JPH1145680A - ガス電子増幅素子およびガス電子増幅検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高い放射光の検出が可能な、ガス電
子増幅素子およびガス電子増幅検出器の提供。 【解決手段】 絶縁性支持体４と、前記支持体４面に所
定間隔を置いて交互に配設されたアノード電極５および
カソード電極６と、前記アノード電極５およびカソード
電極６にそれぞれ高電圧を印加する配線回路とを有する
ガス電子増幅素子８であって、前記アノード電極５およ
びカソード電極６の少なくとも一方は、互いに隣接・対
向する面側が絶縁被覆７によって放電が防止されている
ことを特徴とするガス電子増幅素子８である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射光を検出するた
めのガス電子増幅素子およびガス電子増幅検出器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】強い電場の掛かった空間内における放射
光の照射、この放射光照射による電離性ガス（不活性ガ
ス）の電離、二次電子の放出、さらに、二次電子の放出
の連鎖反応を利用したガス電子増幅検出器は、たとえば
Ｘ線CT(Computerised Tomgraphy)スキャナ装置などに使
用されている。

【０００３】図４ (a)は平面的に、また、図４ (b)は断
面的に、従来のガス電子増幅検出器の主要部を成すガス
電子増幅素子の構成例を示すものである。図４ (a)，
(b)において、１は絶縁性の支持体（たとえばポリイミ
ド樹脂フイルム）、２はアノード電極、３はカソード電
極である。そして、前記アノード電極２およびカソード
電極３は、絶縁性支持体１の一主面に櫛形微細なパター
ンの歯合で交互に配列されている。

【０００４】また、アノード電極２は、それぞれ端子
２′が分離しており、各アノード電極２ごとに、さら
に、カソード電極３は、一般的に、共通端子３′を介し
て図示を省略した配線回路を介して高電圧が印加される
ように構成されている。すなわち、各電極２，３の端子
２′および共通端子３′側は、それぞれ出力電流を制御
する高電圧を印加する回路に接続し、制御された出力電
流がコンデンサおよび増幅器を介して外部に出力する配
線回路に接続するように成っている。

【０００５】さらに、隣接する両電極２，３間には、前
記櫛形微細なパターン２，３面が電離性のガスに覆われ
る形に組み込まれる。なお、櫛形微細なパターン２，３
は、たとえばCr，Pd，Auなどをスパッター源とし、スパ
ッタリング法で多層的に形成される。

【０００６】そして、ガス電子増幅素子によるガス電子
の増幅、放射光の検出は、次のような挙動に基づいて行
われる。すなわち、強い電場の掛かった空間内の電離性
ガスは、放射光が入力されると、ガスの電離化が起こり
二次電子を放出する。ここで、放出された二次電子は、
近傍ガスないし周辺ガスの電離化を促し、いわゆる連鎖
反応による電子の雪崩現象を起こして電子が増幅され
る。増幅されたガス電子は、電界の掛かった空間内の各
アノード電極２側にそれぞれ到達し、このとき生じたイ
オンがカソード電極３に集められる。これが信号になり
（これら自身が）、結果的として、放射光の検出、ある
いは放射光量の検出が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のガス電子増幅素子の場合は、次のような不都合が認
められる。すなわち、従来のガス電子増幅素子において
は、検出不能など生ずることがあり、信頼性などの点で
問題がある。すなわち、上記ガス電子増幅素子のアノー
ド電極２およびカソード電極３は、前記図４ (b)に図示
したように、いずれも断面が角張った形状を成してい
る。

【０００８】換言すると、櫛形に、交互に歯合する微細
な各電極パターン２，３は、上面および側面とも平坦
で、断面が方形もしくは長方形を成しているため、両電
極２，３間に所要の高電圧を印加したとき、隣接する電
極２，３の対向する角張った部分間で放電を起こし易
い。

【０００９】そして、この放電の発生は、Arガスなど不
活性ガスの電離に伴う電子に起因する電流値に悪影響を
及ぼすだけでなく、微細な電極パターン（アノード電
極、カソード電極）２，３の焼損による検出不能化に止
まらず、短絡によるガス電子増幅検出器の破壊などを招
来する。つまり、放射光検出不能など生ずる恐れがあ
り、安全性の点で由々しい問題が懸念される。

