JP2003149346A - ガス増幅型ｘ線イメージング検出器及びガス増幅型ｘ線イメージング検出方法 - Google Patents
ガス増幅型ｘ線イメージング検出器及びガス増幅型ｘ線イメージング検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定なガス増幅が可能で、位置分解能が高
く、放電によって損傷しにくいガス増幅型Ｘ線イメージ
ング検出器及びガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法を
提供する。 【解決手段】 放射光光子と不活性ガスとの衝突によっ
て生成される電子を種としてアノード１１、カソード１
２間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャ
ンバー２と、前記マイクロガスチャンバー２によって電
子増幅された電子を検知する検知手段３とで構成される
ガス増幅型Ｘ線イメージング検出器１であって、前記マ
イクロガスチャンバー２が、Ｘ線リソグラフィーによっ
て形成され、複数の貫通孔５を有し、両面にアノード１
１又はカソード１２となる導電材料が設けられた基板１
３，１４が、前記貫通孔５を合わせて積層されて、蛍光
材料１５又は、蛍光材料１５及び蛍光材料バーニング保
護膜２６が表面に形成されたガラス基板上に設置されて
なり、該マイクロガスチャンバーによって電子増幅され
た電子が、前記蛍光材料に衝突することによって発光す
る部位を前記検知手段３によって直接検出する。
く、放電によって損傷しにくいガス増幅型Ｘ線イメージ
ング検出器及びガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法を
提供する。 【解決手段】 放射光光子と不活性ガスとの衝突によっ
て生成される電子を種としてアノード１１、カソード１
２間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャ
ンバー２と、前記マイクロガスチャンバー２によって電
子増幅された電子を検知する検知手段３とで構成される
ガス増幅型Ｘ線イメージング検出器１であって、前記マ
イクロガスチャンバー２が、Ｘ線リソグラフィーによっ
て形成され、複数の貫通孔５を有し、両面にアノード１
１又はカソード１２となる導電材料が設けられた基板１
３，１４が、前記貫通孔５を合わせて積層されて、蛍光
材料１５又は、蛍光材料１５及び蛍光材料バーニング保
護膜２６が表面に形成されたガラス基板上に設置されて
なり、該マイクロガスチャンバーによって電子増幅され
た電子が、前記蛍光材料に衝突することによって発光す
る部位を前記検知手段３によって直接検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元微細構造の
マイクロガスチャンバーを有するガス増幅型Ｘ線イメー
ジング検出器及びガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法
に関するものである。
マイクロガスチャンバーを有するガス増幅型Ｘ線イメー
ジング検出器及びガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、大強度放射光を使った回折・散乱
実験の散乱線を位置的に分解し２次元イメージとしてＸ
線像を測定したいという需要が増大している。一方、放
射光検出器においては、未だ、２次元イメージ像として
Ｘ線を検知するＸ線検出器が実現されておらず、現在、
盛んに研究開発が行われ、例えば、放射光光子が導入さ
れたＡｒ等の不活性ガスに衝突した時に生成される電子
を種として、さらに、アノード、カソード間で電子の増
幅、放電を引き起こさせるマイクロガスチャンバーＸ線
検出器の開発が盛んに行われている。
実験の散乱線を位置的に分解し２次元イメージとしてＸ
線像を測定したいという需要が増大している。一方、放
射光検出器においては、未だ、２次元イメージ像として
Ｘ線を検知するＸ線検出器が実現されておらず、現在、
盛んに研究開発が行われ、例えば、放射光光子が導入さ
れたＡｒ等の不活性ガスに衝突した時に生成される電子
を種として、さらに、アノード、カソード間で電子の増
幅、放電を引き起こさせるマイクロガスチャンバーＸ線
検出器の開発が盛んに行われている。
【０００３】マイクロガスチャンバーＸ線検出器として
は、例えば、特開平１０−３００８５６号公報に開示さ
れたものがある。このものは、基板として弾性を有する
有機薄膜を用いて、この有機薄膜の下層に位置し、バッ
クストリップに誘起される信号を使って２次元読み出し
を可能にし、大面積で、形状が柔軟性を有するととも
に、２次元座標の同時計測を可能にするものである。
は、例えば、特開平１０−３００８５６号公報に開示さ
れたものがある。このものは、基板として弾性を有する
有機薄膜を用いて、この有機薄膜の下層に位置し、バッ
クストリップに誘起される信号を使って２次元読み出し
を可能にし、大面積で、形状が柔軟性を有するととも
に、２次元座標の同時計測を可能にするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このもの
は、放電が平面上になるため、チャージアップによる変
動及び安定性に欠け、実用化の目処がたっていないとい
う問題がある。また、加工技術の限界でピッチが２００
μｍと粗いため解像度があげられないという問題があっ
た。
は、放電が平面上になるため、チャージアップによる変
動及び安定性に欠け、実用化の目処がたっていないとい
う問題がある。また、加工技術の限界でピッチが２００
