JP4638294B2

JP4638294B2 - 金属線材固定用セラミック枠体

Info

Publication number: JP4638294B2
Application number: JP2005218531A
Authority: JP
Inventors: 和之 ▲高▼山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP2007033290A

Description

本発明は、放射線やエネルギービーム等を検出するための電極として用いる金属線材の固定用のセラミック製枠体に関する。

従来の放射線やエネルギービーム（電子やイオン等の電荷を帯びた粒子のビーム）等を検出するための電極として用いる金属線材を図３に平面図で示す。

金属線材１３は金属等の導電体から成り、放射線やエネルギービーム等が金属線材１３付近を通過または金属線材１３を透過するときに、金属線材１３内部に生成される電荷、またこれを内部で増倍して生じる電荷、或いはこれらにより金属線材１３上に誘起される電荷を電気的な信号として取り出す機能を有するものである。

金属線材１３は放射線やエネルギービーム等が通過する経路上に放射線やエネルギービームの通過方向と垂直（経路の断面位置）になるようにして複数本設置しておくことで、放射線やエネルギービーム等の通過位置を検知することができる（例えば、下記の特許文献１参照）。
特開平３−１０８６８８号公報

しかしながら、放射線やエネルギービーム等を検出するための電極として用いる金属線材１３は、放射線等により生成された微弱な電気信号を確実に取り出すために、厚みを薄くして形成される。このため、撓み等の変形が生じ易く、変形が生じた場合、放射線やエネルギービーム等の位置を正確に検出できないという問題点があった。

さらに、近時においては、放射線やエネルギービーム等の位置検出をより正確に行なうために、金属線材１３の配置間隔を狭める傾向にある。この場合、金属線材１３が撓み等で変形すると、隣接する金属線材１３間で電気的短絡を生じてしまい位置検出が不可能となるという問題点が発生していた。

従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、金属線材が撓み等で変形するのを防止することのできる金属線材固定用セラミック枠体を提供することにある。

本発明の金属線材固定用セラミック枠体は、中央部に両主面間を貫通する第一の貫通孔
が形成された第一のセラミック枠体と、前記第一のセラミック枠体の前記両主面のうち一方の主面の側に配置された、前記一方の主面と対向する対向主面、および前記対向主面と反対の側の主面を有し、中央部に両主面間を貫通する第二の貫通孔が形成された第二のセラミック枠体と、前記第一のセラミック枠体と前記第二のセラミック枠体との間に配置された、放射線およびエネルギービームを検出するための電極として用いる金属線材と、を備えて構成された金属線材固定用セラミック枠体であって、前記第一のセラミック枠体は、前記一方主面と前記第一の貫通孔の開口との間に形成された段差部を備え、前記第二のセラミック枠体は、前記対向主面の前記第二の貫通孔の周囲に形成された、前記段差部に係合する凸部を備え、前記金属線材が、前記第一の貫通孔を横切るように配置され、両端部が前記段差部と前記凸部とに挟まれて固定されていることを特徴とする。

また、本発明の金属線材固定用セラミック枠体は、上記構成において好ましくは、前記段差部の前記第一の貫通孔開口側に突出部が形成されることによって前記第一の貫通孔の開口よりも外方に溝部が形成され、前記凸部が前記溝部に係合されるように形成されているとともに、前記金属線材の両端部が前記溝部の内面と前記凸部とに挟まれて前記金属線材が固定されていることを特徴とする。

また、本発明の金属線材固定用セラミック枠体は、上記構成において好ましくは、前記段差部の周囲の壁面は、外方に向けて傾斜した傾斜面とされており、前記凸部は前記傾斜面と係合するように形成されているとともに、前記金属線材の両端部が前記傾斜面と前記凸部とに挟まれていることを特徴とする。

