JP2005061892A - Pressure vessel system for radiation detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、エックス線または中性子散乱を用いた物質の構造解析実験において、高速応答性能、広い計測レンジ及び高位置検出分解能が要求されるエックス線、カンマ線及び中性子インメージングなどの放射線計測に用いられる一次元あるいは二次元放射線検出器用圧力容器システムに関する。 The present invention is used for radiation measurement such as X-rays, comma rays, and neutron imaging that requires high-speed response performance, a wide measurement range and high position detection resolution in structural analysis experiments of materials using X-rays or neutron scattering, for example. The present invention relates to a pressure vessel system for a one-dimensional or two-dimensional radiation detector.
エックス線または中性子を計測するためのガスコンバータを用いたイメージングセンサーでは、通常、それらから得られる一次エネルギーが3×10-15クーロン[C]以下と極めて微少であるが、位置検出分解能を上げるため一次元位置検出型放射線検出器では1[cm]の単位長当たり10チャンネル以上、二次元位置検出型放射線検出器では1[cm2]の単位面積当たり20チャンネル以上のそれぞれの微小出力信号が有する位置情報精度を低下させることなく増幅、処理することが要求される。従来の多次元位置検出型放射線検出器としては、次のものがある。 In an imaging sensor using a gas converter for measuring X-rays or neutrons, the primary energy obtained from them is usually very small as 3 × 10 −15 coulomb [C] or less, but the primary energy is increased to improve the position detection resolution. In the original position detection type radiation detector, the position of each minute output signal having 10 channels or more per unit length of 1 [cm], and in the two-dimensional position detection type radiation detector, 20 channels or more per unit area of 1 [cm 2 ]. Amplification and processing are required without degrading information accuracy. Conventional multi-dimensional position detection type radiation detectors include the following.
(1)直径20[μm]程度の極めて細い金属線を数ミリメートル間隔に張り、それぞれの信号線出力をX軸信号とした一次元マルチワイヤ比例計数管(MWPC)型放射線センサー素子、または上記の金属線に直交する方向に信号線を張ってそれらの信号出力をY軸信号とした構造の二次元マルチワイヤ比例計数管(MWPC)型放射線センサー素子において、これらのセンサーのX軸信号またはX及びY軸信号の両方について、圧力容器内に並べて張られた信号線の片端で、それぞれの信号線と信号線間に同じ値の大きな電気抵抗を接続し、それら多数並べられた直列抵抗列の両端からの二信号のパルス波高値の減衰量が信号の発生した位置から出力間までの距離に比例する原理を用い、二信号を同軸型のフィードスルーを介して圧力容器外に導出して計測する抵抗減衰方式位置検出型放射線センサー。 (1) A one-dimensional multi-wire proportional counter (MWPC) type radiation sensor element in which a very thin metal wire having a diameter of about 20 [μm] is stretched at intervals of several millimeters, and each signal line output is an X-axis signal, or the above-mentioned In a two-dimensional multi-wire proportional counter (MWPC) type radiation sensor element having a structure in which a signal line is extended in a direction orthogonal to a metal line and the signal output is a Y-axis signal, the X-axis signal or X and X of these sensors For both Y-axis signals, one end of the signal line stretched side by side in the pressure vessel is connected to a large electric resistance of the same value between each signal line, and both ends of the series resistor string arranged in large numbers. using the principle of proportional to the distance to between the output from the second signal position attenuation of pulse peak value has occurred in the signal from the second signal to the outside of the pressure vessel through a coaxial feedthrough Resistance attenuation type position detection type radiation sensor for measuring out.
