JP5023058B2 - プラズマパネルによる電離放射線計数検出装置及び電離放射線の検出方法 - Google Patents
プラズマパネルによる電離放射線計数検出装置及び電離放射線の検出方法 Download PDFInfo
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Description
本出願は、2004年6月17日に出願された、米国仮出願60/580,651の特典を要求し、その明細書は、参照のため、ここに組み入れる。
特に、本発明の一実施例はプラズマパネルによる電離光子放射線検出装置に関するものである。
しかしながら、興味のある上記のスペクトル領域の両端は非常に異なる材料および装置に対する最適化様相を表わす。100 keV以下では、例えば、カバープレート/基板の厚さおよび物質減衰は、入射光子伝播を最大限にするように、最小化する必要がある。一方、1MeVより高い領域では、センサーと活性メデイアの十分な相互作用のため、材料の厚さを増加させる必要がある。
一実施例では、図1の駆動、インピーダンス素子およびパルス検出部は、能動素子か受動素子、それらのコンビネーションとして集積回路によって実現されてもよい。さらに、一実施例では、商用PDPのビデオ・ディスプレイ応用において一般的であるように、Yc駆動12およびYr−駆動22は個々の電極方式に含まれていない。
パネル・ガス混合
(1)ヘリウムのネオン、アルゴン、クリプトンおよび(または)キセノン・ガスへの置換;
(2)ネオンのアルゴン、クリプトンおよび(または)キセノン・ガスへの置換;
(3)より多くのキセノンおよび(または)より重い平均原子量ガス混合のどちらかに帰着する上記のあらゆる組み合わせ。副次的な効果としては、キセノンのようなより重い種類のものの濃度を増加させることで、反応断面積を増加させるとともに、電子増加の可能性を増加させ、これにより、ガス放電反応活動速度を増加させる。これによってプラズマパネル放電時間を縮小し、かつ、装置むだ時間を短くすることができる。
パネル・デザイン面の配慮
パネル・エレクトロニクス
ACプラズマパネルがある実施例では、少なくとも1つの「X」出力および1つの「Y」出力が電源10の出力として備えられている。
一実施例では、電源10は、個々の電極あるいはあるいはグループの電極に接続される個別の出力と同じ回路でその倍数としてインプリメントすることができる。
一実施例では、電源10は下記に述べられたDE処理システムの管理の下で調整可能である。
DE=放電現象=ガンマ線検知
DEYc=プラズマパネルのYc軸上(すなわち列出力電極)で検知されたDE。
DEYr=プラズマパネルのYr軸(すなわち行出力電極)で検知されたDE。
DEYc−r=プラズマパネルのYc−Yrピクセル位置で感知されたDE。
フィードバック制御はリアルタイム・インピーダンス調整および最適化に対して実施されてもよい。
DE処理システムは、YcとYrのインピーダンス、電源(ACでもDCでもどちらでもよい)、駆動波形、パルス検出器、プラズマパネルの構成の、およびほとんどすべての面に関する構成および材料セレクションなど統合設計最適化を要求するシステムを緊密にリンクしたものである。
本発明の実施例よるDE回路処理システムは、さらにイメージング機能38に連続するDEYc−rフレームあるいは「画像」のストリームを供給する。マスタークロックは、ときには、連続的、同時に、また背中合わせで生じるDEを把握することができる程度に、高速で動作できなければならない。このため、大量の生データは適宜、既知の処理方法でフィルターリング、かつ、あるいは圧縮されるように生成される。一実施例では、標準汎用ゲート・アレイ、メモリー・チップおよび他のICコンポーネントはDE処理必要条件を満たすために使用される。
最初に、プラズマパネルの1つの側に光学上明瞭な放電位置がある場合、カメラ40は直接DEYc−rの放電現象を捕らえるために使用されてもよい。
カメラ40は、感度コントロール34、DEYc−r生成回路36およびイメージング機能38と同期がとられている。
別の実施例では、第2のカメラ機能は電極パス中の電流からのフォトダイオード(つまりLED)の点滅を捕らえるために使用されてもよい。
この実施例では、フォトダイオードは、放電電流をカメラがDEYcおよびDEYrを「画像」として捕らえられる光パルスに変形する。そしてさらに、「画像」は、DEYc−r生成回路36およびイメージング機能38で同期化され処理される。
入力基板70は、ガスにインターフェースするするガンマ線‐自由電子変換/放射層を含んでいる。入力基板70は、ガラス材料、金属、ガラスと金属の薄層構造あるいは金属および金属の薄層構造でもよい。一定の電圧特性を備えた滑らかな導電面の利点は、ガラス上にクロム、ニッケル、酸化スズ、ITOなどのような薄膜コーティングと同様に金属基板でも実現することができる。入力基板70はさらに放射層を備えた、薄層構造あるいは統合部分でもよい。
一実施例では、放射源X電極26は、出力基板上の対立するY電極との間で電位差のある導電性のシートか層であってもよい。別の実施例では、放射源電極26はパターン化することができる。また、検知構造およびピクセル位置を最適化するために、パターンは出力基板72(以下に議論される)上の対立する電極と同一構造としてもよい。低いエネルギーの(つまりkeV)電離光子放射線にも対応できるようにするため、パターンニングは、ガスとの直接の相互作用ができるように、そのうちのいくらかを通り抜けるようにしてもよい。
