JPH084635Y2 - 放射線検出器 - Google Patents

放射線検出器

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JPH084635Y2
JPH084635Y2 JP1992000573U JP57392U JPH084635Y2 JP H084635 Y2 JPH084635 Y2 JP H084635Y2 JP 1992000573 U JP1992000573 U JP 1992000573U JP 57392 U JP57392 U JP 57392U JP H084635 Y2 JPH084635 Y2 JP H084635Y2
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JP
Japan
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JP1992000573U
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JPH04106788U (ja
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ファン アレル ゲラルダス
ハインリッヒ クール ウォルター
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips NV
Koninklijke Philips Electronics NV
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/22Measuring radiation intensity with Cerenkov detectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/02Tubes in which one or a few electrodes are secondary-electron emitting electrodes

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、光電陰極を有し放射線
を電子に変換する入射スクリーンと、エンベロープ内に
収容された電子光学系及び電子検知出射スクリーンとを
具える放射線検出器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の検出器は、例えば輝度を増幅す
るイメージ管において既知である。かかる輝度増幅管、
特にイメージインテンシファイヤの目的は、微弱な入射
事象を光学的に忠実な強い出射事象に変換することによ
り情報を増幅することにある。例えば光学像でなく、可
視スペクトル領域外の電磁放射線或いは粒子線により搬
送される像を、可視像に変換する必要がある場合、検出
器に変換機能を設ける。輝度増幅管の増幅度は、例えば
入射放射線により入射スクリーンの光電陰極から放出さ
れる光電子を10乃至30KVで加速することに主とし
て基づいている。それ以上の輝度増幅は、入射スクリー
ン及び出射スクリーン間の像を例えば表面区域で測定し
て10乃至50分の1に縮小することにより普通得られ
る。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】かかる像増幅管で光学
的に忠実な像を形成する場合には、電子光学像形成装置
に対して厳しい特定の要求が課せられると共に、入射ス
クリーンの幾何学的形状に対して種々の制約が課せられ
ている。
【0004】個別の光電子を検出するためには、極めて
能率的な光電陰極と、約10μsecの周期内で検出し
得る高2次電子放出機能を有する少なくとも第1番目の
ダイノードとを具える光電子増倍管を用いるようにして
いる。しかし、かかる光電子増倍管の入射窓が小さい場
合には、これら検出器の感度を高くするのは不可能であ
る。
【0005】本考案の目的は、光電子に対する通過時間
が短かく且つ個別の光電子検出に対する解像度が高い簡
単な電子光学系を使用することにより、放射線に対する
感度の高い非結像形検出器を提供せんとするにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本考案
はエンベロープと、該エンベロープ外の放射線をエンベ
ロープ内で電子に変換する入射スクリーンと、該入射ス
クリーンからの電子を捕集する電子検知出射スクリーン
とを具え、前記入射スクリーンは、エンベロープ内でこ
のエンベロープのほぼ球形部分の少なくとも2πの立体
角にわたり延在する光電陰極を含み、前記出射スクリー
ンは、前記エンベロープの凹部の端面に装着してこれが
光電陰極のほぼ全体からの光電子を捕集するようにした
放射線検出器において、前記出射スクリーンを、エンベ
ロープの球形部分の中心からその半径のほぼ約1/4な
いし1/3の距離の個所に、該半径に対して対称的に配
設するようにして、ほぼ100μsecよりも短い周期
内でほぼ全光電陰極からの光電子を検出するようにした
ことを特徴とする。
【0007】即ち、本考案では入射スクリーンの光電陰
極を少なくとも2πの立体角にわたりエンベロープ内に
延在させ、出射スクリーンをエンベロープの内側に配列
するとともに電子光学系によって光電陰極全体からの光
電子を出射スクリーンで捕集する。従って電子光学系の
像形成機能は本考案を実施する検出器において必要とし
なくなるため、出射スクリーンの位置、形状、寸法を適
合させて、この電子光学系により入射スクリーンの光電
陰極がエンベロープの内面の大部分を覆うようにする。
さらに入射スクリーンと出射スクリーンとの間に通常の
電位差を印加するだけで光電子に対する通過時間を極め
て短くすることができる。
【0008】好適な実施例ではほぼ球形のエンベロープ
の中心からみて、入射スクリーンの光電陰極が少なくと
も2πの立体角を覆うようにする。入射スクリーンは光
電陰極を具えるとともに出射スクリーンはシンチレーシ
ョン物質で造る。出射スクリーンは、例えばエンベロー
プの凹み部分に装着し、前記凹み部分には出射スクリー
ン内から放出される光子を検出する通常の光電子増倍管
を収容する。
【0009】非常に好適な実施例においては、出射スク
リーンは、例えば直接プリアンプに接続された半導体電
子検出器を具える。シンチレーション物質から造られる
出射スクリーンとこれに結合すべき光電子増倍管との間
を適切且つ能率的に光結合するためには、光ファイバー
板を用いる。或いは又、出射スクリーンに対向する端面
が比較的小さく、且つ光電子増倍管に対向する端面が比
較的大きな円錐状光導電体を用いることもできる。光結
合の離間した部分間の空隙には、離間部分の屈折率に適
合するオイルを充填するのが好適である。或いはまた、
これら離間部分を好適な手段、例えばカナダバルサムに
より接着することもできる。