【００１０】本発明は、このような事情に対してなされ
たもので、信頼性および安全性の高い放射光の検出が可
能な、ガス電子増幅素子およびガス電子増幅検出器の提
供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、絶縁
性支持体と、前記支持体面に所定間隔を置いて交互に配
設されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノ
ード電極およびカソード電極にそれぞれ高電圧を印加す
る配線回路とを有するガス電子増幅素子であって、前記
アノード電極およびカソード電極の少なくとも一方は、
互いに隣接・対向する面側が絶縁被覆によって放電が防
止されていることを特徴とするガス電子増幅素子であ
る。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載のガス電
子増幅素子において、アノード電極およびカソード電極
は、メッキパターニングで形成されていることを特徴と
する。 請求項３の発明は、絶縁性支持体、前記支持体
面に所定間隔を置いて交互に配設されたアノード電極お
よびカソード電極、前記アノード電極およびカソード電
極にそれぞれ高電圧を印加する配線回路を有するガス電
子増幅素子と、前記ガス電子増幅素子を内装し、かつ電
離性ガスの封有が可能な気密性容器と、 前記ガス電子
増幅素子に対向して気密性容器に内装され、封有された
電離性ガスに電場を掛ける電極と、前記気密性容器の一
部を成し、かつ容器内に放射光を導入する放射光導入部
とを具備するガス電子増幅検出器であって、前記ガス電
子増幅素子のアノード電極およびカソード電極の少なく
とも一方は、互いに隣接・対向する面側が絶縁被覆によ
って放電が防止されていることを特徴とするガス電子増
幅検出器である。

【００１３】すなわち、本発明は、高電圧が印加される
微細なアノード電極群およびカソード電極群における放
電の発生を防止するため、対向する電極の面側、特に角
の張った領域を絶縁体層で被覆した構成を採ることを骨
子としている。

【００１４】本発明において、アノード電極およびカソ
ード電極は、歯合して交互にアノード電極とカソード電
極とが配列する櫛形に形成されている。そして、このア
ノード電極群およびカソード電極群は、絶縁性支持体の
一主面に、たとえばCr，Pd，TiあるいはAuのスパッター
リングによって、電極の下地層を形成し、この下地層を
歯合する微細な櫛形にパターニングする。その後、この
櫛形パターンをメッキ電極として櫛形パターン面上に、
たとえばAuの電気メッキを行うことにより、各電極群が
作製される。

【００１５】ここで、微細な櫛形にパターニングされる
アノード電極は、一般的に、厚さ（下地層を含む）Cr：
500nm，Pd： 100nm，Au： 1μm 程度、幅10μm 程度、
長さ10cm程度である。また、カソード電極も、一般的
に、厚さ（下地層を含む）Cr： 500nm，Pd： 100nm，A
u： 1μm 程度、幅10μm 程度、長さ10cm程度であり、
隣接する両電極間は45μm 程度である。なお、アノード
電極はそれぞれ短冊状に配置され、これに歯合するよう
にカソード電極が櫛状に配置され、一般的に、カソード
電極は共通端子を採っている。

【００１６】本発明において、アノード電極群およびカ
ソード電極群を一体的に形成支持する絶縁性支持体は、
たとえばポリイミド樹脂などを素材とした厚さ20μm 程
度の樹脂フイルム、あるいはアルミナ、窒化アルミなど
を素材とした厚さ 1.0mm程度のセラミック薄板などが挙
げられる。

【００１７】本発明において、アノード電極およびカソ
ード電極の、対向する少なくとも一方の面側を被覆する
絶縁体は、たとえばポリイミド樹脂などであり、また、
その選択的な被覆は塗布もしくは蒸着などで行われる。
ここで、絶縁体による被覆は、互いに隣接する電極の少
なくともいずれか一方の対向面に行えばよく、さらに、
少なくとも一方の電極について、隣接する電極に対向面
側の角張った領域を局面化（曲率を持たせる）加工する
と、電極間での放電発生をより効果的に防止することが
できる。

【００１８】請求項１ないし請求項３の発明では、アノ
ード電極とカソード電極との間に高電圧が印加されて
も、隣接する電極の対向面間において放電が起こり難い
ので、放電発生による電極パターンの焼損などの恐れが
全面的に解消もしくは回避される。すなわち、放射光に
よるガスの電離で生じる二次電子、強い電場による二次
電子の増幅などが正常に進行するとともに、、電極間に
おける放電発生の恐れも解消するので、高い安全性およ
び信頼性のもとに放射光を検出することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１ (a)， (b)、図２およ
び図３を参照して実施例を説明する。

【００２０】図１ (a)は平面的に、また、図１ (b)は断
面的に、第１の実施例に係るガス電子増幅素子の要部構
成を示すものである。図１ (a)， (b)において、４は絶
縁性の支持体（たとえばポリイミド樹脂フイルム）、５
はアノード電極、６はカソード電極であり、これらアノ
ード電極５およびカソード電極６は、絶縁性支持体４の
一主面に櫛形微細なパターンの歯合で交互に配列されて
いる。ここで、櫛形微細なパターン５，６は、絶縁性支
持体４面上に、厚さ50nmのCr層、厚さ 100nmのPd層を順
次スパッタリングで形成した下地層とし、厚さ 1μm の
Au層を積層した構成と成っている。

