JP2002541490A - 放射線検出器及び面ビームラジオグラフィーに使用する装置及び電離放射線を検出する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電離放射線を検出するための検出器64、このような検出器を含む面ビームラジオグラフィー用装置及び電離放射線を検出する方法。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変換容積（１３）を有する間隙をおいて配された第一及び第二電極装置（２、１、１８、１９）、前記チャ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。アバランシェを明確に形成するために電子アバランシェ増幅手段は、複数のアバランシェ領域を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、イオン化可能なガスで充填されたチャンバーと、このチャンバー内
に間に変換及びドリフト容積を含む間隙をおいて設けられた第一及び第二電極装
置と、間隙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検出装置と、この
ような検出器を含むビームラジオグラフィーに使用する装置と、放出電子を発生
させるためにガスで充填された変換及びドリフト容積内で気体原子と放射線が相
互作用する電離放射線を検出する方法に関する。

【０００２】 上記の種類の検出器及び装置は同時係属出願中のPCT-application PCT/SE98/0
1873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ェンバーを備える。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また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撮影装置が提供できる。

【０００４】 本発明の分野に属する別の上述の種の検出器及び装置は、ＥＰ−Ａ１−０８１
０６３１号に開示されている。

【０００５】 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。しかしながら、臨界点は、電子がアバランシェ増幅される距離、即
ち電子アバランシェの長さが、ガス平行板アバランシェチャンバー内の異なる位
置で変わらないということである。その理由は、増幅がアバランシェの出発点か
ら終点までの距離に強く依存しているからである。しかしながら、アバランシェ
陽極と陰極は、それらの間の距離と比較してそれらが延びる面において大きな寸
法を有している。従って、それらの距離又は間隙に充分な均一性を持たせるのは
非常に困難且つ費用がかかる。

【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、当検出器はアバランシェ増幅を採用しており、良好なアバランシェ
を供し、簡便かつ費用効率良く生産することができる。

【０００７】 当該及び他の目的は請求項 lに記載の検出器によって達成される。

【０００８】 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放射線入射口が設
けられ、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と
少なくとも一つのアバランシェ陽極装置を含み、アバランシェ増幅用の少なくと
も１つの電場を発生させるために前記アバランシェ陰極装置とアバランシェ陽極
装置との間に電圧が印加され、前記電子アバランシェ増幅手段が、複数のアバラ
ンシェ領域を含むという本発明の検出器の特徴によって、入射放射線の大半を検
出することが可能となる所望の阻止能を得るために入射放射線の方向に長さが与
えられる検出器が得られる。

【０００９】 またこの特徴によって光子と気体原子間の相互作用によって放出される電子が
、入射放射線に実質的に垂直な方向に抽出することができる検出器を得ることが
できる。これにより非常に高度な位置分解能を得ることが可能になる。

【００１０】 さらにこの特徴によって良好な分解能、高いＸ線検出効率を供し、検出器に入
射する光子の大半を計数することできる検出器を得ることができる。

【００１１】 Ｘ線に対して良好なエネルギー分解能を供する検出器をも得ることができる。

【００１２】 またさらに性能劣化せずに高いＸ線束で作動可能であり且つ長寿命の検出器を
得ることができる。

【００１３】 また上記特徴によって、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得ることができる。

【００１４】 アバランシェ増幅を採用し、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、良好なアバランシェを供し、且つ簡単に且つ費用効率良く製造
可能なる面ビームラジオグラフィー用に使用する装置を提供することも本発明の
目的である。

【００１５】 当該及び他の目的は、上記検出器を含む面ビームラジオグラフィー用装置によ
り達成される。

【００１６】 上記検出器を含むことによって、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、すなわちスリット式または
走査式ラジオグラフィーに使用する装置を得ることができる。

【００１７】 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
得るために計数または積算する面ビームラジオグラフィー用装置を得ることがで
きる。

【００１８】 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得ることができる。

【００１９】 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得ることができる。

【００２０】 簡便かつ安価で、X線検出効率が高く、かつ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得ることができる。

【００２１】 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得ることができる。

【００２２】 アバランシェ増幅を採用し、良好なアバランシェを供し、簡単且つ安価に実施
可能な電離放射線の検出方法を提供することも本発明の目的である。

【００２３】 当該目的及び他の目的は、放出電子を発生させるためにガスで充填された変換
及びドリフト容積内で気体原子と放射線が相互作用する電離放射線を検出する方
法において、電子が変換ドリフト容積内で第１の電界に曝され、この電界が放射
線の方向と実質的に垂直であり、電子アバランシェを生じさせるためにそれぞれ
集中電界を有する複数の領域の１つに電界が、強制的に電子を入らせ、前記電子
アバランシェが、読み出し素子手段によって検出されることを特徴とする方法に
よって達成される。

