半导体放射线检测器、使用其的核医学诊断装置、以及半导体放射线检测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体放射线检测器、使用其的核医学诊断装置、以及半导体放射线检测器的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，使用测量γ射线等放射线的放射线检测器的核医学诊断装置不断广泛普及。作为代表性的核医学诊断装置有:伽马照相机装置、单光子放射断层摄像装置(SPECT(Single Photon Emiss1n Computed Tomography)摄像装置)、正电子发射型断层摄像装置(PET(Positron Emiss1n Tomography)摄像装置)等。在使用了放射线检测器的放射性炸弹反恐措施用剂量计等中，国土安全中的放射线检测器的需求正在增大。
[0003]以往，这些放射线检测器组合了闪烁体和光电倍增管，近年来，关注于使用由碲化镉、镉/锌/碲、砷化镓、溴化铊等半导体晶体构成的半导体放射线检测器的技术。
[0004]半导体放射线检测器是将通过放射线和半导体晶体的相互作用而产生的电荷变换为电信号的结构，因此具有:与使用闪烁体的情况相比，向电信号的变换效率高，且能够实现小型化等各种特征。
[0005]半导体放射线检测器具备:半导体晶体、在该半导体晶体的一个面上形成的阴极、隔着半导体晶体而与该阴极相对的阳极。通过在这些阴极和阳极之间施加直流高电压，从阴极或阳极取出当X射线、Y射线等放射线入射到半导体晶体内时生成的电荷，作为信号。
[0006]这里，在半导体晶体中，尤其是溴化铊，与碲化镉、镉/锌/碲、砷化镓等其他半导体晶体相比，基于光电效应的射线衰减系数大，利用薄晶体能够得到与其他半导体晶体同等的γ射线灵敏度，因此，与其他半导体放射线检测器和使用其的核医学诊断装置相比，由溴化铊构成的半导体放射线检测器和使用其的核医学诊断装置可进一步小型化。
[0007]此外，与碲化镉、镉/锌/碲、砷化镓等其他半导体晶体相比，溴化铊更加廉价，因此，与其他半导体放射线检测器和使用其的核医学诊断装置相比，由溴化铊构成的半导体放射线检测器和使用其的核医学诊断装置能够更加廉价。
[0008]在使用溴化铊作为半导体晶体而构成的半导体放射线检测器中，观测到以55Fe作为放射线源的5.9keV的γ射线能谱，和以241Am作为放射线源的59.6keV的γ射线能谱(例如，参照非专利文献I)。但是，在非专利文献I中，未观测到以57Co作为放射线源的γ射线能谱和以137Cs作为放射线源的γ射线能谱。
[0009]此外，在非专利文献I的图1中公开了，作为在用于放射线检测器的溴化铊晶体中包含的杂质的铅的浓度，是102ng/g(即0.lppm)。
[0010]此外，在非专利文献2的表I中公开了，溴化铊晶体的X射线衍射中的摇摆曲线的X射线入射角扫描中的半峰全宽为0.094deg?0.58deg。
[0011]现有技术文献
[0012]非专利文献
[0013]非专利文献1:NuclearInstruments and Methods in Physics ResearchSect1n-A,Vol.591(2008),p.209-212
[0014]非专利文献2:Nuclear Instruments and Methods in Physics ResearchSect1n-A,Vol.633(2011),p.572-574
【发明内容】
[0015]发明要解决的课题
[0016]作为核医学诊断装置中的伽马照相机装置、SPECT摄像装置等的核医学检查用放射性药剂中使用的代表性放射性核素之一，有99mTc。从99mTc放出的主要的γ射线的能量是141keV，对于用于伽马照相机装置、SPECT摄像装置的放射线检测器，检测HlkeV的γ射线是必要条件。因此，为了调查伽马照相机装置、SPECT摄像装置用的放射线检测器的性能，经常使用主要放出接近于HlkeV能量的122keV的γ射线的57Co作为标准放射线源。