【００２１】また、前記櫛形微細な各アノード電極パタ
ーン５は幅10μm 程度、各カソード電極パターン６は幅
100μm 程度、隣接する電極パターン５，６間は45μm
程度である。さらに、この実施例では、対向する電極パ
ターン５，６のうち、一方の電極パターン６の側面側
に、厚さ 3μm 程度のポリイミド樹脂層７が被覆されて
いる。

【００２２】なお、前記アノード電極５は、それぞれ端
子５′が分離しており、各アノード電極パター５ごと
に、さらに、カソード電極パターン６は、共通端子６′
を介して図示を省略した配線回路を介して高電圧が印加
されるように構成されている。すなわち、各電極パター
ン５，６の端子５′および共通端子６′側は、それぞれ
出力電流を制御する高電圧を印加する回路に接続し、制
御された出力電流がコンデンサおよび増幅器を介して外
部に出力する配線回路に接続するように成っている。

【００２３】上記櫛形微細な電極パターン５，６を有す
るカズ電子増幅素子８は、ガス電子増幅検出器としての
使用に当たっては、前記櫛形微細な電極パターン５，６
面が電離性のガスに覆われる形に、放射光入射窓を有す
る気密性容器内に組み込まれる。

【００２４】図２は、この発明に係るガス電子増幅検出
器の要部構成を示す断面図である。図２において、９は
電離性ガスの封有が可能で、かつ電子増幅素子８を内装
する気密性容器、10は前記ガス電子増幅素子７に対向し
て気密性容器９に内装され、封有された電離性ガスに電
場を掛ける電極である。ここで、気密性容器９は、電離
性ガスの送入口 11aおよび送出口 11bを側壁部に有する
皿状の気密性容器本体8aと、気密性容器本体9aの開口部
を封止する蓋体9bとで構成されている。

【００２５】すなわち、皿状の気密性容器本体9aは、ガ
ス電子増幅素子８を装着する一方、電離性ガスに電界を
加える空間部12を形成する凹部を設けたアルミナ製で、
かつ前記空間部12に不活性ガスを送入・送出する送入口
11aおよび送出口 11bを有するとともに、前記ガス電子
増幅素子８のに対する入出力ピン13を備えた構成と成っ
ている。また、蓋体9bは、たとえばAl製であり、その内
壁面側に、前記空間部12において電離性ガスに 2kV程度
の電場を掛けるAl製のドリフトプレート電極10が絶縁的
に配設され、その電極端子 10aが絶縁的に導出されてい
る。

【００２６】なお、この構成例においては、不活性ガス
（電離性ガス）は、Ar80％− C₂ H₅ 20％を流す方式を
採り、また、放射線は蓋体8bを透過し、高電場を掛けら
れた電離性ガスの存在する空間内12に導入される方式を
採っている。

【００２７】次に、上記構成のガス電子増幅検出器の動
作について説明する。

【００２８】気密性容器９に内装されているガス電子増
幅素子８の両電極５，６に、高電圧（一般的に、カソー
ド電極側− 250Ｖ程度，アノード電極側 250Ｖ程度）が
印加され、また、空間内12のドリフトプレート電極10に
は、 2kV程度の強い電場の掛かった状態にある。したが
って、送入・封入された電離性ガスは、蓋体9bを透過さ
せた放射光（たとえばＸ線）が入力されると、ガスの電
離化を起して二次電子を放出する。そして、放出された
二次電子は、近傍（周辺）ガスの電離化を促し、連鎖反
応によって（電子の雪崩現象を起こして）電子を増幅す
る。

【００２９】このようにして増幅されたガス電子は、電
界の掛かった空間内12の各アノード電極５側に到達し、
結果的に、各アノード電極５とカソード電極６との間に
それぞれ電流が流れる。したがって、各アノード電極５
とカソード電極６との間の出力を、各アノード電極５に
対応する端子５′ごとに、カソード電極６側の共通端子
６′との間に出力され、各アノード電極５ごとの電流値
により、放射光の検出、あるいは放射光量の検出が行わ
れる。

【００３０】この放射光の検出過程で、ガス電子増幅素
子８のアノード電極５およびカソード電極６間に高電圧
を印加されるが、アノード電極５とカソード電極６との
対向面は、一方の側面側が絶縁被覆７されているため、
隣接する両電極５，６間で放電を起こすことなく放射光
の検出が行われる。つまり、アノード電極５やカソード
電極６は放電によって焼損もしくは短絡を発生すること
もなく、高い安全性および信頼性のもとに放射光の検出
を行うことができる。

