JP6844175B2 - 放射線検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出装置に関する。特に、放射線検出装置を構成するピクセル電極の構造に関する。

ピクセル型電極によるガス電子増幅型放射線検出器の研究が進められている。ガス電子増幅型放射線検出器は、従来の検出器による放射線検出では不十分であった、特に、検出領域の画像イメージングにおいて、大面積かつリアルタイムイメージングができるという特徴がある。

ガス電子増幅型放射線検出器の構造に関しては、例えば、特許文献１〜３を参照することができる。

特許文献２の製法で製造したピクセル電極ユニットは、アノードおよびカソード電極が、各々両端に接続端子を有する。すなわちピクセル電極ユニットが４辺すべてに接続端子を有する。特許文献４には、このピクセル電極ユニットを複数連結させて大面積化する構造が開示されている。この場合、外部回路との接続端子がピクセル電極ユニットの外周４辺に配置され、隣接しているピクセル電極ユニットの接続端子間をワイヤーボンディングで接続している。

特許第３３５４５５１号公報 特許第４３９１３９１号公報 特許第３５３５０４５号公報 特開２０１２−１６８１７０号公報

しかし、上記構造では隣接するピクセル電極ユニット間の接続部に放射線を検出できないデッドスペースが存在し、途切れのない高精細画像を得ることは難しかった。

本発明は、上記実情に鑑み、均一で途切れのない高精細画像が取得できる放射線検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によると、絶縁部材と、絶縁部材の第１面に配置された複数の開口部を有する複数の第１電極と、絶縁部材の第１面の反対側の第２面上に配置され絶縁部材を貫通し複数の第１電極の複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、複数の第１電極の複数の接続端子を絶縁部材の第１面の１辺に配置し、複数の第２電極の複数の接続端子を絶縁部材の１辺に隣り合う他辺に配置することを特徴とする放射線検出装置が提供される。

また、絶縁部材の第１面に配置される複数の第２電極間の長さをＰとするとき、複数の第１電極は、複数の接続端子とは反対の端部が、複数の接続端子から他端の方向へ最端の開口部中心からさらに０．５Ｐ以上引き延ばされてもよい。

また、複数の第２電極は、複数の接続端子とは反対の端部が、複数の接続端子から他端の方向へ絶縁部材の第１面に配置される複数の第１電極の最端からさらに引き延ばされてもよい。

また、複数の第２電極の他端は、円弧で形成されてもよい。

また、複数の第１電極の他端は、円弧で形成されてもよい。

また、複数の第１電極の他端は、多角形で形成されてもよい。

また、複数の第１電極の他端は、半円で形成されてもよい。

また、絶縁部材の第２面に配置される複数の第２電極間の長さをＰとするとき、複数の第２電極は複数の接続端子とは反対の端部が、複数の接続端子から他端の方向へ最端の絶縁部材の第１面での露出部中心からさらにＰ引き延ばされ、複数の第２電極の他端は半円で形成されてもよい。

また、絶縁部材の第１面に対向して配置された第３電極を備えていてもよい。

また、前記放射線検出装置は、ガスが存在するチャンバー内に配置されてもよい。

本発明におけるピクセル電極を有する放射線検出装置は、デッドスペースが生じず均一に放射線を検出することができる。これにより、放射線の検出データに欠陥箇所がなくなる。

本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るピクセル電極を示す断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。 本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の放射線検出原理を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係るピクセル電極を用いた放射線検出装置の一例を示す平面図である。 不良ピクセル電極の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態２に係るピクセル電極を用いた放射線検出装置の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態３に係るピクセル電極を用いた放射線検出装置の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態４に係るピクセル電極を用いた放射線検出装置の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態５に係るピクセル電極を用いた放射線検出装置の一例を示す平面図である。 実施形態６に係る本発明の放射線検出装置の断面斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の放射線検出装置について詳細に説明する。なお、本発明の放射線検出装置は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。