(2)上記の抵抗減衰方式位置検出型放射線センサーにおいて信号線と信号線間に接続された同じ値の大きな電気抵抗の替わりに、信号パルスの伝播を時間的に遅らせる働きをするパルス遅延素子を配置して、それら多数並べられた遅延素子列の両端からの二信号パルスの遅延時間差が信号の発生した位置から出力間までの距離に比例する原理を用い、二信号を同軸型のフィードスルーを介して圧力容器外に導出して計測するパルス遅延方式位置検出型放射線センサー。 (2) In the above resistance attenuation type position detection type radiation sensor, instead of a large electric resistance of the same value connected between the signal lines, a pulse delay element that works to delay the propagation of the signal pulse in time Using the principle that the delay time difference of two signal pulses from both ends of the delay element array arranged in large numbers is proportional to the distance from the position where the signal is generated to the output, the two signals are coaxially fed through . A pulse-delayed position-detection type radiation sensor that is led out of the pressure vessel and measured.
上記の抵抗減衰方式位置検出型放射線センサー及びパルス遅延方式位置検出型放射線センサーではMWPC型放射線センサーを用いた場合の例であるが、MWPC型放射線センサー素子を、マイクロストリップガスカウンタ(MSGC)型放射線センサー素子又はマイクロピクセルガスカウンター(MPGC)型放射線センサー素子などに置換えた二次元位置検出型放射線センサーなどがある。 The above resistance attenuation type position detection type radiation sensor and pulse delay type position detection type radiation sensor are examples in which the MWPC type radiation sensor is used, but the MWPC type radiation sensor element is a microstrip gas counter (MSGC) type radiation. There is a two-dimensional position detection type radiation sensor or the like replaced with a sensor element or a micropixel gas counter (MPGC) type radiation sensor element.
マイクロストリップガスカウンタ(MSGC)型放射線センサー素子とは、絶縁基板表面上に幅10[μm]程度の陽極ストリップを、そして両脇に50[μm]程度の絶縁ギャップを介して陽極ストリップを挟む形で幅100[μm]程度の陰極ストリップを配置した電極対を多数並べ、裏面には陽極ストリップと直交する方向に表面の陽電極と同じピッチで陰極ストリップと同等幅のバックストリップを配置して、それぞれの陽極ストリップ出力をX軸信号として、それぞれのバックストリップの出力をY軸信号とした構造のものである。 The microstrip gas counter (MSGC) type radiation sensor element has an anode strip having a width of about 10 [μm] on an insulating substrate surface and an anode strip sandwiched between both sides through an insulating gap of about 50 [μm]. A large number of electrode pairs on which cathode strips having a width of about 100 [μm] are arranged, and on the back side, back strips having the same width as the cathode strips are arranged at the same pitch as the positive electrodes on the surface in the direction orthogonal to the anode strips, Each anode strip output is an X-axis signal, and each back strip output is a Y-axis signal.
又、マイクロピクセルガスカウンター(MPGC)型放射線センサー素子とは、絶縁基板裏面に多数本の陽電極線を数100[μm]間隔で配置し、それそれの陽電極の長さ方向に陽電極線と接する絶縁基板部分に数100[μm]間隔で絶縁基板を貫通する直径50[μm]以下の円柱状の金属製スタッドピンを成形し、表面のスタッドピンの真上に陽電極線と直交する方向に陰電極線を配置して、その陰電極線とスタッドピンが重なる部分にスタッドピンと同心で幅100[μm]程度のドーナツ状絶縁ギャップを設け、それぞれの陽電極線出力をX軸信号、それぞれの陰電極線出力をY軸信号とした構造のものである。 The micropixel gas counter (MPGC) type radiation sensor element has a large number of positive electrode wires arranged at intervals of several hundreds [μm] on the back surface of an insulating substrate, and positive electrode wires in the length direction of the positive electrodes. A cylindrical metal stud pin having a diameter of 50 [μm] or less that penetrates the insulating substrate at intervals of several hundreds [μm] is formed on the insulating substrate portion in contact with the surface, and is orthogonal to the positive electrode line right above the stud pin on the surface. A negative electrode line is arranged in the direction, and a donut-shaped insulation gap of about 100 [μm] width is provided concentrically with the stud pin at a portion where the negative electrode line and the stud pin overlap, and each positive electrode line output is an X-axis signal, Each negative electrode line output is a Y-axis signal.
