JPH0335634B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線検出装置に関し、具体的には、幅
広の開口角度で厚さの薄い平面ビーム形のＸ線を
物体または器官に投影した後、前記物体または器
官を通過したＸ線を検出するＸ線検出装置に関す
る。本発明は特にレントゲン断層撮影法に適用し
て好適であるが、例えば荷物検査のような産業用
検査にも応用される。

電離を利用し、レントゲン断層撮影法で利用さ
れる大部分のＸ線検出装置はマルチセル状であ
り、Ｘ線ビームの平面に垂直な導電板により形成
され交互に正と負の電位を加えられるセルを有す
る。これらセルは電離気体を含む気密室に配置さ
れている。この種の検出装置の利点は、(1) 検出
セルに使用するプレートを非常に吸収率の高い材
料で作つたとき、Ｘ線の平行度を良くすることが
できること、(2) 各導電板の間隔が小さいことに
よつて、Ｘ線により気体の電離から生ずる電荷の
収集時間が非常に短かいこと、および(3) 検出セ
ル相互間の分離が良好なことである。しかしこの
種の検出装置は、製造が困難であり、従つて高価
であるというかなり大きな欠点を有する。さら
に、検出するＸ線の量を増加するためにプレート
の厚さを減らすことが望ましいと、プレートの厚
さが小さいことによつて平行度が低下する。プレ
ートの厚さが小さいことにによつてさらにかなり
のマイクロフオニーが発生される。最後に、この
種の検出装置はすでに指摘したように、製造する
のが非常に複雑であつて製造コストが高くなる。
プレートの１枚にちりが１つでもあると、２枚の
隣接する板の間にリーク電流を流れ始めさせたり
それを劣化させたりするので、検出装置は無じん
室で組立てる必要がある。これらの欠点に加え
て、多数の電極が使用されることによつて気密室
内に多数の電気結線を利用する必要があり、これ
によつて電極の結線の溶接の信頼度の困難な問題
を生ずる。

この他に、はるかに簡単な構造を有する検出装
置が知られているが、これも完全ではない。この
種の検出装置は器官または物体から生ずるビーム
によつて電離される気体を含む気密室を有する。
この気密室の内部では気体の電離から生ずる電子
を収集するプレートは入射ビームの平面に平行で
あり、正の高電位を印加される。物体から発する
Ｘ線によつて気体の電離から生ずるイオンを収集
する一連の電極は前記プレートに対向して平行に
配置されている。これらイオン収集電極はゼロに
近い電位を印加され、物体の方向にＸ線を放出す
るＸ線源に向けられる。これらの電極は入射ビー
ムの平面に平行な平面内に置かれ、物体或は器官
から発する影響を受けて、入射ビームの方向に対
応する方向に、各電極に対向するガスのイオン化
により得られるイオン量に比例する測定電流、お
よび他方において物体或は器官により、或は一般
に入射ビームと遭遇するすべての障害物により入
射ビームの方向とは異なる方向に拡散されたビー
ムさら来る散乱電流の和である電流を生ずる。

この種の検出装置には幾つかの利点がある。ま
ず、前述の検出装置におけるような分離プレート
がない。これによつて望ましくないマイクロフオ
ニー現象が生じなくなる。これら分離プレートを
取り払つたことによつて、検出されるＸ線の量は
最大となる。この種の検出装置は製造がより簡単
であり、しかもほこりに対してほとんど鈍感であ
る。しかし、この種の検出装置は、ゼロに近い電
圧に接続された各電極に収集される電流は測定を
ゆがめる渦電流を含み、この電流は入射ビームの
入射方向以外の方向に拡散されたビームに起因す
る散乱電流であるという事実にもとづく重大な欠
陥を有する。

本発明の目的は、これらの欠点を解消しゼロに
近い電圧に接続された各電極上に収集された電流
から、特に物体或は器官によつて入射ビームの方
向とは別の方向に拡散されたビームから生ずる散
乱電流を除去できるＸ線検出装置を提供するにあ
る。