本発明の金属線材固定用セラミック枠体は、中央部に両主面間を貫通する第一の貫通孔が形成されるとともに、一方主面と第一の貫通孔の開口との間に段差部が形成された第一のセラミック枠体と、中央部に両主面間を貫通する第二の貫通孔が形成されるとともに、他方主面の第二の貫通孔の周囲に段差部に係合する凸部が形成された第二のセラミック枠体と、第一のセラミック枠体の一方主面と第二のセラミック枠体の他方主面との間に配置されるとともに、第一の貫通孔および第二の貫通孔を横切るように配置され、両端部が段差部と凸部とに挟み込まれて固定された金属線材とから成ることから、金属線材が段差部と凸部とに挟み込まれるときに、上下方向から第一および第二のセラミック枠体に押し付けられるとともに横方向に引っ張られ、第一の貫通孔および第二の貫通孔の内側で金属線材を真っ直ぐに張力が加わった状態で固定することができる。その結果、金属線材に撓み等の変形が生じることがなく、放射線やエネルギービーム等の位置を正確に検出できるようになる。

また、金属線材の配置間隔を狭めても、金属線材が撓み等で変形することがないので、隣接する金属線材同士が接触して電気的短絡を生じることがなく、放射線やエネルギービーム等の確実な位置検出が可能となる。

さらに、第一のセラミック枠体と第二のセラミック枠体は、優れた絶縁性を有し且つ優れた機械的強度を有することから、第一のセラミック枠体と第二のセラミック枠体とで挟み込まれる金属線材同士を重ねて配置するときも、互いに確実に絶縁された状態で長期にわたって強固に保持固定することができる。

また、本発明の金属線材固定用セラミック枠体において、好ましくは、段差部の第一の貫通孔開口側に突出部が形成されることによって第一の貫通孔の開口よりも外方に溝部が形成され、凸部が溝部に係合されるように形成されているとともに、金属線材の両端部が溝部の内面と凸部とに挟まれて金属線材が固定されていることから、金属線材が溝部と凸部とに挟み込まれて固定されるときに、金属線材に大きな張力を加えることができ、金属線材の撓み等の変形をより確実に防止することができる。

また、本発明の金属線材固定用セラミック枠体において、好ましくは、段差部の周囲の壁面は、外方に向けて傾斜した傾斜面とされており、凸部は傾斜面と係合するように形成されているとともに、金属線材の両端部が傾斜面と凸部とに挟まれていることから、金属線材が凸部と傾斜面とに挟み込まれるときに、金属線材の折り曲げ角度が緩和されるので、金属線材が破断されにくくすることができる。

以上のように、本発明により金属線材を撓み等で変形させることなく長期にわたって強固に保持固定させることができる金属線材固定用セラミック枠体を提供することができる。

本発明の金属線材固定用セラミック枠体について以下に詳細に説明する。図１は本発明の金属線材固定用セラミック枠体の実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１の金属線材固定用セラミック枠体の組立斜視図である。これらの図において、１は第一のセラミック枠体、２は第二のセラミック枠体、３は金属線材を示し、第一のセラミック枠体１と第二のセラミック枠体２とで金属線材３を固定する金属線材固定用セラミック枠体が基本的に構成される。

本発明の金属線材固定用セラミック枠体は、図１，図２に示すように、中央部に両主面間を貫通する第一の貫通孔１ａが形成されるとともに、一方主面（上面）と第一の貫通孔１ａの開口との間に段差部１ｂが形成された第一のセラミック枠体１と、中央部に両主面間を貫通する第二の貫通孔２ａが形成されるとともに、他方主面（下面）の第二の貫通孔２ａの周囲に段差部１ｂに係合する凸部２ｂが形成された第二のセラミック枠体２とから成り、第一のセラミック枠体１の一方主面と第二のセラミック枠体２の他方主面との間に配置される金属線材３が、第一の貫通孔１ａおよび第二の貫通孔２ａを横切るように配置され、その両端部が段差部１ｂと凸部２ｃとに挟み込んまれて固定されるものである。

また、好ましくは、段差部１ｂの第一の貫通孔１ａ開口側に突出部１ｅが形成されることによって第一の貫通孔１ａの開口よりも外方に溝部１ｆが形成され、第二のセラミック枠体２の凸部２ｂが溝部１ｆに係合されるように形成されているとともに、金属線材３の両端部が溝部１ｆの内面と凸部２ｂとに挟まれて金属線材３が固定されるものである。