μｍと粗いため解像度があげられないという問題があっ
た。
【０００５】本発明は、安定なガス増幅が可能で、位置
分解能が高く、放電によって損傷しにくいガス増幅型Ｘ
線イメージング検出器及びガス増幅型Ｘ線イメージング
検出方法を提供することを目的とする。
分解能が高く、放電によって損傷しにくいガス増幅型Ｘ
線イメージング検出器及びガス増幅型Ｘ線イメージング
検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の請求項１に記載のガス増幅型Ｘ線イメージン
グ検出器は、放射光光子と不活性ガスとの衝突によって
生成される電子を種としてアノード、カソード間で電子
の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバーと、
前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電
子を検知する検知手段とで構成されるガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出器であって、前記マイクロガスチャンバ
ーが、Ｘ線リソグラフィーによって形成され、複数の貫
通孔を有し、両面にアノード又はカソードとなる導電材
料が設けられた基板が、前記貫通孔を合わせて一体構造
に積層されて、該マイクロガスチャンバーによって電子
増幅された電子を前記検知手段によって直接検出するも
のである。
の本発明の請求項１に記載のガス増幅型Ｘ線イメージン
グ検出器は、放射光光子と不活性ガスとの衝突によって
生成される電子を種としてアノード、カソード間で電子
の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバーと、
前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電
子を検知する検知手段とで構成されるガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出器であって、前記マイクロガスチャンバ
ーが、Ｘ線リソグラフィーによって形成され、複数の貫
通孔を有し、両面にアノード又はカソードとなる導電材
料が設けられた基板が、前記貫通孔を合わせて一体構造
に積層されて、該マイクロガスチャンバーによって電子
増幅された電子を前記検知手段によって直接検出するも
のである。
【０００７】上記構成によると、マイクロガスチャンバ
ーが複数の貫通孔を有する基板が積層されて形成されて
いるため、ガス増幅率を高めることができる。また、マ
イクロガスチャンバーがＸ線リソグラフィーによって形
成された微細構造体であるため、放電が発生した場合で
あっても損傷を受けにくい。
ーが複数の貫通孔を有する基板が積層されて形成されて
いるため、ガス増幅率を高めることができる。また、マ
イクロガスチャンバーがＸ線リソグラフィーによって形
成された微細構造体であるため、放電が発生した場合で
あっても損傷を受けにくい。
【０００８】また、請求項２に記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出器は、請求項１において、前記検知手段
が、ＣＣＤ撮像素子であり、前記貫通孔を合わせて一体
構造に積層された基板が、蛍光材料又は、蛍光材料バー
ニング保護膜が表面に形成されたガラス基板上に設置さ
れ、前記蛍光材料に衝突することによって発光する部位
を直接検知するものである。
メージング検出器は、請求項１において、前記検知手段
が、ＣＣＤ撮像素子であり、前記貫通孔を合わせて一体
構造に積層された基板が、蛍光材料又は、蛍光材料バー
ニング保護膜が表面に形成されたガラス基板上に設置さ
れ、前記蛍光材料に衝突することによって発光する部位
を直接検知するものである。
【０００９】上記構成によると、ＣＣＤ撮像素子によっ
て、貫通孔を通過したＸ線によって発光している部位を
直接観察することができ、容易に２次元のイメージング
を行うことができる。
て、貫通孔を通過したＸ線によって発光している部位を
直接観察することができ、容易に２次元のイメージング
を行うことができる。
【００１０】また、請求項３に記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出器は、請求項１において、前記検知手段
がピクセル電極によって行うものであり、前記貫通孔の
出口に一体構造に設置されたピクセル電極によって増幅
された電子を補足して電気信号として取り出し画像表示
モニター画面に２次元画像として検出するものである。
メージング検出器は、請求項１において、前記検知手段
がピクセル電極によって行うものであり、前記貫通孔の
出口に一体構造に設置されたピクセル電極によって増幅
された電子を補足して電気信号として取り出し画像表示
モニター画面に２次元画像として検出するものである。
【００１１】上記構成によると、マイクロガスチャンバ
ーによって電子増幅された電子を直接検出することがで
きるため、貫通孔を通過してきた電子によって容易に２
次元のイメージングを行うことができる。
ーによって電子増幅された電子を直接検出することがで
きるため、貫通孔を通過してきた電子によって容易に２
次元のイメージングを行うことができる。
【００１２】また、請求項４に記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出器は、請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記貫通孔が、２００μｍ以下のピッチで形成され
