JPH0627845B2 - 光学窓 - Google Patents

光学窓

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JPH0627845B2
JPH0627845B2 JP63009006A JP900688A JPH0627845B2 JP H0627845 B2 JPH0627845 B2 JP H0627845B2 JP 63009006 A JP63009006 A JP 63009006A JP 900688 A JP900688 A JP 900688A JP H0627845 B2 JPH0627845 B2 JP H0627845B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放射線位置検出器などに利用される光学窓に
関する。
〔技術分野〕
従来、放射線位置検出器などに利用され、シンチレー
タ,光電子増倍管と結合させて用いられる光学窓が知ら
れている。
第7図はこのような光学窓の一つとして一般に知られて
いる光学ファイバプレート窓50の平面図である。この
光学ファイバプレート窓50は、コアガラス51とクラ
ッドガラス52との同軸構造からなる光学ファイバを格
子状に配置して形成されている。コアガラス51はクラ
ッドガラス52よりも屈折率が大きくなっている。この
ような光学ファイバプレート窓50では、開口率(Nume
rical Aperture)の範囲内の入射角をもつ光のみをコア
ガラス51とクラッドガラス52との境界において全反
射させ、反射損失なく伝搬させることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、第7図の光学ファイバプレート窓50で
は、コアガラス51とクラッドガラス52とを屈折率が
相違した互いに異なる材料で形成しなければならないの
で、これらの熱膨張率の差をなくすことは困難である。
このため光学窓50を製造中あるいは実際に使用中、温
度変化等によって割れの生ずる確率が高いという問題が
あった。
また各光学ファイバは円形断面をしているので各光学フ
ァイバ間には、間隙部分53が存在し、この間隙部分5
3に入射した光はそのまま透過するため空間拡がりを抑
制できずクロストークの要因となる。またこのようなク
ロストークを防止するためこの間隙部分53に吸収体を
設けた場合には間隙部分53に入射した光はこの吸収体
により吸収され損失するという問題があった。
さらに、光学ファイバプレート窓50には前述のように
開口率が存在し、空気層から光を入射させる場合には、
開口率を大きくすることもできる。しかしながらこれを
シンチレータ等と結合して用いるときには、その境界面
における反射損失を防止するためシンチレータと光学フ
ァイバプレート窓50との界面に光学結合材を入れるの
が一般的であり、光学結合材を入れることによって開口
率が等価的に減少し光学ファイバプレート窓50におけ
る光の損失が増加するという問題があった。
本発明は、製造中あるいは使用中に割れの生ずる確率を
低減させることができる光学窓を提供することを目的と
している。
本発明はさらに、エネルギ分解能を劣化させることなく
位置分解能を高めることの可能な新規な構造の光学窓を
提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、複数のガラス部材と、複数のガラス部材間に
形成された反射材とを備え、該反射材は、前記ガラス部
材と同質のガラス媒体中に、ガラス媒体とは異質の粒領
域が散在したものとなっていることを特徴とする光学窓
によって、上記従来技術の問題点を改善するものであ
る。
〔作用〕
本発明では、複数のガラス部材間に反射材を形成し、所
定のガラス部材に入射した入射光を反射材との境界にお
いて反射するようにしている。ところで、反射材にはガ
ラス部材と同質のガラス媒体が用いられているので、ガ
ラス部材の熱膨張率と反射材の熱膨張率との差を小さく
することができて、製造中あるいは使用中に割れが生ず
る確率を低減できる。さらに本発明の光学窓では間隙部
分を生じさせずに製造され得るものであり、また反射材
はガラス媒体中に粒領域が散在したものとなっているの
で、入射光が反射材を透過して隣接するガラス部材に混
入したり反射材に吸収されたりする確率を開口率による
問題を生じさせずに低減することができて、これを例え
ばシンチレーション検出器に応用する場合、エネルギー
分解能を劣化させることなく位置分解能を高めることが
できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図,第2図は本発明に係る光学窓の一実施例の斜視
図,断面図である。
本実施例の光学窓1は、ガラス部材11a乃至11n間
に反射材12a乃至12m(m=n−1)が形成されて
いる。ガラス部材11a乃至11nは、例えばコバール
ガラスで形成され、反射材12a乃至12mは、ガラス
部材11a乃至11nと同じ材質のガラス媒体中にガラ
ス媒体とは異質の粒領域が散在したものとなっている。
この粒領域には、例えばホワイトアランダム(商品名)
の粒状物が満たされている。
コバールガラスSi2,Al23,Na2,K2O,B2
3がそれぞれ67%,2.0%,6.5%,6.5%,
22%の比率で混合されて形成されており、46×10