［放射線検出装置の概要］
図１および図２を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００の構造の概要を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る放射線検出装置１００は、ドリフト電極１１０、複数の各ピクセル電極１を含むピクセル電極部１０１と接続端子部１０９ａ及び１０９ｂとを有するピクセル電極１０、及びチャンバー１１１を備えている。ドリフト電極１１０と、ピクセル電極１０は、一定のスペースを介して上下に向かい合って配置される。ピクセル電極１０は、ピクセル電極基板ともいう。また、放射線検出装置１００は、容器モジュールとも呼ばれる。

図１では１個のピクセル電極１０に、６個の各ピクセル電極１を有するピクセル電極部１０１を示したが、これに限定されない。

本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００におけるピクセル電極１０のピクセル電極部１０１は、絶縁部材１０２、カソード電極１０４、アノード電極１０６、及びアノード電極パターン１０８を有している。

本実施形態に係るピクセル電極１０は、ピクセル電極部１０１において、アノード電極１０６がマトリクス状に配置された構成を有する。本実施形態に係る放射線検出装置１００は、アノード電極１０６とカソード電極１０４の一部とを含む各ピクセル電極１が複数配置されている。

カソード電極１０４はＧＮＤに接続されており、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間には、電圧が印加され、電場が形成される。

チャンバー１１１は、ピクセル電極部１０１および接続端子部１０９a、１０９ｂを有するピクセル電極１０と、ドリフト電極１１０とを囲い、その内部にアルゴンやキセノンなどの希ガスと、エタン、メタンなどの常温でガスのアルカンもしくは二酸化炭素を含む消光作用を有するガス（クエンチングガス）との混合ガスが封入されている。どちらか単体のガスでも良く、かつ二種以上の混合ガスでも良い。

図２は本発明の一実施形態に係るピクセル電極部１０１を示す断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。図２（Ｂ）には、ピクセル電極部１０１の平面図を示し、図２（Ａ）には図２（Ｂ）のＡ−Ａ’線における断面図を示している。図２に示すように、カソード電極１０４は、絶縁部材１０２の第１面上に複数配置されている。カソード電極１０４は、複数の開口部１０５を有している。カソード電極１０４は、ストリップ状に形成されているので、カソードストリップ電極ともいう。

図２に示すように、本実施形態においては、アノード電極１０６は、カソード電極１０４の複数の開口部１０５のそれぞれにおいて中心に先端が露出するよう配置される。本実施形態においては、アノード電極１０６は、開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出している形状を有しているが、開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出しないような形状（先端が絶縁部材１０２の上面と概略一致する形状、又は先端が絶縁部材１０２の内部に位置する形状を含む。）でもよい。アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面から反対側の第２面まで絶縁部材１０２を貫通し、カソード電極１０４と反対側の第２面上に配置されるアノード電極パターン１０８と接続する。カソード電極１０４が延在する方向と、アノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８が延在する方向とは、概略垂直である。

さらに、絶縁部材１０２表面にはリード配線１２４が設けられており、アノード電極１０６はアノード電極パターン１０８と層間接続部１２６を介して、このリード配線１２４に接続される。すなわちアノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４は、一つの導電体であり、リード配線１２４はアノード電極１０６の接続端子として機能する。なお、本実施形態においては、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４は別に設けられ、それぞれが電気的に接続されている形態について説明しているが、これに限定されるわけではなく、一体形成されていてもよい。アノード電極パターン１０８は、ストリップ状に形成されているので、アノードストリップパターンともいう。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００のピクセル電極１０において、絶縁部材１０２の第１面に配置された複数の開口部１０５を有するカソード電極１０４は、その一端に接続端子１０４ａを有する。複数のカソード電極１０４のそれぞれの接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の１辺にまとめて配置される。複数のカソード電極１０４のそれぞれの接続端子１０４ａは、ピクセル電極部１０１の一辺に隣接する接続端子部１０９ｂに配置される。複数のアノード電極１０６のそれぞれの接続端子１０６ａは、ピクセル電極部１０１の一辺に隣接する接続端子部１０９aに配置される。すなわち、接続端子部１０９aは接続端子部１０９ｂが位置するピクセル電極部１０１の１辺と隣り合う他辺に位置する。

