JPS595877B2 - Ｘ線検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電離箱型Ｘ線検出器整列体に係わる。

より詳しくは、本発明は電離相電極と接地された入力窓
との間の領域で検出器気体と相互作用するＸ線光子を検
出する確率を増大する構造に係わる。

Ｎａｔｈａｎ Ｒ，Ｗｈｅｔｔｅｎ及びＪｏｈｎ Ｍ、
Ｈｏｕｓｔｏｎの米国特許出願６１６９３０／１９７
５年９月２６日付（日本国特許願昭５ｌ−１１３７９１
）にはコンピユータ化断層写真装置内のＸ線光子の空間
分布を測定するのに使用される電離箱型Ｘ線検出器整列
体が記載されている。

この整列体は複数個のほぼ平行な平面状アノードを平行
な平面状カソードにて隔て、これ等電極を約１０気圧乃
至約５０気圧の範囲の圧力にある原子量の高い気体中に
封入して構成されている。

Ｘ線光子はこの気体と相互作用を成して光電子−イオン
対を生ずる。

電界が存在すると、こうして生じた電子はアノード上に
収電され、イオンはカソード上に集められその結果これ
等電極の近辺のＸ線強度に比例した電流が生ずる。

こうした電離箱整列体の複数のアノード及びカソード並
びに検出器気体は典型的には金属製圧力容器内に封入さ
れており、この容器にはＸ線光子に対し比較的透過性の
薄壁又は薄窓が少なくとも一つ備っている。

こうした電離箱整列体の好ましい具体例にあっては、こ
の窓は薄いアルミニウム薄板から成り、この薄板が集電
電極（即ち、カソード及びアノード）と垂直に約０．５
Ｍ乃至約１．５履隔てて配置されている。

そうした従来技術の電離箱整列体に於ける電界では、集
電電極と窓との間の空間中に発生した電子−イオン対は
検出器板に到達し損ない、従って電気出力信号に寄与し
ない。

約２０気圧乃至約３０気圧の範囲の圧力のキセノンガス
で充填された整列体では、窓を通過する６ ０ ｋｅｖ
Ｘ線の５あるいは１０％もの多くがこの”死空間内で
吸収され、これが整列体の量子検出効率及び雑音等価吸
収を著しく低下する要因となっている。

その為この検出器を導入した装置で検査を受けている患
者に施こすべきＸ線線量がこの゛死空間内の存在によっ
て実質的に増大する。

そこで、電離箱整列体の窓の内面上に誘電体材料の層を
配置すると、これによって、窓と集電電極との間の領域
に於ける電界が修正を受けてこの領域に生じたイオン−
電子対の集電確率が増大する。

本発明の好ましい具体例にあっては、この誘電体の窓と
は反対側の表面上に薄い導電性の層が配置されてアノー
ド電位に維持される。

本発明は窓と集電板との間の゛死空間″内に吸収された
Ｘ線によって生じる電子及びイオンの実質止金てを収集
することを可能にする。

これにより、電離箱整列体の有効吸収長がこれに応じて
長くなる。

本発明の特性と考えられる新規な特徴を特許請求の範囲
に記載しである。

本発明自体、並びに他の目的及び利点は図面に関連した
以下の詳細な記述によって更に理解されよう。

Ｘ線光子が重い気体の原子と相互作用することによって
電子−イオン対が発生する。

Ｘ線光子は一般には気体原子により吸収され即ちコンプ
トン散乱を受け、これによって気体原子の一電子レベル
より光電子が放出される。

光電子は、他の気体原子と相互作用し合ってこれ等原子
をイオン化しているこの気体中をば移動し、その結果電
子と正イオンのシャワーが生じて適当な電極上に集めら
れ電流が発生する。

こうした電子−イオン対が反対極性の２つの電極間の領
域内に生ずると、これ等の対は電界ラインに沿って電極
まで流動して電極間に正味電流流れをもたらす。

従って、電極間を流れる電流はこれ等電極近傍で相互に
作用し合うＸ線光子の総数の関数となる。

第１図は長居Ｘ線検出器の具体例の一部であって、この
具体例のより詳細な記載は前記参照のＮａｔｈａｎ Ｒ
，Ｗｈｅｔｔｅｎ及びＪｏｈｎ Ｍ、Ｈｏｕｓｔｏｎの
米国特許になされている。