本発明の第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミックスから成り、以下のようにして作製される。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、先ずＡｌ_２Ｏ_３、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術により複数のセラミックグリーンシートを得る。また、金型等によって打ち抜き加工することによって、各セラミックグリーンシートの所望の位置に第一の貫通孔１ａおよび第二の貫通孔２ａ，段差部１ｂまたは溝部１ｆおよび凸部２ｂとなる打ち抜きを形成する。その後、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。

また第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２は、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、セラミックグリーンシートを複数枚積層して製作する代わりに、ＳｉＯ_２、ＭｇＯおよびＣａＯ等のＡｌ_２Ｏ_３質セラミック原料粉末にポリビニルアルコール等のバインダーを添加混合するとともに、これを所定形状のプレス型内に充填し、所定の圧力でプレスすることにより第一の貫通孔１ａおよび第二の貫通孔２ａ，段差部１ｂまたは溝部１ｆおよび凸部２ｂが設けられた平板状のプレス成形体を得、しかる後、このプレス成形体を約１６００℃の温度で焼成することによって製作してもよい。

金属線材３は、等幅の帯状の線材が複数本互いに平行に等間隔に配列された金属線から成り、図２に示すように、両端がタイバーで保持されたものを第一および第二のセラミック枠体１、２で鋏んで組み立てた後に、第一および第二のセラミック枠体１，２からはみ出しているタイバー部分を切断することによって所定配置に取付けられる。これら金属線材３は、チタン（Ｔｉ），銅（Ｃｕ），鉄（Ｆｅ）等の金属から成る薄い金属板に打ち抜き加工，エッチング加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に製作される。

この金属線材３は、金属線材３の近辺を通過または金属線材３を横切って透過する放射線またはエネルギービーム等により金属線材３内部に生成される電荷、またこれを内部で増倍して生じる電荷、或いはこれらにより金属線材３上に誘起される電荷を電気的な信号として取り出す機能を有する。

そして、放射線やエネルギービーム等が通過する経路上に第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２によって固定された１段目の複数の金属線材３と、この１段目の金属線材３と距離をおいて金属線材３の線路方向が互いに直交するように配置された２段目の金属線材３とを１セットとして設置しておくことによって、放射線やエネルギービーム等の通過位置のＸ−Ｙ座標を検知することができる。

以下、段差部１ｂの第一の貫通孔１ａ開口側に突出部１ｅが形成されることによって第一の貫通孔１ａの開口よりも外方に溝部１ｆが形成されている実施の形態例をもとにして説明する。

本発明の金属線材固定用セラミック枠体は、好ましくは、図１に示すように第二の貫通孔２ａは第一の貫通孔１ａよりも開口が大きく、第二のセラミック枠体２の他方主面と第二の貫通孔２ａとの間に凸部２ｂが形成され、第一のセラミック枠体１の突出部１ｅの外周面が第二の貫通孔２ａの内周面に係合される形状とされているのがよい。この構成により、第二のセラミック枠体２の上側主面側から第一のセラミック枠体１の溝部１ｆの位置を目視確認しながら、第二のセラミック枠体２の凸部２ｂを第一のセラミック枠体１の溝部１ｆに装着することができ、凸部２ｂの溝部１ｆへの装着の作業を容易なものとすることができる。

また、溝部１ｆおよびこれと係合する凸部２ｂは、第一の貫通孔１ａおよび第二の貫通孔２ａの周囲に全周にわたって形成しておくことによって、金属線材３を一方向およびこれと交差する他方向のどちら方向にも配置して固定することができ、これら金属線材固定用セラミック枠体の２枚を１セットとして組み合わせることによって、金属線材３の線路方向を互いに直交するように、固定するのが容易にできるものとなる。