ているものである。
メージング検出器は、請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記貫通孔が、２００μｍ以下のピッチで形成され
ているものである。
【００１３】上記構成によると、貫通孔のピッチが２０
０μｍ以下のピッチで形成されているため、高い位置分
解能とすることができる。また、ガスの増幅率が高いた
め、精度良くイメージングすることが可能である。
０μｍ以下のピッチで形成されているため、高い位置分
解能とすることができる。また、ガスの増幅率が高いた
め、精度良くイメージングすることが可能である。
【００１４】また、請求項５に記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出器は、請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記貫通孔が、四角形状又は六角形状であるもので
ある。
メージング検出器は、請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記貫通孔が、四角形状又は六角形状であるもので
ある。
【００１５】上記構成によると、貫通孔形状をマイクロ
ガスチャンバーの使用状況に合わせて適宜選択すること
が可能となる。
ガスチャンバーの使用状況に合わせて適宜選択すること
が可能となる。
【００１６】また、請求項６に記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出方法は、放射光光子と不活性ガスとの衝
突によって生成される電子を種としてアノード、カソー
ド間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャ
ンバーと、前記マイクロガスチャンバーによって電子増
幅された電子を検知手段によってイメージングして検出
するガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法であって、前
記マイクロガスチャンバーが、Ｘ線リソグラフィーによ
って形成され、複数の貫通孔を有し、両面にアノード又
はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記貫
通孔を合わせて積層されて、蛍光材料又は、蛍光材料バ
ーニング保護膜が表面に形成されたガラス基板上に設置
されてなり、該マイクロガスチャンバーによって電子増
幅された電子が、前記蛍光材料に衝突することによって
発光する部位を前記検知手段によって直接検出するもの
である。
メージング検出方法は、放射光光子と不活性ガスとの衝
突によって生成される電子を種としてアノード、カソー
ド間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャ
ンバーと、前記マイクロガスチャンバーによって電子増
幅された電子を検知手段によってイメージングして検出
するガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法であって、前
記マイクロガスチャンバーが、Ｘ線リソグラフィーによ
って形成され、複数の貫通孔を有し、両面にアノード又
はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記貫
通孔を合わせて積層されて、蛍光材料又は、蛍光材料バ
ーニング保護膜が表面に形成されたガラス基板上に設置
されてなり、該マイクロガスチャンバーによって電子増
幅された電子が、前記蛍光材料に衝突することによって
発光する部位を前記検知手段によって直接検出するもの
である。
【００１７】また、請求項７に記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出方法は、請求項６において、前記検知手
段が、ＣＣＤ撮像素子であり、前記蛍光材料に増幅され
た電子が衝突することによって発光する部位を前記ＣＣ
Ｄ撮像素子の画像表示モニター画面に２次元画像として
検出するものである。
メージング検出方法は、請求項６において、前記検知手
段が、ＣＣＤ撮像素子であり、前記蛍光材料に増幅され
た電子が衝突することによって発光する部位を前記ＣＣ
Ｄ撮像素子の画像表示モニター画面に２次元画像として
検出するものである。
【００１８】また、請求項８に記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出方法は、請求項６において、前記検知手
段がピクセル電極によって行うものであり、前記貫通孔
の出口に一体構造に設置されたピクセル電極によって増
幅された電子を補足して電気信号として取り出し画像表
示モニター画面に２次元画像として検出するものであ
る。
メージング検出方法は、請求項６において、前記検知手
段がピクセル電極によって行うものであり、前記貫通孔
の出口に一体構造に設置されたピクセル電極によって増
幅された電子を補足して電気信号として取り出し画像表
示モニター画面に２次元画像として検出するものであ
る。
【００１９】上記の方法によると、高い位置分解能で２
次元のイメージングを容易に行うことが可能となる。
次元のイメージングを容易に行うことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出器の実施形態例
について説明する。
に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出器の実施形態例
について説明する。
【００２１】図１は、本実施形態例に係るガス増幅型Ｘ
