JPS6238646B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射線を検出しかつ位置選出するため
の装置、特に電子放出現象を検出しかつ位置選出
するための装置に関するものである。

更に特定すれば、本発明の装置は紫外線および
可視光線から発せられる光子の検出に用いられる
ものである。また、本発明の装置は、同時に多数
の光子を発生する物理的現象を表示することがで
きる。

光子を検出するためには、二つの操作、すなわ
ち、すべての光子を一つあるいはいくつかの電子
に転換するという第一の操作と、測定可能な電気
的信号を得るため前記の転換された電子を増倍す
るという第二の操作を連続して実施する必要があ
るということが知られている。

光子の転換がただ一つの電子しかもたらさない
ような場合においては、検出はどちらかといえば
困難である。これは、たとえば、その波長が1000
Å以上の光に相当する12.3eV以下のエネルギー
を賦与された光子についての場合である。もし、
光子の検出に加えて、検出器における光子の転換
位置を選出することが要求されるならば、前記光
子の転換が前記一つの電子に相当するような十分
な振幅を伴う電気的信号を得ることを可能にする
ということが極めて重要である。

真空又はガス封入光電管、光伝導セル若しくは
光起電力セルおよび光電子増倍管（増倍型光電
管）は光線束を測定することができる。特に、光
電子増倍管は高感度を有しており、非常に弱い光
線束を測定することができ、かつまた単一の光電
子を位置選出することができる。しかしながら、
この光電子増倍管は製品として高い精密度が要求
され、それゆえに極めて高価なものとなつてい
る。また、その量的効率のうち10％の光電陰極の
効率に関連したものである。マイクロチヤネルが
存在しているにもかかわらず、かつそれを利用し
ていることによつて光電子増倍管の長さがかなり
の程度縮小されることは事実であるが、それでも
この光電子増倍管はかなり大きく扱いにくい。こ
の光電子増倍管の増倍係数はおよそ10⁵〜10⁶であ
り、かつその暗電流はおよそ10^-7である。更にま
た、この光電子増倍管に含まれている残留ガスか
ら発生される正イオンが光電陰極を徐々に破壊す
るということがあり、かつまた、単一の光電子に
相当するパルスのスペクトルは光電陰極の熱電子
のノイズパルスと容易に区別できないという欠点
がある。光子の転換がただ一つの電子しかもたら
さないような場合には、この単一の電子が失われ
る可能性が極めて高いということから、その放射
線を検出しかつその位置選出をするということは
非常に難かしいことである。このことは、特に、
そのエネルギーが12.3eV以下でありかつ波長が
1000Å以上であるような光子の場合にあてはめら
れる。大きな電子増倍がありバツクグラウンドノ
イズと明確に区別できるような信号を発生すると
いう場合にのみ、この検出は効果がありかつ利用
できるものとなる。もし、加えて、光電子転換の
位置を選出することが望まれるならば、この光電
子増倍管を、たとえば、近接集束の原理あるいは
電界レンズの利用に基づく検出可能な増倍帯域と
組み合わせるということが必要である。

単一の光電子を検出するための装置としてただ
一つ今日知られているのは「クワンタコン
（Quantacon）」型の光電子増倍管であり、これに
おいては、パルススペクトルは熱電子ノイズとは
明確に区別される。しかしながら、このような光
電子増倍管および前記したようなマイクロチヤネ
ル光電子増倍管は製品として極めて高い精密度が
要求され、それゆえ非常に高価なものである。ま
たこのような光電子増倍管は、光電陰極に関連す
る約10％の量的効率の減少があり、加えてどちら
かといえば大きくて扱いにくいものである。

本発明の一つの目的はこのような欠点を取り除
くことであり、特に、感光性付着物上での光電効
果あるいはガス混合物の光イオン化のいずれかに
よつて、又は同時に二つの方法によつて単一の光
子を検出しかつ位置選出することのできるような
放射線検出・位置選出装置を提供することであ
る。本発明の他の目的は検出可能な増倍帯域上で
の光電子の電解集束をもたらし、それによつて転
換位置の測定を確保することである。増倍帯域は
行い利得を有し、それによつてパルスを得ること
ができ、またその大きな振幅は電子装置のバツク
グランドノイズと放射線とを容易に区別すること
を可能にする。本発明による装置の設計は、操作
上欠陥が生じた場合に、その構成要素を修理でき
るようになつている。