平面状のアノード１０とカソード１２の複数個が格納容
器（図示せず）内の高圧キセノンガス１８の雰囲気中に
平行に整列して配列されている。

カソード１２は電圧源１６によって負の電位に維持され
、電圧源１６の正の端子は接地されている。

アノード１０はほぼ大地電位に維持され電流検出器回路
１４に接続され、これによって回路１４はアノードから
の電流の流れに比例した電気信号を発生する。

記載の便宜上記述の検出器整列体の具体例にあっては集
電電極はカソード及びアノードとして記載されるが、電
圧源１６の極性を逆にしカソード素子からの電流の流れ
を検出して同様の信号が得られることが当業者によって
理解されよう。

Ｘ線ビーム２２（ビームの強度は検出器整列体の長さに
沿って変動するのが普通である）がアノード板１０及び
カソード板１２とほぼ平行な方向から検出器ガス１８に
衝撃する。

ビームはＸ線放射線に対して比較的透過性の薄窓２０を
通過して検出器ガス１８に占められた領域内に入る。

ここに使われる用語”比較的透過性″とは、窓構造物中
でのＸ線吸収の確率が検出器ガス１８中でのＸ線相互作
用の確率より実質的に小さいことを意味している。

本発明の検出器の好ましい具体例にあっては、窓は典型
的には約３履乃至約６７ｍ１の範囲の厚さのアルミニウ
ム薄板から成っており、電気的に接地された圧力格納容
器の一部を構成し該容器に電気的に接続されている。

第１図中の点線はアノード１０、カソード１２及び接地
窓２０の間の領域に於ける等電位輪郭線を示している。

集電電極板１０及び１２並びに窓２０の間の領域に於け
る電界分布は概して窓の方に向っているので、この領域
でＸ線相互作用によって生じた電子はアノード１０へよ
りもむしろ窓に向って流れる傾向があり従って検出器回
路１４によって測定される電流には寄与しない。

第２図は本発明の検出器であって、この検出器は第１図
に例示した素子に加えて、窓２０の内面上に集電電極板
１０及び１２に隣接して薄い誘電体層２４を配置して含
む。

誘電体層２４はＸ線検出器技術でかかる目的に普通に使
われている任意の材料から成ることができ、例えば厚さ
略０．１２朧のポリカーボネートシー１−１Ｍｙｌａｒ
（登録商標）から成る。

、窓２０と集電電極板１０及び１２との間の領域に於け
る相互作用によって生じた電子は電界ラインに沿って接
地窓２０の内面上の誘電体層２４へ流動する傾向があり
、窓２０に電子が集って層２４を荷電し負の電位をもた
らし、この負の電位の働きによって電界が修正され、更
に電子がアノード板１０に向けて引き戻される。

第３図は第２図の検出器の別の具体例で、薄い誘電体層
２４が第２図の具体例と同様に導電性の窓２０の内面上
に配置されている。

この具体例ではアノード板１０及びカソード板１２が誘
電体層２４と接触して配置されており、これにより電極
板と窓との間に”死空間′”が形成されるのを回避して
いる。

第４図は本発明の検出器の好ましい具体例である。

アノード板１０及びカソード板１２は、第１図の従来技
術に関連して記載された態様で、高圧検出器ガス１８内
に配置されている。

アノード１０は電流検出回路１４を介して接地され、一
方カソード１２は電源１６によって負の電圧に維持され
、電源１６の正の端子が接地されている。

Ｘ線２２は薄い導電性の窓２０を通ってアノード１０及
びカソード１２と略平行な方向から検出器に入る。

窓２０は圧力格納容器の一部を形成し大地電位に維持さ
れる。

例えば、厚さ０．１２７１ｇ１１のポリカーボネートプ
ラスチック、Ｍｙｌａｒから成ることのできる薄い誘電
体層２４が窓２０の内面上に配置されている。

例えば０．０５Ｍ厚のアルミニウム薄板から成ることの
できる薄い導電性電極２６が誘電体２４の窓２０とは反
対側の表面上に配置される。

別法として、真空蒸着又は他の周知手段によって誘電体
薄板の表面上にアルミニウムその他の金属化層を付着さ
せて電極２６を構成してもよい。

電極２６は電源１６に接続されてカソード電位に維持さ
れる。

窓電極２６と集電電極１０及び１２との間の”死空間″
にこうして生じた電界が第４図の等電位輪郭線によって
例示されている。

この領域の電界はアノード１０の方向に向けられ、その
結果この領域に生じた電子はアノードに向つて流れる傾
向があり、従って電子はアノードに集められて電流検出
器回路１４によって測定される。

