JPH07500907A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 放射線検出器 この発明は放力・ｊ線検出器、特にガンマ−線検出器に関する。

我々の新たな放射線検出器においては、５１１Ｋｅｖガンマ−線がＵＶ光子に変 換され、これは多配線カウンター構造内のＴＭＡＥ蒸気中で検出され、カウンタ ー構造は光電子感知位置として作用する。

本発明によれば、シンチレーション結晶、光学的放射線を電荷キャリアへ変換す る手段、発生した電荷キャリアを検出するための手段、ここには前記結晶と前記 検出手段との間に位置する電荷キャリアの通路を抑制する手段を備える間隙が設 けられている、とを備える。

本発明は以下の添付図面を参照して例として詳述される。

図１は従来技術の陽電子カメラを示す模式的断面図；及び図２は本発明の具体的 な実施例に係るカメラの模式的配置図； 図３は本発明の実際的な実施例の縦断面図、及び図４及び５は図３の装置の詳細 を示す。

ここで図面を参照すると、図１は従来技術設計を示す。入射ガンマ線はＢ　ａ　 Ｆ　２結晶１に起因してシンチレートされ、紫外線（υ１０＋−＋ｉｏｌ＋ロ光 子が発生する。ＵＶ光子は結晶に近接したガス空間３内で変換され、その結果、 少量の光子が、結晶面上の導電メッシュ５と多ワイア比例カウンター［ｍｍ１１ １ｗ１＋＋　ｐ＋ａｐｏ＋＋１ｓｓｌ　ｃｏ＊ｕ＋＋ＮＭＷＰｃｌ　９の陰極７ との間に適用された高電場内で増幅される。信号はこの部分へ伝達されて陰極線 １１で更に増幅される。読み出された何らかの形態がＭＷＰＣ部分へ組み入れら れる。

我々は、この構造が非常に不安定であり、ＭＷＰＣ内の雪崩から帰還する陰イオ ンによる結晶面の荷電に起因して２０秒程度の後に衰退することを発見した。し かしながら、逆バイアスを伴う保護間隙１３（図２）を設けることにより、結晶 面に直接に抗する。この間隙（好ましくは０．５−１．０ｍｍ幅）は非常に高め られた安定性のために僅かな信号を犠牲にする。我々は１００■の逆バイアスに より、変更されたカウンタは電荷効果を現すことなく終日運転されることを見出 だしている。

従来技術の陽電子カメラにおいて、幾つかの実際的な問題は、同時に（即ち有益 ）＝↑数（〜５０：１まで）すべき信号計数の非常に高い比率に起因している。

この過剰負荷は、ＭＷＰＣの要素の増加及び読取りシステムにおける深刻な停止 時間損失をもたらす。我々は、この状況を著しく改良する二つの更なる変更を見 出だした。先ず、結晶障壁間隙に後続する初期並行増幅間隙３は、幅広間隙（〜 ３０ｍｍ）によりＭＷＰＣから分離されている。（これはそれ自身の計数の安定 性を更に増大させる。）我々の最初の一致をなすために、我々はここでこの間隙 の後からトリが一信号をとろうろうとした。しかしながら、一つの間隙から非常 に多くの増幅を要求するので、我々は更なる間隙２１を挿入し、その後面からト リが一信号をとった。

次に、最初の一致に係る他の検出器が、ゲインの最初のバ−スト及び読み出しの 実行を与えるＭＷＰＣ９へ向かって電子をドリフトさせながら運転された。ドリ フト領域１５の概ね中央は、同時回路により駆動される電子的ゲート１７である 。これは、ＭＷＰＣ及び読み出しシステムに「良好」な事象のトリガーのみを保 証する。これは計数の安定性を連続的に増加させ、且つ読み出し電子機器におけ る堆積を劇的に減少させる。このゲートは、読み出し電子機器に起こり得るモル を最小化するように障壁電極２３．２５により慎重に設計されている。

これらの改良の現在までの我々の試験によれば、２０％の量子効率及び４　ｎ　 ｓ　１ｗｂｓ　（半値全幅）の時間分解能を伴う５ｍｍ　１ｗｈｓの空間分解能 が証明されている。効率は導入システムのそれの３倍であり、時間分解能は１／ ３である。これは感度における９の項及び信号対雑音比における２７の項である 。予想された最小データ率は、同等の条件下で２ＫＨ２から２０ＫＨｚへ高めら れる。