【0010】検出感度を増大させるためには、出射スク
リーンを、減衰時間の短いシンチレーション物質で造る
のが好適である。この場合には蛍光物質の励起応答曲線
に電子的読取り技術を適用してシンチレーション物質の
関連する特性が検出に寄与し得るようにする。また検出
はp−n接合を有する半導体ウェハにより行って電子を
直接検出し得るようにする。
【0011】
【実施例】図面につき、本考案の好適な実施例を詳細に
説明する。光電陰極に入射スクリーンと、シンチレーシ
ョン出射スクリーンと、該出射スクリーンに適切に結合
し且つ適合させた光電子増倍管とによる組合せによっ
て、検出器の入射スクリーンからの1個の光電子を例え
ば、光電子増倍管内で10乃至100個の光電子に変換
することができる。
【0012】本考案を実施するための検出器のエンベロ
ープ1を図に示す。このエンベロープは、その大部分
を、ほぼ球形とし、中心Mを有す球として形成する。球
形部分の内面には、光電陰極5を有する入射スクリーン
を設け、このスクリーンは、例えば立体角で少なくとも
2πにわたり延在させるようにする。この場合入射スク
リーンを、光電陰極により形成し、これに電位源を、貫
通導入線7及び球形部分の内面に設けた導電細条9を経
て接続し得るようにする。光電陰極5を具える入射スク
リーンを設けるかかる実施例においては、エンベロープ
を検出すべき光子に対して透明とする。この目的のた
め、球形部をガラスで造るようにする。あるいはまた入
射スクリーンを蛍光体で造ることもでき、この入射スク
リーンを例えばX線像増強管に用いる型の光電陰極とす
ることができる。この場合、検出すべき放射線例えば紫
外線、粒子線或いはX線に対してエンベロープは、透明
とし、蛍光層は、この放射線を受けてこれを光電陰極が
受け易い光子に変換する。また、エンベロープをガラス
以外の材料で造ることもできる。本例ではガラスエンベ
ロープを用いる場合、蛍光スクリーンをエンベロープの
外面にも設け得るようにする。その理由はエンベロープ
外面の蛍光スクリーンに像を形成する必要がないからで
ある。また、入射スクリーンは、これをエンベロープの
内壁に直接設けるが、自己保持スクリーンとしてエンベ
ロープ内壁に近接して設けることもできる。
【0013】特定の例では、検出器に、チェレンコフ放
射の検出に対し、即ち例えば400mμの波長のスペク
トルの近紫外線又は短波長青色部の光子に対して最適の
感度を有する光電陰極を有する入射スクリーンを設ける
が、この場合約60mμの波長をもつ放射線に対しても
好適な感度が得られるようにする。これがため酸化イッ
トリウムを含む蛍光体が好適である。
【0014】電子を検出する出射スクリーン11は、入
射スクリーンにおいて中心Mとする立体角の空間2等分
線を形成するエンベロープの球形部分の半径Rに対して
対称に配設する。図に示す実施例の出射スクリーン11
は、エンベロープ内の凹部15の壁端部分13に装着す
る。球形部分の半径Rが例えば170mmの場合には、
出射スクリーンは例えば中心Mから40乃至60mmの
距離に位置させるようにする。凹部内に装着された光電
子増倍管17と出射スクリーンとの間を適切に光結合す
る場合には、円錐状光導体21を、壁端部分13と光電
子増倍管の入射窓19との間に配設する。円錐状光導体
の大きな端面25だけでなく小さな端面23も対向して
位置するガラス窓に適切なオイル或いは接着剤により連
結することができる。
【0015】円錐状光導体の側面27は、例えばつや出
しにより、光が内部反射するように形成する。凹部に
は、拡開部分を設けて、電源29を装着するためのスペ
ースを形成する。この電源は、例えば光電子増倍管の種
々のダイノードに対しては高電圧発生器とし、且つ出射
スクリーンに対しては例えば25KVの高電圧を発生し
得るようにする。出射スクリーン電圧は、凹部の広い部
分と狭い部分との間の肩部分に設けた貫通導入線31と
内部導体33とを介して出射スクリーンに供給する。凹
部15の残存するスペースに、例えばゴムのような電気
絶縁体35を充填するようにする。光がエンベロープを
透過してしまうような高電圧によるポテンシャル光現象
を防止するために、入射スクリーンが延在しないエンベ
ロープの外壁の少なくとも一部分を、導電体層37で被
覆する。検出器を全方向からの光子の検出に用いる必要
がある場合には、導電体層37はこれら光子が透過する
ように構成する。これがため光子は背後からエンベロー
プに入射し得、従ってエンベロープを通過した後にも光
電子が光電陰極内に放出され得るようになる。出射スク
リーンに発生した光子が光電陰極を有する入射スクリー
ンに到達するのを防止するために、遮光体39を凹部の
壁に設けると共に出射スクリーンには、その内側に25
KVの電圧で加速された電子を透過するが光学的には不
透明である遮蔽体41を設けるようにする。
【0016】電源は、導電体43を経て光電子増倍管に
接続する。また導電体45は信号出力用としても使用す
る。
【0017】実際には電子光学系は、ほぼ零電位に維持
される光電陰極と例えば25KVの電圧に維持される出
射スクリーンとだけにより構成する。光電陰極上の2つ
の位置に対して、光電陰極から直角に出る光電子につい
て算出した電子通路51と、光電陰極から45°の角度
で出る光電子について算出した電子通路53とを図面に
示す。
【0018】本考案の検出器は、天文学の研究で検出し
ようとしているニュートリノ及びミューオンの検出装置
に用いるのに特に好適である。物質とニュートリノとの
間の相互作用は、非常に小さく、例えば深水中にて計測
を行うことにより、検出装置内で放射線がじょう乱され
るのを避ける必要がある。ニュートリノ及びミューオン
によって発生するチェレンコフ放射は立体的な検出器マ
トリックスにより計測することができる。この検出器の
より詳しい情報は、サイエンティフィック アメリカン
1981年2月号104−113ページに、ラーニド
及びアイクラが発表した論文に掲載されている。
【0019】この目的のため、図面に示す検出器を好適
には球状の圧力容器57内に収容しうるようにする。本
例検出器に対しては、圧力容器は検出器の球状エンベロ
ープ1より著しく大きくする必要はない。この圧力容器
を例えば2個の半球で構成し、これら半球を連結部材5
9により組立てて一体に形成し得るようにする。圧力容
器と入射スクリーンとの間のスペース61には、光結合
のためオイルを充填する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図面は本考案放射線検出器の構成を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 エンベロープ 5 入射スクリーン(光電陰極) 7 貫通導入線 9 導電細条 11 出射スクリーン 15 凹部 17 光電子増倍管 19 光電子増倍管の入射窓 21 円錐状光導体 29 電源 37 導電体層 39 遮光体 51,53 電子通路 57 圧力容器

