JPS5842941B2 - 電離箱型ｘ線検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明（ま、Ｘ線検出器、特にコンピユータ化されたＸ
線断層写真装置に用いて好適な電離箱型Ｘ線検出器及び
その製造方法に関する。

従来、この種の装置の検出器として、Ｘ線の空間分布を
測定する電離箱型検出器が用いられている。

この検出器の概略構成は、第１図に示すごとく複数個の
平面状アノード電極２と平面状カソード電極３とを交互
に、はぼ平行な間隔を保って電極保持板（例えば絶縁物
）１に配置し、これらの電極を約ｌＯ〜５０気圧の範囲
の圧力にある原子量の高い気体（例えばキセノンガス）
中に封入して使用される。

なお、Ｘ線は、第１図に示す矢印の方向から入射され上
記気体と相互作用をなして光電子−イオン対を生ずる。

電界が存在すると、生じた光電子はアノード電極２上に
集められ、イオンはカソード電極３に集められる結果、
これら電極には電極付近のＸ線強度に比例した電流が生
ずる。

第２図Ｌｔ、第１図に示す電離箱型Ｘ線検出器の電極部
の概略を示した図である。

図において、絶縁物に所定の間隔に溝５を設けた２枚の
電極保持板１を上下に一定間隔に配置し、上記溝５の中
にアノード電極２とカソード電極３とを交互に挿入して
、溝の内部で接着材４により固定する。

上記アノード電極２とカソード電極３との間の空間が電
離箱型Ｘ線検出器の１検出素子を形成する。

かかる検出器において、検出素子の高密度化を実現しよ
うとする場合においては、電極間隔ｄを小さくしなけれ
ばならなくなり、邑然のことながら絶縁物の沿面距離が
短縮される。

したがって、この状態でアノード電極２とカソード電極
３との間の絶縁抵抗を高い値に維持することは困難とな
り、アノード電極２からの暗電流が絶縁物表面を沿って
、カソード電極３へ流れこむために、信号電流を安定し
てカソード電極３から検出することは困難である。

この問題点を解決した電離箱型検出器の一例を第３図に
示す。

電極保持板１は、絶縁性部材７（例えばガラス）とこれ
に重ねられその接触面１１を堅牢に接着された導電性部
材６とからなり、かつ所定の間隔で上記導電性部材にま
で達する複数の溝５が設けられている。

２枚の上記電極保持板１（図においては、説明の都合上
片方の電極保持板のみ図示する）は互いに一定間隔に配
置され、上記溝５の中ヘアノード電極２とカソード電極
３が交互に挿入され、これら電極を保持する。

上記電極は、第３図に示す如く、その−側面のみが上記
溝５の側面に接着材８により接着される。

ここに、接着材８としてＧ！、例えば熱可塑性樹脂が使
用される。

上述の如く、溝の側面と電極の片面との間に間隙を有す
る構成となすことによりアノード電極２から、絶縁性部
材７の表面を沿って流れる暗電流は矢印９の経路を通り
導電性部材６に流れる。

このため導電性部材６を接地しておけば、アノード電極
２からカソード電極３へ流れこむ暗電流ｃ１除去され、
出力信号を安定に検出することができる。

かかる構造のＸ線検出器は、本発明者等の実験結果によ
れば次のような特性を有していることが判明した。

すなわち、絶縁性部材の表面を沿って流れる暗電流（１
、絶縁性部材の表面状態により大きく影響される。

たとえば、溝加工完了後の洗浄が完全でなく局部的に表
面に汚れが残っている場合や、組立作業中に作業者の不
注意により、絶縁性部材の表面を汚してしまった場合等
においては、その部分の表面抵抗０１低下する結果、汚
染された部分を流れる暗電流（１増大する。

このことは、電極保持板１の絶縁性部材面上の電位分布
が一様でなくなることになる。

この結果、カソード電極３に注入する電子に影響をあた
え、各カソード電極間の出力に微小な変化を生じせしめ
る結果となる。

また、絶縁性部材の表面全体あるいはある一部分が完全
に清浄であり、暗電流もその個所においては皆無である
場合において（マ、検出器内で発生した光電子か絶縁性
部材の表面上に蓄積され、帯電現象を生ずる。