[0017]此外，在基于伽马照相机、SPECT摄像装置的核医学检查中，有时需要两种核素的摄像。例如，在同时使用99mTc和123I作为放射性药剂的情况下，若能够同时进行两种核素摄像，则会显著提高核医学检查的效率。从99mTc放出的主要的γ射线的能量是141keV，与此相对，从123I放出的γ射线的能量是159keV，因此，为了通过放射线检测器将从99mTc放出的γ射线与从123I放出的γ射线分离检测，需要能够通过该放射线检测器分离HlkeV的峰和159keV的峰而进行检测。为此，作为该放射线检测器的性能，在122keV需要8%以下的能量分辨率。
[0018]此外，在基于核医学诊断装置中的SPECT摄像装置的核医学检查中，检测当从放射性药剂放出的正电子消失时，在约180度的相反方向上放出的一对能量511keV的γ射线是必要条件。因此，为了调查PET摄像装置用的放射线检测器的性能，经常使用主要放出接近于511keV能量的662keV的γ射线的137Cs放射线源作为标准放射线源。
[0019]然而，在利用现有技术制作出溴化铊半导体放射线检测器的情况下，无法测量从57Co放射线源放出的122keV的γ射线和从137Cs放射线源放出的662keV的γ射线任一方的能谱，无法用作伽马照相机装置、SPECT摄像装置、以及PET摄像装置用的放射线检测器。
[0020]在用于非专利文献I中记载的放射线检测器的溴化铊晶体中，包含0.1ppm的铅作为杂质。铅在周期表中是铊相邻的元素。铅和铊均是金属元素，因此利用金属键半径来定义原子半径，根据文献(化学便覧基礎編改訂5版日本化学会編)，铊的原子半径(金属键半径)是0.170nm，与此相对，铅的原子半径(金属键半径)是0.175nm。因此，当铅原子作为杂质进入时，易于部分置换铊原子而形成置换型固溶体，且铊原子容易变为I价，与此相对，铅原子容易变为II价，因此，铅原子发生置换后的部位作为晶体容易成为缺陷。为了使溴化铊晶体作为半导体放射线检测器而工作，并得到高能量分辨率，需要收集入射的放射线通过而产生的电荷载体的大部分，然而，认为在铅原子发生置换而得的晶体中的缺陷中捕获电荷载体，捕获长度变短，无法测量122keV和662keV的γ射线能谱。
[0021]非专利文献2中记载的溴化铊晶体，X射线衍射中的摇摆曲线的X射线入射角扫描中的半峰全宽为0.094deg?0.58deg，然而并未测定试样倾斜角扫描中的半峰全宽和试样面内旋转角扫描中的半峰全宽。此外，并未记载铅等杂质的浓度，也未记载γ射线能谱。即使仅控制X射线衍射中的摇摆曲线的X射线入射角扫描中的半峰全宽，也无法正确评价溴化铊单晶的晶格的波动程度，如果晶格的波动大，则晶体中的电荷载体的移动度和寿命的积变小，可能无法观测γ射线能谱。此外，如果作为杂质的铅的浓度大，则在铅原子发生置换而得的晶体中的缺陷中捕获电荷载体，捕获长度变短，可能仍然无法观测γ射线能谱。也就是说，除了 X射线衍射中的摇摆曲线的X射线入射角扫描中的半峰全宽之外，如果不评价试样倾斜角扫描中的半峰全宽和试样面内旋转角扫描中的半峰全宽、以及作为杂质的铅的浓度，并在晶体培养时进行控制，或者不在晶体培养后对晶体进行选择取舍，则可能无法观测τ射线能谱。
[0022]本发明的目的在于，提供一种能够测量122keV和662keV的γ射线能谱，针对122keV的γ射线得到8%以下的能量分辨率的半导体放射线检测器、使用其的核医学诊断装置、以及半导体放射线检测器的制造方法。
[0023]用于解决课题的手段
[0024]为了解决上述课题，本发明提供了一种使用被阴极和阳极夹着的半导体晶体而构成的半导体放射线检测器，所述半导体晶体由如下溴化铊单晶构成:作为杂质的铅的浓度不足0.1ppm，且X射线衍射中的(110)摇摆曲线的、试样倾斜角扫描中的半峰全宽为1.6deg以下、试样面内旋转角扫描中的半峰全宽为3.5deg以下、X射线入射角扫描中的半峰全宽为
1.3deg以下。
[0025]根据上述结构，溴化铊单晶中的铅原子的浓度小，因此，能够使铅原子对于铊原子进行置换而得的晶体中的缺陷的密度变小，使电荷载体的捕捉长度变长。此外，由于晶格的波动小，因此能够增大晶体中的电荷载体的移动度与寿命的积。由此，作为放射线检测器，能够以高能量分辨率测量122keV和662keV的γ射线能谱。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，能够得到能够测量122