JP2003207573A - イオン化放射検出器及び該検出器の製造方法 - Google Patents

イオン化放射検出器及び該検出器の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、イオン化放射に対して感応
セルを形成するための、シンプルで費用のかからない組
立体を提供することである。 【解決手段】 イオン化放射検出器は、圧力のかかった
状態で、混合ガスを含む並列に配置された複数の導電性
チューブと、各チューブの中心で強く張った状態にあ
り、分極されるよう適合された導電性ワイヤとを含み、
各チューブの第一及び第二の先端が気密に挿入された開
口部を提供する壁をそれぞれ有する第一及び第二の気密
エンクロージャを備え、各チューブの先端が開いてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子またはイオン
化した放射の検出器の分野に関し、特に中性子またはγ
線もしくはX線の検出に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、イオン化した放射に対して感応
セル2の従来構造を概略的に表し、本発明と同じ検出原
理を使用する。このセルは、混合ガスで満たされた導電
性チューブ4を有し、絶縁プラグ6でそのチューブの先
端は密閉される。導電性ワイヤ8は、その先端が強く張
った状態でプラグ6とクロスし、チューブ内にあるばね
10により、チューブ4の中央に強く張った状態で保た
れる。測定回路12により、ワイヤ8へ印加された正の
電気電圧は、チューブ内のドリフトとイオン化放射の通
過で発生する電子の振幅に適した電界を定義でき、イオ
ン化放射は、チューブの軸にほぼ直交する方向でチュー
ブに入る。チューブに沿った位置測定が、電荷分割によ
り行われることが所望の場合、抵抗ワイヤが使用され
る。測定回路は、ワイヤの各先端で、電荷信号の振幅の
測定ができる読取り電子回路を備える。もう一つのいわ
ゆる「計数」作動モードは、基準電圧に関して、ワイヤ
の一方の先端で測定された信号との比較に基づく電子回
路を使用する。チューブに含まれる混合ガスが、供給さ
れて、直接またはイオン化粒子に変換後、検出を所望す
る粒子をイオン化する。例えば、CFとHeの混合
物において、Heはコンバータの役目を果たし、CF
はHe原子による中性子の捕獲後に放出された、二
つのイオン化粒子(陽子と三重陽子)の阻止ガスの役目
を果たす。そのCFとHeの混合物が、中性子検出
の場合に使用される。
【0003】チューブ4の大きさと混合ガスを閉じ込め
る圧力は、可変である。例として、チューブ4は、約1
メーターの幅、約8mmの直径、約0.2mmの厚さを
有し、混合ガスが、チューブ内に約15バールの圧力で
閉じ込められ得る。このようなセルを形成することは、
ワイヤの位置決め後、高圧下において、プラグ6の完全
に気密な溶接を意味し、特に費用がかかる。各セルに個
々の充填手段を提供することは可能だが、これは望まし
くない余計な機械的な容積を創造する。
【0004】チューブ4の内壁とばね10との間に存在
する距離δは、電極とチューブとの間に印加され得る最
大の電気電圧または破壊電圧を決定する。チューブ4の
直径に関して、ばね10の直径が大きくなればなるほ
ど、破壊電圧は低くなり、破壊電圧のかかった状態で、
ばねとチューブの壁との間にアークができる。更に、セ
ル応答の均一性は、チューブの内部でセンタリングして
いるワイヤの不正確さによって影響を受け、そのような
ワイヤのセンタリングは、ばね10を使って行うことは
難しい。実際には、チューブ内のばね10の存在と、ば
ね10によるワイヤ8のセンタリングの難しさが、検出
器が作動する最大増幅ゲインを制限する。増幅ゲイン
は、検出器のパフォーマンス(エネルギーと位置分解
能)に直接的に重要である。
【0005】イオン化放射は、従来、いくつかのセル2
で形成され、セルのチューブは並置され、感応表面を形
成する。セルの動作は、その品質と、セルが含む混合ガ
スの圧力によって決まる。だが、長期安定を有し、全て
のセルに全く同じ混合ガス圧力を有する、いくつかの感
応セルを形成することは、困難である。結果として、ど
の感応セルも、他と全く同じ動作を有することは実際に
ない。
【0006】いくつかのセルの組立体は、正確な装置を
必要とする。更に、チューブ間の最小のスペースで、い
くつかの感応セルが使用されなければならないとき、セ
ルが、チューブの外部直径を越えて広がることなしに、
チューブの外被と測定回路12との間の電磁遮蔽の連続
性を保証することは困難である。従って、セルどうしの
間にデッドスペースを結果として作り出し、それが組立
