JP2002541489A - 放射線検出器及び面ビームラジオグラフィー用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電離放射線を検出するための検出器（６４）及びそのような検出器で構成されたラジオグラフィー用装置。該検出器は、イオン化可能な媒体で充満されたチャンバー、前記チャンバー内にスペースをもって備えられた第一及び第二電極装置（２、１、１８、１９）、変換容積（１３）を有する前記スペース、前記チェンバー内に配置された電子アバランシェ増幅手段（１７）、及び電子アバランシェを検出する少なくとも一つの読み出し素子装置（１５）より構成されている。放射線入射口は、放射線が第一及び第二電極装置間の変換 容積に入射するよう設けられている。互いに積層することが容易な検出器を実現するため、第一及び第二電極装置は第一及び第二主板を呈すが、前記主板は非平行である。これにより、積層検出器を有する撮影装置が簡便かつ費用効率良く製作できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電離放射線検出器及び面ビームラジオグラフィー用装置に関する。

【０００２】 上記の種類の検出器及び装置は、同時係属出願中のPCT-出願ＰＣＴ／ＳＥ９８
／０１８７３号に記載されているが、ここでは参考文献として組み入れている。
当該参考文献に記載の検出器は、ガス平行板アバランシェチャンバーを備えてい
る。この検出器は、良好な解像力を有し、Ｘ線検出効率高く、また検出器に入射
する全光子を計数することが可能である。これは、エネルギー検出、特定エネル
ギー範囲の光子からの検出信号あるいは陽極又は陰極からの特定の距離範囲で入
力した光子からの検出信号の識別等、検出信号を処理する場合に更に大きな可能
性が得られる。

【０００３】 この種の検出器を面ビームラジオグラフィー、すなわちスリット式あるいは走
査式ラジオグラフィーに使用する場合は、被写体にほんの低線量Ｘ線光子を照射
するだけで高画質の画像が得られる装置が提供できる。

【０００４】 ガス平行板アバランシェチャンバーについては、陽極及び陰極板は平行である
ことが必要であると思われており、極板間の平行を達成するため多くの努力がな
されてきた。そのような検出器は、一次元検出器であり、二次元画像を得るには
Ｘ線ビーム及び検出器を被写体を横切るように走査することにより達成できる。 Ｘ線管の負荷を軽減し、かつ機構を（走査距離を減ずることにより）簡略化す
るためには、一次元検出器のマルチラインセットを用いることが有効である。こ
れにより走査時間も短縮される。

【０００５】 そのようなマルチライン検出器を得るために多数の一次元検出器を積層しても
よい。この場合、検出器はＸ線源と位置合わせされていることが望ましい。検出
器の板が平行である時、複数の一次元検出器で構成される検出装置の組立及び位
置合わせは複雑であり、なおかつ時間がかかる。

【０００６】 本発明の主な目的は、電離放射線を検出するための一次元検出器を提供するこ
とであるが、該検出器はアバランシェ増幅を採用しており、また他の一次元検出
器と積層して簡便かつ費用効率良く検出装置を形成する。

【０００７】 当該及び他の目的はイオン化可能なガスを充満したチャンバーと、このチャン
バー内に間に変換容積を有する間隙を持って設けられた第一及び第二電極装置と
、このチェンバー内に配された電子アバランシェ増幅手段と、少なくとも一つの
電子アバランシェを検出する読み出し素子装置とからなる電離放射線を検出する
装置において、放射線入射口が第一及び第二電極装置間の変換容積に入射するよ
う放射線入射口が設けられ、第一及び第二電極装置が第一及び第二主板を呈し、
これら板は非平行であり、電子アバランシェ増幅手段は少なくとも一つのアバラ
ンシェ陰極装置及び少なくとも一つのアバランシェ陽極装置を具備し、少なくと
も一つのアバランシェ陰極装置及び少なくとも一つのアバランシェ陽極装置の間
のアバランシェ増幅のための電場を生成する手段を具備することを特徴とする検
出器によって達成される。

【０００８】 上記の特徴によって良好な解像度、高Ｘ線検出効率、及び検出器に入射する全
光子を計数することが可能な検出器を実現する。

【０００９】 Ｘ線エネルギー分解能の良好な検出器も得られる。

【００１０】 性能の低下がなく、長寿命の、高Ｘ線束で稼動できる検出器を実現する。

【００１１】 上記の特徴により、電磁放射線並びに入射粒子及び素粒子を含むあらゆる種類
の放射線を効果的に検出する検出器を実現する。

【００１２】 アバランシェ増幅を採用し、他の一次元検出器と積層して簡便かつ費用効率良
く検出装置を形成することができる電離放射線を検出する少なくとも一つの一次
元検出器で構成される面ビームラジオグラフィー用装置を提供することも本発明
の目的である。

【００１３】 当該及び他の目的は、Ｘ線源、前記Ｘ線源及び被写体間に実質的に平面なＸ線
ビームを形成する手段から構成され、更に上記検出器を含むことを特徴とする面
ビームラジオグラフィー用装置により達成される。

【００１４】 上記の特徴により被写体に低線量のＸ線光子を照射するだけで高画質の画像が
得られる面ビームラジオグラフィー用装置、すなわちスリット式又は走査式ラジ
オグラフィー用装置を実現する。