この帯電現象か時間的に変動するために、絶縁性部材面
上の電位分布を乱す結果、これもカソード電極３に流入
する電子に影響をあたえるため、各カソード電極の出力
に微妙な変動か生ずる。

かかる点に鑑み本発明は、電極保持板の表面の電位分布
の均一化をはかるとともに、帯電現象を防止し、もって
信号電流を正確にしかも安定に検出することのできる電
離箱型Ｘ線検出器及びその製造方法を提供することを目
的とする。

上記目的を達成するために、本発明においては、電極保
持板の電極挿入用溝間の表面部を半導電性あるいは導電
性すなわち、非絶縁性にすることを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第４図Ｃ１、本発明に係る電離箱型Ｘ線検出器の第１の
実施例を示す図である。

電極保持板１ Ｇ１絶縁性部材７（例えばガラス）とこ
れに接着された導電性部材６（例えば金属板）とからな
り、かつ所定の間隔で上記導電性部材にまで達する溝５
が設けられている。

さらに、上記絶縁性部材の表面■及び溝の一側面■には
、半導電性膜１０（ｌＯ３〜ｌＯ３Ω・ＣＩＩ′Ｌ程度
の抵抗を有する物質からなる膜）が設けられている。

２枚の上記電極保持板１（図において（１、説明の都合
上片方の電極保持板のみ図示する）は互いに一定間隔に
配置され、上記溝５の中ヘアノード電極２とカソード電
極３が交互に挿入され、これら電極を保持する。

即ち、上記電極（１、図に示す如く、その−側面のみが
、上記溝５の半導電性膜１０か設けられた側（０面）に
接着剤８により接着されることとなる。

ここに、接着剤８としては、例えば熱可塑性樹脂（例え
ばポリテトラフルオロエチレン樹脂、４フッ化エチレン
−６７）化プロピレン共重合樹脂等）が使用される。

第５図及び第６図は第４図に示したＸ線検出器の製造方
法を説明する図である。

第５図ａに示すように、電極保持板１（１、導電性部材
６と絶縁性部材７とを重ねて両者の接触面１１を堅牢に
接着する。

つぎに切削機（例えばマルチワイヤーチェンソー）によ
り絶縁性部材を第５図すに示すように導電性部材６にま
で達する溝切り加工を行い所定間隔で複数の溝５を形成
する。

かくして溝切り加工の完了した電極保持板（１、導電性
部材上に絶縁性部材が所定の間隔をもって配列され、各
々の絶縁性部材の間には導電部材か露出していることに
なる。

溝切り加工後、第５図Ｃに示すように、電極保持板端部
の加工を行なう。

次に第６図ａに示すように例えば、図の矢印の方向から
、半導電性物質１０（例えばＴｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、等
の物質を酸素雰囲気中で蒸着させると、それぞれ、Ｔｉ
Ｏ□〜ｌＯ８Ω・ＣＩｒＬｓ Ｃｕ ｏ−１０６Ω”
ＣＩｆＬｓ Ｎ ｉＯ〜１０４Ω・ｍ、Ｖ２Ｑ５〜ｌＯ
５Ω・αなる抵抗をもった酸化物となる）を蒸着する。

その結果、絶縁性部材の表面■と溝５の一側面■にのみ
半導電性膜１０が設けられた電極保持板１を製作できる
。

上述の製造工程を経て製作した電極保持板１をたがいに
向い合せて固定し、溝内にアノード電極２とカソード電
極３とを交互に挿入する。

つぎに短冊型の熱可塑性樹脂８を第６図すのごとく、溝
と電極板との間にさしこむ。

この状態で、加熱炉により所定の温度（樹脂の軟化温度
近傍）まで加熱する。

上記熱可塑性樹脂８ｃ１、例えばポリテトラフルオロエ
チレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、３フツ化塩化エチ
レン樹脂、４フッ化エチレン−６７フ化プロピレン共重
合樹脂等であり、これらｃ″ｉ、上記熱処理（２８００
Ｃ〜２９０°Ｃ）により、電極２ｊ３を充分なる電気的
絶縁性（ＩＱ１４Ω・α以上）を保持して半導電性膜１
０に強固に融着する。

