces of the printed circuit board, and the radiation detected by the semiconductor elements is converted into an electrical signal corresponding to the detected energy. A strip-shaped detection element mounting substrate that is long in the incident direction and includes a conversion unit that outputs the output;
A plate-shaped radiation detection module in which a plurality of the detection element mounting substrates are arranged and mounted in a first direction orthogonal to the incident direction;
A cell unit including a plurality of the radiation detection modules mounted side by side in a second direction orthogonal to the incident direction and the first direction, the cell unit including an outer wall that protects and shields the radiation detection module;
A base portion provided below the cell portion and summing up electrical signals output by the detection element mounting substrates;
A radiation detection apparatus comprising:

The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the substrate is fixed to the radiation detection module with a fixing tool such as a screw and can be individually replaced with another detection element mounting substrate.

3. The radiation detection device according to claim 1, wherein the base portion includes a first guide rail that guides lower portions of both ends of the radiation detection module along the incident direction, and the radiation detection module. A radiation detection apparatus, comprising: a connector for electrically connecting each of the first and second base portions to the base portion, wherein the radiation detection module is detachable along the incident direction.

4. The radiation detection apparatus according to claim 3, wherein the cell unit includes a second guide rail that guides upper ends of both ends of the radiation detection module along the incident direction. 5.

5. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein a dust partition for preventing intrusion of dust from the base portion is inserted into a boundary portion between the cell portion and the base portion. A radiation detector characterized by that.

6. The radiation detection apparatus according to claim 5, wherein the dust partition has comb-shaped first fins and gaskets that are parallel to the surface direction of the side frame and perpendicular to the incident direction, and dust from the base portion. And a radiation detection apparatus characterized by preventing light from entering.

The radiation detection apparatus according to claim 6, wherein the dust partition has a conductive second gasket on at least one surface to reduce noise of the detection signal.

8. The radiation detection apparatus according to claim 7, wherein the second gasket is inserted between the semiconductor element of the detection element mounting substrate and the conversion unit.