カソード電極１０４を第１電極、アノード電極１０６を第２電極、ドリフト電極１１０を第３電極という場合がある。

複数のカソード電極１０４と、複数のアノード電極１０６の、絶縁部材１０２の第１面上の高さは均一で、突起形状がないことから、高電圧を印加して電気力線をアノード電極１０６に集中させても放電が発生しない。

本発明の一実施形態に係る絶縁部材１０２の材料はポリイミドであるが、絶縁性を備えた材料ならこれに限定しない。本実施形態に係る、カソード電極１０４、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４の材料は銅であるが、導電性を備えた金属材料ならこれに限定しない。

一般的なピクセル電極は１０ｃｍ×１０ｃｍの検出面積があり、このようなピクセル電極部１０１を備えるピクセル電極１０を含む放射線検出装置におけるカソード電極１０４およびアノード電極１０６の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅：３５０μｍ
カソード電極のピッチ：４００μｍ
アノード電極のピッチ：縦方向及び横方向に４００μｍ
アノード電極の個数：およそ６００００個
カソード電極とアノード電極との間隔：およそ１００μｍ

本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００は、上述したような構成をとることにより、ピクセル電極１０において、アノード電極１０６がマトリクス状に配置された構成を有することになる。本実施形態に係る本発明の放射線検出装置１００は、アノード電極１０６とカソード電極１０４の一部とを含む各ピクセル電極１が複数配置されていることになる。

［放射線検出の原理］
図３を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の動作原理を説明する。図１および図２で示した放射線検出装置１００の構成をアルゴンやキセノンなどの希ガスと、エタン、メタンなどの常温でガスのアルカンもしくは二酸化炭素を含む消光作用を有するガス（クエンチングガス）との混合ガスで封入されたチャンバー１１１内に配置する。どちらか単体のガスでも良く、また二種以上の混合ガスでも良い。それぞれのカソード電極１０４とアノード電極１０６の間に高電圧を印加することで、電場が形成される。カソード電極１０４はＧＮＤに接続されており、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間にも電圧が印加され、電場が形成される。

放射線が入射した時、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間に発生させた電場の影響により、入射する放射線が存在する気体との相互作用により発生させた電子は電子雲を形成し、アノード電極１０６とカソード電極１０４からなる各ピクセル電極１の方向へ引き寄せられる。このとき、引き寄せられた電子は気体原子と衝突し、気体原子を電離させる。さらに電離された電子は雪崩的に増殖し、アノード電極１０６で収集された電子群は、電気信号として読み出すことができる程度にまで達する。そして、この電気信号をアノード電極パターン１０８を通して接続端子であるリード配線１２４から外部に読み出すことができる。一方、カソード電極１０４には電子群に誘導された正電荷が生じ、ここから得られる電気信号をカソード電極の接続端子１０４ａから外部に読みだすことができる。これらの電気信号を時系列に計測することにより、荷電粒子の飛跡を測定することができる。

［実施形態１］
図４は、本発明の実施形態１に係るピクセル電極２０を用いた放射線検出装置２００の一例を示す平面図である。なおピクセル電極２０の構造がわかりやすいよう、ドリフト電極１１０とチャンバー１１１は省略する。

図４に示すように、本発明の実施形態１に係るピクセル電極２０は絶縁部材１０２、カソード電極１０４およびアノード電極１０６を有する。絶縁部材１０２の第１面に配置された複数の開口部１０５を有するカソード電極１０４は、その一端に接続端子１０４ａを有する。複数のカソード電極１０４のそれぞれの接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の１辺にまとめて配置される。

アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面に配置されるカソード電極１０４とは反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材１０２を貫通し、カソード電極１０４の開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出するよう配置される。アノード電極１０６は、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４と接続する。アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４は一つの導電体であり、その一端に配置されるリード配線１２４はアノード電極１０６の接続端子１０６ａとして機能する。複数のアノード電極１０６のそれぞれの接続端子１０６ａは、絶縁部材１０２の複数のカソード電極１０４の接続端子１０４ａが配置された１辺と隣り合う他辺にまとめて配置される。