スペーサー74はガスの適切な分布、気圧調節およびガス全般にわたって適切な電場を実現するように構成される。
Ycすなわち列電極76、Yrすなわち行電極80および放射源X電極26である。
列と行電極は放電から方向性のある電流通路を取り出し提供する。放射源電極26(つまり入力基板電極)は、1組の電極へパターンとして形成されてもよいし、あるいは、それは、「駆動」回路へ接続された、図3に示すような連続的な導電性の平面あるいは表面(例えば金属膜)でもよい。図1に概略的に示すような駆動回路は抵抗器8を通して接続されているDC電源10と同じくらい単純にすることが可能である。さらに、放射源層は、金属かあるいは非金属の透明で導電性のある電極パターンに接続されるか、または、統合されることも可能である。
Yc−または、Yr−電極76または80は、入力基板あるいは出力基板とは無関係に、放射源物質を含んでいてもよい。さらに下に記述されるように、行と列の電極を分離するために出力基板に適用される、誘電性の絶縁被膜78は、DEYc−r感知に対して強い電流の指向性を維持しながら、内部壁上の電荷増加を防ぐのにわずかに導電性にしてもよい。
12 X駆動
14 電流制限インピーダンス素子
16 DEXパルス検出回路
18 プラズマパネル
20 DEYパルス検出回路
22 Y駆動
24 電流制限インピーダンス素子
30 時間押印DEX
31 時間押印DEY
34 感度コントロール
36 DEX生成回路
38 イメージング機能
40 カメラ
42 外部コンピューティング・システム
70 入力基板
72 出力基板
74 スペース障壁
76 X電極
78 誘電体層
80 Y電極
82 第2の放射源電極
84 ガス空隙
Claims (20)
- 第1の基板と、
前記第1の基板と略平行で、前記第1の基板との間で空隙を形成している第2の基板と、
前記空隙内に含まれるガスと、
前記第1の基板に接続した少なくとも1つの第1の電極と、
前記第2の基板に接続した少なくとも1つの第2の電極と、
前記第2の基板に接続した少なくとも1つの第3の電極と、
前記第2の電極に接続した第2のインピーダンス素子と、
前記第3の電極に接続した第3のインピーダンス素子と、
前記第1の電極に接続した電源と、
前記第2のインピーダンス素子に接続した第1の放電現象検出器と、
前記第3のインピーダンス素子に接続した第2の放電現象検知器と、
前記第2の電極および前記第3の電極によって規定される複数の画素と、
を備える電離放射線計数検知装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、電離放射線との相互作用でガス放電パルスを出力可能であり、
各ガス放電パルスはほぼ同じ価を有しており、
前記第1の放電現象検出器および第2の放電現象検知器は、ガス放電パルスが前記画素から出力されたことを検出し、各ガス放電パルスを個別の放電現象として計数するための検出回路を含み、
検出された放射線の量は計数された放電現象の数に基づくことを特徴とする電離放射線計数検出装置。 - 前記画素を定義するために、前記第2の電極および前記第3の電極は隣接してペアになっていることを特徴とする請求項1に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第1の電極はX電極であり、前記第2の電極はYc(列)電極であり、前記第3の電極はYr(行)電極であることを特徴とする請求項2に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第2の電極に接続した少なくとも1つの第1の駆動回路と、
前記第3の電極に接続した少なくとも1つの第2の駆動回路と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の電離放射線計数検出装置。 - 前記第1の放電現象検出器および前記第2の放電現象検出器に接続され、前記第1の放電現象検出器および前記第2の放電現象検出器によって検知された放電現象をタイムスタンプするタイムスタンプ回路を含むことを特徴とする請求項1に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第1の放電現象検出器および前記第2の放電現象検出器によって検知された、略同時に発生した放電現象を記録するために、前記タイムスタンプ回路に接続した放電現象データ保存装置を含むことを特徴とする請求項5に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記電源並びに前記第1および第2の放電現象検出器にフィードバック情報を提供するために前記放電現象データ保存装置に接続された感度コントロールを含むことを特徴とする請求項6に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第2の基板に前記第1の基板を接続する密閉シールと、
前記空隙を定義するスペーサーと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電離放射線計数検出装置。 - 前記スペーサーは内部障壁リブ構造を構成することを特徴とする請求項8に記載の電離放射線計数検出装置。
- さらに前記第1の電極に接続された第1のインピーダンス素子を含むことを特徴とする請求項1に記載の電離放射線計数検出装置。