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンベロープと、該エンベロープ外の放
    射線をエンベロープ内で電子に変換する入射スクリーン
    と、該入射スクリーンからの電子を捕集する電子検知出
    射スクリーンとを具え、前記入射スクリーンは、エンベ
    ロープ内でこのエンベロープのほぼ球形部分の少なくと
    も2πの立体角にわたり延在する光電陰極(5)を含
    み、前記出射スクリーン(11)は、前記エンベロープ
    の凹部の端面(13)に装着してこれが光電陰極のほぼ
    全体からの光電子を捕集するようにした放射線検出器に
    おいて、前記出射スクリーンを、エンベロープの球形部
    分の中心からその半径のほぼ約1/4ないし1/3の距
    離の個所に、該半径に対して対称的に配設するようにし
    て、ほぼ100μsecよりも短い周期内でほぼ全光電
    陰極からの光電子を検出するようにしたことを特徴とす
    る放射線検出器。
JP1992000573U 1982-06-23 1992-01-10 放射線検出器 Ceased JPH084635Y2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8202546 1982-06-23
NL8202546A NL8202546A (nl) 1982-06-23 1982-06-23 Stralingsdetector.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04106788U JPH04106788U (ja) 1992-09-14
JPH084635Y2 true JPH084635Y2 (ja) 1996-02-07

Family

ID=19839930

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58110287A Pending JPS599576A (ja) 1982-06-23 1983-06-21 放射線検出器
JP1992000573U Ceased JPH084635Y2 (ja) 1982-06-23 1992-01-10 放射線検出器

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58110287A Pending JPS599576A (ja) 1982-06-23 1983-06-21 放射線検出器

Country Status (5)

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US (1) US4564753A (ja)
EP (1) EP0097403B1 (ja)
JP (2) JPS599576A (ja)
DE (1) DE3372149D1 (ja)
NL (1) NL8202546A (ja)

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Effective date: 20060822