また、第二のセラミック枠体２の凸部２ｂを第一のセラミック枠体１の溝部１ｆに装着した後、第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２はボルト締めや接着等によって、両者を互いに固定する。ボルト締めによって固定する場合、第一のセラミック枠体１には外周部に複数の第一の固定用貫通孔１ｄを設けておくとともに、第二のセラミック枠体２には第一の固定用貫通孔１ｄに対応する場所に第二の固定用貫通孔２ｄを設けておき、第一の固定用貫通孔１ｄおよび第二の固定用貫通孔２ｄの両方を挿通するようにボルトを挿入し、次いでボルトおよびナットを締結することで、第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２の両者を互いに固定する。

金属線材３を第一のセラミック枠体１と第二のセラミック枠体２とで挟み込んで固定することによって、金属線材３が溝部１ｆと凸部２ｂとで挟み込まれて、上下方向から第一および第二のセラミック枠体１，２に押し付けられるとともに両端部が外側方向に引っ張られ、第一の貫通孔１ａおよび第二の貫通孔２ａの内側で金属線材３を真っ直ぐに張力が加わった状態で固定することができる。その結果、金属線材３に撓み等の変形が生じることがなく、放射線やエネルギービーム等の位置を正確に検出できるようになる。

また、金属線材３の配置間隔を狭めても、金属線材３が撓み等で変形することがないので、隣接する金属線材３間で電気的短絡を生じることがなく、放射線やエネルギービーム等の確実な位置検出が可能となる。

さらに、第一のセラミック枠体１と第二のセラミック枠体２は、優れた絶縁性を有し且つ優れた機械的強度を有することから、第一のセラミック枠体１と第二のセラミック枠体２とで挟み込まれる金属線材３同士を重ねて配置するときも、互いに確実に絶縁された状態で長期にわたって強固に保持固定することができる。

以上のように、本発明により金属線材３が撓み等で変形することなく長期にわたって強固に保持固定される金属線材固定用セラミック枠体を提供することができる。

また好ましくは、図１に示すように溝部１ｆの外側壁面は、外方に向けて傾斜した傾斜面状とされた第一の傾斜面１ｃとされ、それに係合する凸部２ｂの外側壁面も傾斜面状とされて第二の傾斜面２ｃとされており、金属線材３の両端部が溝部１ｆの第一の傾斜面１ｃと凸部２ｂの第二の傾斜面２ｃとに挟まれて固定されるのがよい。溝部１ｆと凸部２ｂとで金属線材３を挟み込む際に金属線材３が溝部１ｆと凸部２ｂとで折り曲げられることとなるが、この構成により、金属線材３の折り曲げ角度が緩和され、急な角度で折り曲げられることがないので、金属線材３が折り曲げられて破断しやすくなるのを防止できるようになる。

また好ましくは、第一の傾斜面１ｃおよび第二の傾斜面２ｃは、溝部１ｆおよび凸部２ｂの外周側のみに溝部１ｆと凸部２ｂとが互いに係合するようにしてそれぞれ形成されており、かつ溝部１ｆの内周側の側壁は凸部２ｂの内周側の側壁よりも第一の貫通孔１ａ側に位置し、溝部１ｆの内周側の側壁と凸部２ｂの内周側の側壁との間に隙間が形成されるようにするのがよい。この構成により、第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２の焼成時に収縮バラツキが生じ、溝部１ｆと凸部２ｂとの係合が完全なものにならない場合においても、溝部１ｆと凸部２ｂとの位置合わせは外周部の第一の傾斜面１ｃおよび第二の傾斜面２ｃのみでより容易かつ確実に行なうことができ、第一の傾斜面１ｃおよび第二の傾斜面２ｃ同士での容易な位置合わせにより、溝部１ｆと凸部２ｂとの寸法バラツキが吸収されるようになる。また、この構成においては、溝部１ｆの内周側の側壁と凸部２ｂの内周側の側壁との間で金属線材３を適度に引っ張りながら挟み込むことができるという作用効果も有する。