【００１５】 検出器に入射したＸ線光子の主要部分が検出され、更に画像の各ピクセル値を
得るために計数又は積算する面ビームラジオグラフィー用装置を実現する。

【００１６】 被検査体内で散乱した放射線により生じる面ビーム画像ノイズが極めて少ない
面ビームラジオグラフィー用装置を実現する。

【００１７】 Ｘ線エネルギースペクトルの拡散により生じる画像ノイズの少ない面ビームラ
ジオグラフィー用装置を実現する。

【００１８】 簡便かつ安価で、Ｘ線検出効率が高く、且つＸ線エネルギー分解能良く稼動で
きる検出器を備えた面ビームラジオグラフィー用装置を実現する。

【００１９】 更に、性能を低下せず、長寿命であり、かつ高Ｘ線束で稼動できる検出器を備
えた面ビームラジオグラフィー用装置を実現する。

【００２０】 図１は、本発明による面ビームラジオグラフィー用装置の、面Ｘ線ビーム９の
平面に垂直な平面における断面図である。該装置は、Ｘ線源６０を備え、当線源
は第一の細長いコリメータウインドウ６１と共に平面扇形Ｘ線ビーム９を生成し
、被写体６２の照射を行う。第一の細長いコリメータウインドウ６１は、Ｘ線回
折ミラーあるいはＸ線レンズ等基本的に平面Ｘ線ビームを形成する他の手段と置
き換えることができる。被写体６２を透過したビームは、検出器６４に入射する
。Ｘ線ビームと位置合わせされた任意に設けられる細いスリット又は第二のコリ
メータウインドウ１０は、Ｘ線ビーム９の検出器６４への入射口を形成する。入
射Ｘ線光子の主要部分は検出器６４で検出されるが、当該検出器は変換及びドリ
フト容積（volume）１３、及び電子アバランシェ増幅手段17を備え、Ｘ線光子が
両電極装置１、２の間に側方から入射するよう配されており、また当該電極装置
間において変換及びドリフト容積１３内の電子及びイオンをドリフトするための
電場が形成される。

【００２１】 この例においては、面Ｘ線ビームはコリメータ６１によって平行化されたビー
ムである。

【００２２】 当該検出器及びその操作について更に以下に述べる。Ｘ線源６０、第一の細長
いコリメータウインドウ６１、任意に設けられるコリメータウインドウ１０及び
検出器６４は特定の手段６５、例えばフレーム又は支持体６５により互いに接続
され固定されている。このようにして形成された当該ラジオグラフィー用装置は
、被写体を走査する装置として移動できる。図１に示すように、単一の検出器シ
ステムにおいて、走査は回転運動、例えば当該装置をＸ線源６０又は検出器６４
を通る軸の回りに回転することによってなされる。軸の位置は当該装置の適用又
は使用例に依存し、また使用例によっては、軸は被写体６２を通っても良い。走
査は、検出器及びコリメータが移動する移動運動によっても、又は被写体を移動
することによって実施できる。多数の検出器を積層したマルチライン構成におい
ては、図５及び図６と共に後に解説するが、走査は様々な方法で実施できる。多
くの場合、ラジオグラフィー用装置が固定され、被写体が移動した方が有利であ
る。

【００２３】 検出器６４は、陰極板２である第一ドリフト電極装置及び陽極板１である第二
ドリフト電極装置を備える。図から明らかなように、これらは平面Ｘ線ビームに
垂直な平面内で互いに角度αをなすように配置されている。両者間のスペースに
は、変換及びドリフト容積となるガスの充満した細い隙間又は領域１３があり、
また電子アバランシェ増幅手段１７が配置されている。陽極板１及び陰極板２に
電圧が印加され、電子アバランシェ増幅手段１７には一つ又は複数の電圧が印加
される。これにより隙間１３において電子及びイオンのドリフトを引き起こすド
リフト電場が生じ、また電子アバランシェ増幅手段１７において一つの電子アバ
ランシェ増幅電場又は複数の電子アバランシェ増幅電場が生じる。陽極板１と関
連して電子アバランシェを検出するための読み出し素子装置１５が備えられてい
る。好ましくは、読み出し素子装置１５は陽極電極も構成する。代わって、読み
出し素子装置１５は陰極板２あるいは電子アバランシェ増幅手段１７と関連して
形成しても良い。また、誘電体層又は基板によって陽極あるいは陰極電極から隔
離された陽極あるいは陰極板上に形成しても良い。この場合、陽極あるいは陰極
電極は誘導パルスに対し半透明である必要があり、例えばストリップあるいはパ
ッド状に形成される。図３及び図４の下に異なる実現可能な読み出し素子装置１
５を示す。

【００２４】 図から明らかなように、被検出Ｘ線は検出器に側方から入射し、陰極板２及び
陽極板１の間にある変換及びドリフト容積１３に入射する。Ｘ線は、好ましくは
陽極板１に平行な方向より検出器に入射し、細長いスリット又はコリメータウイ
ンドウ１０を通って検出器に入射する。このようにして、入射Ｘ線光子の主要部
分が相互作用し、かつ検出されるに十分な長さの相互作用経路を有する検出器が
容易に作製できる。コリメータが使用される場合、コリメータは好ましくは薄い
面ビームが電子アバランシェ増幅手段１７に近接する検出器に入射するように配
置し、かつ好ましくはそれと平行であるように配する。

【００２５】 隙間あるいは領域１３はガスで充満されるが、当ガスは例えば９０％のクリプ
トン及び１０％の二酸化炭素の混合物、又は例えば８０％のキセノン及び２０％
の二酸化炭素の混合物でよい。ガスは加圧可能で、好ましくは１−２０気圧の範
囲である。したがって、当該検出器はスリット状の入射ウインドウ９２を有する
気密性ハウジング９１を具備する。当該ウンドウよりＸ線ビーム９が、検出器に
入射する。このウインドウは放射線に対し透明な材質、例えばマイラーあるいは
薄いアルミフォイルで形成される。これは、これまで用いられている陽極及び陰
極板に垂直な入射放射線用に設計され広範囲をカバーするウインドウを要するガ
スアバランシェチャンバーと比較して、特にガスアバランシェチャンバー６４の
側方入射ビームを検出する本発明の有利な付加的効果である。当ウインドウはこ
のように更に細くでき、したがってウインドウで吸収されるＸ線光子数を減ずる
ことができる。

