シンチレータ / 半導体検出器

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

有機シンチレータ

・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

(75pm81、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

＊Si表面衝突型/イオン注入型
：α線に対して高いエネルギー分解能

＊Si(Li)
：γ線(低エネルギー) に対して高いエネルギー分解能
　液体窒素で冷却する

・ε値
：電子正孔対を作るのに必要な平均エネルギー
　空気のW値が34eVなので、電離箱に比べ、同密度の場合10倍程度の感度

・特性

（1）エネルギー分解能
：シンチレータ検出器の数倍

（2）時間分解能
：気体を利用した検出器の1000倍程度

（3）感度
：シンチレータ検出器に比べて低い
　Si半導体検出器は空洞電離箱に対して20000倍程度

（4）エネルギー依存性
：半導体によってエネルギー応答が違う

（5）放射線損傷がある