シンチレータ / 半導体検出器

発光を利用した検出器
半導体検出器
- ・検出原理
- ・特性

発光を利用した検出器

　(68am79)

無機シンチレータ

・検出原理

1，価電子帯の電子にエネルギーが付与される
2，電子は伝導帯へ移動し、電子正孔対を作る
3，正孔が活性化物質を電離する
4，伝導帯の電子が電離された活性化物質に行く
5，活性化物質は励起状態に上がる
6，基底状態に遷移する際に可視光を放出する
＊純粋な結晶では禁止帯が大きいため、少量の不純物を添加する

種類	密度 (g/cm³)	最大波長 (nm)	減衰定数 (ns)	相対効率 (％)	用途および特徴
★NaI(Tl)	3.6	410	230	100	γ線、潮解性、高エネルギー分解能
CsI(Tl)	4.5	540	680	45	α線、γ線
CsI(Na)	4.5	420	640	80	α線、γ線、吸湿性
⁶LiI(Eu)	4.1	470	1400	35	γ線、中性子
BGO	7.1	480	300	10	γ線、高検出効率、加工が容易
CdWO₄	7.9	470	1100	17～20	γ線
ZnS(Ag)	4.1	450	200	130	α線、中性子

有機シンチレータ

種類	密度 (g/cm³)	最大波長 (nm)	減衰定数 (ns)	相対効率 (％)	用途および特徴
アントラセン	1.2	450	30	100	α線、β線、昇華性
スチルベン	1.1	410	4.5	～60	α線、β線
プラスチック [BC400]	1	420	2.4	65
液体 [BC501A]	0.8	420	3.2	78

・光変換効率
　NaI(Tl)＞CsI(Na) ＞CaF2(Eu) ＞CsI(Tl) ＞6LiI(Eu) ＞BGO＞有機

・減衰時間
　プラスチック,液体シンチ＜NaI(Tl)＜BGO＜CsI(Na)＜CaF(Eu)＜CsI(Tl)＜6LiI(Eu)

・エネルギー分解能
　NaI(Tl)＞BGO , CsI(Tl)

・機械的強度
　NaI(Tl)＜BGO , CsI(Tl)

・ピーク発光波長
　NaI(Tl) ＜BGO＜CsI(Tl)

・密度
　プラスチック＜ NaI(Tl)＜CsI(Tl) ＜BGO

シンチレータの使用例

　（66am14、63am12、60am20）
・アナログ増感紙フィルタ系
　レギュラーフィルム：CaWO₄
　オルソフィルム、FPD：Gd₂O₂S:Tb

・間接撮影用蛍光板
　硫化物蛍光板：(Zn,Cd)S:Ag
　希土類蛍光板：Gd2O2S:Tb

・I.I.
　入力面：CsI(Na)
　出力面：(Zn,Cd)S:Ag　

・IP：BaFX:Eu²⁺　(X:Cl,Br,I)

・FPD(間接)：CsI(Tl)、Gd₂O₂S:Tb

・CT：CdWO₄、Gd₂O₂S:Pr,Ce、(Y,Gd)₂O₃：Eu

・ガンマカメラ：NaI(Tl)　

・PETカメラ：BGO、LSO、GSO、NaI(Tl)

・熱中性子の検出：LiI：Eu

半導体検出器

(73pm27、71am80pm82、70ｐｍ81、65.63、64.64、63.63、61.61.64)

・検出原理

1，価電子帯の電子が伝導帯に励起される(電離作用)
2，加えられた電圧により、電子・正孔が移動する

p-n接合に基づき、電流が流れる

・n型半導体
：不純物の電子によって電気伝導の大きくなるもの

・p型半導体
：不純物の正孔によって電気伝導の大きくなるもの

＊接合面では電子と正孔の接合により、空乏領域ができる

種類	★密度 (g/cm³)	★ バンドギャップ (eV)	★ε (eV)	移動速度(㎝²V^-1s^-1) 電子/正孔	用途および特徴
Si	2.3	1.1	3.6	1350/480	γ線、β線
Ge	5.3	0.6	2.9	36000/36000	γ線使用時に冷却高エネルギー分解能
CdTe	6.06	1.47	4.43	1000/80	常温で使用可能
CdZnTe	6.0	1.54	1.53	1350/120	常温で使用可能