この発明は、例えば物体或は器官を通過するＸ
線を検知するために用いられ、このＸ線が入射Ｘ
線の平面ビームを物体或は器官に向けて発する線
源によつてつくられるＸ線検出装置に関し、なお
このビームは幅広の開口角度と薄い厚さをもち、
前記検出装置はＸ線によつてイオン化可能な少く
とも１種のガスを含む少くとも１つの主密封イオ
ン化室を含み、この室内に、該ガスのイオン化に
より生ずる電荷を収集しかつ入射光線のビームの
平面と平行でかつ第１電位レベルに接続されたプ
レート、およびガスのイオン化により生ずる電荷
を収集する一連の電極が配設され、これらの電極
は第２電位レベルに接続されかつ電荷収集プレー
トに対向する入射Ｘ線のビームの平面と平行に線
源に向い、これらの電極はそれぞれ基本検知セル
を有しかつ一方において、物体から発するＸ線の
影響を受けて入射Ｘ線の方向に対応する方向に、
各電極に対向するガスのイオン化により得られる
電荷量に比例する測定電流と、他方において入射
Ｘ線の方向とは異る方向に、拡散されたＸ線によ
るガスのイオン化から生ずる散乱電流の和である
電流をそれぞれ発生し、かつこの散乱電流を補償
するために主室に結合された副イオン化室を含む
ことを特徴とする。

この発明の他の態様によれば、主イオン化室の
電荷収集電極は電気的絶縁プレートの面の１つに
よつて支持され、前記主イオン化室の電荷収集プ
レートは第２の予め定めた電位レベルに接続さ
れ、副イオン化室は主イオン化室と同一のイオン
化可能ガスを含み、かつ電気的絶縁プレートの地
方の面に支持された一連の電荷収集電極を含み、
これらの電極はそれぞれ主イオン化室の電極に接
続されかつ０に近い同前の第２電位レベルに接続
され、第２イオン化室はさらに電子収集電極と対
向して配置されかつ第１電位レベルとは反対符号
の第３電位レベルに接続され、この第２イオン化
室内のガスのイオン化は物体によつて拡散された
Ｘ線によつてつくられる。

この発明の別の態様によれば、主室の電荷収集
プレートおよび副室の電荷収集プレートは同一で
あつて、主室の電荷収集電極はそれぞれ副室の電
荷収集電極と同一である。

この発明のさらに他の態様によれば、主および
副室の電極群を支持する電気絶縁プレートは主室
の電荷収集プレートと副室の電荷収集プレートと
の中間位置に配置される。

また、この発明の他の態様によれば、主室の電
荷収集電極はそれぞれ副室の電荷収集電極と対向
して位置する。

この発明のさらに他の態様によれば、第１およ
び第３電位部は同一の絶対値をもつ。

この発明の他の態様によれば、イオン化可能ガ
スはキセノンである。

この発明のさらに他の態様は、主および副室の
イオンおよび電子収集電極は絶縁プレート上の銅
の沈積物によつて連続される。

図面を参照しての以下の説明によりこの発明は
容易に理解されるであろう。

図において、第１図は公知の型式の検出装置の
斜視図で、正の高電圧＋HTに接続されたプレー
ト１、およびこれと対向し0voltに近い電位部に
接続された一連の電極２を含む。このプレートお
よびこれらの電極は、略図で示す主密封室内に配
設され、この室は例えばキセノンのようなイオン
化可能な少くとも１種のガスを収容している。こ
の検知器により、物体或は器官Ｏを通過するＸ線
を検知することが可能であり、これらのＸ線は入
射Ｘ線の平面ビームＦを物体或は器官の方向に発
する特定線源Ｓによつて得られ、このビームは幅
広の開口角度をもちその厚さは薄い。プレート１
は入射光線のビームの平面と平行であり、なおこ
の平坦な電極２はプレート１に対向し入射光線の
ビームの平面と平行な平面内に位置する。何kV
という程度の正の電位に接続されたプレート１
は、電子収集プレートであり、いつぽう電極２は
イオン収集電極である。これらの電極は一般に絶
縁板（図示しない）によつて支持されかつ相互に
電気絶縁されている。密封室内のキセノンの圧力
は10〜20barの間の値をもち、さらにこのガスは
検知性を向上する目的で他の電気陽性ガスをもつ
て補足されている。電極２は線源Ｓに収れんする
電極列を形成する。