線イメージング検出器１の要部断面図である。図１にお
いて、ガス増幅型Ｘ線イメージング検出器１は、導電性
Ｘ線窓１０を通過したＸ線等の放射光光子と不活性ガス
との衝突によって発生する電子を種として、この電子を
貫通孔５内において、アノード１１とカソード１２との
間で増倍、放電させるマイクロガスチャンバー２と、ガ
ラス基板１７と、その表面に設けられたＩＴＯ電極１６
と、その表面に塗布され、貫通孔５を通過してきた電子
の衝突によって発光する蛍光材料１５と、この蛍光材料
１５の発光を検知する検知手段１８とで構成される検出
部３とで構成されている。この蛍光材料１５の表面に
は、蛍光材料バーニング保護膜２６が形成されているこ
とが好ましい。また、このとき導電性Ｘ線窓１０とＩＴ
Ｏ電極１６には数１０ｋＶ程度の電位差をつけておき、
ＩＴＯ電極１６が陽極で導電性Ｘ線窓１０が陰極とな
る。この電位差によって増幅された電子がＩＴＯ電極１
６に加速衝突して蛍光材料を発光させる。電子増倍のア
ノード１１とカソード１２はこの電界の範囲中に局部的
に電位差をつけてガス放電によりエレクトロンバンチャ
ー（電子雪崩）を起こさせて電子を増倍させる。ここ
で、各電極間の電位差としては、例えば、ＩＴＯ電極１
６を０Ｖとすると、カソード１２との電位差は、１ｋＶ
／ｃｍ、カソード１２とアノード１１との差は１ｋＶ／
１００μｍ、アノード１１と導電性Ｘ線窓１０との差は
１ｋＶ／ｃｍとしておくことが好ましい。
線イメージング検出器１の要部断面図である。図１にお
いて、ガス増幅型Ｘ線イメージング検出器１は、導電性
Ｘ線窓１０を通過したＸ線等の放射光光子と不活性ガス
との衝突によって発生する電子を種として、この電子を
貫通孔５内において、アノード１１とカソード１２との
間で増倍、放電させるマイクロガスチャンバー２と、ガ
ラス基板１７と、その表面に設けられたＩＴＯ電極１６
と、その表面に塗布され、貫通孔５を通過してきた電子
の衝突によって発光する蛍光材料１５と、この蛍光材料
１５の発光を検知する検知手段１８とで構成される検出
部３とで構成されている。この蛍光材料１５の表面に
は、蛍光材料バーニング保護膜２６が形成されているこ
とが好ましい。また、このとき導電性Ｘ線窓１０とＩＴ
Ｏ電極１６には数１０ｋＶ程度の電位差をつけておき、
ＩＴＯ電極１６が陽極で導電性Ｘ線窓１０が陰極とな
る。この電位差によって増幅された電子がＩＴＯ電極１
６に加速衝突して蛍光材料を発光させる。電子増倍のア
ノード１１とカソード１２はこの電界の範囲中に局部的
に電位差をつけてガス放電によりエレクトロンバンチャ
ー（電子雪崩）を起こさせて電子を増倍させる。ここ
で、各電極間の電位差としては、例えば、ＩＴＯ電極１
６を０Ｖとすると、カソード１２との電位差は、１ｋＶ
／ｃｍ、カソード１２とアノード１１との差は１ｋＶ／
１００μｍ、アノード１１と導電性Ｘ線窓１０との差は
１ｋＶ／ｃｍとしておくことが好ましい。
【００２２】なお、電子増幅は必要に応じて、図２に示
すように、各電極１１，１２等を２段に積層することも
可能であり、これによって、最大感度で電子エネルギー
５０ｋｅＶによる放射光まで検出可能である。また、積
層段数は、２段以上とすることができる。
すように、各電極１１，１２等を２段に積層することも
可能であり、これによって、最大感度で電子エネルギー
５０ｋｅＶによる放射光まで検出可能である。また、積
層段数は、２段以上とすることができる。
【００２３】また、図３（ａ）、（ｂ）に貫通孔５の形
状の一例を示す。図３（ａ）は、貫通孔５の形状が六角
形状のもの、図３（ｂ）は、貫通孔５の形状が四角形状
のものを示す。このように、本発明に係るＸ線イメージ
ング検出器においては、ガス増幅する貫通孔５の形状を
適宜所定の形状に形成することが可能である。次に、そ
の形成方法について説明する。
状の一例を示す。図３（ａ）は、貫通孔５の形状が六角
形状のもの、図３（ｂ）は、貫通孔５の形状が四角形状
のものを示す。このように、本発明に係るＸ線イメージ
ング検出器においては、ガス増幅する貫通孔５の形状を
適宜所定の形状に形成することが可能である。次に、そ
の形成方法について説明する。
【００２４】マイクロガスチャンバー２は、Ｘ線リソグ
ラフィーによって形成されている。図５にその一例を示
す。マイクロガスチャンバー２は、まず、Ｓｉ基板２０
上にアノードとなるＣｕ膜を蒸着又はスパッタによって
形成する（図５（ａ））。次に、Ｃｕ膜１１の表面に電
気絶縁材料、例えば、エポキシ樹脂等をスピンコート等
によって形成し、硬化処理を行って基板１３とする（図
５（ｂ））。この基板１３の表面に、カソードとなるＡ
ｌ膜１２を蒸着又はスパッタによって形成する（図５
（ｃ））。そして、このＡｌ膜１２の表面に再度電気絶
縁材料、例えば、エポキシ樹脂等をスピンコート等によ
って形成し、硬化処理を行って基板１４とする（図５
（ｄ））。次に、この基板１４の表面に貫通孔５を１０
０μｍピッチで形成できるようにパターニング化された
Ａｕ等のＸ線吸収体を形成し、Ｘ線露光を行う（図５
（ｅ））。そして、現像することによって、Ｘ線吸収体
が形成されていなかった部分２１が除去される（図５
（ｆ））。なお、Ａｌ膜１２は、Ｘ線を透過するため、
Ａｌ膜１２の下側の部分２２にもＸ線が露光された状態
となる。そのため、Ａｌ膜１２をＨ2ＳＯ4等によってエ
ッチングし、再度現像することによって、Ａｌ膜１２の
下部分２２は除去される（図５（ｇ））。次に、Ｃｕ膜
１１をＨＮＯ3等によってエッチングすることによっ
て、貫通孔５となる孔を形成することができる（図５
（ｈ））。ついで、基板１４の上方に表面にＩＴＯ電極