又、本発明の背景技術には、更に次のものものがある。
(1) MWPC原理に基づいた二次元位置検出型検出器が中性子小角散乱実験装置のために製作された。その検出器の有感面積は640x640mm2である。中性子検出効率と高位置分解能の性能を得るため、そして視差を最小にするため、混合ガスは190kPa 3He + 100kPa CF4にし、そして有感体積を30mm厚さにした。検出器の最大中性子計数率の設計は105イベント/秒である。計算上の中性子検出効率は2Åの中性子で60%であり、そしてアノードグリッドにおける測定された中性子エネルギー分解能は代表的で20%(半値幅)であった。有感面で検出された中性子の位置は、ワイヤ対ワイヤ法(高い分解能の5x5mm2はワイヤ座標によって定義された)を使って決定された。16チャンネルの電荷型前置増幅器/増幅器/コンパレーターモジュールは、チャンネル感度が0.1V/fC、ノイズラインの幅が0.4fCそしてチャンネル間クロストークが5%以下の性能を持ったものが開発された(非特許文献1)。
The background art of the present invention further includes the following.
(1) A two-dimensional position detector based on the MWPC principle was fabricated for a small neutron scattering experiment. Sensitive area of the detector is 640x640mm 2. In order to obtain the performance of neutron detection efficiency and high position resolution, and to minimize the parallax, the mixed gas was 190 kPa 3 He + 100 kPa CF 4 and the sensitive volume was 30 mm thick. The maximum neutron count rate design of the detector is 10 5 events / second. The calculated neutron detection efficiency was 60% with 2Å neutrons, and the measured neutron energy resolution in the anode grid was typically 20% (half width). The position of the neutron detected on the sensitive surface was determined using the wire-to-wire method (high resolution 5x5mm 2 defined by wire coordinates). A 16-channel charge preamplifier / amplifier / comparator module has been developed that has a channel sensitivity of 0.1 V / fC, a noise line width of 0.4 fC, and channel-to-channel crosstalk of less than 5%. (Non-Patent Document 1).
(2) 我々はマイクロチップ モジュール(MCM)技術を用いて、検出面積5cm x 5cmの二次元マイクロストリップ ガス チェンバ(MSGC)を開発した。それは17mmの薄い素子基板、200 mmのピッチの254アノードと255バックストリップを有している。MSGCは、500ピン以上を持った大きなピングリッドアレイ(PGA)パッケージにマウントされている。それは読出し電子回路と組み合わされたイメージングMSGCからの大量の信号を容易に接続することを可能にする。本誌において、我々は強烈なX線線源の近くで作動するX線イメージング検出器としてのMSGCの能力について報告する。高輝度X線の下での安定な作動を得るために、約20mm素子基板と約1015W/squareの表面抵抗が解決策であることがわかった。表面抵抗の制御はポリイミド素子基板の表面に有機チタンをコーティングすることで行った。この改善により、MSGCが107Hz/mm2の高計数率の下で約103秒間安定に作動した。また、MSGCはX線発生器からの中程度輝度のX線の下で数ヶ月間作動した。この測定において、ヒットした電極の位置を記録するだけのシンプルな読取り法を用い、約60mmRMS位置分解能を有した高品質デジタルX線イメージングを達成した(非特許文献2)。
(2) We have developed a two-dimensional microstrip gas chamber (MSGC) with a detection area of 5cm x 5cm using microchip module (MCM) technology. It has a 17 mm thin element substrate, a 254 anode with a 200 mm pitch and a 255 backstrip. The MSGC is mounted in a large pin grid array (PGA) package with over 500 pins. It makes it possible to easily connect a large amount of signals from the imaging MSGC combined with readout electronics. In this paper, we report on the ability of MSGC as an X-ray imaging detector to operate near an intense X-ray source. In order to obtain stable operation under high-intensity X-rays, it was found that a solution of about 20 mm element substrate and about 10 15 W / square surface resistance was the solution. The surface resistance was controlled by coating the surface of the polyimide element substrate with organic titanium. This improvement, MSGC is activated about 103 seconds stable under