更に詳細には、本発明は、密閉容器内の基準電
位に関して第一の電位にもたらされた少なくとも
一つの陰極と、互いに絶縁された複数の糸状陽極
および感光性手段とから成り、前記密閉容器が前
記陰極および陽極と正しく合わされ位置せしめら
れ容器内にもたらされた放射線に対して透明な開
口を具備しており、また更に二つの面をもつ絶縁
支持体から成り、この二つの面のうちの一方の一
部分が前記開口と正しく合わされ位置せしめられ
ておりかつ網目状のネツトワークを形成し前記陰
極を構成している導電性材料の層で被覆されてお
り、前記陽極の先端はとがつていてかつまた前記
陽極の軸はそれぞれ前記ネツトワークの網目の軸
と一致しており、これら陽極のとがつた先端は前
記陽極の各々の光子絶縁をもたらすよう絶縁支持
面に対して引つ込んでおり、かつまた前記絶縁支
持面が導電性網目のネツトワークで被覆されてい
るというような放射線を検出し、位置選出するた
めの装置に関する。

本発明の別の特徴によれば、前記開口の内面は
基準電位に関して第二の電位をもたらされた導電
性材料のウエブで被覆されている。

好ましくは、前記感光性手段は、陰極を形成し
ているネツトワークと同じ形状でありかつ前記ネ
ツトワーク上でいくつかの層に付着した感光性材
料のネツトワークによつて構成されている。

好ましくは、前記感光性手段は、前記密閉容器
内を循環する少なくとも一種の光イオン化可能な
ガスによつて構成されている。

更に別の特徴によれば、本発明による装置はま
た、基準電位に関する電位差によつて陽極を検出
し位置選出するための手段から成つている。

更に別の特徴によれば、前記絶縁支持体のもう
一方の面は、陰極を形成しているネツトワークの
網目と平行な、別の導電性材料の網目ネツトワー
クによつて被覆されており、このもう一つのネツ
トワークには前記基準電位に関して第三の電位が
もたらされている。

最後に、前記支持体は、好ましくは、前記陰極
を形成しているネツトワークの網目に相当する孔
があげられている。

本発明の他の特徴は、添付の図面に関連して単
に実施例として示された以下の記述によつて明ら
かになるだろう。

第１図に示されたような本発明の第一の可能な
実施例を構成している放射線を検出し、位置選出
するための装置は、密閉容器１内における、基準
電位に関して第一の電位V₂がもたらされた少な
くとも一つの陰極２と、絶縁部４によつて互いに
絶縁された複数の細線状陽極３から成つている。
この装置はまた、以下により詳細に説明されるよ
うな感光性手段から成つている。密閉容器１は陰
極２および陽極３と正しく合わされて位置せしめ
られた透明な開口５を具備している。陰極２は、
網目状のネツトワークを形成している導電性材料
の層１４によつて構成されており、この層は、絶
縁支持体６の面７上に、絶縁開口５と正しく合わ
されて付着せしめられている。陽極３は細線状で
あり、その先端８はとがつている。この陽極の軸
はそれぞれ前記陰極を形成しているネツトワーク
の網目と一致している。前記陽極の尖端部８は絶
縁支持体６の面７に対して引つ込んでいる。本発
明による装置の実施例においては、密閉容器内で
循環する光イオン化可能なガス混合物によつて構
成される感光性手段が備えられている。前記した
ようなガス若しくはガス混合物の循環をもたらす
このような手段は図示されていない。図面に示さ
れているような本装置の実施例においては、絶縁
支持体６には、それぞれ陰極を形成しているネツ
トワークの網目に対応している孔９があげられて
いる。以下に詳細に説明する如く、前記絶縁支持
体は、前記のような陰極を形成しているネツトワ
ークの網目に対応する孔がなくてもよい。密閉容
器１内に含まれているガス若しくはガス混合物
は、陽極尖端部附近における電界領域において高
く、安定した電子増倍を提供する。本発明による
装置のこの第一の実施例においては、光電子の転
換は、密閉容器１内に導入されたガス若しくはガ
ス混合物の成分の一つの光イオン化、あるいはま
た感光性付着物の光電効果によつて達成される。

本発明による装置の別の実施例によれば、絶縁
開口５の内面１０は、基準電位に関して第二の電
位V₂がもたらされた導電性材料のウエブによつ
て被覆されていてもよい。このウエブは前記開口
の内面上で薄い層状に付着せしめられてもよく、
あるいはまた非常に小さな直径のワイヤから成る
格子によつて構成されてもよい。本発明の装置の
このもう一つの実施によれば、ガス若しくはガス
混合物は密閉容器１内を循環し、その結果、電子
増倍は陽極先端部附近の電界領域において達成さ
れる。光電子の転換は密閉容器内のガス若しくは
ガス混合物の光イオン化によつて得られる。開口
５の内面１０上に位置せしめられた導電性ウエブ
１１には電位V₁がもたらされ、より良い効率で
もつて、陽極附近の電界領域において光電子の効
果的な放出を得ること可能にする。