１６及び蛍光材料１５が塗布され、さらにその表面に厚
さ０．１〜０．５μｍの蛍光材料バーニング保護膜２６
となるアルミニウム薄膜が形成されたガラス基板１７
を、アルミニウム薄膜２６が基板１４側となるようにＯ
Ｈ結合等の既知の異種材料接合技術等によって接合する
（図５（ｉ））。そして、Ｓｉ基板２０を研磨した後、
ＫＯＨによってエッチングし、Ｓｉ基板２０が除去され
る。
ラフィーによって形成されている。図５にその一例を示
す。マイクロガスチャンバー２は、まず、Ｓｉ基板２０
上にアノードとなるＣｕ膜を蒸着又はスパッタによって
形成する（図５（ａ））。次に、Ｃｕ膜１１の表面に電
気絶縁材料、例えば、エポキシ樹脂等をスピンコート等
によって形成し、硬化処理を行って基板１３とする（図
５（ｂ））。この基板１３の表面に、カソードとなるＡ
ｌ膜１２を蒸着又はスパッタによって形成する（図５
（ｃ））。そして、このＡｌ膜１２の表面に再度電気絶
縁材料、例えば、エポキシ樹脂等をスピンコート等によ
って形成し、硬化処理を行って基板１４とする（図５
（ｄ））。次に、この基板１４の表面に貫通孔５を１０
０μｍピッチで形成できるようにパターニング化された
Ａｕ等のＸ線吸収体を形成し、Ｘ線露光を行う（図５
（ｅ））。そして、現像することによって、Ｘ線吸収体
が形成されていなかった部分２１が除去される（図５
（ｆ））。なお、Ａｌ膜１２は、Ｘ線を透過するため、
Ａｌ膜１２の下側の部分２２にもＸ線が露光された状態
となる。そのため、Ａｌ膜１２をＨ2ＳＯ4等によってエ
ッチングし、再度現像することによって、Ａｌ膜１２の
下部分２２は除去される（図５（ｇ））。次に、Ｃｕ膜
１１をＨＮＯ3等によってエッチングすることによっ
て、貫通孔５となる孔を形成することができる（図５
（ｈ））。ついで、基板１４の上方に表面にＩＴＯ電極
１６及び蛍光材料１５が塗布され、さらにその表面に厚
さ０．１〜０．５μｍの蛍光材料バーニング保護膜２６
となるアルミニウム薄膜が形成されたガラス基板１７
を、アルミニウム薄膜２６が基板１４側となるようにＯ
Ｈ結合等の既知の異種材料接合技術等によって接合する
（図５（ｉ））。そして、Ｓｉ基板２０を研磨した後、
ＫＯＨによってエッチングし、Ｓｉ基板２０が除去され
る。
【００２５】図４に前述のＸ線リソグラフィーによって
形成された基板１３，１４の一例の写真を示す。このも
のは、貫通孔５の形状が六角形状のものを示し、これら
各孔は２００μｍ以下のピッチで形成することが可能と
なる。
形成された基板１３，１４の一例の写真を示す。このも
のは、貫通孔５の形状が六角形状のものを示し、これら
各孔は２００μｍ以下のピッチで形成することが可能と
なる。
【００２６】次に、図１に戻り、本実施形態例に係るガ
ス増幅型Ｘ線イメージング検出器によるイメージング検
出方法について説明する。
ス増幅型Ｘ線イメージング検出器によるイメージング検
出方法について説明する。
【００２７】図１において、Ｘ線・電子変換部４に存在
するＡｒガス等の不活性ガスにＸ線等の放射光光子が衝
突し、電子が生成される。この電子が、マイクロガスチ
ャンバー２に形成された複数の貫通孔５を通過する際
に、マイクロガスチャンバー２を構成する基板１３の両
面に形成されているアノード、カソード間に電荷をかけ
ることによって形成される電界によって、増幅、放電さ
れる。
するＡｒガス等の不活性ガスにＸ線等の放射光光子が衝
突し、電子が生成される。この電子が、マイクロガスチ
ャンバー２に形成された複数の貫通孔５を通過する際
に、マイクロガスチャンバー２を構成する基板１３の両
面に形成されているアノード、カソード間に電荷をかけ
ることによって形成される電界によって、増幅、放電さ
れる。
【００２８】そして、この増幅された電子が蛍光材料１
５に衝突することによって発光する。この蛍光材料１５
の発光を検知手段であるＣＣＤ撮像素子１８によって直
接検出する。このとき、マイクロガスチャンバー２に形
成されている貫通孔５は、１００μｍ〜２００μｍピッ
チで形成されているため、非常に高い位置分解能で発光
する部位を区別することができ、容易に２次元のイメー
ジングが可能となる。また、ＣＣＤ撮像素子１８で、直
接発光部位を検出するため、信号変換等をする必要も無
く、装置自体を簡易化することもできる。
５に衝突することによって発光する。この蛍光材料１５
の発光を検知手段であるＣＣＤ撮像素子１８によって直
接検出する。このとき、マイクロガスチャンバー２に形
成されている貫通孔５は、１００μｍ〜２００μｍピッ
チで形成されているため、非常に高い位置分解能で発光
する部位を区別することができ、容易に２次元のイメー
ジングが可能となる。また、ＣＣＤ撮像素子１８で、直
接発光部位を検出するため、信号変換等をする必要も無
く、装置自体を簡易化することもできる。
【００２９】さらに、マイクロガスチャンバー２は、Ｘ
線リソグラフィーによって高いアスペクト比のものを形
成可能であり、また、貫通孔５の形状を四角形状、六角
形状の何れにも形成することが可能であるため、マイク
ロガスチャンバー２の使用用途に応じて、例えば、強度
が必要な時は六角形状にしたり、ＣＣＤ撮像素子１８と
の相性を考慮し、位置分解能を必要とするときは四角形
状にすることができる。
線リソグラフィーによって高いアスペクト比のものを形
成可能であり、また、貫通孔５の形状を四角形状、六角
形状の何れにも形成することが可能であるため、マイク
ロガスチャンバー２の使用用途に応じて、例えば、強度
が必要な時は六角形状にしたり、ＣＣＤ撮像素子１８と
の相性を考慮し、位置分解能を必要とするときは四角形
状にすることができる。
【００３０】なお、前述の実施形態例においては、検知