体の感度の損失となる。この制約、及び内部ばね10に
より課される制約は、チューブの最小直径を約7−8m
mに制限する。更に、感応セルは、次第に損耗し、交換
が必要となる。例えば、セルが含む混合ガスが、受信放
射の影響を受けて、変わる。特に、X線検出に使用さ
れ、感応セルに含まれるブタンやアルゴンの混合ガス
は、放射の影響を受けて、ワイヤの周りにポリマーを形
成し、感応セルの動作を変える。セルの交換は、費用が
かかる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イオ
ン化放射に対して感応セルを形成するための、シンプル
で費用のかからない組立体を提供することである。
【0008】他の本発明の目的は、維持費がかからない
前記組立体を提供することである。
【0009】他の本発明の目的は、均質の動作を有する
感応セルを形成する前記組立体を提供することである。
【0010】もう一つの本発明の目的は、高い増幅ゲイ
ンを示す小さい直径の管状の感応セルを含む前記組立体
を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、圧力のかかった混合ガスを含み、並列に
配置された複数の導電性チューブと、各チューブの中心
で強く張った状態で、分極されるように適合された導電
性ワイヤとを含み、第一及び第二の気密エンクロージャ
が、開口部を備える壁をそれぞれ有し、開口部に、各チ
ューブの第一及び第二の先端が気密に挿入され、各チュ
ーブの先端が開いているイオン化放射検出器を提供す
る。
【0012】本発明の一実施形態によると、漏れ性の導
電性ワイヤのセンタリング手段が、各チューブの各先端
に組み立てられる。
【0013】本発明の一実施形態によると、該ワイヤ
が、各チューブの少なくとも一つの先端で、チューブの
外部に配置された張力手段により、強く張った状態に維
持される。
【0014】本発明の一実施形態によると、各チューブ
の前記少なくとも一つの先端において、センタリング手
段が、チューブに取り付けられた絶縁部材のキャップを
含み、キャップがワイヤのガイドが可能な軸方向の孔を
備える。
【0015】本発明の一実施形態によると、絶縁部材の
キャップを、チューブの回転軸に沿って、第一の筒状開
口部がクロスし、開口部には、ワイヤの先端を挿入した
ソケットがスライド可能に搭載され、張力手段が絶縁部
材のキャップの上に位置して、ソケットをチューブの外
側へ押しやり、第二の開口部が絶縁部材のキャップと、
チューブの内部及びチューブが取り付けられている気密
エンクロージャの内部との間でクロスする。
【0016】本発明の一実施形態によると、チューブの
先端が、チューブバルクの直径よりも小さい予め定めら
れた直径を有し、二つの隣接するチューブの先端が挿入
された壁の開口部は、チューブの先端の直径とチューブ
バルクの直径との間の差異と同じスペース分だけ離れて
いる。
【0017】本発明はまた、複数の導電性チューブの第
一及び第二の先端を、第一及び第二の気密エンクロージ
ャの壁に作られた開口部へ、チューブが並列に配置され
るように挿入し、各チューブの各先端を、該先端が挿入
された開口部に溶接によって、同時にまたは一つずつ取
り付けて、チューブの内部及び気密エンクロージャの内
部を気密に接続し、予め定められた圧力のかかった状態
で、気密エンクロージャ及びチューブを、予め定められ
た混合ガスで満たす、以上のステップを含むイオン化放
射検出器の製造方法を目的としている。
【0018】前述した本発明の特徴及び効果は、添付図
面を用いて、何ら限定しない具体的な実施形態を以下に
詳細に説明する。
【0019】
【発明の実施の形態】図2は、本発明による検出器14
を概略的に示し、検出器は、管状の感応セル16の並置
により形成される感応外面を備える。各感応セル16
は、導電性チューブ18と、気密エンクロージャ20の
金属製の壁19とクロスするチューブの第一の先端と、
気密エンクロージャ22の壁21とクロスする第二の先
端とを含む。チューブ18の先端は、エンクロージャ2
0及び22の壁19及び21に溶接され、チューブ18
並びにエンクロージャ20及び22が、圧力のかかった
状態で、一つの混合ガスで充填される。チューブ18の
先端は、チューブバルクの直径より小さい直径を有す
る。二つの隣接するチューブの先端が挿入される壁19
及び21の開口部は、チューブの先端の直径とチューブ
バルクの直径との差異と同じ間隔だけ離れている。二つ
の隣接する開口部の間のこの間隔により、チューブの先
端を壁19及び21に容易に溶接できる。導電性部材で
形成されたエンクロージャ20及び22は、支柱24に
よって互いにつなげられ、支柱24は、検出される放射
とチューブとの間に遮壁を形成せず、組立体の剛性を保