【００２６】 運転中、入射Ｘ線９は、もし設置されていれば、電子アバランシェ増幅手段１
７に近接するオプションの細長いスリットあるいはコリメータウインドウ１０を
通って検出器に入射し、更にガス容積中を好ましくは電子アバランシェ増幅手段
１７と平行な方向に通過する。各Ｘ線光子は、気体原子との相互作用の結果ガス
内に一次電離電子イオン対を生成する。この生成は光電効果、コンプトン効果、
又はオージェ効果による。生成された各一次電子１１は、別の気体原子と相互作
用することにより運動エネルギーを失い、更に電子イオン対（二次電離電子イオ
ン対）が生成される。一般的に、本プロセスでは、２０keVのＸ線光子１個によ
り数百から数千の二次電離電子イオン対が生成される。二次電離電子１６は（一
次電離電子１１と共に）変換及びドリフト容積１３内の電場により電子アバラン
シェ増幅手段１７の方へドリフトする。電子が電子アバランシェ増幅手段１７の
強い電場あるいは電気力線の収束する領域に入射するとアバランシェ増幅される
。このことは以下で更に述べる。

【００２７】 アバランシェ電子及びイオンの運動は、読み出し素子装置１５内で電子アバラ
ンシェ検出のための電気信号を誘導する。これらの信号は、電子アバランシェ増
幅手段１７、陰極板２あるいは陽極板１、又は２つ以上の前記領域の組み合わせ
と関連して検出される。信号は読み出し回路１４で更により増幅及び処理され、
Ｘ線光子の相互作用の位置及び必要に応じてＸ線光子エネルギーが正確に測定さ
れる。

【００２８】 図２ａは本発明の第一の具体的実施例による検出器の、部分的に拡大した、図
１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図から明らかなように、陰極板２は陰
極電極である誘電体基板６及び導電体層５で構成される。陽極１は陽極電極であ
る誘電体基板３及び導電体層４により構成される。隙間１３及び陽極１の間には
、電子アバランシェ増幅手段１７が配置される。当増幅手段１７は、誘電体２４
によって分離されたアバランシェ増幅陰極１８及びアバランシェ増幅陽極１９を
備えている。図に示すように、これはガスあるいは陰極１８及び陽極１９を担持
する固体基板２４であってよい。図に示すように、陽極電極４及び１９は同一の
導電体で形成される。直流電源７によって陰極１８及び陽極１９間に電圧が印加
され、アバランシェ増幅領域２５内に極めて強い電場が形成される。このアバラ
ンシェ領域２５は、互いに向かい合うアバランシェ陰極１８の端部の間あるいは
周囲の領域に形成され、この領域では印加電圧により集中電場が生じる。直流電
源７はまた陰極電極５及び陽極電極４（１９）と接続されている。印加電圧は、
隙間１３に弱い電場、ドリフト電場が形成されるように選択される。変換及びド
リフト容積１３内の相互作用により放出された電子（一次及び第二次電子）は、
ドリフト電場により増幅手段１７の方へドリフトする。電子は極めて強いアバラ
ンシェ増幅電場に入射し加速される。加速された電子１１、１６は、領域２５内
で他の気体原子と相互作用し、更に電子イオン対を生成する。これら生成された
電子は、電場内で加速され、更に新しい気体原子と相互作用し、更に電子イオン
対を生成する。本過程は、電子がアバランシェ領域内を陽極１９に向かって移動
する間持続し、電子アバランシェが生じる。アバランシェ領域を去った電子は、
陽極１９の方へドリフトする。電場が十分強い場合は、電子アバランシェは陽極
１９まで継続しうる。

【００２９】 アバランシェ領域２５は、もしあれば、陰極１８及び誘電体基板２４内の開口
部又はチャネルによって形成される。開口部又はチャネルは、上方から見て、円
形であっても、あるいは基板２４の両端及び、もしあれば、陰極１８間に亘る縦
長の連続体であっても良い。開口部又はチャネルが上方から見て円形の場合、こ
れらは並べて配され、開口部又はチャネルの各列は複数の円形の開口部又はチャ
ネルを有する。複数の縦長の開口部又はチャネルあるいは円形のチャネルの列は
、互いに隣接し、互いに平行か又は入射Ｘ線と平行に形成される。あるいは、開
口部又はチャネルは別のパターンで配置することも可能である。

【００３０】 陽極電極４、１９はまた、アバランシェ領域２５を形成する開口部又はチャネ
ルと関連して設けられたストリップの形態で読み出し素子２０を形成する。好ま
しくは、一つのストリップは、各開口部又はチャネルあるいは開口部又はチャネ
ルの列ごとに配置される。ストリップは長さに沿って分割でき、一つのセクショ
ンは各円形の開口部又はチャネルあるいは複数の開口部又はチャネルにパッド形
状で設けられる。ストリップ及びセクションは、もしあれば、互いに電気的に絶
縁される。各検出器電極素子すなわちストリップ又はセクションは、好ましくは
別々に処理回路１４に接続される。あるいは、読み出し素子は基板の背面部（陽
極電極４、１９の側部の反対側）に配してもよい。この場合、陽極電極４、１９
は、誘導されたパルスに対して半透明である必要があり、例えばストリップある
いはパッド状である。図３及び図４の下方に可能な異なる読み出し素子装置１５
が示されている。