第６図Ｃは接着部分の詳細を示すものである。

熱処理後の接着部分をよく観察すると、熱可塑性樹脂が
熱処理によりわずかながら収縮した結果、絶縁性部材７
と電極２．３との間には一様に０，０１〜０．０２ｕ程
度の間隙ｄ１が生じている。

上述の如く、電極保持板の表面に半導電性膜を設けかつ
電極の片面に間隙を有する構造となすことにより、アノ
ード電極２から熱可塑性樹脂８の表面を沿って流れる暗
電流（１、半導電性膜１０を介して導電性部材６に流れ
る。

このために、導電性部材６を接地しておけば、アノード
電極２からカソード電極３へ流れ込む暗電流は両電極間
に露出している導電性部材で接地されてしまうために、
暗電流がカソード電極３へ流れ込むことは皆無となる。

さらに、溝加工後の電極保持板の表面を半導電性膜で覆
うことにより、表面を清浄に保つことが可能となる。

また、第６図Ｃに示すように、Ｘ線によってキセノン（
Ｘｅ）ガスが電離され、そのうちの光電子ｅか、再結合
しないまま電極保持板１の表面に飛来して来た場合にお
いても、上記表面は半導電性膜１０を介して接地されて
いるために、電極保持板の表面に＜１帯電現象（１発生
しない。

第７図（１、本発明の第２の実施例をその製造方法とと
もに示したものである。

電極保持板１には導電性部材１２（例えば、ガラス性炭
素、金属板）を使用し、切削機により溝切り加工を行い
、所定の間隔で複数の溝５を形成する。

溝切り加工の完了した上記導電性部材１２に第７図ａに
示すように、まず矢印Ａで示す方向から半導電性物質１
０を所定の厚さまで蒸着し、次に矢印Ｂで示す方向から
も同一の作業により半導電性物質１０を蒸着する。

その結果、図示するように、溝５の底部Ｏｃ１導電性部
材が露出し、他の部分は半導電性膜１０で覆われた電極
保持板１を作成することができる。

次に、上述の製造工程を経て製作した電極保持板１に各
電極を固定するのであるが、第１の実施例と同一の工程
で行うことができるので、その説明は省略する。

第７図すは、上述の製造工程を経て製作した電極保持板
１に第１の実施例で述べた電極固定方法にもとづいて、
各電極２，３を熱可塑性樹脂８により固定したときの図
である。

電極保持板１（１導電部材１２からなりかつ所定の間隔
で複数の溝５が設けられていると共に、上記溝５の底部
０以外の部分は半導電性膜１０で覆われている。

上記溝５の一側面■には、アノード電極２とカソード電
極３が交互に、かつ上記溝５の他の側面０と間隙ｄ１を
有して接着材８により固定されている。

ここで、導電性部材１２を接地すれば、アノード電極２
からの暗電流はアース側に流れるとともに、電極保持板
上に飛来する電子ｅも半導電性膜１０を介してその都度
アース側に流れてしまうので電極保持板上への帯電現象
は発生しない。

而して本実施例によれば半導電性膜１０Ｇｔアノード電
極２からのカソード電極３に流れ込む暗電流や電極保持
板上に飛来した電子を接地するとともに、アノード電極
と電極保持板（導電性部材１２）との間の放電を防止す
ることが可能となる。

しかも、絶縁性部材と導電性部材とを堅牢に接着する工
程か必要なくなり、電極保持板の製作を容易にすると共
に切削機で溝切り加工中に絶縁性部材と導電性部材との
接着面が（１げてしまう問題や電極組立作業中に作業者
の不注意等により溝部に衝撃を加えるなどして、絶縁性
部材（ガラス）を破損してしまうなどの問題をことごと
く解消することができるのである。

さらに、電極保持板を構成する導電部材１２として、特
にアルミニュームなど表面に酸化被膜を形成できる金属
を使用し、各電極２，３間の電気的絶縁性をより一層高
めることも可能である。

即ち、第８図ａに示すように、アルミニューム平板２０
に所定の間隔で複数の溝５を形成し、次に、同図すに示
すように平板２０の表面に一様な酸化被膜層２１を形成
する。