【００２４】 この特徴によって入射放射線の大半を検出できる方法が得られる。

【００２５】 さらにこの特徴によって光子と気体原子間の相互作用によって放出される電子
が、入射放射線に実質的に垂直な方向に抽出することができる方法を得ることが
できる。これにより非常に高度な位置分解能を得ることが可能になる。

【００２６】 高いＸ線束で利用可能な方法を得ることができる。

【００２７】 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。この装置は、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
。任意に、Ｘ線ビームと位置合わせされた細いスリットまた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、この検出器は変換及びドリフト容
積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置されており、また当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。

【００２８】 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。

【００２９】 この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、オプションのコリメータウインドウ１０及び検出
器６４は特定の手段６５例えばフレームまたは支持体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、例えばこの装置を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。軸の位置は当装置の適用または使用
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、また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、装置が固定され被写体が移動した方が有利である。

【００３０】 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２
ドリフト電極装置を備える。これらは互いに平行であり、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または領域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には一つまた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。これとは別に、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、誘電体層または
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に
異なる実現可能な読み出し素子装置１５を示す。

【００３１】 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、好ましくは陰
極板２と陽極板lに平行な方向より検出器に入射し、細長いスリットまたはコリ
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置する。

【００３２】 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、または例えば８０%のキセノン及び２０%
の二酸化炭素の混合でよい。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。このウインドウより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ェンバー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。このウインドウはこ
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。

【００３３】 作動中、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に近接する任意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、または
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。

【００３４】 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、または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によって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。

【００３５】 図２ａは本発明の第一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。この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。この増幅手段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１
９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。図から明らかなように、陽極電極４及び１
９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。

【００３６】 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
部またはチャネルによって形成される。開口部またはチャネルは、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間に渡
る縦長の連続体であっても良い。開口部またはチャネルが上方から見て円形の場
合、これらは並べて配置され、開口部またはチャネルの各列は複数の円形の開口
部またはチャネルを有する。複数の縦長の開口部また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、互いに平行かまたは入射Ｘ線と平行に形成され
る。あるいは、開口部また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。

【００３７】 陽極電極４、１９はまた、アバランシェ領域２５を形成する開口部またはチャ
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、各開口部またはチャネルあるいは開口部または
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またはチャネルあるいは複数の開口部またはチャネル
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またはセクションは
、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）に配置してもよい。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に可能な異なる読み出し素子
装置１５が示されている。

【００３８】 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。

【００３９】 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間に配置さ
れる。

【００４０】 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、当誘電体を通じて開口部あるいはチャネルは包含される。当開口部ある
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に異なった可能な読み出し素子
装置１５を示す。

【００４１】 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。

【００４２】 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、あるいは陽極及びまたは
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及びまたは陽極ストリップ１９は
、例えば一酸化ケイ素、導電ガラスまた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の下に平行に配置され
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の下に配置される場合は、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、例えばストリップまたはパッド状で
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。

【００４３】 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。

【００４４】 作動中、X線光子は基本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。

【００４５】 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
はたくさんの変形例があり、例えばストリップまた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。

【００４６】 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
配置され、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
ネルまた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。

【００４７】 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。陽極または陰極電極が検出
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。

【００４８】 図に見られるように、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。

【００４９】 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。

【００５０】 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。

【００５１】 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。

【００５２】 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。当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。

【００５３】 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を行う
ことが好ましい。

【００５４】 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、この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、また任意に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、または検出器上に
個々に配置される。

【００５５】 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、
例えばフレームまたは支持体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
装置が固定された場合、被写体を移動させるのが好ましい。

【００５６】 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、またそのようなチャンバーに入射すると積層された他の検出器
６４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。

【００５７】 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。

【００５８】 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。

【００５９】 総ての実施例において一般的には、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。

【００６０】 また総ての実施例において一般的には、距離を短くすることにより作動電圧を
減ずることができ、これにより起こり得るスパークのエネルギーが低くなり、こ
れは電子にとって望ましい。

【００６１】 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。

【００６２】 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。

【００６３】 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TMP（
トリメチルペンタン）、また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。

