CMOS,CCDの放射線損傷

質問

CMOSやCCDは電源を切っていても放射線の影響を受け続けるのでしょうか。(壊れていく？）

また、CMOSとCCDどちらの方が放射線に対して強いのでしょうか？

回答No.3

tadys · ベストアンサー

CMOS,CCDの放射線損傷には、ソフトエラーとハードエラーがあります。
ソフトエラーは一時的なもので、時間の経過、又は電源の再投入などで通常の状態に復帰します。
ただし、パソコンなどではソフトエラーによってプログラムが暴走してシステムディスクを書き換える事で起動不能になる場合が有ります。
ハードエラーは恒久的な損傷で復帰はしません。
十分に強い放射線であれば、電源の有無にかかわらず障害を受けます。

半導体のシリコン基板に光や放射線が照射されるとキャリヤ（電荷）が発生します。
CCDではこの電荷を取り出して画像を生成します。
X線用のCCDには蛍光板で生じた画像を光用のCCDで取り出すものと、直接シリコン基板に生じた画像を取り出すものとが有ります。
http://www.hamamatsu.com/jp/ja/hamamatsu/newsroom/advertisements/nature/0807ccd.html
https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/09_handbook.pdf

CCDの場合は放射線の影響は画像に対するノイズという形で現れますが、CMOSの場合は回路の誤動作という形で現れます。
DRAM（ダイナミックメモリ）ではメモリ内容の破壊という形で現れ、プログラムの暴走につながります。
メモリの場合はエラーの検出回路や訂正回路を追加することでプログラムの暴走を避けることが出来ます。

CMOSの場合は動作に必要な電荷量と放射線による電荷量の大きさの割合でエラーになるかどうかが決まります。
現在のCMOSは初期のCMOSと比べて動作に必要な電荷量は大幅に少なくなっています。
CMOSのデザインルール（線幅）は10um(1970年)から0.2um(2000年)と変化しています。
単純に、キャパシタンスが面積に比例するとすれば必要な電荷量は2,500分の1になっているといえます。

単純にCMOSとCCDを比べようとしても、どのようなデザインルールで比較をするのか、単独でのエラーを問題にするのかシステムとしてのエラーを問題にするのかで答えは変わってきます。

回答No.4

blastma

＃１です。
確かに＃２さんや＃３さんの話はない話ではありません。

問題はどの程度の線量を想定しているかです。
私の考えは一般の診断用のX線の線量レベル＝0.1ｍSv程度
での話です。

これが人体に放射線の影響をおよぼす線量＝500ｍSv以上
であれば、センサーというよりも周囲の回路に影響をおよぼす可能せは否定しません。

3.11の際によく引き合いに出された表を参考URLに貼っておきます。

＃２の方のノイズに関しては、確かに電源が入っている状態であれば、
発生する可能性があるかもしれません。
たとえば、デジカメの電源を入れたまま、
空港等の荷物検査を受けた場合（＝X線撮影をしてます）には、
ノイズが発生する可能性がありますが、
その状態でシャッターを切れば、その撮影には影響をおよぼすかもしれませんが、
次の撮影時にはクリアされますので、ノイズの影響は一時的です。

参考URL：

http://www.pref.saitama.lg.jp/uploaded/image/420164.png

回答No.2

wek00

CCDの放射線損傷、で検索したところ関連がありそうな文献が多数表示されました。
一部を挙げます。

次期X線天文衛星ASTRO-H搭載軟X線CCDカメラ（SXI）用素子の放射線耐性
wwwxray.ess.sci.osaka-u.ac.jp/OskXrayTlabHP/home/papers/mthesis/FY2012/M-thesis_kan.pdf

超高感度HEED-HARPカメラの特長と，それを生かしたアプリケーション
pioneer.jp/corp/crdl_design/crdl/rd/pdf/20-1-2.pdf
> 一般的に. CMOSの方がCCDよりも放射線耐性が高い

検出器の寿命と放射線による損傷
www.ads-img.co.jp/products/rad-icon/pdf/tech/radicon_an06.pdf

放射線の影響を受けるかどうか、はどのような放射線が当たったか
に関係があるようです。（それ以上のことは私にはコメント不可）

回答No.1

blastma

X線撮影にCCDセンサーを使用します。
CCD自体にはX線の感度は無いため、CCDセンサーの前方部に
X線蛍光板（X線が当たると光る性質があるものです。）を配置し、
そこにX線を当てて、X線撮影を行うシステムです。
なので、CCD自体にX線があたっても、センサー自体には
影響はないものと考えます。

CMOSに関しては現状ではその機種が存在していないので、
詳細は不明ですが、電子回路と考えれば、X線の影響は
ないと考えてもいいかもしれません。