室３はつぎのように機能する。即ち光子Ｘがガ
スを含むこの室３に達すると、光子はこのガスの
１個以上の分子と反応する。もしこの光子Ｘのエ
ネルギ（Ex）がガスのイオン化エネルギ（キセ
ノンに対し21.6eV）よりも大きければ、ガスの
分子をその経路上でイオン化し、 例えばXe内でEx＝80Ke Ｖであれば、Ｎ＝
80000／21.6、すなわち、Ｎ＝3700個のキセノン分子が イオン化される。

ゆえに3700Xe⁺と3700Xe^-がつくられる。

電界がなければ、上記粒子は再び結合する。し
かし、高電圧を加えると、電界の影響でこれらの
荷電している粒子は分離し、電子e^-は高電圧＋
HTのプレート１に向けて吸引され、イオンXe⁺
は測定電極２（0V.）に向けて移動する。近くの
電荷粒子の移動は測定電極２（および同様に高電
圧電極１）内に電流I_Mを誘因し、この電流は増幅
して測定される。故にこの電流は入射光子Ｘのエ
ネルギExによつて生じた分子数に比例する。

室３内に電気陰性ガスを添加すると電荷収集時
間のみを妨害し、それらの数に拘らず、イオン
Xe⁺は測定電極２に向つて移動するが、反対方向
に移動する電気陰性ガスの分子によつてその進行
速度を減速され、自由に高速（純ガス中で、イオ
ンXe⁺よりも1000倍もの高速）で移動できるわず
かの電子が正の高電圧の電極１に向つて移動し、
電気陰性分子によつてとり出された電子はこれら
の分子をイオンXe⁺の速度と同一程度の速度で高
電圧電極１向けて移動させる。

第２図は前述の検知器を前面を示す略図であ
る。この図は正電位＋HTに接続されたプレート
１および0voltに近い電位部に接続された電極２
を示し、これらの電極２は電気絶縁板４によつて
支持されかつ各電極２は、各電極内を流れる電流
を示すことができるようにするための増幅器５に
接続され、これらの電流は線源Ｓによつて発せら
れるＸ線によつて横断される物体或は器官Ｏを表
示する処理・表示システム（図示せず）に流され
る。この図において、垂直の破線は電界線をあら
わし、水平の破線は正電圧プレート１と０に近い
電位に接続された電極２との間の電位差によつて
つくられた電界の等電位線を示す。少なくともキ
セノンXe⁺を含む室３は電極２に向けて移動する
キセノンの正イオンと、プレート１に向けて移動
する電子e^-とを含み、これらのイオンおよび電子
は器官Ｏまたは物体から発するＸ線によるキセノ
ンのイオン化から生ずるものである。

第３図はこの発明に係る検出装置の概略斜視図
である。この検出装置は例えばキセノンのような
少くとも１種のイオン化可能ガスを含む密封室を
含み、この室は２つのイオン化室、即ち主イオン
化室３と副イオン化室７に区分される。主イオン
化室３は第１図の型式の公知の検出装置の場合と
同様に正の高電圧＋HTに接続するプレート１、
および0vcltに近い電位に接続された一連の電極
２を含み、これらの電極は平坦でかつ電気絶縁板
４によつて支持され、プレート１は電極２と同様
に物体Ｏから発するＸ線のビームの平面と平行な
平面内に位置する（このビームは図においては完
全には示されていない）。電極２は線源Ｓの方向
に収れんする。主イオン化室３の各電極２は増幅
器５に接続され、この増幅器は、処理の目的か
ら、これらの電極それぞれ内に循環する電流を表
示することを可能にする。この発明によれば、Ｘ
線のビームの外側に位置する副イオン化室は主室
に結合されて器官Ｏによつて拡散されたＸ線から
来る散乱電流を補償する。事実、その詳細につい
ては後述するように、主イオン化室３の電極２は
それぞれ電流を供給し、その電流は、一方におい
て入射Ｘ線９の方向に対向する方向に、物体から
発するＸ線の効果を受けて主イオン化室の各電極
と対向するガスのイオン化により得られたイオン
量に比例する測定電流、および他方において入射
Ｘ線の方向と異る方向に物体によつて拡散された
Ｘ線８によるガスのイオン化から生ずる散乱電流
の和である。副イオン化室７は、主イオン化室と
同様に、入射Ｘ線のビームの平面と平行なプレー
ト１０を含み、このプレートは負の高電圧−HT
に接続され、および主イオン化室３の電極２を支
持する絶縁板４の他方の面に位置する入射Ｘ線の
ビームの平面と平行な一連の平坦な電極１１を有
す。これらの電極１１は主イオン化室の電極２と
同様に、０に近い電位に接続される。これらの電
極はそれぞれ導線１２によつて主イオン化室３の
対応する電極に接続される。副イオン化室の電極
１１および主イオン化室の電極２は同一でかつ互
に対向配置されることが好適である。副イオン化
室７は、詳細は後述するように、増幅器５から出
る電流を次工程で処理するために、主イオン化室
の各電極内を流れかつ物体或は器官Ｏによつて拡
散されたＸ線から来る散乱電流を補償することを
可能にする。副イオン化室７の電極１１は、電子
e^-を収集するための電極であり、いつぽうプレー
ト１０は物体或は器官Ｏによつて拡散されたＸ線
により副イオン化室７内に収容されたキセノンの
イオン化から生ずるイオンXe⁺を収集するプレー
トである。副イオン化室の電極は主イオン化室の
電極と対向して配置されることが好適で、これら
の正および負の高電圧は同一の絶対値をもつ。