手段にＣＣＤ撮像素子１８を用いた場合について示した
が、例えば、図６に示すように、各貫通孔５ごとに電荷
移動素子であるピクセル電極を設け、各々のピクセル電
極からの信号を検出し、直接画像処理することもでき
る。
手段にＣＣＤ撮像素子１８を用いた場合について示した
が、例えば、図６に示すように、各貫通孔５ごとに電荷
移動素子であるピクセル電極を設け、各々のピクセル電
極からの信号を検出し、直接画像処理することもでき
る。
【００３１】図６は、本実施形態例に係るガス増幅型Ｘ
線イメージング検出器１の要部断面図である。なお、図
６において、図１と同一部材は同一符号を付して、詳細
な説明は割愛する。
線イメージング検出器１の要部断面図である。なお、図
６において、図１と同一部材は同一符号を付して、詳細
な説明は割愛する。
【００３２】図６において、ガス増幅型Ｘ線イメージン
グ検出器１は、導電性Ｘ線窓１０を通過したＸ線等の放
射光光子と不活性ガスとの衝突によって発生する電子を
種として、この電子を貫通孔５内において、アノード１
１とカソード１２との間で増倍、放電させるマイクロガ
スチャンバー２と、貫通孔５を通過してきた電子２５を
補足するピクセル電極２３と補足した電子を電流として
取り出すピクセル電極内部配線２４で構成される検出部
３とで構成されている。このとき導電性Ｘ線窓１０とピ
クセル電極２３には数１０ｋＶ程度の電位差をつけてお
き、ピクセル電極２３が陽極で導電性Ｘ線窓１０が陰極
となる。この電位差によって増幅された電子がピクセル
電極２３によって電流として取り出せる。電子増倍のア
ノード１１とカソード１２はこの電界の範囲中に局部的
に電位差をつけてガス放電によりエレクトロンバンチャ
−（電子雪崩）を起こさせて電子を増倍させる。ここ
で、各電極間の電位差としては、例えば、ピクセル電極
２３を０Ｖとすると、カソード１２との電位差は、１ｋ
Ｖ／ｃｍ、カソード１２とアノード１１との差は１ｋＶ
／１００μｍ、アノード１１と導電性Ｘ線窓１０との差
は１ｋＶ／ｃｍとしておくことが好ましい。
グ検出器１は、導電性Ｘ線窓１０を通過したＸ線等の放
射光光子と不活性ガスとの衝突によって発生する電子を
種として、この電子を貫通孔５内において、アノード１
１とカソード１２との間で増倍、放電させるマイクロガ
スチャンバー２と、貫通孔５を通過してきた電子２５を
補足するピクセル電極２３と補足した電子を電流として
取り出すピクセル電極内部配線２４で構成される検出部
３とで構成されている。このとき導電性Ｘ線窓１０とピ
クセル電極２３には数１０ｋＶ程度の電位差をつけてお
き、ピクセル電極２３が陽極で導電性Ｘ線窓１０が陰極
となる。この電位差によって増幅された電子がピクセル
電極２３によって電流として取り出せる。電子増倍のア
ノード１１とカソード１２はこの電界の範囲中に局部的
に電位差をつけてガス放電によりエレクトロンバンチャ
−（電子雪崩）を起こさせて電子を増倍させる。ここ
で、各電極間の電位差としては、例えば、ピクセル電極
２３を０Ｖとすると、カソード１２との電位差は、１ｋ
Ｖ／ｃｍ、カソード１２とアノード１１との差は１ｋＶ
／１００μｍ、アノード１１と導電性Ｘ線窓１０との差
は１ｋＶ／ｃｍとしておくことが好ましい。
【００３３】この図６に示すガス増幅型Ｘ線イメージン
グ検出器１においては、増幅された電子がピクセル電極
に衝突することによって電流として外部に取り出せる。
この電流を画像表示モニター画面に画像として検出す
る。このとき、マイクロガスチャンバー２に形成されて
いる貫通孔５は、１００μｍ〜２００μｍピッチで形成
されているため、非常に高い位置分解能で発光する部位
を区別することができ、容易に２次元のイメージングが
可能となる。
グ検出器１においては、増幅された電子がピクセル電極
に衝突することによって電流として外部に取り出せる。
この電流を画像表示モニター画面に画像として検出す
る。このとき、マイクロガスチャンバー２に形成されて
いる貫通孔５は、１００μｍ〜２００μｍピッチで形成
されているため、非常に高い位置分解能で発光する部位
を区別することができ、容易に２次元のイメージングが
可能となる。
【００３４】なお、電子増幅は必要に応じて、図７に示
すように、各電極１１，１２等を２段に積層することも
可能であり、これによって、最大感度で電子エネルギー
５０ｋｅＶによる放射光まで検出可能である。また、積
層段数は、２段以上とすることができる。
すように、各電極１１，１２等を２段に積層することも
可能であり、これによって、最大感度で電子エネルギー
５０ｋｅＶによる放射光まで検出可能である。また、積
層段数は、２段以上とすることができる。
【００３５】このように、本発明に係るマイクロガスチ
ャンバー２は、Ｘ線リソグラフィーによって高アスペク
ト比に形成できると共に、複数の基板を積層することも
容易であるため、マイクロガスチャンバー２を通過する
電子化されたガスを増幅、放電させることも容易に行え
るため、各貫通孔５に電荷移動素子であるピクセル電極
を設けた場合であっても、確実に各貫通孔５を通過して
くる電子を検知することが可能となり、これらの信号か
ら２次元のイメージングをすることも可能である。
ャンバー２は、Ｘ線リソグラフィーによって高アスペク
ト比に形成できると共に、複数の基板を積層することも
容易であるため、マイクロガスチャンバー２を通過する
電子化されたガスを増幅、放電させることも容易に行え
るため、各貫通孔５に電荷移動素子であるピクセル電極
を設けた場合であっても、確実に各貫通孔５を通過して
くる電子を検知することが可能となり、これらの信号か