検出器の実際的な実施例は図３に示されている。これは、１２枚のＢ　ａ　Ｆ　 ２のタイルが装着されたステンレス鋼フレーム３３を備えるバリウムフッ素結晶 検出器３１を備えている。

次に、ワイア平面の列が存する。第１の而３５は５００μｍピッチの５０μｍ径 のワイアからなり、且つＢ　ａ　Ｆ　２結晶から０．５ｍｍ離間されている。第 ２の面３７は、１ｍｍピッチの１００μｍ径のワイアからなり、且つ第１の面か ら３゜０ｍｍ１１間されている。第３の而３９もまた、１ｍｍピッチの１００μ ｍ径のワイアからなり、且つ第２の面から９．０ｍｍ離間されている。ゲート４ １は、第３のワイア面から２Ｑ、Ｏｍｍに位２する１ｍｍピッチの１００μｍ径 のワイアを備えると共に、それぞれ各側に一つ位置する第１と第２の金属メッシ ュスクリーン４３．４５を存する。後続する更なる１３．２ｍｍの間隙は後端検 出器４７であり、これは、直角陰極を伴う通常の多ワイア比例カウンターに似て いる。陰極は、２．０ｍｍピッチの５０μｍ径のワイアからなり、陽極／陰極平 面は、４．０ｍｍピッチの２０μｍ陽極ワイア及び１００μｍ陰極ワイアを備え る。Ｘ−及びＹ−座標が遅延線４９．５１により得られる。検出器は、ステンレ ス鋼フレーム５５に装着されたアルミニウム蜂巣構造シート５３を鍮える密封さ れた囲い内に装着されている。ＴＡＭＥ蒸気圧４゜５ｍＢにおける一定温度６０ ℃に囲いを保持するために、加熱器パッドが設けられている。蜂果アルミニウム ンートは構造的に強いが、ガンマ光子を実質的に透過させる。

操作では、５１１Ｋｅｖガンマ光子が、Ｂ　ａ　Ｆ　２結晶により捕捉され、こ れは１９０ｎｍ紫外線の閃光を放射する。ＵＶ線は、カメラチャンバ内のＴＡＭ Ｅガスにより吸収され、電子生成光子イオン化される。

電源ｖ１は第１と第２の平面の間に接続され、更なる電子の生成を許す３００　 Ｖ　／　ｍ　ｍの場を生成する。幅広間隙におけるこの場により発生されたレベ ルのゲインは不安定であるので、第２の増幅された間隙は、約１５０Ｖ／ｍｍの 低強度場を有する更なる電源■２に接続されている。二つの間隙は共に、検出可 能な信号のために充分な電子を与える。

陽電子カメラによれば、二つの検出器が存し、それぞれ電源の各側に一つ位置す る。陽電子放出事象は二つの検出器におＩりる１３号の一致により特徴付けられ る。従って信号は第３の面からとられ、増幅器Ａ１及び弁別装ＨＤへ供給される 。

他方の検出器上の対応する増幅器Ａ２からの信号は、同様に抽出され、一致のた めに試験される。５ｎｓの時間幅内で第３の面により事象が検出された際は、二 つの事象は一つが各端で、且つそれらは時間的に一致している。

第３の面と検出器との間には、ゲート電極が配置され、これは交互のワイア上で 通常は±２０Ｖにバイアスされている。

これはワイアの平坦な面であるが、交互のワイアは二つの母線棒に接続されてい るので、仮に一つのワイアが上昇しても、次のワイアは加工する。この電圧が適 用されている限りは、ゲートは、第３の面と検出器との間の電子の通路のための 障壁として働く。一致が発生した際は、トリガーされた電子が第３の面とゲート との間のドリフト場の通過の過程に止まっている間、ゲート電極は零ボルトをも たらす。この決定及び動作のために約２００ｎ　ｓの幅が現れ得る。

ゲートワイアからバイアスを除去すると、電子は通過でき、多ワイアへドリフト し、陽極ワイアの回りに通常の雪崩を起こし、陰極上の信号を引き起こすので、 Ｘ−及びＹ−座標が読み出される。

ゲート開閉の効果は、カウンタの後端が一致率で操作されるのみであるのに、前 端が信号事象に対応した非常に高い率で電子を生成することである。これは１０ ０・１よりも太きな改良であり、これは、検出された信号の信号／雑音比におい て対応する効果を有する。これは検出器における過密をも緩和する。