証する。各感応セル16は、導電性ワイヤ26を備え、
このワイヤは、縦方向の位置決めモードでは抵抗性であ
り、エンクロージャ20及び22内のチューブ18の先
端にそれぞれ配置されたキャップ28及び29により、
チューブ18の中央で、強く張った状態で保持される。
キャップ28及び29が、更に、エンクロージャ20及
び22並びにチューブ18の間の伝達を確実にするため
に提供される。少なくともエンクロージャ20及び22
の一つが、示されていない手段へ接続される。その手段
は、真空を作り出すことが可能で、混合ガスを望ましい
圧力のかかった状態にさせる。導電性ワイヤ26の先端
は、エンクロージャ20及び22の壁に配置された気密
電気密閉ワイヤ30へ接続される。これらの密閉ワイヤ
は、適当なコネクタを経由して、測定回路12へ接続さ
れる。
【0020】本発明によると、検出器の製造は、特にシ
ンプルである。第一のステップにおいて、チューブ18
は、壁19及び21へ溶接せずに組み立てられる。例え
ば、チューブを挿入する目的で壁に作られた開口部へ単
にチューブを挿入することによって組み立てられる。第
二のステップにおいて、チューブは全て、壁19及び2
1へ次々とまたは一度に炉内で溶接される。本発明の一
つの実施例では、チューブの組み立てを強固にするた
め、隣接するチューブを一緒に溶接することを提供す
る。本発明によると、検出器における全チューブの同時
溶接は、特に、好ましい時間の利得と節約を示す。第三
のステップにおいて、壁19及び21が、他の素子と組
み立てられて、エンクロージャ20及び22を定義す
る。組み立てられたものの内部はガス抜きされ、その
後、適した混合ガスが、エンクロージャ20及び22並
びにチューブ18へ取り入れられる。
【0021】好ましくは、本発明によると、検出器に含
まれる混合ガスは、容易に変更され得る。このようにし
て、異なる混合ガスで充填された同一の検出器が、いく
つかの種類のイオン化放射の検出に使用され得る。
【0022】さらに好ましくは、各エンクロージャの壁
は、感応セルのワイヤへ容易にアクセスできるように、
取り外し可能である。そのため、容易にそして費用をか
けずに欠陥ワイヤや破損ワイヤの取り替えができる。
【0023】好ましくは、本発明によると、チューブの
組立体は、一つの機械的ブロックを形成する。そのブロ
ックは、従来技術では、個々のチューブに関して提起さ
れた組立体の問題を抑制する。
【0024】図3は、壁19の開口部に取り付けられた
チューブ18の先端を示す。ワイヤ26は、チューブ1
8の先端に取り付けられた絶縁部材のキャップ28によ
り、チューブ18の中央で、強く張った状態で維持され
る。キャップ28はチューブの回転軸に沿って筒型の開
口部34とクロスし、その開口部の中に、波型ソケット
36がスライド可能に組み立てられる。ワイヤ26の先
端は、ソケット36内に挿入される。ばね38は、キャ
ップ28の上に位置し、ワイヤ26がチューブの中央で
強く張った状態を維持するために、チューブの外側へソ
ケット36を押しやる。チューブ内及びエンクロージャ
20または22に含まれる混合ガスを伝達するために、
開口部40がキャップ28とクロスする。壁21に取り
付けられたチューブ18の先端に取り付けられたキャッ
プ29は、図3の構造と全く同じ構造を有するが、ばね
38は備えていない。ソケット36はキャップ29に直
線支持される。
【0025】キャップ28及び29、ソケット36並び
にばね38を備える、ワイヤ26のセンタリング及び張
力維持構造は、チューブ18の強固さを確実にすること
を目的としていない。結果として、このような構造を形
成することにより、特にシンプルで、各感応セルにおけ
るチューブ18の先端の中央で正確に、強く張った状態
で各ワイヤ26を維持することができる。このようにし
て、小さい直径のチューブ18で形成され、高い増幅ゲ
インを有する感応セルを形成することができる。その構
造は、全てが同一の形状を有する感応セルの組立体を可
能にする、キャップ28及び29、ソケット36並びに
ばね38とを備える感応セルは、全てが同一の圧力で同
一の混合ガスを含み、その感応セルは、高くて、完全に
均一の増幅ゲインを示す。
【0026】図4は、図2における検出器14のチュー
ブ18の上面図を概略的に示す。検出器の感応外面が平
らになるように、チューブ18は接続して、同一平面上
に配置される。実際に、本発明による検出器は、多くの
チューブを備え得る。
【0027】勿論、本発明は、当業者によれば容易に種
々の変更、修正及び改善をすることができる。特に本発
明は、検出器に関して示し、感応外面は、平面に配置さ
れた感応セルで形成されるが、当業者は、容易に本発明