【００３１】 一つの例として縦長のチャネルは、０．０１−１ｍｍの範囲の幅を持って良く
、円形チャネルは０．０１−１ｍｍの範囲の直径を有して良い。また、誘電体２
４の厚さ（アバランシェ陰極１８及び陽極１９間の間隔）は、０．０１−１ｍｍ
の範囲である。

【００３２】 別法として、誘電体基板３、６は導電体層で置き換えて、導電体層５、４は抵
坑性担持体、例えば一酸化珪素、導電ガラスあるいはダイアモンドにより置き換
えることができる。この場合、誘電体層あるいは担持体は、ドリフト電極装置と
関連して配置される場合、好ましくは導電体層及び読み出し素子２０間に配され
る。

【００３３】 図２ｂは本発明の第二の具体的実施例による検出器の、部分的に拡大した、図
１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。当実施例は、陽極電極４及び１９が誘
電体、当該誘電体は固体でも気体でもよい、によって隔離された異なる導電体に
よって形成されていること及び開口部あるいはチャネルもまたアバランシェ陽極
電極１９内に形成されている点で図２ａの実施例とは異なる。アバランシェ増幅
陽極１９は直流電源７に接続される。陽極電極４及び１９間の誘電体が固体であ
る場合、当該誘電体を通じて開口部あるいはチャネルは包含される。この開口部
あるいはチャネルは、基本的にアバランシェ領域２５を形成する開口部あるいは
チャネルに対応する。陽極電極４及び１９間に電場が形成される。この電場はド
リフト電場、すなわち弱い電場であっても、あるいはアバランシェ増幅電場、す
なわち極めて強い電場であってもよい。図３及び図４の下方に異なった可能な読
み出し素子装置１５を示す。

【００３４】 図２ｃは本発明の第三の具体的実施例による検出器の、部分的に拡大した、図
１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。検出器は、上述のごとく、陰極２、陽
極１及びアバランシェ増幅手段１７を備える。変換及びドリフト容積である隙間
１３は陰極２及びアバランシェ増幅手段１７間に設けられる。隙間１３はガスが
充填され、また陰極２は上述のごとく形成される。ドリフト陽極１は、誘電体基
板２６例えばガラス基板の背面に設けられる。一方基板２６の前面には、アバラ
ンシェ増幅陰極１８及び陽極１９ストリップが設けられる。陰極１８及び陽極１
９ストリップは、導電体ストリップであり、直流電源７に接続されて、集中電場
、すなわちアバランシェ増幅電場を陰極ストリップ１８及び陽極１９ストリップ
間の各領域に形成する。陽極１及び陰極２もまた直流電源７に接続される。印加
電圧は弱い電場、ドリフト電場が隙間１３全体に形成されるよう選択される。あ
るいは、誘電体基板２６はガスで置き換えてもよい。その場合、陽極及び陰極は
例えばそれぞれの端部が支持される。

【００３５】 好ましくは、アバランシェ陽極ストリップ１９もまた読み出し素子２０を形成
し、更に処理回路１４に接続される。代わりに、アバランシェ陰極ストリップ１
８は読み出し素子を形成、あるいは陽極ストリップ１９と共に形成する。別な方
法として、陽極電極１は分割でき更に互いに絶縁されているストリップで構成し
てもよい。これらのストリップは、読み出し素子のみ、あるいは陽極及び又は陰
極ストリップと共に形成してもよい。陽極・陰極及び読み出し素子として機能す
るストリップは直流電源７及び処理回路１４に分離に適した連結法で接続される
。更に別な方法として、陰極ストリップ１８及び又は陽極ストリップ１９は、例
えば一酸化ケイ素、導電ガラス又はダイアモンド製の抵抗性上層によって覆われ
た基礎導電体層によって形成される。これは、強い電場によってガス中に発生可
能なスパークの出力を減じる。更に別の読み出しストリップ装置では、読み出し
ストリップ２０はアバランシェ陽極ストリップ１９の下に平行に配される。そし
て読み出しストリップ２０はアバランシェ陽極ストリップ１９より僅かに広く作
られる。もしこれらが陽極１の下に配される場合は、陽極電極は誘導パルスに対
して半透明である必要があり、例えばストリップ又はパッド状である。更に別な
方法では、必要な電場は陰極電極５、１８及び陽極電極１９によって形成される
ので陽極１は除外してもよい。

【００３６】 一例として、ガラス基板は約０．１−５ｍｍの厚さである。更に、導電性陰極
ストリップはおよそ２０−１０００μｍの幅を有し、また導電性陽極ストリップ
はおよそ１０−２００μｍの幅を有す。ピッチはおよそ５０−２０００μｍであ
る。陰極及び陽極はそれが延びる方向に沿ってセグメントに分割できる。

【００３７】 運転中、Ｘ線光子は実質的にアバランシェ陰極１８及び陽極１９ストリップと
平行な、図２ｃの検出器内の空間１３に入射する。変換及びドリフト容積１３内
では、入射Ｘ線光子は吸収され、電子イオン対が上述のごとく生成される。一つ
のＸ線光子による相互作用の結果生じた一群の一次及び二次電子はアバランシェ
増幅手段１７の方へドリフトする。該電子は陽極ストリップ及び陰極ストリップ
間のガスの充満した領域、つまりアバランシェ増幅領域内の極めて強い電場に入
射する。強い電場内で、電子は電子アバランシェを開始する。その結果、陽極ス
トリップに集まる電子数は一次及び二次電子の数より数桁多い（いわゆる気体増
幅）。当該実施例の一つの利点は、各電子アバランシェがほとんど一つの陽極素
子あるいは基本的に一つの検出器電極素子上に唯一つの信号を誘発することであ
る。したがって、一つの座標上の位置分解能はピッチによって決定される。