ゲート電極の効果の他の利点は、それが多ワイア領域からの陽イオンの逆伝導に 対する障壁として働くことである。

この配置の更なる利点は、通常の配置のように連続的よりもむしろゲートの開放 を有する一致の後のみに生成された大きな信号により、陽イオンの実際の発生が 減少されることである。

ゲート電極の最初の切り替えに伴う問題は、信号のレベル及び多ワイア検出器の インピーダンス、疑似信号が検出回路へ導入され得ることである。これを防止す るために、銅メフンユスクリーンがゲートの各側、即ちゲート電極に設けられて いる。

スクリーンは、電子ドリフト場を保持するために適用される電位源に接続されて いる。フレーム上の金属的障壁はゲートを完全に閉じる。ＡＣ連続は、間隙にブ リッジ接続された面実装コンデンサにより保持されるので、ゲート電極の回りの 障壁籠が生成される。

更なる問題は陽イオンが前端にドリフト後退することであり、これはＢ　ａ　Ｆ ２が常に完全な絶縁体であることに起因する。この問題は二つの測定により処理 される。第一に金属ワイアは周囲を結晶で傷付けられる。２５０μｍピッチの２ ５μｍ径のワイアによれば、なお９０％の余分な領域が存在するが、そこにはイ オンを捕捉するための電極が存在するので、大きな電荷軌道の長さも減少される 。

第二に、この結晶の前部においては、０．５ｍｍ幅の間隙が逆バイアスされる。

従って、　＋ｖｅ　イオンは結晶を駆動しない。これらが第１の面に到達した際 、結晶の前部における０、５ｍｍは、最も負の点であり、それ以上は進めない。

この不利益は、何らかのＵＶ光が第１の０．５ｍｍ間隙が効率的に失われるよう に変換する。Ｂ　ａ　Ｆ　２の厚さは、感度の改良を促道させ得る。これは、し かしながら、１６ｍｍの実際的最大の分解能に対する交換である。

国際調査報告　ＤｒＴ／ｎＱ　Ｑ２／ＬＩＩＯＡ＋フロントページの続き （７２）発明者　スチーブンソン、リチャードイギリス国、オーエックス１０・ ８ジエイエイチ、オックスフォードシャー、ウオーリングフォード、ブラックス トン・ロード

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．放射線検出器であって、シンチレーション結晶と、光学的放射線を電荷キャ リアに変換するための手段と、発生された電荷キャリアを検出するための検出手 段とを備えるものにおいて、 前記結晶１と前記検出手段９との間に位置する電荷キャリアの通路を抑制する手 段１７を備える間隙１９を特徴とする放射線検出器。
2. ２．前記電荷キャリアの通路を抑制する手段が、前記シンチレーション結晶に直 接に近接した逆バイアスグリッド１３を備えることを特徴とする請求項１記載の 放射線検出器。
3. ３．前記結晶が前記シンチレーション結晶から０．５乃至１．０ｍｍ離間されて いることを特徴とする請求項２記載の放射線検出器。
4. ４．前記バイアスが１００Ｖのオーダーであることを特徴とする請求項３記載の 放射線検出器。
5. ５．異なる場を横断して適用された間隙３，２１を増幅させる電荷の連続を含む ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
6. ６．一対の電荷増幅された間隙を含み、その第１は幅が３ミリメートルのオーダ ーであり、その第２は幅が９ミリメートルのオーダーであることを特徴とする請 求項５記載の放射線検出器。
7. ７．前記各々の間隙を横断して適用された３００Ｖ／ｍｍ及び１５０Ｖ／ｍｍの オーダーの場を特徴とする請求項６記載の放射線検出器。
8. ８．前記電荷キャリアの通路を抑制する手段が、前記結晶と前記検出手段との間 に配置されたゲート電極１７を含むことを特徴とする請求項１記載の放射線検出 器。
9. ９．放射線を検出する方法であって、光学的放射線を発生させるためにシンチレ ーション結晶を使用することと、前記光学的放射線を光子イオン化媒体により電 荷を生成するように使用することと、電場内の前記電荷を増加させることと、前 記増加された電荷を場生成電極の間の間隙を横断するようにドリフトさせること により、前記電荷キャリアからの信号を駆動することと、前記電荷キャリアのド リフト経路内に位置するゲート電極を制御するために前記信号を使用することと を備える。