を検出器に適合させることができ、検出器の感応セルは
別の仕方で配置され得る。
【0028】図5は、本発明のもう一つの代替的実施形
態による、検出器におけるチューブ18の断面の上面図
の例を示す。チューブ18は結合せず、五点型で二つの
平行な面に沿って、平行に配置される。このようなチュ
ーブの配置は、特に、検出器の効率を改良することがで
きる。チューブ18が結合していないので、チューブ1
8の直径は、チューブ全体の長さにわたり、一定になり
得る。
【0029】図6は、本発明の他のもう一つの代替的実
施形態による、検出器におけるチューブ18の断面図を
示す。チューブ18は結合し、例えば、円の弧のよう
に、十分にカーブした面を形成するように配置される。
【0030】本発明の記述によると、チューブの集まり
を備える検出器を有し、そのチューブの第一及び第二の
先端は、第一及び第二の気密エンクロージャへ接続さ
れ、気密エンクロージャはそれぞれ、少なくとも一つの
気密電気密閉ワイヤ30を含む。
【0031】図7は、本発明のもう一つの代替的実施形
態による、検出器における気密エンクロージャ50の断
面図である。検出器は、チューブ18の集まりを含み、
そのチューブの第一の先端はエンクロージャ50の壁4
8へ接続される。チューブ18の第二の先端は、図示は
ないが、図2のエンクロージャ20または22のような
気密エンクロージャの壁に取り付けられる。エンクロー
ジャ50内で、隣接したチューブ18内に配置されたワ
イヤ26の先端は、二つずつ接続され、それによって、
エンクロージャ50は、気密コネクタ30を含まない。
このようなもう一つの代替的実施形態では、測定回路1
2の読取り通路の数を二で割ることができ、二つのエン
クロージャのうちの一つにより生成されるデッドエリア
を減少させることが出来る。
【0032】図8は、本発明のもう一つの代替的実施形
態による、イオン化放射検出器の感応セルにおけるチュ
ーブの簡略化した断面図である。多くのカソード導電ワ
イヤ42は、中心のアノード導電ワイヤ26の周りで、
チューブ18の壁よりもアノードワイヤに近い位置で、
並列に張った状態で維持される。例えば、約2−3cm
の直径を有するチューブ用に、カソードワイヤは、アノ
ードワイヤから2−3mmの距離で強く張られ得る。図
8は、明確化のために、一律の縮尺に従わずに描かれて
いる。六つのカソードワイヤ42が図8で描かれている
が、カソードワイヤの適した数が使用される。各チュー
ブの先端に取り付けられた絶縁部材のキャップを、前記
カソード導電ワイヤの一つをスライド可能に受け入れる
ために、中央の筒型開口部の周りに円に沿って配置され
た筒型の開口部がクロスする。開口部の先端は、ソケッ
トにより押し込められ、それによって、容易に組み立て
られ、容易に維持できる構造を提供する。
【0033】実施形態において、カソードワイヤは、ア
ノードの電圧とチューブの電圧との間の中間にある電圧
にバイアスされる。これにより、チューブの壁とカソー
ドワイヤとの間のドリフトフィールドと呼ばれる第一の
電子フィールドと、カソードワイヤとアノードワイヤと
の間の増幅フィールドと呼ばれる第二のフィールドが提
供される。ドリフト及び増幅フィールドは、放射により
チューブ内に生成された電子の収集時間を減らすよう
に、個々に最適化され得る。
【0034】更に、どこで電子が生成されるかに関する
角情報を与えるために、カソードワイヤは、独立して、
または小群で接続され得る。
【0035】このような変更、修正及び改善は、この開
示の中にあり、本発明の技術的思想及び見地の中にあ
る。従って、前述は例としてのみであり、限定しようと
するものではない。本発明は、特許請求の範囲及びそれ
らの均等物として規定されるものにのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】イオン化放射に対して感応する従来のセルの簡
略化された断面図である。
【図2】本発明による、イオン化放射検出器の簡略化さ
れた断面図である。
【図3】本発明による、感応セルの先端のより詳細な断
面図である。
【図4】図2のA−A面に沿って取り出された本発明に
よる検出器の横断面を概略的に示す図である。
【図5】本発明のもう一つの代替的実施形態の横断面を
概略的に示した図である。
【図6】本発明のもう一つの代替的実施形態の横断面を
概略的に示す図である。
【図7】本発明のもう一つの代替的実施形態による、イ
オン化放射検出器の簡略化された断面図である。
【図8】本発明のもう一つの代替的実施形態による、イ
オン化放射検出器の感応セルの簡略化された断面図であ
る。
【符号の説明】