- 第1の基板と、
前記第1の基板と略平行で、前記第1の基板との間で空隙を形成している前記第2の基板と、
ガス充填前記空隙に充填されたガスと、
前記第1の基板に接続された放射源電極と、
前記第2の基板に接続され、画素中心を定義する一電流方向の第1と第2の電極と、
第1の駆動回路、第1の電流制限インピーダンス素子、および前記第1の電極に接続された第1のパルス検出部と、
第2の駆動回路、第2の電流制限インピーダンス素子、および前記第2の電極に接続された第2のパルス検出部と、
前記第1の電極および前記第2の電極によって規定される複数の画素と、
を備える電離光子放射線計数検知装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、電離放射線との相互作用でガス放電パルスを出力可能であり、
各ガス放電パルスはほぼ同じ価を有しており、
前記第1のパルス検出部および第2のパルス検出部は、ガス放電パルスが前記画素から出力されたことを検出し、各ガス放電パルスを個別の放電現象として計数するための検出回路を含み、
検出された放射線の量は計数された放電現象の数に基づくことを特徴とする電離放射線計数検出装置。 - 少なくとも1つの電源、第3の駆動回路および前記放射源電極に接続された第3の電流制限インピーダンス素子を含むことを特徴とする請求項11に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第1のパルス検出部および前記第2のパルス検出部に接続され、前記第1のパルス検出部および前記第2のパルス検出部によって検知された放電現象をタイムスタンプするタイムスタンプ回路を含むことを特徴とする請求項12に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第1のパルス検出部および前記第2のパルス検出部によって検知された、略同時に発生した放電現象を記録するために、前記タイムスタンプ回路に接続した放電現象データ保存装置を含むことを特徴とする請求項13に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記電源と前記第1および第2のパルス検出部にフィードバック情報を提供するために前記放電現象データ保存装置に接続された感度コントロールを含むことを特徴とする請求項14に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第2の基板に前記第1の基板を接続する密閉シールと、
前記空隙を定義するためのスペーサーと、を含むことを特徴とする請求項11に記載の電離放射線計数検出装置。 - ガス放電現象の計数に基づく電離放射線の検出方法であって、該方法は、
第2の基板を有するプラズマパネルの第1の基板と、
受信した電離放射線に応答して、少なくとも1つの自由電子を生成する工程と、
前記自由電子の生成によって、前記第1の基板と前記第2の基板との間の空間内に含まれるガス中に、電子を放出する工程と、
前記プラズマパネルの画素部でガス放電パルスを生じる工程と、
第2の電極に接続された第1のパルス検出部および第3の電極に接続された第2のパルス検出部で前記ガス放電パルスを計数する工程と、を含み、
ここで、前記画素部は、電離放射線との相互作用で前記ガス放電パルスを出力可能であり、各ガス放電パルスはほぼ同じ価を有しており、前記第2の電極および第3の電極は、前記プラズマパネルの第2の基板に接続され、さらに前記計数する工程には、前記ガス放電パルスが前記画素部から出力されたことを検出し、各ガス放電パルスを個別の放電現象として計数する手段が含まれることを特徴とする電離放射線の検出方法。 - 第1の基板と、
前記第1の基板と略平行で、前記第1の基板との間で空隙を形成している第2の基板と、
前記空隙内に含まれるガスと、
前記第1の基板に接続した少なくとも1つの第1の電極と、
前記第2の基板に接続した少なくとも1つの第2の電極と、
前記第2の基板に接続した少なくとも1つの第3の電極と、
前記第2の電極に接続した第2のインピーダンス素子と、
前記第3の電極に接続した第3のインピーダンス素子と、
前記第2の電極に接続した電源と、
前記第2のインピーダンス素子に接続した第1の放電現象検出器と、
前記第3のインピーダンス素子に接続した第2の放電現象検知器と、
前記第2の電極および前記第3の電極によって規定される複数の画素と、
を備える電離放射線計数検知装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、電離放射線との相互作用でガス放電パルスを出力可能であり、
各ガス放電パルスはほぼ同じ価を有しており、
前第1の放電現象検出器および第2の放電現象検知器は、ガス放電パルスが前記画素から出力されたことを検出し、各ガス放電パルスを個別の放電現象として計数するための検出回路を含み、
検出された放射線の量は計数された放電現象の数に基づくことを特徴とする電離放射線計数検出装置。 - 前記第3の電極に接続した少なくとも1つの駆動回路を備えることを特徴とする請求項18に記載の電離放射線計数検出装置。
- 前記第2の電極に接続した少なくとも1つの駆動回路と、前記第3の電極に接続した電源とを備えることを特徴とする請求項19に記載の電離放射線計数検出装置。
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