さらに、同図Ｃに示すように溝５の底部の酸化被膜層を
カッター等で除去し、アルミニュームを露出せしめる。

このような工程を経て製作された電極保持板は、表面■
及び溝の側面■、０が酸化被膜（絶縁膜）で覆われてい
るので、半導電性物質を上述の如く表面■及び溝の一側
面■にのみ蒸着し、各電極を溝の半導電性物質を蒸着し
た側（０面）に熱可塑性樹脂により接着する。

上述のような製造工程を経て製作した検出器においては
、電気絶縁は上記の酸化被膜層と熱可塑性樹脂によって
行なえるので、各電極間の電気的絶縁性を一層高めるこ
とができる。

次に、本発明に係るＸ線検出器の電極保持板を型による
成形加工によって作成する方法を第９図によって説明す
る。

まず、平板（例えば金属板）に切削機により溝切り加工
を行い所定間隔で複数の溝を形成し、所望の電極保持板
の原型１３を製作する。

この原型１３に、第９図ａに示すように、型材物質１４
（例えば石膏、プラスチック等の物質）を流し込み、型
材物質１４を硬化させたのち、両者を剥離すると、第９
図すに示すように型材物質１４には原型１３の形状とま
ったく逆な形状を転写することかできる。

この型材物質（雌型）１４に第９図Ｃに示すように有機
物１５を一様の厚さに流しこみ、加熱乾燥後、型材物質
１４と有機物１５とを剥離すると、第９図ｄに示すよう
に有機物１５の形伏目原型１３の形状と同一のものが得
られる。

本発明者等は、上記の有機物質１５として、フルフラー
ル（Ｃ５Ｈ６０２）＋ピロール（ｃ４ｎ５ｍが適邑であ
ることをみいだした。

フルフラール：ビロールニ４二６に選ぶと適度の粘性を
もち、しかも後述の焼成炭化工程においても炭素収率の
よいことがわかった。

重合用の触媒としては、塩酸（濃度３６％）を蒸留水で
４〜５倍に希釈し、これをフルフラール＋ピロールの混
合物に対して１〜３％添加する。

これを５０〜８０℃に加熱しながら攪拌すると２〜ｌＯ
分で重合が始まり、重合反応完了後には粘性をもった液
状となる。

これを型材物質１４に流し込み、この状態で空気中で室
温から８０℃まで０．５℃／分以下の速度で昇温し予備
加熱を行う。

次に、型材物質１４から有機物１５を剥離し、有機物１
５を真空中において、４５０℃まで加熱し硬化処理を完
了する。

つぎに、真空中で１０℃／關程度の昇温速度で１ＯＯＯ
℃まで加熱し、さらに１３０００Ｃ〜２５００℃まで最
終的に加熱すると、有機物１５はガラス状炭素に変る。

すなわち、ガラス状炭素の電極保持板を得ることができ
る。

上述の製造工程により製作された電極保持板は導電性（
ｔｏ−’Ω・傭程度）をもっているので、前述の第２の
実施例で述べた製造工程にもとづいて、半導電性物質の
蒸着せしめたのち、各電極を固定すれば、第７図すに示
した構成の検出器が得られる。

本発明によれば、電極保持板を型による成型加工により
作成することができるので同一形状の電極保持板を容易
に、しかも大量に製作することができるために、従来方
法である機械加工によって溝加工を行っていたのに比較
して作業時間の大幅な短縮が実現できるとともに、特性
の均一なＸ線検出器の製造が可能となる。

なお、以上の製造方法では、フルフラールとピロールの
混合物によるガラス性炭素を用いた場合について説明し
たが、他のガラス性炭素、例えば商品名「グラツシーカ
ーボン」あるいは商品名「セルロースカーボン」を用い
ても同様に製造することができる。

