はじめに

最先端X線検出器「LAMBDA(ラムダ)システム」を製造するX-Spectrum社(ドイツ)

・より早く
・より大きく
・より正確に

これら三点が揃った「LAMBDA」に搭載可能なセンサ材質を詳しくご紹介いたします。

1. 初期検討のために

検出器を選定する際の判断基準は、測定したいエネルギー帯です。

X-Spectrum社はSi(シリコン)、GaAs(ガリウムヒ素)、CdTe(テルル化カドミウム)を選択いただけますが、各材質による吸収効率の違いは以下図に示します。

Photon Energy (keV)	Si 300 um	Si 500 um	GaAs 500 um	CdTe 1000 um
5	100.0	100.0	100.0	100.0
10	90.1	97.9	100.0	100.0
15	49.8	68.3	100.0	100.0
17.5	34.9	51.2	100.0	100.0
20	24.9	37.9	100.0	100.0
25	13.3	21.2	99.7	100.0
30	7.8	12.6	97.2	100.0
40	3.2	5.3	79.1	100.0
50	1.6	2.7	55.7	99.7
70	0.5	0.9	25.9	90.5
100	0.2	0.3	9.8	57.4
150	0.0	0.1	3.0	23.4
200	0.0	0.0	1.3	11.0

Table 1: Calculated absorption efficiencies of all X-Spectrum sensors (%)

それぞれの材質によって、測定に適したエネルギー帯があることが分かります。

Si (20keV以下) < GaAs (20-50keV) < CdTe (50keV以上)

次に各センサの特徴をご紹介します。

2. 各センサ材質の特長

(a) Si (シリコン)

エネルギー帯　　　　：6～25keV
センサ構造　　　　　：モノリシック
センサ厚                       ：300µm(通常) or 500µm(オプション)
冷却方式　　　　　　：空冷か水冷(LAMBDA 750Kサイズまで)、750Kシステム以降は水冷のみ

Siの特徴として、センサの平坦性・ピクセル毎の計測信号の差異が少ない・蛍光現象の影響がない、高輝度照射下の安定性などが挙げられます。

(b) GaAs (ガリウムヒ素)

エネルギー帯               ：10～50keV
センサ構造              　 ：モノリシック（LAMBDA 350Kまで）、350Kシステム以降は複数チップ
センサ厚　　               ：500µm
冷却方式　　               ：水冷のみ

 GaAsの特徴として、蛍光現象の影響なし、ゴースト現象なし(放射線耐性有)などが挙げられます。そのため、ピクセル毎の計測信号の差異が大きい一方、時間経過による変動が少ないため、次に紹介するCdTeよりフラットフィールド校正がシンプルに実施可能です。

(c) CdTe (テルル化ガドミウム)

エネルギー帯             ：50keV以上
センサ構造　             ：モノリシック（LAMBDA 350Kまで）、以降は複数チップ
センサ厚　                 ：1000µm
冷却方式  　               ：水冷のみ

 CdTeの特徴として、高エネルギー領域での検出能力が優れており、ピクセル毎の計測信号差異も緩やかです。一方で、蛍光現象の影響（Cd: 23keV, Te: 27keV）を受ける点や、高エネルギー帯ではが帯電効果が観測され、影が視覚化されるようになります。

また、温度変化よる影響が大きいので、性能を安定化させるための温度管理が必要です。

3. センサごとの冷却方式

各センサ材質の冷却方式は下図をご参照下さい。

Sensor Material	60k	250k	350k	750k	1.5M and larger	Vacuum systems
Si	Air or water	Air or water	Air or water	Air or water	Water	Water
GaAs, CdTe	Water	Water	Water	Water	Water	Water

Table 4: Cooling requirements for X-Spectrum detectors


より詳しい情報はX-Spectrum社ホームページもしくは弊社までお問い合わせ下さい。
センササイズなどの情報はこちらをどうぞ。

【本製品に関するお問い合わせ】



株式会社ジェピコ　スペース&コミュニケーションマーケティンググループ
担当：齊藤、佐々木
TEL: 080-5982-5203 (ダイアルイン)