(3) X線、ガンマ線及び荷電粒子のイメージングのために、斬新なガスを用いた検出器Micro Pixel Chamber(mu-PIC)が開発された。そのmu-PICは、大面積検出器が容易に生産できる両面プリント回路基板を基本にして製作される。0.4mmピッチ、3cmx3cm面積の mu-PICを用いた作動テストは成功裡に行われた。ガスゲインと安定性はこのテストで測定された。103のガスゲインにおける5日間の連続作動テストで、アノードとカソード間放電はおろかゲインの減少さえなかった。また、107cps/mm2の輝度のX線照射までゲインの低下は観測されなかった(非特許文献3)。
エックス線または中性子散乱を用いた物質の構造解析実験に用いられるエックス線及び中性子インメージングセンサには、数100[μm]の極めて高い位置検出分解能と5桁以上のダイナミックレンジ、高い信号対雑音比(S/N)、その上、高い作動安定性が求められる。これらを実現するためには、先ず、一次元または二次元放射線センサー素子から出力される10-13クーロン[C]以下の極めて微小な信号パルスを減衰させずにパルス増幅用アンプ回路へ伝送すること、アンプ出力のパルス信号幅を数マイクロ秒以下にすること、及び、位置検出するための信号ラインの両端から出力される二信号の時間遅延を0.5[μs]以下にすることが要求される。 X-ray and neutron imaging sensors used in structural analysis experiments of materials using X-rays or neutron scattering have extremely high position detection resolution of several hundreds [μm], a dynamic range of 5 digits or more, and a high signal-to-noise ratio (S / N) and high operational stability. In order to realize these, first, an extremely small signal pulse of 10 −13 coulomb [C] or less output from a one-dimensional or two-dimensional radiation sensor element is transmitted to a pulse amplification amplifier circuit without being attenuated. The pulse signal width of the amplifier output is required to be several microseconds or less, and the time delay of two signals output from both ends of the signal line for position detection is required to be 0.5 [μs] or less. The
従来の抵抗減衰方式位置検出型放射線センサーでは放射線の検出位置情報を得るため、放射線センサー素子の検出ワイヤ数またはストリップ数に対応した多数個の直列抵抗列を通して、センサー素子から出力される極めて微小な信号パルスを減衰させて出力する必要がありS/Nの低下が避けられないこと、さらに、パルス波高値変動を少なくするためにセンサー素子から出力される微小電流パルスをアンプ回路により数マイクロ秒の時定数で十分な積分をする必要がある結果、信号パルス幅が広がり、高速の計測、即ち広いダイナミックレンジの実現などに課題があった。 In order to obtain the radiation detection position information in the conventional resistance attenuation type position detection type radiation sensor, the extremely small amount output from the sensor element is passed through a large number of series resistance arrays corresponding to the number of detection wires or strips of the radiation sensor element. It is necessary to attenuate and output the signal pulse, and the reduction in S / N is unavoidable. Further, in order to reduce the fluctuation of the pulse peak value, a minute current pulse output from the sensor element is several microseconds by an amplifier circuit. As a result of the necessity of sufficient integration with the time constant, the signal pulse width is widened, and there is a problem in high-speed measurement, that is, realization of a wide dynamic range.