【００６４】 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。

【００６５】 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。

【００６６】 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。

【００６７】 本発明は、多くの実施例と関連して述べたが、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基づかなくとも、様々な変更がなされること
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 (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン化可能なガスで充填されたチャンバーと、前記チャン
   バー内に間に変換及びドリフト容積を含む間隙をおいて設けられた第一及び第二
   電極装置と、前記間隙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検出装
   置において、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放射線
   入射口が設けられ、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
   陰極装置と少なくとも一つのアバランシェ陽極装置を含み、アバランシェ増幅用
   の少なくとも１つの電場を発生させるために前記アバランシェ陰極装置とアバラ
   ンシェ陽極装置との間に電圧が印加され、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含むことを特徴とする電離放射線検出器。
2. 【請求項２】 前記電子アバランシェ増幅手段が、電場集中手段を含むこと
   を特徴とする請求項１記載の検出器。
3. 【請求項３】 前記電場集中手段が、開口部又は孔が設けられたアバランシ
   ェ陰極を含むことを特徴とする請求項２記載の検出器。
4. 【請求項４】 誘電基板の表面が、前記少なくとも１つのアバランシェ陰極
   と前記少なくとも１つのアバランシェ陽極との間の局部的アバランシェ増幅用の
   領域の少なくとも１つの限られた表面を形成することを特徴とする請求項１乃至
   ３いずれか１項記載の検出器。
5. 【請求項５】 前記少なくとも１つのアバランシェ陰極と前記少なくとも１
   つのアバランシェ陽極が、間隙をおいて誘電基板の第１の表面上に形成され、前
   記間隙が局部的アバランシェ増幅用の領域の限定された表面を形成することを特
   徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の検出器。
6. 【請求項６】 前記少なくとも一つのアバランシェ陰極と前記少なくとも一
   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１乃至
   ５いずれか１項記載の検出器。
7. 【請求項７】 複数のアバランシェ陰極と陽極が、前記基板上に交互に設け
   られていることを特徴とする請求項５又は６記載の検出器。
8. 【請求項８】 前記アバランシェ陰極と前記アバランシェ陽極が、長さ方向
   の端部が実質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７に記載の検出器。
9. 【請求項９】 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置され、か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４又は５に記載の検出器。
10. 【請求項１０】 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
    配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の検出器。
11. 【請求項１１】 前記少なくとも一つのチャネルは基本的に円形の断面を有
    することを特徴とする請求項９又は１０に記載の検出器。
12. 【請求項１２】 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９又は１０に記載の検出器。
13. 【請求項１３】 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のいずれか１項に記載の
    検出器。
14. 【請求項１４】 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１２いずれか１項に記
    載の検出器。
15. 【請求項１５】 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置さ
    れることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の検出器。
16. 【請求項１６】 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置さ
    れることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の検出器。
17. 【請求項１７】 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置さ
    れることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の検出器。
18. 【請求項１８】 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乃至請求項１４のいずれか１項に記載の検出器。
19. 【請求項１９】 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１４のいずれか１項に記載の検出器。
20. 【請求項２０】 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乃至請求項１４のいずれか１項に記載の検出器。
21. 【請求項２１】 ストリップ形状の複数の読み出し素子が、アバランシェ領
    域の下方に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。
22. 【請求項２２】 パッド状の読み出し素子が、各アバランシェ領域又は一連
    のアバランシェ領域の下に配されていることを特徴とする請求項１乃至２０いず
    れか１項に記載の検出器。
23. 【請求項２３】 細いスリット又はコリメータウインドウが、放射線が第１
    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置されていることを
    特徴とする先行請求項いずれか１項に記載の検出器。
24. 【請求項２４】 細いスリット又はコリメータウインドウが、放射線がアバ
    ランシェ陰極に近接して入射するように、入射口と関連づけて配置されているこ
    とを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の検出器。
25. 【請求項２５】 前記チャンバーが前記イオン化可能なガスに代わってイオ
    ン化可能な液体また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。
26. 【請求項２６】 Ｘ線源と前記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とからなる面ビームラジオグラフィー用装置において、更に
    請求項１乃至請求項２５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。
27. 【請求項２７】 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線源と、前記実質的に平面なＸ線ビームを形成する手段
    と前記検出装置とは、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２６に記載の装置。
28. 【請求項２８】 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
    配置されていることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 【請求項２９】 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置されていることを特徴とする請求項２６乃至２８の
    いずれか１項に記載の装置。
30. 【請求項３０】 放出電子を発生させるためにガスで充填された変換及びド
    リフト容積内で気体原子と放射線が相互作用する電離放射線を検出する方法にお
    いて、電子が変換ドリフト容積内で第１の電界に曝され、この電界が放射線の方
    向と実質的に垂直であり、電子アバランシェを生じさせるためにそれぞれ集中電
    界を有する複数の領域の１つに前記電界が、強制的に電子を入らせ、前記電子ア
    バランシェが、読み出し素子手段によって検出されることを特徴とする方法。
31. 【請求項３１】 集中電場を有する領域が電場集中手段によって形成されて
    いることを特徴とする請求項３０記載の方法。
32. 【請求項３２】 集中電場を有する領域が開口部又は孔が設けられているア
    バランシェ陰極によって形成されていることを特徴とする請求項３０記載の方法
    。
33. 【請求項３３】 集中電場を有する各領域における電子アバランシェによっ
    て生じる信号が、個別に検出されることを特徴とする請求項３０乃至３３いずれ
    か１項記載の方法。
34. 【請求項３４】 集中電場を有する一連の領域における電子アバランシェに
    よって生じる信号が、個別に検出されることを特徴とする請求項３０乃至３３い
    ずれか１項記載の方法。
35. 【請求項３５】 気体原子の代わりに液体又は固体材料に属する原子と放射
    線が相互作用することを特徴とする請求項３０乃至３４いずれか１項記載の方法
    。