-7/℃の熱膨張率を有している。
またホワイトアランダムは、Al23であり、その熱膨
張率は、切出し方位によりいくらか異なるが単結晶のサ
ファイヤで45×10-7〜53×10-7程度のものとな
っている。
なお、反射材12a乃至12mは、一般に数ミリmのオ
ーダの間隔で配置されているが、この間隔をさらに大き
くしたりあるいはさらに小さくしたりすることは可能で
ある。
このような光学窓1の製造工程をより詳細に説明する
と、先づ、第3図(a)に示すようにガラス部材11a上
に反射材12aを塗布する。この段階では、反射材12
aは、ガラスの粉末とホワイトアランダムとを所定の比
率で混合し、これにさらにアクリル系樹脂をα−テルピ
ネオールに5%溶解させたビークル(商品名)を加え充
分に混練してペースト状にしたものとなっている。なお
ビークルは後述する焼成によって反射材12aから最終
的には取除かれる。
次いでペースト状の反射材12aの塗布されたガラス部
材11aを温度120℃で10〜20分間乾燥させ、し
かる後空気中または酸素中で約10分間,温度380℃
に保持し仮焼成を施す。これによって反射材12aに含
まれている樹脂(バインダ)を取除く。同様にして反射
材12bの塗布されたガラス部材11b,反射材12c
の塗布されたガラス部材11cを仮焼成する。次いでこ
れらを第3図(b)に示すように炉20内に積重ね、押具
21により約10kg〜50kg/cm2の圧力で加圧した状
態で、約30分〜1時間ヒータ22により温度約500
℃〜800℃で加熱し焼成する。しかる後冷却し、第3
図(c)に示すようにガラス部材11a乃至11n間に反
射材12a乃至12mがしっかりと固着した状態にして
カッタによりC,C′で示す切断線に沿って切断し、円
筒形に研磨して第1図,第2図に示すような光学窓1に
仕上げる。なお第1図,第2図では縞状の構造となって
いるが、反射材を格子状に形成しても良く、さらには用
途に応じ種々のパターンに形成しても良い。
このような光学窓1では、前述した光学ファイバプレー
ト窓50と比べて間隙部分53に相当する部分をなくす
ことができるので、このような部分によってクロストー
クすなわち空間拡がりが増大したり、あるいは光量の損
失が生じたりすることがない。また光学窓1では、反射
材12a乃至12mがガラス媒体中にガラス媒体とは異
質の粒領域を散在させたものとなっているので、第2図
に示すように、例えばガラス部材11bの入射面13b
から入射した入射光Iが、反射材,例えば12aに達し
ても反射材12aを透過して隣接するガラス部材11a
中に混入する確率は少なく、また反射材12a乃至12
mは、光吸収率も低いので、ガラス部材11b中を進行
する入射光Iが例えば反射材12aに吸収される確率も
少ない。
このように本実施例の光学窓1では、間隙部分による問
題を生じさせることなく、さらには反射材12a乃至1
2mの特性によって従来の光学ファイバプレート窓50
のような開口率の問題を生じさせることなく、空間拡が
りの増加および光量の減少を抑制している。
一般に位置分解能Rpは、 の関係で表わされる。ここでNは所定のガラス部材の出
射面から出射される光量,σは光学窓から出射される出
射光の空間拡がりである。(1)式からわかるように、空
間分解能Rpは、所定のガラス部材の出射面から出射さ
れる光量Nが多い程、また出射光の空間拡がりσが小さ
い程小さく、従って空間分解能Rpは高くなる。本実施
例の光学窓1では、光量Nを減少させずに空間拡がりσ
を小さくすることができるので位置分解能Rpを高める
ことができる。
またエネルギー分解能すなわち位置検出感度REは、 の関係で表わされる。
(2)式からわかるように本実施例の光学窓1は、光量N
の減少をも防止できるので、エネルギー分解能REも高
めることができる。
さらに本実施例の光学窓1では、反射材12a乃至12
mにガラス部材11a乃至11nと同じ材質のガラス媒
体を用いるので、反射材12a乃至12mの熱膨張率と
ガラス部材11a乃至11nの熱膨張率との差を小さく
することができて、第7図の光学窓50に比べて光学窓
1の製造中あるいは使用中の温度変化等に伴なう割れの
発生確率を減少させることができる。
なお、本実施例の光学窓1の反射材12a乃至12mを
形成するガラスの粉末とホワイトアランダムとの比率
は、自由に変えることができて、例えば重量比で2:1
にすることができる。この重量比に対してガラスの粉末
をより多くし、反射材12a乃至12mの熱膨張率をガ
ラス部材11a乃至11nの熱膨張率とほぼ同じにすれ
ば、ガラス窓1の割れの発生確率を一層減少させること
ができる。ホワイトアランダムを混在させないときには
反射材12a乃至12mの粒領域には泡,例えば気泡が
散在するガラス材となる。またホワイトアランダムをよ
り多くすれば、反射材12a乃至12mによる光反射率
をより大きくすることができて位置分解能を一層高める
ことができる。なおホワイトアランダムを多くしたとき
にも、前述のようにガラスの粉末とホワイトアランダム
との熱膨張率はほぼ同じであるので、反射材の熱膨張率
をガラス部材の熱膨張率と同程度にすることができて、
割れの発生確率を少なくすることができる。従って、本
実施例の光学窓1は、割れの発生確率を少なくできると
同時に位置分解能,エネルギー分解能を高めることがで