パルス遅延方式位置検出型放射線センサーでは放射線の検出位置情報を得るため、放射線センサー素子の検出ワイヤ数またはストリップ数に対応した多数個の直列のパルス遅延素子列を通して、センサー素子から出力される極めて微小な信号パルスを大きく遅延させて出力する必要があり、この結果、出力信号パルスの伝播距離に応じた信号パルスの立上りの劣化をもたらし位置検出精度を低下させること、また、信号ラインの両端から出力される二信号パルス間に長い時間間隔が生じることから高速の計測、即ち広いダイナミックレンジの実現が難しいこと、さらに、パルス遅延素子で信号パルスを大幅に遅延させると信号パルス波高の減衰が生じてS/Nの低下が避けられないことなどの課題があった。 In order to obtain the detection position information of the radiation in the pulse delay type position detection type radiation sensor, the extremely small amount output from the sensor element through a large number of serial pulse delay element arrays corresponding to the number of detection wires or strips of the radiation sensor element. Output signal pulse must be output with a large delay. As a result, the rise of the signal pulse in accordance with the propagation distance of the output signal pulse is deteriorated, the position detection accuracy is lowered, and the signal is output from both ends of the signal line. Since a long time interval occurs between two signal pulses, it is difficult to achieve high-speed measurement, that is, to achieve a wide dynamic range. Furthermore, if the signal pulse is significantly delayed by a pulse delay element, the signal pulse wave height is attenuated. There were problems such as the inevitable decrease in S / N.
本発明は、電離ガスを用いた圧力容器を必要とする多次元位置検出型放射線検出器において、装着された多次元放射線検出素子から数10チャンネル以上の多チャンネルで出力される微小且つ高速電気信号パルスを個別に減衰及び遅延無く、圧力バウンダリーを介してダイレクトに多チャンネルアンプ基板に伝送する構造を有した放射線検出器用圧力容器システムを提供するものである。 The present invention is a multi-dimensional position detection type radiation detector that requires a pressure vessel using ionized gas, and a minute and high-speed electric signal output from the mounted multi-dimensional radiation detection element through several tens of channels. The present invention provides a pressure vessel system for a radiation detector having a structure in which pulses are directly transmitted to a multi-channel amplifier board through a pressure boundary without being individually attenuated and delayed.
本発明は放射線センサー素子のそれぞれの検出ワイヤまたはストリップから出力される微小信号パルス一個一個を検出器圧力容器に設けた多ピンのフィードスルーを介してダイレクトにアンプ回路に伝送できるため、微小信号パルスの減衰が殆ど生じず高いS/Nが得られ、従来の抵抗減衰方式位置検出型放射線センサー及びパルス遅延方式位置検出型放射線センサーの課題を解決する。 According to the present invention, each minute signal pulse output from each detection wire or strip of the radiation sensor element can be directly transmitted to the amplifier circuit through a multi-pin feedthrough provided in the detector pressure vessel. Attenuation is hardly generated and a high S / N is obtained, and the problems of the conventional resistance attenuation type position detection type radiation sensor and pulse delay type position detection type radiation sensor are solved.
本発明は放射線センサー素子のそれぞれの検出ワイヤまたはストリップから出力される微小信号パルス一個一個を検出器圧力容器に設けた多ピンのフィードスルーを介してダイレクトにアンプ回路に伝送できるため、微小信号パルスを高速の電流パルスとしてアンプ回路により直接増幅でき、且つ、それぞれの信号パルスをデジタル化してデジタル信号により位置検出処理できる結果、位置検出精度を大幅に向上させる効果、その上、高速化を図れることから広いダイナミックレンジの実現を提供する。 According to the present invention, each minute signal pulse output from each detection wire or strip of the radiation sensor element can be directly transmitted to the amplifier circuit through a multi-pin feedthrough provided in the detector pressure vessel. Can be directly amplified by the amplifier circuit as a high-speed current pulse, and each signal pulse can be digitized and position detection processing can be performed with a digital signal. As a result, the position detection accuracy can be greatly improved, and the speed can be increased. Provides a wide dynamic range.