【００３８】 図２ｄは、本発明の第四の具体的実施例による検出器の、図１と同様の断面図
である。陰極２及び陽極１の間に電圧が印加され、隙間１３内にアバランシェ増
幅を引き起こすための極めて強い電場が形成される。これにより、隙間１３は変
換及びアバランシェ増幅容積を形成する。陽極及び陰極間の距離が当方向では増
加するため当該容積内の電場は入射Ｘ線光子方向では弱い。したがって、もし電
圧が陰極２及び陽極１に印加された場合、増幅は検出器の放射線入射口からの距
離と共に変化する。これを克服するために、陽極１及び又は陰極２は互いに電気
的に絶縁され、入射放射線の方向に垂直な方向に延びるストリップで形成される
。そして、異なる電圧が対向するストリップ間あるいはストリップ及び対向する
電極間に印加される。印加電圧は入射放射線の方向で増加している。これにより
、均一な電場が形成される。

【００３９】 運転中、Ｘ線光子は実質的に陽極１と平行で陰極２に近接する図２ｅの検出器
のスペース１３に入射する。容積１３において、入射Ｘ線光子は吸収され、上述
のごとく電子イオン対が生成される。一群の一次及び二次電子が、一つのＸ線光
子によって引き起こされた相互作用の結果生成される。容積１３内の強い電場に
より電子は電子アバランシェを開始する。光子は陽極１と平行に移動し、また電
場は均一なので、アバランシェ増幅は検出器内で均一となる。読み出し素子は、
他の実施例で記載されているように、ドリフト及びアバランシェ陽極１と連係し
かつ絶縁されて別々に配されるか、あるいはドリフト及びアバランシェ陽極又は
陰極電極内に設けられる。

【００４０】 均一な電場を実現する別な方法を図２ｅに示す。図は本発明の第五の具体的実
施例による検出器を備える面ビームラジオグラフィー用装置の全体像の概略図で
ある。ここでは、陰極２は容積１３と接するかあるいは裏面で支持誘電体基板と
接する抵抗材で形成される。電圧Ｖ１を陽極１及び放射線入射口に最も近接する
陰極２の端部の間に印加し、電圧Ｖ２を陽極１及び放射線入射口から最も離れた
陰極２の端部の間に印加する。電圧Ｖ１が印加された陽極１及び陰極２間の距離
がｄ１、また電圧Ｖ２が印加された陽極１及び陰極２間の距離がｄ２であるとき
、Ｖ１／ｄ１＝Ｖ２／ｄ２ならば、電圧は抵抗性陰極２全体に亘って印加される
ので、均一な電場が陽極１及び陰極２間に形成される。検出器の他の部分及び運
転は上述のものと同じか類似する。

【００４１】 均一な電場を形成する別な方法としては、連続的な陽極１及び陰極２の電極間
に非均一な電場を形成してもよい。増幅の相違を補償するため、相互に電気的に
絶縁され入射放射線の方向に対して垂直に延びる導電体ストリップの形態をした
一組の付加的な検出器素子を設けてもよい。これら検出器素子からの信号は、相
互に電気的に絶縁され入射放射線の方向に延びる導電体ストリップによって形成
される検出器電極素子内で検出された信号の非均一な増幅を補償するために用い
られる。この補償は読み出し回路１４において実行される。

【００４２】 上記実施例において検出器電極装置の異なる位置づけについて述べた。これに
はたくさんの変型例があり、例えばストリップ又はセグメントの方向が異なり互
いに隣接する、あるいは別々の位置に一つ以上の検出器電極装置を設けることが
できる。

【００４３】 図３には、検出器電極装置４、５、１５の可能な構成が示されている。電極装
置４、５、１５はストリップ２０’で形成されており、検出器電極としてだけで
なく陽極あるいは陰極電極としても作動する。多くのストリップ２０’が並んで
配され、各位置で入射Ｘ線光子に平行な方向に広がっている。ストリップは、互
いに電気的に絶縁され、スペース２３を空けて基板上に形成される。ストリップ
は写真平版法あるいは電鋳法などにより形成される。スペース２３及びストリッ
プ２０’の幅は所望する（最適な）分解能が得られるよう特定の検出器に適合さ
れる。例えば図２ａの実施例では、ストリップ２０’は、開口部あるいはチャネ
ル又は開口部あるいはチャネルの列の下に設置され、基本的に開口部あるいはチ
ャネルと同等かあるいは幾分広い幅を有する。これは、検出器電極装置が陽極電
極４から離れて位置する場合及び検出器電極装置もまた陽極電極４で構成される
場合の両方に有効である。

【００４４】 各ストリップ２０’は個々の信号導体２２によって処理回路１４に接続され、
各ストリップの信号は好ましくは個別に処理される。陽極又は陰極電極が検出器
電極を構成する部位では、信号導体２２はまた分離に適した連結でそれぞれのス
トリップを高電圧直流電源７に接続する。

【００４５】 図から明らかなように、ストリップ２０’及び間隔２３はＸ線源６０をターゲ
ットとしており、またストリップは入射Ｘ線光子の方向に沿って広くなっている
。この構成は視差を補償する。

【００４６】 図３に示す電極装置は、好ましくは陽極であるが、代りにあるいは連係して陰
極が前記構成を有してもよい。検出器電極装置１５がセパレートセグメントの場
合、陽極電極４はストリップ及びスペーシングのない単一の電極として形成して
もよい。同様なことが陰極電極あるいは陽極電極についてもそれらの他が検出器
電極装置により構成される場合にはそれぞれ有効である。しかしながら、検出器
電極装置が陰極あるいは陽極電極に対して反対側の基板上に配置される場合、陽
極あるいは陰極電極は誘導されたパルスに対して半透明で、例えばストリップあ
るいはパッド状に形成される。