ら２次元のイメージングをすることも可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージン
グ検出器によると、高い位置分解能で２次元のイメージ
ングが可能となり、ガスの増幅、放電によっても損傷を
受けることが少なく、長期間にわたって安定したガス増
幅型Ｘ線イメージング検出器とすることができる。
グ検出器によると、高い位置分解能で２次元のイメージ
ングが可能となり、ガスの増幅、放電によっても損傷を
受けることが少なく、長期間にわたって安定したガス増
幅型Ｘ線イメージング検出器とすることができる。
【図１】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出
器の一例の断面図を示す図である。
器の一例の断面図を示す図である。
【図２】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出
器の他の例の断面図を示す図であり、電極が２段に積層
されている例を示す図である。
器の他の例の断面図を示す図であり、電極が２段に積層
されている例を示す図である。
【図３】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出
器の貫通孔が六角形状の例を示す図である。（ａ）は貫
通孔が六角形状のもの、（ｂ）は四角形状のものであ
る。
器の貫通孔が六角形状の例を示す図である。（ａ）は貫
通孔が六角形状のもの、（ｂ）は四角形状のものであ
る。
【図４】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出
器のマイクロガスチャンバーを構成する基板の一例の写
真を示す図である。
器のマイクロガスチャンバーを構成する基板の一例の写
真を示す図である。
【図５】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出
器の一例のマイクロガスチャンバーの製造方法を説明す
るための図である。
器の一例のマイクロガスチャンバーの製造方法を説明す
るための図である。
【図６】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出
器の他の例の断面図を示す図である。
器の他の例の断面図を示す図である。
【図７】本発明に係るガス増幅型Ｘ線イメージング検出
器の他の例の断面図を示す図であり、電極が２段に積層
されている例を示す図である。
器の他の例の断面図を示す図であり、電極が２段に積層
されている例を示す図である。
１ ガス増幅型Ｘ線イメージング検出器
２ マイクロガスチャンバー
３ 検出部
４ Ｘ線・電子変換部
５ 貫通孔
１０ 導電性Ｘ線窓
１１ アノード（Ｃｕ膜）
１２ カソード（Ａｌ膜）
１３，１４ 基板
１５ 蛍光材料
１６ ＩＴＯ電極
１７ ガラス基板
１８ ＣＣＤ撮像素子
２０ Ｓｉ基板
２３ ピクセル電極
２４ ピクセル電極内部配線
２５ 加速電子
２６ 蛍光材料バーニング保護膜（Ａｌ薄膜）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G088 EE01 EE30 FF02 FF14 GG03
GG19 GG20 JJ05 JJ09 JJ31
JJ37 LL11 LL12 LL13 MM04
4M118 AA10 AB01 BA03 BA10 BA30
CA20 CB11 DD02 EA20 GA10
GD11
5C038 DD02 DD03 DD07 DD15
Claims (8)
- 【請求項１】 放射光光子と不活性ガスとの衝突によっ
て生成される電子を種としてアノード、カソード間で電
子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバー
と、前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅され
た電子を検知する検知手段とで構成されるガス増幅型Ｘ
線イメージング検出器であって、 前記マイクロガスチャンバーが、Ｘ線リソグラフィーに
よって形成され、複数の貫通孔を有し、両面にアノード
又はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記
貫通孔を合わせて一体構造に積層されて、該マイクロガ
スチャンバーによって電子増幅された電子を前記検知手
段によって直接検出するガス増幅型Ｘ線イメージング検
出器。 - 【請求項２】 前記検知手段が、ＣＣＤ撮像素子であ
り、前記貫通孔を合わせて一体構造に積層された基板
が、蛍光材料又は、蛍光材料及び蛍光材料バーニング保
護膜が表面に形成されたガラス基板上に設置され、前記
蛍光材料に衝突することによって発光する部位を直接検
出する請求項１に記載のガス増幅型Ｘ線イメージング検
出器。 - 【請求項３】 前記検知手段がピクセル電極によって行
うものであり、前記貫通孔の出口に一体構造に設置され
たピクセル電極によって増幅された電子を補足して電気
信号として取り出し画像表示モニター画面に２次元画像
として検出する請求項１に記載のガス増幅型Ｘ線イメー
ジング検出器。 - 【請求項４】 前記貫通孔が、２００μｍ以下のピッチ
で形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のガス
増幅型Ｘ線イメージング検出器。 - 【請求項５】 前記貫通孔が、四角形状又は六角形状で
ある請求項１〜３のいずれかに記載のガス増幅型Ｘ線イ
メージング検出器。 - 【請求項６】 放射光光子と不活性ガスとの衝突によっ
て生成される電子を種としてアノード、カソード間で電