本発明の装置の別の実施例によれば、絶縁支持
体６のもう一方の面１２は導電性材料の別の網目
状ネツトワーク１３で被覆されてもよく、これら
の網目状ネツトワークは陰極を形成しているネツ
トワークと平行に位置しており、基準電位に関し
て第三の電位V₃がもたらされている。陰極を形
成している網目状ネツトワークの場合における如
く、前記ネツトワーク１３は面１２上に薄い層と
して付着せしめられてもよい。このネツトワーク
はまた、開口に到達する放射線の位置に関連して
情報信号を収集するような絶縁ワイヤによつて構
成されてもよい。前に述べた実施例における如
く、ガス若しくはガス混合物が密閉容器１内を循
環し、かつまた光電子転換は前記密閉容器内を循
環するガス若しくはガス混合物の光イオン化によ
つて達成される。

本発明の装置の更に別の実施例によれば、密閉
容器１はいかなる光イオン化可能なガス若しくは
ガス混合物を含んでいないが、それゆえ、感光性
手段は絶縁支持体６の面７上の感光性材料の付着
物１７によつて、たとえば薄い層として、構成さ
れている。この場合、放射線Ｒは感光性付着物１
７上で作用し、電子を放出する。電子は、なだれ
現象が発生するような陰極ネツトワーク２を陽極
に接続している電界の力の列によつて排出され
る。感光性付着物が陰極ネツトワークを覆つてい
るというような本発明による装置の別の実施例に
おいては、前記したような種々の実施例に応じ
て、構造が考慮されるということは明らかなこと
である。事実、前に述べたケースのように、導電
性材料のネツトワーク１３が絶縁支持体６のもう
一方の面１２をカバーしてもよく、同様に、ネツ
トワーク若しくは導電性ウエブ１１が透明開口５
の内面をカバーするということを考えることも可
能である。加えて、この実施例においては、前記
密閉容器はガス若しくはガス混合物に充たされて
おり、このような条件下で、感光性層１４による
光電効果によつて、かつまた前記密閉容器１内を
循環するガス若しくはガス混合物における光イオ
ン化によつて、一斉に、光電子転換が実施される
ということは極めて明白である。感光性手段は、
それゆえ、二つのタイプがあり、それによつて、
光電転換は前に述べたような二つの効果によつて
同時に行なわれ、異なつた波長の二つの放射線を
検知し位置選出することができる。陰極のネツト
ワークが感光性付着物によつて被覆されると、陰
極は、感光性付着物が同じ支持体をもつていて
も、感光性付着物とは異なつた電極を形成する。

図面においては、また、容器の仕切り１７内で
陽極支持体４と絶縁開口５の間で絶縁支持体６を
保持するためのシム（shim）１５，１６が示さ
れている。

ガス若しくはガス混合物や密閉容器１内に導入
されているような本発明による装置の実施例の場
合においては、電子増倍は、少なくとも一つの陽
極尖端部での電界においてガイガーの法則等に従
つて行なわれる。ガス混合物は、前記装置の安定
した操作にとつて好適な圧力で、図示されていな
い手段の助けによつて、前記装置の本体全体を循
環する。前記装置の各部、特に、陽極およびその
支持体、陰極ネツトワークおよびその支持体は、
一体となつているかあるいはまた大きなサイズ
で、たとえば球状のような種々の形状をもつ検出
器を得ることができるような分離した構成要素の
一つの型として構成されており、種々の放射線源
に検出器を容易に適応させ、かつまた検出器のメ
インテナンスを容易にしているということが理解
されるべきである。本装置の厚みは縮小されてお
り、従つて本装置は重ねて使用することができ
る。本装置は多数の一次電子を発生する様々な種
類の該放射線を検出し位置選出することができ
る。複数の陽極が互いに独しているので、本装置
は一秒当り多数の事象を記録することができる。
加えて、本装置は、γ放射線転換器や中性子転換
器のような種々のタイプの転換器に組み入れるこ
とができる。最後に、図面にはまた、基準電位に
対して電位差をもつ複数の陽極を検出し位置選出
するための手段が示されている。実際、これらの
陽極の組み合せは、光電子増倍管におけるマイク
ロチヤネル・ウエハと同じような機能を有してい
る。これらの陽極はまた電子の数の実質上の増倍
を得ることができ、それによつてたやすく測定で
きる信号をもたらす。基準電位に対して電位差を
有するこれらの陽極を検出し位置選出するための
手段18はすでに良く知られており、詳しくは図示
されていない。この手段は、通常、前記基準電位
に対して電位差をもつ一つの陽極又は複数の陽極
を検出するための論理回路によつて構成されてお
り、このような手段はまた前記電位差を測定する
ための手段を含んでいる。