【００４７】 図４は電極の別の構成を示す。ストリップはセグメント２１に分割され、互い
に電気的に絶縁されている。 好ましくは、入射Ｘ線に垂直に広がる小さなスペ
ーシングがそれぞれのストリップの各セグメント２１間に設けられる。各セグメ
ントは個々の信号導体２２により処理回路１４に接続され、各セグメントの信号
は好ましくは個別に処理される。図３に示すように、陽極あるいは陰極電極が検
出器電極で構成される場合は、信号導体２２もまたそれぞれのストリップを高電
圧直流電源７に接続する。

【００４８】 統計的に高エネルギーのＸ線光子は低エネルギーＸ線光子よりもガス中の長い
経路を通過して一次電離を引き起こすので、各Ｘ線光子のエネルギーを測定する
場合には当該電極が使用できる。当該電極により、Ｘ線光子相互作用の位置及び
各Ｘ線光子のエネルギーを検出することができる。統計的手法により、高いエネ
ルギー分解能で入射光子のスペクトルを復元することができる。例えばE. L. Ko
sarev et al.Nucl. Instr and methods 208 （1983） 637、及びG. F. Karabadj
ak et al., Nucl. Instr and methods 217 （1983）56を参照。

【００４９】 一般的には、総ての実施例において、各入射Ｘ線光子は一つ（あるいはそれ以
上）の検出器電極素子において一つの誘導パルスを発生する。このパルスは処理
回路で処理される。この回路は最終的にパルスを成形し、また一つのピクセルを
代表する各ストリップ（パッドあるいはパッドセット）からのパルスを積算ある
いは計数する。パルスはまた各ピクセルにエネルギーの大きさを供給するように
処理することもできる。

【００５０】 検出器電極が陰極側にある場合、誘導信号の領域は（Ｘ線光子の入射方向に垂
直な方向において）陽極側より広い。したがって、処理回路内の信号計量は好ま
しい。

【００５１】 図５は本発明の積層された複数の本発明の検出器６４のある実施例の概略図で
ある。当該実施例により、マルチライン走査が実現でき、これにより走査時間だ
けでなく全体の走査距離を減ずることができる。本実施例の装置はＸ線源６０を
備えるが、当線源は多数のコリメータウインドウ６１と共に多数の平面扇形のＸ
線ビーム９を形成して被写体６２を照射する。被写体６２を透過したビームはＸ
線ビームと位置合わせをした多数の第二コリメータウインドウ１０を通って個々
に積層された検出器６４に任意に入射する。第一コリメータウインドウ６１は、
第一剛構造物６６内に配置され、またオプションとして第二コリメータウインド
ウ１０は検出器６４に装着された第二剛構造物６７内に配置されるか、又は検出
器上に個々に配置される。

【００５２】 検出器がＸ線源と位置合わせされている場合、各検出器の陽極板１及び陰極板
２間の角度αを選択することにより、検出器は互いに平行に向かい合う検出器の
表面と積層することができる。このことは位置合わせや調整などの特別な手順を
必要としないためマルチライン検出器の製作を容易にする。また、部品点数も減
るので検出器の安定性も増倍する。好ましくは、積層検出器は一つの共通のハウ
ジング９１に収容される。これは、もし隣接する二つの検出器の陰極２が互いに
向かい合っていて、また隣接する二つの検出器の陽極１が互いに向かい合ってる
と有効である。この場合、隣接する二つの検出器の陰極及び又は陽極は隣接する
二つの検出器のに共通の素子により形成される。もし、これらが別々のハウジン
グに収容される場合は、各ハウジングの外壁は角度α（すなわち一つの壁が陽極
板１と平行で、もう一つの壁が陰極板２と平行）を示す。

【００５３】 Ｘ線源６０、剛構造６６、及びコリメータウインドウ６１、１０をそれぞれ備
える可能な構造６７、及び互いに固定された積層検出器６４は特定の手段６５、
例えばフレーム又は支持体６５によって互いに接続され固定されている。このよ
うに形成されたラジオグラフィー用装置は一つの装置として動かすことができ被
写体を走査することができる。このマルチライン構成では、上述のごとく、走査
はＸ線ビームに垂直な横断運動によって実行される。もしラジオグラフィー用装
置が固定され、被写体が移動すれば都合が良い。

【００５４】 大きな容積の単一ガス検出器と比較して積層構成を用いる別な利点は、被写体
６２内のＸ線光子散乱によって生じるバックグラウンドノイズの減少である。入
射Ｘ線ビームと平行でない方向を移動するこれら散乱Ｘ線光子はもし陽極及び陰
極板を通過し、またそのようなチェンバーに入射すると積層された他の検出器６
４の一つにおいて擬似信号あるいはアバランシェを生じる。この減少は、陽極及
び陰極板、あるいはコリメータ６７の物質における（散乱）Ｘ線光子の著しい吸
収によって達成される。

【００５５】 図６に示すように、このバックグラウンドノイズは細い吸収板６８を積層検出
器６４間に設けることにより更に減じられる。積層検出器は図５のそれと類似す
るが、薄い吸収材のシートが各隣接する検出器６４間に設けられる点で異なる。
これら吸収板あるいはシートは例えばタングステン等の高原子番号の物質で作成
できる。

【００５６】 総ての実施例において一般的なのは、ガス容積は極めて細く、イオンを即座に
除去するので、空間電荷は低いか蓄積されない。このことは高率な運転を可能に
する。

【００５７】 実施例において、電気力線の収束はストリーマの形成を抑制するために好まし
い。これは、スパークのリスクを軽減する。

【００５８】 別の実施例として、隙間あるいは領域１３は前記ガス媒体の代わりにイオン化
可能な媒体、例えば液体あるいは固体媒体を含んでも良い。前記固体あるいは液
体媒体は変換及びドリフト容積及び電子アバランシェ容積であってもよい。