２辺に外部回路との接続端子を配置することで、カソード電極１０４とアノード電極１０６の２つにまとめることができ、外部回路とピクセル電極から構成される装置サイズの小型化が可能になり、スペースが限られた機器への組み込みが可能となった。

図４では１個のピクセル電極２０に６個の各ピクセル電極１を示したが、これに限定されない。

図５は、不良ピクセル電極の一例を示す平面図である。本発明の実施形態１に係るピクセル電極２０を製造するにあたり、しばしば図５に示したような不良ピクセル電極２０’が生じた。

図５で示した不良ピクセル電極２０’は、１つのカソード電極１０４の接続端子１０４ａとは反対側の端部のピクセル電極が浸食され、突起部ａおよびａ’を形成している。さらに１つのアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８の接続端子１０６ａ（リード配線１２４）とは反対側の端部が浸食され、突起部ｂおよびｂ’を形成している。

突起部の形成は、ピクセル電極２０の製造過程で、過度にエッチングされることに起因する。パターンが断線して突起物が存在すると、高電圧を印加した時、放電が発生したり、電場がゆがむ一因となる。

カソード電極１０４の突起部ａおよびａ’は、そのピクセル電極のアノード電極１０６との間で放電が発生し、測定が行えない不具合が生じた。アノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８の突起部ｂおよびｂ’は、カソード電極１０４との間に電場が集中し、均一電場が形成できない箇所が生じた。

このような経緯を踏まえ、本発明者らは、さらに本発明の一実施形態に係るピクセル電極のカソード電極１０４、およびアノード電極１０６の接続するアノード電極パターン１０８の長さおよび形状を検討した。

［実施形態２］
図６を用いて本発明の実施形態２にかかるピクセル電極について説明する。なおピクセル電極のカソード電極１０４、およびアノード電極１０６の接続するアノード電極パターン１０８の長さおよび形状以外は本発明の実施形態１と同じであり、その繰り返しの説明は省略する。

図６は、本発明の実施形態２に係るピクセル電極３０からなる放射線検出装置３００の一例を示す平面図である。なおピクセル電極３０の構造がわかりやすいよう、ドリフト電極１１０とチャンバー１１１は省略する。

図６に示すように、本発明の実施形態２に係るピクセル電極３０は絶縁部材１０２、カソード電極１０４およびアノード電極１０６を有する。絶縁部材１０２の第１面に配置された複数の開口部１０５を有するカソード電極１０４は、その一端に接続端子１０４ａを有する。複数のカソード電極１０４のそれぞれの接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の１辺にまとめて配置される。

複数のカソード電極１０４は、接続端子１０４ａとは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のアノード電極１０６間の長さをＰとするとき、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上、カソード電極全長が引き延ばされる。すなわち、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は円弧で形成されてもよい。

アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面に配置されるカソード電極１０４とは反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材１０２を貫通し、カソード電極１０４の開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出するよう配置される。アノード電極１０６は、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４と接続する。アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４は一つの導電体であり、その一端に配置されるリード配線１２４はアノード電極１０６の接続端子１０６ａとして機能する。複数のアノード電極１０６のそれぞれの接続端子１０６ａは、絶縁部材１０２の複数のカソード電極１０４の接続端子１０４ａが配置された１辺と隣り合う他辺にまとめて配置される。

複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０６ａ（リード配線１２４）とは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のカソード電極１０４の幅の最端からさらに引き延ばされればよい。すなわち、複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のカソード電極１０４の幅の最端から離れている。さらに、その先端部は円弧で形成されてもよい。

２辺に外部回路との接続端子を配置することで、カソード電極１０４とアノード電極１０６の２つにまとめることができ、外部回路とピクセル電極から構成される装置サイズの小型化が可能になり、スペースが限られた機器への組み込みが可能となった。

図６では１個のピクセル電極３０に６個の各ピクセル電極１を示したが、これに限定されない。

本実施形態に係るピクセル電極において、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は円弧で形成されてもよい。これによってカソード電極１０４の突起部ａ、ａ’、およびアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８の突起部ｂ、ｂ’が形成されなくなった。この結果、突起部に起因する放電と電場のゆがみが抑制できる。さらに、放射線検出装置３００の感度が均一になる効果も得られる。