第４図はこの発明に係る検出装置の側面の略図
である。この図は特定の線源Ｓ、物体或は器官
Ｏ、線源Ｓから発するＸ線９および物体Ｏを離れ
るＸ線で物体Ｏから発する直接Ｘ線１３を示し、
この直接Ｘ線は入射Ｘ線９と同一方向であり、さ
らにこの図は、入射Ｘ線９の方向と異る方向に物
体Ｏから発する拡散Ｘ線８の１つを示す。また図
には主イオン化室の電極２の１つが示されている
が、この電極は増幅器５に接続されかつ０に近い
電位および副イオン化室７の電極１１の１つと接
続され、前記電極１１は電極２と対向して配置さ
れかつこの電極とは絶縁板４に隔離されている。
主および副イオン化室の電極間の導線１２も示さ
れている。最後に、主および副イオン化室のプレ
ート１および１０は既述したようにそれぞれ正お
よび負の電位＋HTおよび−HTに接続されてい
る。この図において、イオン化可能ガスを含む密
封室６の詳細は示されず、絶縁板１５，１４は主
および副イオン化室のプレート１，１０を支持す
る。イオン化可能ガスが例えばキセノンであれ
ば、１３で示しかつ物体から入射Ｘ線９の方向に
出るＸ線は、主イオン化室の電極２とプレート１
との間に至り、キセノンのイオン化が次にこれら
電極とこのプレートとの間で遂行される。このイ
オン化はこの図において、電極２によつて引き付
けられるイオンXe⁺、および正電位のプレート１
よつて引き付けられる電子e^-によつて示されてい
る。このようにしてイオン化は、入射Ｘ線の方向
に物体から発するＸ線により主イオン化室の電極
のそれぞれと対向して遂行される。イオンのこの
ような運動は電流Ｉの各電極間に生ぜしめ、この
電流は入射Ｘ線の方向に対応する方向に物体から
発するＸ線（図において１３で示す線）の影響を
受けて各電極と対向するガスのイオン化から生ず
る電流I_Mと、入射Ｘ線の方向と対応しない方向に
入射Ｘ線を受けた物体（図において８で示す）或
は任意の物質障害物によつて拡散されたＸ線によ
る、各電極と対向するガスのイオン化から生ずる
所謂散乱電流I_Dとの和である。イオン化室７は拡
散されたＸ線８によつてこの室内につくられたイ
オン化により「散乱電流」を補償することがで
き、このイオン化は主イオン化室の電極について
考慮した「散乱電流」を導線１２により除去する
副イオン化室の電極１１内の電流I_Dの循環を起さ
せる。事実、研究の結果によれば副イオン化室内
に収集された電流は主イオン化室内に収集された
散乱電流をあらわすものであることが立証され
た。よつて、主および副イオン化室の各電極に接
続された増幅器５は、入射Ｘ線９の方向と対応す
る方向に物体或は器官から発するＸ線１３により
主イオン化室の電極のそれぞれに対応して生ぜし
められたガスのイオン化に対応する測定電流をあ
らわす電流I_Mを受ける。