第１０図１−ｉ、本発明の第３の実施例を示す図である
。

図において、電極保持板Ｃｔ半導電部材１１６（１０３
〜ｌＯ３Ω・備程度の抵抗を有する物質）からなり、か
つ所定の間隔で複数の溝５が設けられている。

上記溝５には、電極２，３が交互に挿入され、これら電
極の一側面のみが上記溝の側面に接着材８により固定さ
れている。

本実施例が他の実施例と異なる点は、電極保持板自身を
半導電性を有する物質で構成したことである。

本実施例のように構成することにより、電極保持板の表
面に半導電性物質を蒸着せしめる工程を省略することが
できる。

なお、本実施例の如き半導電性部材からなる電極保持板
を製作するには、第９図で示した有機物１５の熱処理温
度を適当に調整すれば良い。

すなわち、上記有機物１５の熱処理過程中の固有抵抗を
測定してみると、低い温度で熱処理したものＬｔ高い値
を示し、高い温度で熱処理したものＣ１低い値を示す。

例えば、温度４００℃付近で熱処理した上記の有機物１
５は、１０５〜ｌＯ７Ω・αの抵抗値を示す。

したがって、まず、所定間隔に複数個の溝を有する電極
保持板原型に型材物質（例えば、石膏、プラスチック）
を流し込んで雌型を製作し、この雌型に有機物（例えば
フルフラールとピロールの混合物）を流し込み、この状
態で空気中で室温から８０℃まで０．５°Ｃ／分以下の
速度で昇温し予備加熱を行い、次に雌型から有機物を剥
離し、この有機物１５を真空中において、４００℃付近
まで加熱すれば、上記有機物は、それ自身半導電性物質
となる。

この結果、半導電部材からなるとともに、該半導電性部
材に所定の間隔で複数の溝を有する電極保持板が得られ
る。

而して、上述の工程を経て製作された電極保持板に各電
極を熱可塑性樹脂により固定すれば、第１０図に示した
構成の検出器が得られる。

以上の実施例において説明したように、電極保持板の電
極挿入用溝間の表面を半導電性にすると共に、上記溝の
側面と電極の片面との間に間隙を有する構造とすること
により、アノード電極からの暗電流がカソード電極に流
入することを防止することを防止すると共に検出器内で
発生した電子が電極保持板の表面において帯電すること
を防止することが可能となり、信号電流をより一層安定
に検出できる。

第１１図及び第１２図は本発明の第４の実施例を示す図
であり、特にその製造に長時間を要しない構造のＸ線検
出器を示す。

第１２図ａ及びｂＬＪ、その構造のＸ線検出器の電極保
持板の構造をその加工法と共に説明するための図である
。

同図ａに示すごとく電極保持板には、導電性部材３０（
例えばガラス性炭素、金属板）を使用し、切削機等によ
り溝切りカロエを行い、所定の間隔で複数の溝３１を形
成する。

上記溝３Ｎ！、断面盃伏即ち、下部が矩形であり、上部
が逆台形であるような形状に加工される。

これは、まず矩形の溝切りを行なった後に、この溝の上
端部を切り欠くことにより簡単に加工できる。

溝切り加工の完了した上記導電性部材３０に、第１２図
すに［Ｆ］で示す部分にのみ熱可塑性樹脂３２を静電塗
装等の方法により塗付する。

この結果、電極保持板１（ま電極挿入用溝間に必ず導電
性部材が露出した構造となる。

なお、上述の説明で目、電極保持板を切削機による溝切
り加工によって作成する方法について述べたが、上述の
方法で作成した電極保持板を原型に用いて前述した型に
よる成型加工法によって作成できることはもちろんであ
る。

上記の電極保持板１を２枚対向させて配置し、第１１図
に示すようにアノード電極２、カソード電極３とを交互
に挿入し、この状態で加熱炉により所定の温度（樹脂の
軟化温度近傍）まで加熱する電極２，３は電極保持板１
に溶着される。

ここで、熱可塑性樹脂３２（１各電極２，３を電極保持
板１に固定するとともに、各電極間の電気的絶縁を保持
する役目も兼ねている。

本実施例のごとく、あらかじめ電極保持板の所定の部分
に熱可塑性樹脂を塗付しておけば、検出器組立時には電
極を挿入するのみでよく、組立作業能率を大幅に向上せ
しめることが可能である。

上述の説明は、電極間隔が比較的太きく、シかも各電極
板の厚さが厚い場合であり、熱可塑性樹脂３２を静電塗
装などにより溝部に塗付したときも、第１２図すの［Ｆ
］部の溝の中にも一様な厚さに塗付することができるた
めに、各電極間の電気絶縁は熱可塑性樹脂３２で充分、
所定の値以上のものが得られる。