［実施形態３］
図７を用いて本発明の実施形態３にかかるピクセル電極について説明する。なおピクセル電極のカソード電極１０４、およびアノード電極１０６の接続するアノード電極パターン１０８の長さおよび形状以外は本発明の実施形態１または２と同じであり、その繰り返しの説明は省略する。

図７は、本発明の実施形態３に係るピクセル電極４０を用いた放射線検出装置４００の一例を示す平面図である。なおピクセル電極４０の構造がわかりやすいよう、ドリフト電極１１０とチャンバー１１１は省略する。

図７に示すように、本発明の実施形態３に係るピクセル電極４０は絶縁部材１０２、カソード電極１０４およびアノード電極１０６を有する。絶縁部材１０２の第１面に配置された複数の開口部１０５を有するカソード電極１０４は、その一端に接続端子１０４ａを有する。複数のカソード電極１０４のそれぞれの接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の１辺にまとめて配置される。

複数のカソード電極１０４は、接続端子１０４ａとは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のアノード電極１０６間の長さをＰとするとき、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上、カソード電極全長が引き延ばされる。すなわち、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は多角形で形成されてもよい。

アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面に配置されるカソード電極１０４とは反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材１０２を貫通し、カソード電極１０４の開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出するよう配置される。アノード電極１０６は、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４と接続する。アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４は一つの導電体であり、その一端に配置されるリード配線１２４はアノード電極１０６の接続端子１０６ａとして機能する。複数のアノード電極１０６のそれぞれの接続端子１０６ａは、絶縁部材１０２の複数のカソード電極１０４の接続端子１０４ａが配置された１辺と隣り合う他辺にまとめて配置される。

複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０６ａ（リード配線１２４）とは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のカソード電極１０４の幅の最端からさらに引き延ばされればよい。すなわち、複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のカソード電極１０４の幅の最端から離れている。さらに、その先端部は円弧で形成されてもよい。

２辺に外部回路との接続端子を配置することで、カソード電極１０４とアノード電極１０６の２つにまとめることができ、外部回路とピクセル電極から構成される装置サイズの小型化が可能になり、スペースが限られた機器への組み込みが可能となった。

図７では１個のピクセル電極４０に６個の各ピクセル電極１を示したが、これに限定されない。

本実施形態に係るピクセル電極において、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は多角形で形成されてもよい。これによってカソード電極１０４の突起部ａ、ａ’、およびアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８の突起部ｂ、ｂ’がより形成されなくなった。この結果、突起部に起因する放電と電場のゆがみが抑制できる。さらに、放射線検出装置４００の感度が均一になる効果も得られる。

［実施形態４］
図８を用いて本発明の実施形態４にかかるピクセル電極について説明する。なおピクセル電極のカソード電極１０４、およびアノード電極１０６の接続するアノード電極パターン１０８の長さおよび形状以外は本発明の実施形態１乃至３と同じであり、その繰り返しの説明は省略する。

図８は、本発明の実施形態４に係るピクセル電極５０を用いた放射線検出装置５００の一例を示す平面図である。なおピクセル電極５０の構造がわかりやすいよう、ドリフト電極１１０とチャンバー１１１は省略する。

図８に示すように、本発明の実施形態４に係るピクセル電極５０は絶縁部材１０２、カソード電極１０４およびアノード電極１０６を有する。絶縁部材１０２の第１面に配置された複数の開口部１０５を有するカソード電極１０４は、その一端に接続端子１０４ａを有する。複数のカソード電極１０４のそれぞれの接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の１辺にまとめて配置される。

複数のカソード電極１０４は、接続端子１０４ａとは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のアノード電極１０６間の長さをＰとするとき、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上、カソード電極全長が引き延ばされる。すなわち、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は半円で形成されてもよい。より詳しくは、直径の長さがカソード電極１０４の幅と同じ長さの半円でもよい。

アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面に配置されるカソード電極１０４とは反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材１０２を貫通し、カソード電極１０４の開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出するよう配置される。アノード電極１０６は、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４と接続する。アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４は一つの導電体であり、その一端に配置されるリード配線１２４はアノード電極１０６の接続端子１０６ａとして機能する。複数のアノード電極１０６のそれぞれの接続端子１０６ａは、絶縁部材１０２の複数のカソード電極１０４の接続端子１０４ａが配置された１辺と隣り合う他辺にまとめて配置される。

複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０６ａ（リード配線１２４）とは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のカソード電極１０４の幅の最端からさらに引き延ばされればよい。すなわち、複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のカソード電極１０４の幅の最端から離れている。さらに、その先端部は円弧で形成されてもよい。

２辺に外部回路との接続端子を配置することで、カソード電極１０４とアノード電極１０６の２つにまとめることができ、外部回路とピクセル電極から構成される装置サイズの小型化が可能になり、スペースが限られた機器への組み込みが可能となった。

図８では１個のピクセル電極５０に６個の各ピクセル電極１を示したが、これに限定されない。

本実施形態に係るピクセル電極において、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は半円で形成されてもよい。本発明の実施形態３と同様に、これによってカソード電極１０４の突起部ａ、ａ’、およびアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８の突起部ｂ、ｂ’がより形成されなくなった。この結果、突起部に起因する放電と電場のゆがみが抑制できる。さらに、放射線検出装置５００の感度がより均一になる効果も得られる。

［実施形態５］
図９を用いて本発明の実施形態５にかかるピクセル電極について説明する。なおピクセル電極のカソード電極１０４、およびアノード電極１０６の接続するアノード電極パターン１０８の長さおよび形状以外は本発明の実施形態１乃至４と同じであり、その繰り返しの説明は省略する。

図９は、本発明の実施形態５に係るピクセル電極６０を用いた放射線検出装置６００の一例を示す平面図である。なおピクセル電極６０の構造がわかりやすいよう、ドリフト電極１１０とチャンバー１１１は省略する。

図９に示すように、本発明の実施形態５に係るピクセル電極６０は絶縁部材１０２、カソード電極１０４およびアノード電極１０６を有する。絶縁部材１０２の第１面に配置された複数の開口部１０５を有するカソード電極１０４は、その一端に接続端子１０４ａを有する。複数のカソード電極１０４のそれぞれの接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の１辺にまとめて配置される。

複数のカソード電極１０４は、接続端子１０４ａとは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のアノード電極１０６間の長さをＰとするとき、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上、カソード電極全長が引き延ばされる。すなわち、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は半円で形成されてもよい。より詳しくは、直径の長さがカソード電極１０４の幅と同じ長さの半円でもよい。

アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面に配置されるカソード電極１０４とは反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材１０２を貫通し、カソード電極１０４の開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出するよう配置される。アノード電極１０６は、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４と接続する。アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、層間接続部１２６、およびリード配線１２４は一つの導電体であり、その一端に配置されるリード配線１２４はアノード電極１０６の接続端子１０６ａとして機能する。複数のアノード電極１０６のそれぞれの接続端子１０６ａは、絶縁部材１０２の複数のカソード電極１０４の接続端子１０４ａが配置された１辺と隣り合う他辺にまとめて配置される。

複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、接続端子１０６ａ（リード配線１２４）とは他端の方向へ引き延ばされる。具体的には、絶縁部材１０２の第１面に配置される複数のアノード電極１０６間の長さをＰとするとき、複数のアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０６ａ（リード端子１２４）から他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくともＰ以上、アノード電極パターン全長が引き延ばされる。すなわち、複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０６ａから他端の方向へ最端の開口部１０５に露出するアノード電極１０６中心から少なくともＰ以上離れている。さらに、その先端部は半円で形成されてもよい。より詳しくは、直径の長さがカソード電極１０４の幅と同じ長さの半円でもよい。