第４図の具体例は第２図及び第３図の具体例よりも必然
的に複雑に成っていて、電極２６を追加してカソード電
源に接続しているが、第４図の具体例による方が電界配
位がずっと安定であり誘電体層２４からの電荷の排流に
より起る可能性ある誤差をば受けにくい。

第２図の具体例に於ける大地へのこの電気的漏れによっ
て恐らく各ｍ１１５？に先立ち集電子に若干のＸ線パル
スを加えて電位を再度確立することが必要となろう。

同様に、第３図の誘電体層２４を通って電流が漏れると
望ましくない漏れ電流が起って検出回路１４によって測
定される電流の増大をきたそう。

本発明の検出器は従来技術の検出器よりも量子効率の増
大と雑音レベルの低下が著しい。

本発明の構造によって提供される有効検出器領域の増大
によって、１２０〜８０ｋＶｐ範囲のＸ線に対し、検査
を受ける患者に施こされるＸ線線量が９．１〜１３．２
％減少するものと算定された。

本発明によれば又、集電電極と窓集合体との間隔を増大
して検出器が構成できる。

この許容間隔の増大によって製造上の公差を緩和し検出
器のコストを低減する傾向がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の電離箱Ｘ線検出器整列体の図、第２
図は閉鎖窓の内面上に誘電体層を含んだ本発明の電離箱
整列体の図、第３図は集電電極を誘電体層と接触して配
置した第２図の検出器整列体の別の具体例を示した図、
そして第４図は誘電体の内面上に更に導電性の電極を配
置して含んだ第２図の検出器の好ましい具体例を示した
図である。 １０・・・・・・アノード、１２・・・・・・カソード
、１４・・・・・・検出器回路、１６・・・・・・電源
、１８・・・・・・キセノンカス、２０・・・・・・薄
窓、２２・・・・・・Ｘ線ビーム、２４・・・・・・誘
電体層、２６・・・・・・導電性電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電離性の検出用媒質中に配置された複数個の平行に
   並んだほぼ平面状のアノード板及びカソード板、前記ア
   ノードを大地電位若しくは大地電位近くに維持する手段
   、前記カソードと前記アノード間に電界を印加する手段
   、前記アノードから大地に流れる電流を測定する手段、
   及び前記アノード、前記カソード及び前記検出用媒質を
   封入し、Ｘ線放射線に対し実質的に透過性の薄窓を前記
   アノード及びカソードと垂直に隣接させて配置して含む
   容器手段を有し、前記窓が大地電位に維持されている型
   のＸ線検出器に於いて、前記アノード及びカソードに隣
   接する前記窓の内面上に誘電体材料の薄い層を配置した
   ことを特徴とするＸ線検出器。 ２ 前記誘電体層の前記窓とは反対側の表面上に薄い導
   電性の電極が更に配置されている特許請求の範囲第１項
   記載のＸ線検出器。 ３ 前記薄い導電性の電極を前記カソードの電位に維持
   する手段を更に含んだ特許請求の範囲第２項記載のＸ線
   検出器。 ４ 前記誘電体層がポリカーボネートプラスチックであ
   る特許請求の範囲第３項記載のＸ線検出器。 ５ 前記誘電体層の厚さが約０．１２ｗ１１である特許
   請求の範囲第４項記載のＸ線検出器。 ６ 前記の薄い導電性の電極がアルミニウム薄板から成
   っている特許請求の範囲第２項乃至第５項のいずれか１
   項に記載のＸ線検出器。 ７ 前記アルミニウム薄板の厚さが約０．０５Ｍである
   特許請求の範囲第６項記載のＸ線検出器。 ８ 前記導電性の電極が前記誘電体層の表面上に付着さ
   れた金属化層である特許請求の範囲第２項乃至第５項の
   いずれか１項に記載のＸ線検出器。 ９ 前記アノード及びカソードが前記誘電体層の表面と
   接触して配置されている特許請求の範囲第１項乃至第８
   項のいずれか１項に記載のＸ線検出器。 １０導電性材料の第１の薄板、該第１の薄板の内側主面