子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバー
と、前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅され
た電子を検知手段によってイメージングして検出するガ
ス増幅型Ｘ線イメージング検出方法であって、 前記マイクロガスチャンバーが、Ｘ線リソグラフィーに
よって形成され、複数の貫通孔を有し、両面にアノード
又はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記
貫通孔を合わせて積層されて、蛍光材料又は、蛍光材料
及び蛍光材料バーニング保護膜が表面に形成されたガラ
ス基板上に設置されてなり、該マイクロガスチャンバー
によって電子増幅された電子が、前記蛍光材料に衝突す
ることによって発光する部位を前記検知手段によって直
接検出するガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法。 - 【請求項７】 前記検知手段が、ＣＣＤ撮像素子であ
り、前記蛍光材料に増幅された電子が衝突することによ
って発光する部位を前記ＣＣＤ撮像素子の画像表示モニ
ター画面に２次元画像として検出する請求項６に記載の
ガス増幅型Ｘ線イメージング検出方法。 - 【請求項８】 前記検知手段がピクセル電極によって行
うものであり、前記貫通孔の出口に一体構造に設置され
たピクセル電極によって増幅された電子を補足して電気
信号として取り出し画像表示モニター画面に２次元画像
として検出する請求項６に記載のガス増幅型Ｘ線イメー
ジング検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001350386A JP3785501B2 (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | ガス増幅型ｘ線イメージング検出器及びガス増幅型ｘ線イメージング検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001350386A JP3785501B2 (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | ガス増幅型ｘ線イメージング検出器及びガス増幅型ｘ線イメージング検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149346A true JP2003149346A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3785501B2 JP3785501B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=19162903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001350386A Expired - Fee Related JP3785501B2 (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | ガス増幅型ｘ線イメージング検出器及びガス増幅型ｘ線イメージング検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3785501B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006138772A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Dainippon Printing Co Ltd | 放射線検出器の製造方法 |
| JP2011517050A (ja) * | 2008-04-14 | 2011-05-26 | ヨーロピアン オーガナイゼーション フォー ニュークリア リサーチ | ガス電子増倍管の製造方法 |
| JP2019508903A (ja) * | 2016-01-07 | 2019-03-28 | ザ リサーチ ファウンデイション フォー ザ ステイト ユニヴァーシティ オブ ニューヨーク | マルチウェルセレンデバイス及びその製作方法 |
-
2001
- 2001-11-15 JP JP2001350386A patent/JP3785501B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006138772A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Dainippon Printing Co Ltd | 放射線検出器の製造方法 |
| JP2011517050A (ja) * | 2008-04-14 | 2011-05-26 | ヨーロピアン オーガナイゼーション フォー ニュークリア リサーチ | ガス電子増倍管の製造方法 |
| JP2019508903A (ja) * | 2016-01-07 | 2019-03-28 | ザ リサーチ ファウンデイション フォー ザ ステイト ユニヴァーシティ オブ ニューヨーク | マルチウェルセレンデバイス及びその製作方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3785501B2 (ja) | 2006-06-14 |
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