本発明は放射線センサー素子のそれぞれの検出ワイヤまたはストリップから出力される微小信号パルス一個一個を検出器圧力容器に設けた多ピンのフィードスルーを介してダイレクトにアンプ回路に伝送できるため、ガス圧力容器内に信号パルス減衰用の多数の抵抗素子、または、信号パルス遅延用の多数のパルス遅延素子を組み込む必要がなくなり、この結果、圧力容器の大幅な小型化、且つ圧力容器壁の板厚の削減を与えることから圧力容器入射窓における被計測放射線の減衰及び散乱を減少させる効果、その上抵抗素子または信号パルス遅延による電離ガスの劣化をなくす効果を提供する。 According to the present invention, each minute signal pulse output from each detection wire or strip of the radiation sensor element can be directly transmitted to the amplifier circuit through a multi-pin feedthrough provided in the detector pressure vessel. It is no longer necessary to incorporate a large number of resistance elements for signal pulse attenuation or a large number of pulse delay elements for signal pulse delay in the inside, and as a result, the pressure vessel can be greatly reduced in size and the thickness of the pressure vessel wall can be reduced. Therefore, an effect of reducing attenuation and scattering of the radiation to be measured at the pressure vessel entrance window, and an effect of eliminating the deterioration of the ionized gas due to the resistance element or the signal pulse delay are provided.
本発明は圧力容器内の多ピンフィードスルーと一次元または二次元放射線センサー素子との接続にソケット配列構造を採用することによって、狭い圧力容器内における多数の配線接続の困難な作業をなくし、放射線センサー素子の初期マウント作業及び放射線センサー素子故障時の交換を容易にするなどの効果を提供する。 The present invention eliminates the difficult task of connecting a large number of wires in a narrow pressure vessel by adopting a socket arrangement structure for connecting a multi-pin feedthrough in a pressure vessel and a one-dimensional or two-dimensional radiation sensor element. It provides effects such as easy mounting of the sensor element and easy replacement when the radiation sensor element fails.
本発明は圧力容器外の多ピンフィードスルーとアンプ回路ボードまたはマザーボードとの接続にソケット配列構造を採用することによって、高密度の配線をなくし、配線による信号の劣化を防ぐことができ、マザーボードなどの交換を可能にする効果を提供する。 By adopting a socket arrangement structure for connecting the multi-pin feedthrough outside the pressure vessel and the amplifier circuit board or motherboard, the present invention can eliminate high-density wiring and prevent signal deterioration due to wiring. Provides the effect of enabling the exchange of
図1に、本発明の放射線検出器用圧力容器システムを用いた中性子イメージングセンサーの構成を示す。1は放射線検出器用圧力容器キャップ、1aは中性子入射窓、1bは中性子、2は混合ガス加圧用バルブ、3は圧力容器端盤フランジ、3aはメタルガスケット、3bはフランジ装着用ボルト、4はフィードスルー用セラミック盤、4aはフィードスルーピン配列、5は二次元位置検出型放射線センサー素子、5aは放射線センサー素子マウント用基板、5bはドリフトプレート、6はアンプ回路基板、6aはフィードスルーピン接続用スルーホール配列を示す。 In FIG. 1, the structure of the neutron imaging sensor using the pressure vessel system for radiation detectors of this invention is shown. 1 is a pressure vessel cap for a radiation detector, 1a is a neutron entrance window, 1b is neutron, 2 is a valve for gas mixture pressurization, 3 is a pressure vessel end flange, 3a is a metal gasket, 3b is a flange mounting bolt, 4 is a feed Ceramic board for through, 4a is a feedthrough pin arrangement, 5 is a two-dimensional position detection type radiation sensor element, 5a is a substrate for mounting a radiation sensor element, 5b is a drift plate, 6 is an amplifier circuit board, 6a is for connecting a feedthrough pin A through-hole arrangement is shown.