主および副イオン化室のプレートおよび電極
は、絶縁支持材上に銅を沈積させてつくることが
好適である。

説明例として、各室のセルの数は、40°より大
きいＸ線のビームの開口角度に対し500以上であ
り、この場合、各室の電極それぞれの間のピツチ
は約１mmである。主および副イオン化室の電極を
支持する絶縁板４は正および負電位部にそれぞれ
接続されたプレート１および１０間の中間位置に
配置される。これらのプレート１と１０との間の
距離は約14mmで、かつイオン収集時間は約10ms
である。

上述の検出装置において使用された装置は、こ
の発明の範囲から離れることなく相等装置と置換
のできることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は正電位に接続されたプレート、および
これと対向しかつ０に近い電位に接続された一連
の電極を含む既知型式の検出装置の斜視図、第２
図は第１図の検出装置の前面図、第３図はこの発
明による検出装置の斜視図、第４図はこの発明に
よる検出装置の側面略図を示す。 １……プレート、２……電極、３……主イオン
化室、４……電気絶縁プレート、５……増幅器、
６……密封室、７……副イオン化室、８……Ｘ
線、９……入射Ｘ線、１０……プレート、１１…
…電極、１２……導線、１３……Ｘ線、１４……
絶縁板、１５……絶縁板、Ｏ……物体、Ｓ……線
源、を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体或いは器官を通過するビームを検出する
   ために用いられ、Ｘ線発生源から物体或いは器官
   に向けてＸ線の平面ビームが発せられ、前記ビー
   ムが幅広の開口角度をもち且つその厚さが薄いビ
   ームであるＸ線検出装置であつて、Ｘ線によつて
   電離可能な少なくとも１種のガスを含む少なくと
   も１つの主イオン化室と、該主イオン化室の内部
   は、前記入射ビーム面に平行でかつ第１の電位レ
   ベルに置かれて該ガスの電離により生じる電荷を
   収集するプレート、と一連の電極よりなり、これ
   ら電極は第２の電位レベルに置かれ且つ前記Ｘ線
   発生源の方向に延びる前記プレートと対向した平
   面を有しており、該電極はそれぞれ基本検出セル
   を構成し、且つ一方において入射ビームの方向に
   物体から生じるビームの影響を受けてガスの電離
   により生じる電荷量に比例した測定電流と、他方
   において入射ビームの方向と異なる方向に拡散さ
   れたビームによるガスの電離から生じる散乱電流
   との和である電流をそれぞれ供給するＸ線検出装
   置において、散乱電流を補償するために前記主イ
   オン化室に結合された副イオン化室を含み、前記
   主イオン化室の電荷収集電極が電気絶縁板の一方
   の面に支持されており、前記副イオン化室は主イ
   オン化室と同一の電離可能なガスを含み且つ前記
   電気絶縁板の他方の面によつて支持された一連の
   電気収集電極を含むと共に該電極がそれぞれ主イ
   オン化室の電極に接続されており、前記副イオン
   化室が更に該副イオン化室の電荷収集電極と対向
   して電気絶縁板上にプレートを配置し且つ該プレ
   ートが前記第１の電位レベルと電気的に極性の反
   対の第３の電位レベルに置かれていることを特徴
   とするＸ線検出装置。 ２ 主イオン化室の電荷収集プレートおよび副イ
   オン化室の電荷収集プレートが同一であり、主イ
   オン化室の電荷収集電極が副イオン化室の電荷収
   集電極とそれぞれ同一である特許請求の範囲第１
   項記載のＸ線検出装置。 ３ 主および副イオン化室の一連の電極を支持す
   る電気絶縁板が主イオン化室の電荷収集プレート
   と副イオン化室の電荷収集プレートとの間の中間
   位置に配置される特許請求の範囲第２項記載のＸ
   線検出装置。 ４ 主イオン化室の電荷収集電極がそれぞれ副イ
   オン化室の電荷収集電極と対向して配置される特
   許請求の範囲第３項記載のＸ線検出装置。 ５ 第１電位レベルと第３電位レベルが同一の絶
   対値をもつ特許請求の範囲第３項記載のＸ線検出
   装置。 ６ イオン化可能ガスがキセノンである特許請求
   の範囲上記各項のいずれか１項記載のＸ線検出装
   置。 ７ 主および副イオン化室のイオンおよび電子収
   集プレートおよび電極が絶縁支持材上に沈積され
   た銅によつて構成される特許請求の範囲第２項か
   ら第６項までのいずれか１項記載のＸ線検出装
   置。