しかしながら、検出素子の高密度化が要求され、各電極
間隔が微小になり、電極板の厚さも薄いものを使用する
ようになると、それにともなって溝巾も狭くなってくる
。

したがって溝部のすみずみまで一様な厚さに熱可塑性樹
脂を塗付することが困難となり、場所によって（まピン
ホールが発生する場合がある。

このような場合に（１、各電極間の電気絶縁を所定の値
以上に確保することが困難となることも生じる。

このような場合において（１、電極保持板にアルミニュ
ームなど表面に酸化被膜を形成できる金属を使用し、第
１２図ａに示した形状に溝加工を行い、熱可塑性樹脂３
２を塗付する部分のみあらかじめ通常の陽極酸化により
酸化被膜層を作成する。

電気絶縁（１この酸化被膜層によって行い、熱可塑性樹
脂３２ｒｔ−ｓ、単なる電極を固定するだけの役目をす
ればよい。

さらに、酸化被膜に変る物質として、高純度のポリミド
樹脂を使用してもよい。

上記の樹脂は耐熱性、絶縁性にすぐれ、平坦で均一な被
膜を容易に得ることができる。

またクラックやピンホールの発生なしに膜を形成できる
特徴がある。

以上、説明したごとく、本発明Ｇ１アノード電極とカソ
ード電極とを保持する電極保持板において、上記電極が
挿入される溝間に非絶縁性部材、即ち導電性部材又は半
導電性部材が露出していることを特徴とするため、検出
器内で発生した電子が電極保持板の表面に飛来して来て
も、上記電子ｃ１上記の非絶縁性部材で接地されてしま
うので、電極保持板面上の帯電現象を防止することがで
き、非常に安定に信号電流を検出することができる。

また、電極保持板を成型加工により容易に製作できるこ
とは、検出器の製作時間を大幅に短縮することができる
とともに、同一形状のものを大量に製作でき、検出器特
性の均一化を実現できる。

さらに、熱可塑性物質をあらかじめ電極保持板の所定部
分に塗付しておくことにより、検出器の組立作業時間を
大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の電離箱型Ｘ線検出器の概略構成を示す
図、第２図及び第３図は、従来の電離箱型Ｘ線検出器の
要部の概略構成を示す図、第４図は、本発明の一実施例
の要部の構成を示す図、第５図ａ〜第５図Ｃ及び第６図
ａ〜第６図Ｃは、第４図の電離箱型Ｘ線検出器の製造方
法を説明するための図、第７図ａ及び第７図すは、本発
明の他の実施例の要部の構成をその製造方法とともに示
す図、第８図ａ〜第８図Ｃ及び第９図ａ′−第９図ｃ（
１、本発明に係る電極保持板の他の製造方法を説明する
ための図、第１０図及び第１１図は、本発明の他の実施
例の要部の構成を示す図、第１２図ａ及び第１２図ｂ？
：！、第１１図の電離箱型Ｘ線検出器に使用する電極保
持板の製造方法を説明するための図である。 １・・・・・・電極保持板、２・・・・・・アノード電
極、３・・・・・・カソード電極、４・・・・・・接着
材、５，３１・・・・・・溝、６・・・・・・導電性部
材、７・・・・・・絶縁性部材、８・・・・・・接着剤
、１０・・・・・・半導電性物質、１３・・・・・・原
型、１４・・・・・・型材物質、１５・・・・・・有機
物、３２・・・・・・熱可塑性樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の間隔で複数個の溝が設けられた電極保持板と
   、上記溝内で絶縁物を介して固定された複数個の平面状
   アノード電極と複数個の平面状カソード電極とからなる
   電離箱型Ｘ線検出器において、上記電極保持板が、上記
   溝を有する絶縁性部材とこれに接する導電性部材とで構
   成され、上記溝が上記導電性部材にまで達すると共に前
   記絶縁物と上記絶縁性部材との間に形成された半導電性
   部材又は酸化膜からなりかつこの半導電性部材又は酸化
   膜が上記導電性部材にまで達していることを特徴とする
   電離箱型Ｘ線検出器。 ２ 上記電極保持板が、上記溝を有する導電性部材で構
   成され、前記絶縁物との間に形成された半導電性部材又
   は酸化膜からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電離箱型Ｘ線検出器。