図2は、図1の5及び5a部品を分解して示した図である。スルーホール配列基板を圧力容器端盤フランジのフィードスルーピンに装着し、各ピンを半だ付けした後、二次元位置検出型放射線センサー素子をスルーホール配列基板上にマウントする。5は二次元位置検出型放射線センサー素子、5aはスルーホール配列基板、5cはスルーホール配列、5dはボンディングパットである。
FIG. 2 is an exploded view of the
図3は、図1の放射線検出器用圧力容器システムにおいて、多ピンICパッケージにマウントされた二次元位置検出型放射線センサー素子を、両端がソケット配列で製作された部品を使って、圧力容器端盤フランジのフィードスルーピン配列に装着する場合の部品構成を示した図である。ソケット配列部品7をフィードスルーピン配列4aに装着した後、ソケット配列部品の上部に二次元位置検出型放射線センサー素子8をマウントする。ここで3は圧力容器端盤フランジ、4aはフィードスルーピン配列、7はソケット配列部品、8は多ピンICパッケージにマウントされた二次元位置検出型放射線センサー素子である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the pressure vessel end plate of the radiation detector pressure vessel system shown in FIG. 1 using a two-dimensional position detection type radiation sensor element mounted on a multi-pin IC package, using parts made of sockets at both ends. It is the figure which showed the components structure in the case of mounting | wearing with the feedthrough pin arrangement | sequence of a flange. After the
図4は、図1のアンプ回路基板6を図1に示すソケット配列付きマザーボード9に置換えて、多数のアンプ回路基板を装着できるようにした構造を示す。ソケット配列9aを図1の圧力容器端盤フランジ3の下面に突き出たフィードスルーピン配列に装着し、マザーボードに設けたそれぞれの多ピンコネクタにアンプ回路基板10を装着して用いる。9はソケット配列付きマザーボード、9aはソケット配列、9bは多ピンコネクタ、10はアンプ回路基板、10aは信号入力用多ピンコネクタ、10bはアンプモジュール、10cは信号出力用多ピンコネクタである。
FIG. 4 shows a structure in which the
図5は、 発明の放射線検出器用圧力容器システムを組立て完成させた外観図である。1は放射線検出器用圧力容器キャップ、1aは中性子入射窓、1bは中性子、2は混合ガス加圧用バルブ、3は圧力容器端盤フランジ、9はソケット配列付きマザーボード、10はアンプ回路基板、10aは信号入力用多ピンコネクタ、10bはアンプモジュール、10cは信号出力用多ピンコネクタである。 FIG. 5 is an external view of the completed pressure detector system for a radiation detector according to the invention. 1 is a pressure vessel cap for a radiation detector, 1a is a neutron entrance window, 1b is neutron, 2 is a valve for gas mixture pressurization, 3 is a pressure vessel end plate flange, 9 is a motherboard with a socket array, 10 is an amplifier circuit board, 10a is A multi-pin connector for signal input, 10b is an amplifier module, and 10c is a multi-pin connector for signal output.
一例として、本発明を中性子イメージングセンサーに応用した場合の構成を図1に示す。中性子イメージングセンサーでは放射線検出器用圧力容器キャップ1、中性子入射窓1a、中性子1b、混合ガス加圧用バルブ2、圧力容器端盤フランジ3、メタルガスケット3a、フランジ装着用ボルト3b、フィードスルー用セラミック盤4、フィードスルーピン配列4、二次元位置検出型放射線センサー素子5、放射線センサー素子マウント用基板5a、ドリフトプレート5b、アンプ回路基板6、フィードスルーピン接続用スルーホール配列6aから構成される。実際の使用に際しては、圧力容器端盤フランジの上面に突き出たフィードスルーピンに二次元位置検出型放射線センサー素子をマウントし、圧力容器キャップはフランジ装着用ボルトを用いて圧力容器端盤フランジに装着する。また、アンプ回路基板はそのアンプ回路基板のスルーホール配列を圧力容器端盤フランジの下面に突き出たフィードスルーピンにはめ込み電気的に接続する。混合ガス加圧用バルブから中性子コンバータ及び電離ガスとして働く混合ガスを加圧し、ドリフトプレートに負電圧、放射線センサー素子の陽極と陰極間に正負電圧をそれぞれ印加する。中性子の測定では、中性子入射によってドリフトプレートと放射線センサー素子の間に発生した電子群がドリフトプレートによる負電界によって、放射線センサー素子面にドリフトされ、放射線センサー素子面の極近傍の強電界領域で電子群がガス増幅されて、この電子雲により陽極及び陰極にそれぞれ負及び正の微小電気信号パルスが誘起される。発明の放射線検出器用圧力容器システムでは放射線センサー素子の全電極ラインがダイレクトに多ピンフィードスルー配列を介してアンプ回路に接続されるため、数本から数10本のX軸及びY軸電極ラインにそれぞれ誘起された微小電気信号パルスはパラレルにそれぞれのアンプ回路系統に入力されて、増幅、デジタル化された後、位置検出の信号処理が行われる。