きる従来存在しない全く新規な構造のものとなってい
る。
上述の実施例では、反射材12a乃至12mを作るのに
ガラスの粉末にホワイトアランダムを混在させたが、ホ
ワイトアランダムに限らず光反射率の高い材料であれば
良く、例えば硫酸バリウム,金属微粒子(Ag)などを
混在させても良い。なお、ガラス部材と同じ材質のガラ
ス媒体に酸化鉄などを散在させて反射材を色ガラスにす
ることも提案された。しかしながら、反射材を色ガラス
にした場合には、割れの発生確率を減少させることがで
きるものの、光を吸収するので、所定のガラス部材の出
射面からの光量Nが減少し位置分解能およびエネルギー
分解能を著しく高めるには限度がある。
第4図は上述のような光学窓1を放射線位置検出器に用
いた状態を示す図である。すなわち光学窓1は、放射線
の入射により光を発生するシンチレータ30と、マルチ
アノード型光電子増倍管31とに密着して設けられてい
る。シンチレータ30を例えばNaIのような潮解性の
ある材料とする場合には、光学窓1はシンチレータ30
の潮解性を防止する保護膜としての役割を果たす。また
光学窓1の各ガラス部材11a乃至11nは、マルチア
ノード型増倍管31のダイノードおよびアノード32a
乃至32nの各々に対応するような間隔で縞状にあるい
は格子状に形成されている。
第4図においてシンチレータ30に放射線Gが入射する
と、光が発生し、この光は放射線入射位置の近傍にある
光学窓1のガラス部材,例えば11bに入射光Iとして
入光する。入射光Iがガラス部材11b中を進行して反
射材12a,12bに当たった場合、入射光Iは反射材
12a,12bによって反射され反射光Rとしてガラス
部材11bからマルチアノード型光電子増倍管31に入
射し光電面(図示せず)で光電交換されてガラス部材1
1bに対応したダイノードおよびアノード32bに入力
する。
ところで本発明では、上述のように入射光Iが反射材1
2a,12bに当たっても、反射材12a,12bを透
過して隣接のガラス部材11a,11cに混入して隣接
のダイノードおよびアノード32a,32cに入力した
り、あるいは反射材12a,12bに吸収される確率を
著しく減少させることができる。
換言すれば、光学窓1のガラス部材11bに入射した入
射光は、これに対応したダイノードおよびアノード32
bに入力する確率が高く、また光量の減少を少なくする
ことができる。これにより放射線の入射位置を良好な位
置分解能で感度良く検出することができる。
第4図では光学窓1をシンチレータ30とマルチアノー
ド型光電子増倍管31とに密着させたが、第5図に示す
ようにシンチレータ30にのみ密着させても良いし、あ
るいはシンチレータ30が潮解性を有する材料で形成さ
れていないときには第6図に示すようにマルチアノード
型光電子増倍管31にのみ密着させても良い。
〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明によれば、ガラス部材と
同質のガラス媒体中にガラス媒体とは異質の粒領域が散
在するように反射材を形成しているので、本発明を放射
線の入射位置とエネルギーを検出する目的で用いられる
シンチレーション検出器に応用する場合、エネルギー分
解能を劣化させずに位置分解能を向上させるとともに、
製造中あるいは使用中に割れなどの生ずる確率を低減さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図はそれぞれ本発明に係る光学窓の一実施
例の斜視図,断面図、第3図(a)乃至(c)は光学窓の製造
工程を説明するための図、第4図乃至第6図は光学窓を
放射線位置検出器に用いたときの種々の態様を示す図、
第7図は従来の光学ファイバプレート窓の平面図であ
る。 1…光学窓、11a乃至11n…ガラス部材、12a乃
至12m…反射材、30…シンチレータ、31…マルチ
アノード型光電子増倍管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のガラス部材と、複数のガラス部材間
    に形成された反射材とを備え、該反射材は、前記ガラス
    部材と同質のガラス媒体中に、ガラス媒体とは異質の粒
    領域が散在したものとなっていることを特徴とする光学
    窓。
JP63009006A 1988-01-19 1988-01-19 光学窓 Expired - Lifetime JPH0627845B2 (ja)

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JP63009006A JPH0627845B2 (ja) 1988-01-19 1988-01-19 光学窓
US07/299,161 US4960997A (en) 1988-01-19 1989-01-18 Optical window and radiation position-sensitive detector using the same
GB8901180A GB2214327B (en) 1988-01-19 1989-01-19 Optical window and radiation position-sensitive detector using it

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