2 セル 4 チューブ 6 プラグ 8 ワイヤ 10 ばね 12 測定回路 14 検出器 16 セル 18 チューブ 19 壁 20 エンクロージャ 21 壁 22 エンクロージャ 24 支柱 26 アノードワイヤ 28 キャップ 29 キャップ 30 密閉ワイヤ 34 開口部 36 波型ソケット 38 ばね 40 開口部 42 カソードワイヤ 48 壁 50 エンクロージャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブリュノ ゲラール フランス国, 38100 グルノーブル, アンパス シマール, 1番地 Fターム(参考) 2G088 FF02 FF04 FF09 GG01 GG05 JJ09

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力のかかった混合ガスを含み、並列に
    配置された複数の導電性チューブ(18)と、各チュー
    ブの中央で強く張られ、分極されるように適合された導
    電性ワイヤ(26)と、該チューブの方向に対してほぼ
    直交するイオン化放射とを含むイオン化放射検出器にお
    いて、 第一及び第二の気密エンクロージャ(20、22)が、
    開口部を備える壁をそれぞれ有し、該開口部に、各チュ
    ーブ(18)の第一及び第二の先端が気密に挿入され、
    各チューブの該先端が開いていることを特徴とするイオ
    ン化放射検出器。
  2. 【請求項2】 漏れ性の導電性ワイヤのセンタリング手
    段(28)が、各チューブ(18)の各先端に組み立て
    られ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】 前記ワイヤ(26)が、各チューブ(1
    8)の少なくとも一つの先端で、該チューブ(18)の
    外部に配置された張力手段(38)により、強く張った
    状態に維持されることを特徴とする請求項2に記載の検
    出器。
  4. 【請求項4】 各チューブ(18)の前記少なくとも一
    つの先端において、センタリング手段が、前記チューブ
    に取り付けられた絶縁部材のキャップ(28)を含み、
    該キャップが前記ワイヤ(26)のガイドが可能な軸方
    向の孔を備えることを特徴とする請求項3に記載の検出
    器。
  5. 【請求項5】 絶縁部材の前記キャップ(28)を、前
    記チューブ(18)の回転軸に沿って、第一の筒状開口
    部(34)がクロスし、該開口部には、前記ワイヤ(2
    6)の前記先端を挿入したソケット(36)がスライド
    可能に搭載され、張力手段(38)が絶縁部材の前記キ
    ャップ(28)の上に位置して前記ソケット(36)を
    該チューブの外側へ押しやり、第二の開口部(40)が
    絶縁部材の前記キャップ(28)と、該チューブ(1
    8)の内部と該チューブが取り付けられている気密エン
    クロージャ(20、22)の内部との間でクロスするこ
    とを特徴とする請求項4に記載の検出器。
  6. 【請求項6】 前記チューブ(18)の前記先端が、前
    記チューブバルクの直径よりも小さい予め定められた直
    径を有し、二つの隣接するチューブ(18)の前記先端
    が挿入された前記壁(19、21)の開口部は、前記チ
    ューブの先端の直径と前記チューブバルクの直径との間
    の差異と同じスペース分だけ離れていて、該チューブの
    前記先端が、該壁の前記開口部へ溶接されることを特徴
    とする前述の請求項のいずれかに記載の検出器。
  7. 【請求項7】 複数の導電性ワイヤ(42)が、各チュ
    ーブ(18)の前記中央にある導電性ワイヤ(26)の
    まわりに並列に強く張った状態で維持されることを特徴
    とする請求項1に記載の検出器。
  8. 【請求項8】 イオン化放射検出器の製造方法におい
    て、複数の導電性チューブ(18)の第一及び第二の先
    端を、第一(20)及び第二(22)の気密エンクロー
    ジャの金属製の壁に作られた開口部へ、前記チューブが
    並列に配置されるように挿入し、 各チューブ(18)の各先端を、前記先端が挿入された
    開口部に溶接によって、同時にまたは一つずつ取り付け
    て、該チューブ(18)の内部及び該気密エンクロージ
    ャ(20、22)の内部を気密に接続し、 予め定められた圧力のかかった状態で、該気密エンクロ
    ージャ(20、22)及び該チューブ(18)を、予め
    定められた混合ガスで満たすことを特徴とするイオン化
    放射検出器の製造方法。
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