また好ましくは、図示しないが、第一のセラミック枠体１または第二のセラミック枠体２には、突出部１ｅの上面等の各金属線材３が配置される位置に、各金属線材３をガイドするための各金属線材３よりやや広い幅で金属線材３が嵌まり込むような溝を、複数形成しておくのがよい。この構成により、複数本の金属線材３を第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２の所定の位置に正確に配置して固定することが容易となる。

また、第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２には、金属線材３によって検出される電気信号を取り出すための金属線材３と電気的に接続される線路導体が形成されていてもよい。第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２の表面に所定の線路幅を有する線路導体を形成することにより、電気信号を取り出すための第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２表面に形成された線路導体を、金属線材３のインピーダンスとインピーダンス整合されたものとすることができ、電気信号の伝送損失を発生させることなく金属線材３からの電気信号を取り出すことが可能となる。

このような第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２に形成される線路導体の形成方法としては、セラミックグリーンシートに、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｏ）等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、線路導体となるメタライズ層を所定パターンに形成しておく、または第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２の焼成後、第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２の所定の位置に線路導体となるＷやＭｏ，Ｍｎ等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを塗布し、約1300℃の温度で焼成することによって形成される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等支障ない。したがって、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の
範囲内のものである。

例えば、上記実施の形態においては、一組の金属線材３を固定する一組の第一のセラミック枠体１および第二のセラミック枠体２について示したが、これらを複数組組み合わせて多段の金属線材固定用セラミック枠体とすることができるし、金属線材３の線路方向を互いに直交するように固定するために、第一のセラミック枠体１の他方主面にも段差部１ｂや溝部１ｆを設け、その他方主面側に第二のセラミック枠体２を組み合わせて２枚の金属線材３を第一のセラミック枠体１の両主面に固定するものとすることもできる。

さらに、第一および第二の貫通孔１ａ，２ａの全周に段差部１ｂや溝部１ｆを設けずに、金属線材３の線路方向両端部にのみ段差部１ｂや溝部１ｆを設けてもよいことはいうまでもない。

本発明の金属線材固定用セラミック枠体の実施の形態の一例を示す断面図である。図１の金属線材固定用セラミック枠体の組立斜視図である。金属線材の平面図である。

符号の説明

１：第一のセラミック枠体
１ａ：第一の貫通孔
１ｂ：段差部
１ｃ：傾斜部
１ｅ：突出部
１ｆ：溝部
２：第二のセラミック枠体
２ａ：第二の貫通孔
２ｂ：凸部
３：金属線材

Claims

中央部に両主面間を貫通する第一の貫通孔が形成された第一のセラミック枠体と、
前記第一のセラミック枠体の前記両主面のうち一方の主面の側に配置された、前記一方の主面と対向する対向主面、および前記対向主面と反対の側の主面を有し、中央部に両主面間を貫通する第二の貫通孔が形成された第二のセラミック枠体と、
前記第一のセラミック枠体と前記第二のセラミック枠体との間に配置された、放射線およびエネルギービームを検出するための電極として用いる金属線材と、を備えて構成された金属線材固定用セラミック枠体であって、
前記第一のセラミック枠体は、前記一方主面と前記第一の貫通孔の開口との間に形成された段差部を備え、
前記第二のセラミック枠体は、前記対向主面の前記第二の貫通孔の周囲に形成された、前記段差部に係合する凸部を備え、
前記金属線材が、前記第一の貫通孔を横切るように配置され、両端部が前記段差部と前記凸部とに挟まれて固定されていることを特徴とする金属線材固定用セラミック枠体。
前記段差部の前記第一の貫通孔開口側に突出部が形成されることによって前記第一の貫通孔の開口よりも外方に溝部が形成され、
前記凸部が前記溝部に係合されるように形成されているとともに、前記金属線材の両端部が前記溝部の内面と前記凸部とに挟まれて前記金属線材が固定されていることを特徴とする請求項１記載の金属線材固定用セラミック枠体。
前記段差部の周囲の壁面は、外方に向けて傾斜した傾斜面とされており、前記凸部は前記傾斜面と係合するように形成されているとともに、前記金属線材の両端部が前記傾斜面と前記凸部とに挟まれていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の金属線材固定用セラミック枠体。