As an example, FIG. 1 shows a configuration when the present invention is applied to a neutron imaging sensor. In the neutron imaging sensor, a pressure vessel cap 1 for a radiation detector, a
(符号の説明)
1.放射線検出器用圧力容器キャップ、1a.中性子入射窓、1b.中性子、2.混合ガス加圧用バルブ、3.圧力容器端盤フランジ、3a.メタルガスケット、3b.フランジ装着用ボルト、4.フィードスルー用セラミック盤、4a.フィードスルーピン配列、5.二次元位置検出型放射線センサー素子、5a.放射線センサー素子マウント用基板、5b.ドリフトプレート、6.アンプ回路基板、6a.フィードスルーピン接続用スルーホール配列。
1. Pressure detector cap for radiation detector, 1a. Neutron entrance window, 1b. Neutrons, 2. 2. Valve for gas mixture pressurization, Pressure vessel end flange, 3a. Metal gasket, 3b. 3. flange mounting bolts; Ceramic board for feedthrough, 4a. 4. Feedthrough pin arrangement; Two-dimensional position detection type radiation sensor element, 5a. Radiation sensor element mounting substrate, 5b. 5. drift plate; Amplifier circuit board, 6a. Through-hole arrangement for feed-through pin connection.
(符号の説明)
5.二次元位置検出型放射線センサー素子、5a.スルーホール配列基板、5c.スルーホール配列、5d.ボンディングパット。
5). Two-dimensional position detection type radiation sensor element, 5a. Through-hole array substrate, 5c. Through-hole arrangement, 5d. Bonding pad.
(符号の説明)
3.圧力容器端盤フランジ、4a.フィードスルーピン配列、7.ソケット配列部品、8.多ピンICパッケージにマウントされた二次元位置検出型放射線センサー素子。
3. Pressure vessel end flange, 4a. 6. Feedthrough pin arrangement, 7. Socket arrangement parts A two-dimensional position detection type radiation sensor element mounted on a multi-pin IC package.
(符号の説明)
9.ソケット配列付きマザーボード、9a.ソケット配列、9b.多ピンコネクタ、10.アンプ回路基板、10a.信号入力用多ピンコネクタ、10b.アンプモジュール、10c.信号出力用多ピンコネクタ。
9. Motherboard with socket arrangement, 9a. Socket array, 9b. Multi-pin connector, 10. Amplifier circuit board, 10a. Multi-pin connector for signal input, 10b. Amplifier module, 10c. Multi-pin connector for signal output.
(符号の説明)
1.放射線検出器用圧力容器キャップ、1a.中性子入射窓、1b.中性子、2.混合ガス加圧用バルブ、3.圧力容器端盤フランジ、9.ソケット配列付きマザーボード、10.アンプ回路基板、10a.信号入力用多ピンコネクタ、10b.アンプモジュール、10c.信号出力用多ピンコネクタ。
(Explanation of symbols)
1. Pressure detector cap for radiation detector, 1a. Neutron entrance window, 1b. Neutrons, 2. 2. Valve for gas mixture pressurization, 8. Pressure vessel end plate flange, 10. Motherboard with socket arrangement Amplifier circuit board, 10a. Multi-pin connector for signal input, 10b. Amplifier module, 10c. Multi-pin connector for signal output.
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