【００３１】図３は、第２の実施例に係るガス電子増幅
素子の要部構成を拡大して断面的に示すものである。図
３において、４′は絶縁性の支持体（たとえばアルミナ
薄板）、５はアノード電極パターン、６はカソード電極
パターンであり、これらアノード電極５およびカソード
電極６は、絶縁性支持体４′の一主面に櫛形微細なパタ
ーンの歯合で交互に配列されている。

【００３２】ここで、櫛形微細な電極パターン５，６
は、絶縁性支持体４面上に、厚さ50nmのCr層、厚さ 100
nmのPd層を順次スパッタリングで形成した下地層とし、
厚さ 1μm のAu層を積層した構成を成すとともに、各電
極パターン５，６の断面を蒲鉾型（角張った領域を取り
去り曲率を持たせてある）に加工してある。なお、この
断面蒲鉾型化の加工は、たとえばエッチング溶液に浸漬
するなどの手段で行える。 また、前記櫛形微細な各ア
ノード電極パターン５は幅10μm 程度、各カソード電極
パターン６は幅 100μm 程度、隣接する電極パターン
５，６間は45μm 程度である。さらに、この実施例で
は、一方の各電極パターン６の曲率面を含む側面側を、
厚さ 3μm 程度のポリイミド樹脂層７が被覆されてい
る。

【００３３】上記、各電極５，６の断面を蒲鉾型に加工
した構成の場合は、ポリイミド樹脂層７の被覆による隣
接する電極５，６の対向面側間における放電発生の防止
ないし回避が、より好適に行われ、安全性や信頼性の向
上が図られる。

【００３４】なお、本発明は、上記例示に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろの
変形を採ることができる。たとえば両電極５，６すべて
の対向面側を絶縁体層７で被覆してもよいし、また、両
電極５，６のいずれか一方の断面を蒲鉾型に加工した構
成としてもよい。

【００３５】

【発明の効果】請求項１ないし請求項３の発明によれ
ば、アノード電極とカソード電極との間に高電圧が印加
されても、隣接する電極間において放電が起こり難く構
成されている。したがって、放電発生による検出電流の
バラツキ、電極パターンの焼損などの恐れが全面的に解
消もしくは回避され、安全性や信頼性の高い放射光を検
出する手段が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係るガス電子増幅素子の要部構
成を示すもので、 (a)は平面図、 (b)は断面図。

【図２】実施例に係るガス電子増幅検出器の概略構成を
示す断面図。

【図３】第２の実施例に係るガス電子増幅素子の要部構
成を拡大して示を断面図。

【図４】従来のガス電子増幅素子の要部構成例を示すも
ので、 (a)は平面図、 (b)は断面図。

【符号の説明】

１，４，４′……絶縁性支持体 ２，５……アノード電極 ３，６……カソード電極 ７……絶縁被覆層 ８……ガス電子増幅素子 ９……気密性容器 9a……気密性容器の本体 9b……気密性容器の蓋体 10……気密性容器の空間部に電場を掛ける電極 11a,11b ……不活性ガス送・入口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性支持体と、 前記支持体面に所定間隔を置いて交互に配設されたアノ
   ード電極およびカソード電極と、 前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ高電圧
   を印加する配線回路とを有するガス電子増幅素子であっ
   て、 前記アノード電極およびカソード電極の少なくとも一方
   は、互いに隣接・対向する面側が絶縁被覆によって放電
   が防止されていることを特徴とするガス電子増幅素子。
2. 【請求項２】 アノード電極およびカソード電極は、メ
   ッキパターニングで形成されていることを特徴とする請
   求項１記載のガス電子増幅素子。
3. 【請求項３】 絶縁性支持体、前記支持体面に所定間隔
   を置いて交互に配設されたアノード電極およびカソード
   電極、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ
   高電圧を印加する配線回路を有するガス電子増幅素子
   と、 前記ガス電子増幅素子を内装し、かつ電離性ガスの封有
   が可能な気密性容器と、 前記ガス電子増幅素子に対向
   して気密性容器に内装され、封有された電離性ガスに電
   場を掛ける電極と、 前記気密性容器の一部を成し、かつ容器内に放射光を導
   入する放射光導入部とを具備するガス電子増幅検出器で
   あって、 前記ガス電子増幅素子のアノード電極およびカソード電
   極の少なくとも一方は、互いに隣接・対向する面側が絶
   縁被覆によって放電が防止されていることを特徴とする
   ガス電子増幅検出器。