   上に配置され主面を持つ連続した誘電体材料の薄い層、
   及び該誘電体薄層の前記第１の導電性材料薄板とは反対
   側の主面上に配置され主面を持つ連続した導電性材料の
   第２の薄板とを有する、電離箱Ｘ線検出器整列体のＸ線
   入射用のＸ線透過性構造物を含み、更に該第２の導電性
   材料薄板を１個又はそれ以上のカソード構造物の電位若
   しくは該電位近くに維持する手段を含むＸ線検出器であ
   り、その結果、前記第２の導電性材料薄板と前記カソー
   ド構造物との間の領域内でＸ線の相互作用によって生じ
   た電子が隣接する１個又はそれ以上のアノード構造物ま
   で流されて集電及び測定を受ける上記Ｘ線検出器。 １１ 前記誘電体層がポリカーボネートプラスチックで
   ある特許請求の範囲第１０項記載のＸ線検出器。 １２前記第１の導電性材料薄板がアルミニウムから成り
   、前記誘電体層がポリカーボネートプラスチックである
   特許請求の範囲第１０項記載のＸ線検出器。 １３前記第２の導電性材料薄板が前記誘電体層の表面上
   に付着された金属化層である特許請求の範囲第１０項記
   載のＸ線検出器。 １４前記第２の導電性材料薄板が前記誘電体層の表面上
   に付着された金属化層である特許請求の範囲第１２項記
   載のＸ線検出器。 １５電離性の検出用媒質中に配置された複数個の平行に
   並んだほぼ平面状のアノード及びカソード、前記アノー
   ド及びカソードに接続されてアノードをカソードに対し
   正の電圧に維持し且つ該アノードに接続した電流測定手
   段を有する電源手段、及び前記アノード、前記カソード
   及び前記検出用媒質を封入し、前記カソードに対し正の
   電圧に維持された、Ｘ線放射線に対し実質的に透過性の
   薄窓を前記アノード及びカソードと略垂直に向は配置し
   て含む容器手段を包含する型のＸ線検出器に於ける、前
   記窓と前記平行なアノード及びカソードさの間の前記媒
   質中の電界分布をＸ線光子と媒質の間の相互作用によっ
   て生じた電子及びイオンを前記アノード上に集められる
   ように形成する改良に於いて、該改良は前記窓の内側主
   面上に配置され主面を持つ誘電体材料の薄い層、該誘電
   体層の前記窓と反対側の主面上に配置され主面を持つ薄
   電極、及び該薄電極に接続し薄電極を略前記カソードの
   電位に維持する手段を有して薄電極と前記平行なアノー
   ド及びカソードとの間の前記媒質中の電子を前記アノー
   ドに流れるようにしたＸ線検出器。 １６前記カソードの電位を維持する手段がカソードと前
   記薄電極を電気的に相互接続する導電手段より成る特許
   請求の範−第１５項記載のＸ線検出器。 １７電離性の検出用媒質中に配置された複数個の平行に
   並んだほぼ平面状のアノード及びカソード、前記カソー
   ドに対しアノードを正の電圧に維持することが出来、カ
   ソードとアノードの間に電界が生じるような手段、及び
   前記アノード、前記カソード及び前記検出用媒質を封入
   し、Ｘ線放射線に対し実質的に透過性であり前記カソー
   ドに対し正の電圧に維持することが出来る薄窓を前記ア
   ノード及びカソードと略垂直に向は配置して含む容器手
   段を包含する型のＸ線検出器に於いて、前記窓の内側主
   面に配置され主面を持つ誘電体材料の薄い層、及び該誘
   電体層の前記窓と反対の主面上に配置され、略前記カソ
   ードの電位に維持出来る、主面を持つ薄電極を有して、
   前記薄電極と前記アノード並びにカソードとの間の前記
   媒質中の電子は前記アノードに流れる傾向があり、該ア
   ノードは電流測定手段に接続されるＸ線検出器。 １８前記カソードと前記薄電極を電気的に相互接続する
   導電手段を含む特許請求の範囲第１７項記載のＸ線検出
   器。