２辺に外部回路との接続端子を配置することで、カソード電極１０４とアノード電極１０６の２つにまとめることができ、外部回路とピクセル電極から構成される装置サイズの小型化が可能になり、スペースが限られた機器への組み込みが可能となった。

図９では１個のピクセル電極６０に６個の各ピクセル電極１を示したが、これに限定されない。

本実施形態に係るピクセル電極において、複数のカソード電極１０４は、複数の接続端子１０４ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０４ａから他端の方向へ最端の開口部１０５中心から少なくとも０．５Ｐ以上離れている。さらに、その先端部は半円で形成されてもよい。また、複数のアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８は、複数の接続端子１０６ａとは反対の端部が、複数の接続端子１０６ａから他端の方向へ最端の開口部１０５に露出するアノード電極１０６中心から少なくともＰ以上離れている。さらに、その先端部は半円で形成されてもよい。本発明の実施形態３および４と同様に、これによってカソード電極１０４の突起部ａ、ａ’、およびアノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０８の突起部ｂ、ｂ’が形成されなくなった。この結果、突起部に起因する放電と電場のゆがみが抑制できる。さらに、放射線検出装置６００の感度がより均一になる効果が得られる。

以上の構造とすることにより、本実施形態に係る本発明のピクセル電極を用いた放射線検出装置は、放射線検出部にデットスペースのない均一の電場が形成できることにより、途切れのない高精細画像を得ることが可能となる。

［実施形態６］
本実施形態においては、本発明の放射線検出装置の別の例について説明する。実施形態１乃至５と同様の構成を有しているので、同様の構成については改めて説明はしない。

図１０に、本実施形態に係る本発明の放射線検出装置１５０の断面斜視図を示す。本実施形態に係る本発明の放射線検出装置１５０は、実施形態１乃至５と同様、ピクセル電極１０、接続端子１０４ａ及び１０６ａ、ドリフト電極１１０及びチャンバー１１１を有している。また、本実施形態に係る本発明の放射線検出装置１５０においては、ドリフトケージ１５２ａ及び１５２ｂが設けられている。ドリフトケージ１５２ａ及び１５２ｂは、ドリフト電極１１０とピクセル電極１０との間の電界分布を均一化するために設けられている。

本実施形態に係る本発明の放射線検出装置を容器モジュールという。

１：各ピクセル電極
１０、２０、３０、４０、５０、６０：ピクセル電極
１００、２００、３００、４００、５００、６００：放射線検出装置
１０１：ピクセル電極部
１０２：絶縁部材
１０４：カソード電極
１０４ａ：カソード電極１０４の接続端子
１０５：開口部
１０６：アノード電極（＝１２４：リード配線＋１２６：層間接続部＋１０８：アノード電極パターン）
１０６ａ：アノード電極１０６の接続端子
１０８：アノード電極パターン
１０９a、１０９ｂ：接続端子部
１１０：ドリフト電極
１１１：チャンバー
１２４：リード配線（＝１０６ａ：アノード電極１０６の接続端子）
１２６：層間接続部
１５０：容器モジュール
１５２a、b：ドリフトケージ
１０００：コンプトンカメラ
１００２：シンチレータと光電子増倍管からなる検出モジュール

Claims (16)

1. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置された、複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の前記第１面の反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材を貫通し、前記複数の第１電極の前記複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、
   前記複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   前記複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、
   前記複数の第１電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記第１面の１辺に配置し、前記複数の第２電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記１辺に隣り合う他辺に配置し、
   前記絶縁部材の第１面に配置される前記複数の第２電極間の長さをＰとするとき、前記複数の第１電極は、前記複数の接続端子とは反対の端部が、前記複数の接続端子から他端の方向へ最端の前記開口部の中心から少なくとも０．５Ｐ以上引き延ばされることを特徴とする放射線検出装置。
2. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置された、複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の前記第１面の反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材を貫通し、前記複数の第１電極の前記複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、
   前記複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   前記複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、
   前記複数の第１電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記第１面の１辺に配置し、前記複数の第２電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記１辺に隣り合う他辺に配置し、
   前記絶縁部材の第１面に配置される前記複数の第２電極間の長さをＰとするとき、前記複数の第２電極は、前記複数の接続端子とは反対の端部が、前記複数の接続端子から他端の方向へ最端の前記絶縁部材の第１面での露出部中心から少なくともＰ以上引き延ばされることと、
   前記複数の第２電極の他端は、半円で形成されることを特徴とする放射線検出装置。
3. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置された、複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の前記第１面の反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材を貫通し、前記複数の第１電極の前記複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、
   前記複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   前記複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、
   前記複数の第１電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記第１面の１辺に配置し、前記複数の第２電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記１辺に隣り合う他辺に配置し、
   前記複数の第２電極は、前記複数の接続端子とは反対の端部が、前記複数の接続端子から他端の方向へ前記絶縁部材の第１面に配置される複数の第１電極の最端からさらに引き延ばされることを特徴とする放射線検出装置。
4. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置された、複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の前記第１面の反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材を貫通し、前記複数の第１電極の前記複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、
   前記複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   前記複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、
   前記複数の第１電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記第１面の１辺に配置し、前記複数の第２電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記１辺に隣り合う他辺に配置し、
   前記複数の第２電極の他端は、円弧で形成されることを特徴とする放射線検出装置。
5. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置された、複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の前記第１面の反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材を貫通し、前記複数の第１電極の前記複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、
   前記複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   前記複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、
   前記複数の第１電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記第１面の１辺に配置し、前記複数の第２電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記１辺に隣り合う他辺に配置し、
   前記複数の第１電極の他端は、円弧で形成されることを特徴とする放射線検出装置。
6. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置された、複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の前記第１面の反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材を貫通し、前記複数の第１電極の前記複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、
   前記複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   前記複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、
   前記複数の第１電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記第１面の１辺に配置し、前記複数の第２電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記１辺に隣り合う他辺に配置し、
   前記複数の第１電極の他端は、多角形で形成されることを特徴とする放射線検出装置。
7. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置された、複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の前記第１面の反対側の第２面上に配置され、前記絶縁部材を貫通し、前記複数の第１電極の前記複数の開口部のそれぞれにおいて先端が露出する複数の第２電極と、
   前記複数の第１電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   前記複数の第２電極のそれぞれがその一端に有する複数の接続端子と、
   を有するピクセル電極を備える放射線検出装置であって、
   前記複数の第１電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記第１面の１辺に配置し、前記複数の第２電極の前記複数の接続端子を前記絶縁部材の前記１辺に隣り合う他辺に配置し、
   前記複数の第１電極の他端は、半円で形成されることを特徴とする放射線検出装置。
8. 前記絶縁部材の第２面に配置される前記複数の第２電極間の長さをＰとするとき、前記複数の第２電極は、前記複数の接続端子とは反対の端部が、前記複数の接続端子から他端の方向へ最端の前記絶縁部材の第１面での露出部中心から少なくともＰ以上引き延ばされることと、
   前記複数の第２電極の他端は、半円で形成されることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
9. 前記複数の第２電極は、前記複数の接続端子とは反対の端部が、前記複数の接続端子から他端の方向へ前記絶縁部材の第１面に配置される複数の第１電極の最端からさらに引き延ばされることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
10. 前記複数の第２電極の他端は、円弧で形成されることを特徴とする請求項１、３、及び９の何れか一に記載の放射線検出装置。
11. 前記複数の第１電極の他端は、円弧で形成されることを特徴とする請求項１乃至４および８乃至１０の何れか一に記載の放射線検出装置。
12. 前記複数の第１電極の他端は、多角形で形成されることを特徴とする請求項１乃至４および８乃至１０の何れか一に記載の放射線検出装置。
13. 前記複数の第１電極の他端は、半円で形成されることを特徴とする請求項１乃至４および８乃至１０の何れか一に記載の放射線検出装置。
14. 前記絶縁部材の前記第１面に対向して配置された第３電極を備えることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一に記載の放射線検出装置。
15. チャンバーを備えることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一に記載の放射線検出装置。
16. 前記チャンバー内にガスが存在することを特徴とする請求項１５に記載の放射線検出装置。

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