第２図の横断面に示されているのは絶縁支持体
６と陰極２の別の実施例である。前に述べた実施
例とは違つて、この支持体には孔がなく、陽極３
の尖端部８を支持している。前に述べた実施例に
おける如く、これらの尖端部は陰極の面に対して
引つ込んでいる。前述の場合における如く、もし
必要ならば、支持体６の面１２は、支持体６の面
７によつて担持された、陰極２を形成している網
目状のネツトワークと正しく位置合わせをされた
導電性網目状ネツトワークから成つていてもよ
い。また、支持体６の面７はまた感光性層１４に
よつて被覆されている。

上から見た第３図において示されているのは、
その上に陰極を形成している導電性網目状ネツト
ワーク２が付着された絶縁支持体６の面７であ
る。このネツトワーク２は、特にこの実施例にお
いては、ハニカム状構造をもつており、陽極３は
絶縁支持体６を貫通してあけられた孔９の中心に
配設されているということがわかる。

第４図は上から見た絶縁支持体６を示してい
る。この実施例においては、陰極は、絶縁支持体
６上に付着された導電層２によつて構成されてお
り、陽極３は絶縁支持体６の穴９の中心に位置せ
しめられている。

第３図および第４図に関連した上記の記述にお
いて、陰極が感光性層によつて被覆され、かつ絶
縁支持体６の反対の面（図示せず）が図示された
ものと同様のネツトワークを形成する導電層によ
つて被覆されてもよいということは、極めて明白
である。

前記したような装置においては、複数の陽極の
構成配置の点からかつそれらが互いに独立してい
るという事実から、かなり多くの電子結合構造配
列が極めて容易に得ることができる。

もちろん、本発明の範囲を越えることなく、上
記の記載について変更がなされてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の部分的断面図であ
る。第２図は陰極の形が第１図に示されたものと
は異なる本発明による装置の別の実施例の横断面
図である。第３図はハニカムウエブをもつネツト
ワークを形成している陰極の支持体の上面図であ
る。第４図は陽極と正しく位置合わせされた穴を
もつ絶縁支持体の表面上に付着された導電層によ
つて構成されている陰極の支持体の上面図であ
る。 （図中符号）、１……密閉容器、２……陰極、
３……陽極、５……透明開口、６……絶縁支持
体、１１……導電性ウエブ、１３……導電性ネツ
トワーク、１４……感光性層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉容器内の基準電位に関して第一の電位を
   もたらされた少なくとも一つの陰極と、互いに絶
   縁された複数の細線状陽極および感光手段から成
   り、前記密閉容器が前記陰極および陽極と正しく
   合わされ位置せしめられていて容器内にもたらさ
   れた放射線に対して透明な開口を具備しており、
   更にまた、二つの面をもつ絶縁支持体から成り、
   該二つの面のうちの一方の一部分が前記開口と正
   しく合わされ位置せしめられていてかつ前記陰極
   を構成している網目状ネツトワークを形成してい
   る導電性材料の層で被覆されており、前記陽極の
   先端はとがつていてかつ前記陽極の軸はそれぞれ
   前記ネツトワークの網目の軸と一致しており、該
   先端部分が導電性網目のネツトワークで被覆され
   た絶縁支持面に対して引つ込んでいることを特徴
   とする放射線を検出および位置選出装置。 ２ 前記開口の内面が基準電位に関して第二の電
   位をもたらされた導電性材料のウエブで被覆され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 ３ 前記感光性手段が前記絶縁支持部材の上部面
   上に付着された感光性材料の付着物によつて構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の装置。 ４ 前記感光性手段が更に前記容器内を循環して
   いる少なくとも一種の光イオン化可能なガスから
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の装置。 ５ 前記感光性手段が前記容器内を循環している
   少なくとも一種の光イオン化可能なガスにより構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の装置。 ６ 更に、前記基準電位に関して電位差を有す
   る、陽極を検出し位置選出するための手段から成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項から第
   ５項のいずれか１項に記載の装置。 ７ 前記絶縁支持体のもう一方の面が、陰極を形
   成しているネツトワークの網と平行な、導電性材
   料の網のもう一つのネツトワークにより被覆され
   ており、該もう一つのネツトワークには前記基準
   電位に関して第三の電位がもたらされていること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の装
   置。 ８ 前記絶縁支持体に前記陰極を形成しているネ
   ツトワークの網目に相当する孔があけられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   装置。