【００５９】 イオン化可能な液体媒体は、例えばＴＭＥ（トリメチルエタン）あるいはＴＭ
Ｐ（トリメチルペンタン）、又は同様な特性を有する他のイオン化可能な液体媒
体でもよい。

【００６０】 イオン化可能な固体媒体は、例えば半導体物質、例えばシリコンやゲルマニウ
ムでよい。イオン化可能な媒体が固体の場合、検出器の周囲のハウジング９１は
取り除いてよい。

【００６１】 イオン化可能な固体あるいは液体の媒体を用いた検出器は、遥かに薄くでき、
また当検出器によって検出された被写体の画像の解像力に関しては、同様なガス
検出器よりも、入射Ｘ線の方向により影響されない。

【００６２】 電場はアバランシェ増幅を生じる領域にあることが好ましいが、本発明はイオ
ン化可能な固体あるいは液体の媒体を検出器に用いた場合、電子アバランシェを
引き起こすには十分でない低電圧領域でも有効である。

【００６３】 全実施例の別な例として、変換及びドリフト隙間（容積）内の電場は電子アバ
ランシェを引き起こすに十分な強度に保つことができる、したがって、前増幅モ
ードで使用できる。

【００６４】 本発明は、多くの実施例を参照して説明したが、添付の請求項によって規定さ
れるような本発明の意図および見解に逸脱しない範囲で、様々な変更が可能であ
ることを理解されるべきである。例えば、前記電場が形成される限りにおいて電
圧は他の方法で印加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一般的な実施例による面ビームラジオグラフィー用装置の全体像の概
略図である。

【図２ａ】 本発明の第一の具体的実施例による検出器の、部分的に拡大した、図１のＩＩ
−ＩＩ線における断面図である。

【図２ｂ】 本発明の第二の具体的実施例による検出器の、部分的に拡大した、図１のＩＩ
−ＩＩ線における断面図である。

【図２ｃ】 本発明の第三の具体的実施例による検出器の、部分的に拡大した、図１のＩＩ
−ＩＩ線における断面図である。

【図２ｄ】 本発明の第四の具体的実施例による検出器を備えたラジオグラフィー用装置の
全体像の概略図である。

【図２ｅ】 本発明の第五の具体的実施例による検出器を備えたラジオグラフィー用装置の
全体像の概略図である。

【図３】 Ｘ線源及び読み出しストリップによって形成された電極の実施例の概略図であ
る。

【図4】 Ｘ線源及びセグメント化された読み出しストリップにより形成された電極の第
二の実施例の平面図である。

【図５】 積層された検出器を有する本発明の実施例の断面図である。

【図６】 積層された検出器を有する本発明の更なる実施例の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン化可能なガスを充満したチャンバーと、前記チャンバ
   ー内に間に変換容積を有する間隙を持って設けられた第一及び第二電極装置と、
   前記チェンバー内に配された電子アバランシェ増幅手段と、少なくとも一つの電
   子アバランシェを検出する読み出し素子装置とからなる電離放射線を検出する装
   置において、放射線入射口が第一及び第二電極装置間の変換容積に入射するよう
   放射線入射口が設けられ、第一及び第二電極装置が第一及び第二主板を呈し、前
   記板は非平行であり、電子アバランシェ増幅手段は少なくとも一つのアバランシ
   ェ陰極装置及び少なくとも一つのアバランシェ陽極装置を具備し、前記少なくと
   も一つのアバランシェ陰極装置及び前記少なくとも一つのアバランシェ陽極装置
   の間のアバランシェ増幅のための電場を生成する手段を具備することを特徴とす
   る検出器。
2. 【請求項２】 アバランシェ陰極装置及びアバランシェ陽極装置間に実質的
   に均一な電場を供給するための手段が配されていることを特徴とする請求項１に
   記載の検出器。
3. 【請求項３】 第一電極装置は第一陰極装置であり、第二電極装置は第一陽
   極装置であり、第一陰極装置はアバランシェ陰極装置で構成され、また第一陽極
   装置はアバランシェ陽極装置で構成され、アバランシェ陰極装置及びアバランシ
   ェ陽極装置は少なくとも一つが互いに電気的に絶縁された複数の電極素子に分割
   されており、また各アバランシェ陰極素子及びアバランシェ陽極素子間にはアバ
   ランシェ陰極装置及びアバランシェ陽極装置間に実質的に均一な電場を形成する
   ために電圧が印加されることを特徴とする請求項１又は２記載の検出器。
4. 【請求項４】 第一電極装置は第一陰極装置であり、第二電極装置は第一陽
   極装置であり、導電性メッシュ状のアバランシェ陰極装置が第一陽極装置と平行
   に配置され、第一電圧が第一陰極装置及び第二陽極装置間に印加され、また第二
   電圧がアバランシェ陰極装置及びアバランシェ陽極装置間に印加されて、第一陰
   極装置及びアバランシェ陰極装置間に第一電場が形成され、電子アバランシェ増
   幅手段内に複数の集中電場を有する領域が形成され、前記集中電場は実質的に第
   一電場よりもはるかに強いことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
5. 【請求項５】 第二陽極装置がアバランシェ陽極装置により構成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の検出器。
6. 【請求項６】 前記電子アバランシェ増幅手段が複数のアバランシェ領域を
   有することを特徴とする請求項１又は２記載の検出器。
7. 【請求項７】 前記少なくとも一つのアバランシェ陰極及び前記少なくとも
   一つのアバランシェ陽極が前記少なくとも一つのアバランシェ陰極及び前記少な
   くとも一つのアバランシェ陽極間にセパレーションを有する誘電体基板の第一側
   に形成され、前記セパレーションによって限定された表面が形成されることを特
   徴とする請求項１、２又は６に記載の検出器。
8. 【請求項８】 前記少なくとも一つのアバランシェ陰極及び前記少なくとも
   一つのアバランシェ陽極は導電性ストリップを含むことを特徴とする請求項７に
   記載の検出器。
9. 【請求項９】 複数のアバランシェ陰極及び陽極が前記基板上に交互に配さ
   れていることを特徴とする請求項７又は８記載の検出器。
10. 【請求項１０】 前記アバランシェ陰極及び前記アバランシェ陽極が長さ方
    向の端部が基本的に入射放射線と平行となる導電性ストリップを有することを特
    徴とする請求項９に記載の検出器。
11. 【請求項１１】 複数のアバランシェ領域が前記少なくとも一つのアバラン
    シェ陰極及び前記少なくとも一つのアバランシェ陽極間に配されることを特徴と
    する請求項１又は２記載の検出器。
12. 【請求項１２】 前記少なくとも一つのアバランシェ陰極が誘電体基板の第
    一側部に形成され、また前記少なくとも一つのアバランシェ陽極が前記誘電体基
    板の第二側部に形成され、少なくとも一つのチャネルが前記少なくとも一つのア
    バランシェ陰極及び前記誘電体基板に配され、且つ前記少なくとも一つのアバラ
    ンシェ陽極が前記少なくとも一つのチャネルの壁を形成することを特徴とする請
    求項１に記載の検出器。
13. 【請求項１３】 前記少なくとも一つのアバランシェ陰極が誘電体基板の第
    一側部に形成され、前記少なくとも一つのアバランシェ陽極が前記誘電体基板の
    第二側部に形成され、少なくとも一つのチャネルが前記少なくとも一つのアバラ
    ンシェ陰極、前記誘電体基板及び前記少なくとも一つのアバランシェ陽極に配さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
14. 【請求項１４】 前記少なくとも一つのチャネルは、実質的に円形の断面を
    有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の検出器。
15. 【請求項１５】 前記少なくとも一つのチャネルは、実質的に正方形の断面
    を有し、かつ誘電体基板の向かい合う二つの端部の間に延びていることを特徴と
    する請求項１２又は１３に記載の検出器。
16. 【請求項１６】 読み出し素子が入射放射線と平行な長さ方向の端部を有す
    る細長いストリップを含むことを特徴とする先行請求項いずれか１項に記載の検
    出器。
17. 【請求項１７】 読み出し素子が入射放射線と垂直な長さ方向の端部を有す
    る細長いストリップを含むことを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項に記
    載の検出器。
18. 【請求項１８】 第一電極装置がドリフト陰極であり、第二電極装置がドリ
    フト陽極であり、読み出し素子がドリフト陽極及びアバランシェ陽極間に配され
    ることを特徴とする先行請求項いずれか１項に記載の検出器。
19. 【請求項１９】 第一電極装置はドリフト陰極であり、第二電極装置はドリ
    フト陽極であり、ドリフト陽極は読み出し素子及びアバランシェ陽極間に配され
    ることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の検出器。
20. 【請求項２０】 第一電極装置はドリフト陰極であり、第二電極装置はドリ
    フト陽極であり、ドリフト陰極は読み出し素子及びアバランシェ陰極間に配され
    ることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の検出器。
21. 【請求項２１】 読み出し素子がまた第一ドリフト電極装置を構成すること
    を特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の検出器。
22. 【請求項２２】 読み出し素子がまた第二ドリフト電極装置を構成すること
    を特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の検出器。
23. 【請求項２３】 読み出し素子がまたアバランシェ陽極装置を構成すること
    を特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の検出器。
24. 【請求項２４】 細いスリット又はコリメータウインドウが、放射線が第一
    ドリフト電極装置に近接して入射するように、入射口と関連づけて配されている
    ことを特徴とする先行請求項いずれか１項に記載の検出器。
25. 【請求項２５】 細いスリットあるいはコリメータウインドウが、放射線が
    アバランシェ陰極装置に近接して入射するように、入射口と関連づけて配されて
    いることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の検出器。
26. 【請求項２６】 前記チェンバーが前記イオン化可能なガスに代わってイオ
    ン化可能な液体又は固体によって満たされていることを特徴とする先行請求項い
    ずれか１項に記載の検出器。
27. 【請求項２７】 Ｘ線源、前記Ｘ線源及び被写体間に実質的に平面なＸ線ビ
    ームを形成する手段から構成され、更に請求項１乃至２６のいずれか１項に記載
    の検出器を含むことを特徴とする面ビームラジオグラフィー用装置。
28. 【請求項２８】 多数の検出器を積層して検出装置を形成し、実質的に平面
    なＸ線ビームを形成する手段が各検出器に配置され、前記手段が前記Ｘ線源及び
    被写体間に配置され、Ｘ線源、前記実質的に平面なＸ線ビームを形成する手段及
    び前記検出装置は、被写体を走査するために用いる装置を形成するため相互に固
    定されていることを特徴とする請求項２７に記載の面ビームラジオグラフィー用
    装置。
29. 【請求項２９】 散乱Ｘ線光子を吸収するために吸収プレートが検出器間に
    配されていることを特徴とする請求項２８に記載の面ビームラジオグラフィー用
    装置。
30. 【請求項３０】 細いスリットあるいはコリメータウインドウがＸ線源と面
    する各検出器の側部に配されていることを特徴とする請求項２４乃至２６のいず
    れか１項に記載の面ビームラジオグラフィー用装置。