KR20030014675A

KR20030014675A - 방사선 검출장치 및 방법

Info

Publication number: KR20030014675A
Application number: KR1020027016030A
Authority: KR
Inventors: 톰 프랑케; 블라디미르 페스코브
Original assignee: 엑스카운터 에이비
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2003-02-19
Also published as: JP2003536080A; AU2001262880B2; CN1433520A; SE0002080L; WO2001094981A1; SE0002080D0; US6731065B1; AU6288001A; KR100806067B1; SE518801C2; EP1287385A1; CN100350271C; CA2410495A1

Abstract

본 발명은 방사선 검출 장치에 관한 것으로서, 제 1 표면을 가지고 있어서 입사 방사선에 종속하여 광전자들을 방출하기 적합한 광캐소드(18); 방사선 빔(1)이 (상기 방사선 입구를 통해) 상기 장치 내부로 진입될 수 있도록 하여 그레이징 입사에서 상기 광캐소드에 영향을 미칠 수 있도록 배열된 방사선 입구(33); 상기 광캐소드의 제 1 표면과 상면하여 상기 광캐소드로부터 방출된 광전자들을 애벌런치 증폭에 적합한 전자 애벌런치 증폭기(21, 27, 29, 53); 및 상기 증폭기로부터 애벌런치 증폭된 전자들을 검출하기에 적합한 판독부(27, 29)를 포함한다. 또한 본 발명은 그에 따른 전리 방사선 검출 방법 및 상기 검출 장치를 포함한 평면 빔 X-선 촬영에 사용되는 배열에 관한 것이다.

Description

방사선 검출장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RADIATION DETECTION}

일반적으로 가스 검출기들은 약 10 keV보다 낮은 광자 에너지에서 매우 양호하게 작동한다. 가스 검출기들의 주요 장점들은 가스 검출기들이 고체 검출기에 비하여 제조비용이 저렴하고, 가스 검출기들이 신호진폭을 강하게 수십배로 증폭하는데 가스증식을 채용할 수 있다는 것이다. 하지만, 10 keV를 초과하는 에너지에서 상기 가스 검출기들은 양호하게 작동하지 못하는데 그 이유는 상기 가스의 정지력이 증가된 광자 에너지로 급속하게 감소하기 때문이다. 이는, 가끔 발산하는 방사선의 입사빔의 전환점들의 패럴랙스 오차에 기인하여, 그리고 X-선 흡수의 결과로서 발생되는 소위 장파장 전자들의 확장된 트랙에 기인하여 심하게 열화된 공간 분해능을 초래한다.

개선된 공간 분해능은 평면 빔 X-선 촬영(planar beam radiography)에 사용하기 위한 가스 검출기에 의해 달성될 수 있는데, 상기 검출기에서는 광자들과 가스 원자들 간의 상호작용에 의하여 방출되는 전자들이 입사 방사선에 수직방향으로추출될 수 있다. 이런 종류의 검출기는 발명의 명칭이 평면 빔 X-선 촬영 방법 및 장치 그리고 방사선 검출기이고 1998년 10월 19일에 본 출원인에 의해 출원되어 계속중인 국제출원번호 PCT/SE98/01873에 기술되어 있다.

하지만, 광자들과 가스 원자들간의 상호작용을 포함하는 이러한 검출기는 상대적으로 깊을 필요가 있고 가압된 가스를 포함할 필요가 있다. 더욱이, 이러한 검출기는 전자증식 동안 가속 전자들 뿐만 아니라 입사 방사선과도 상호작용하기에 최적화된 가스를 사용할 필요가 있다.

본 발명은 전체적으로 방사선 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 예를들어 의학용 방사선, 컴퓨터 단층촬영기(CT), 현미경 및 비파괴검사를 포함하는 다양한 분야에서 이용 가능하다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 빔 X-선 촬영 장치를 개략 단면도로 예시한다.

도 2 는 도 1 의 선(A-A)을 따라 취해진 바람직한 실시예의 개략 일부 확대 단면도이다.

본 발명의 목적은 전리 방사선을 검출하는데 애벌런치 증폭을 채용하여, 높은 공간 분해 측정치를 얻을 수 있게 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 높은 효율성을 나타내어 높은 S/N비(signal-to-noise ratios)를 나타내는 전리 방사선 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 민감하여 매우 낮은 X-선 플럭스를 채택하는데 사용될 수 있는 전리 방사선 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 효율적이고, 빠르고, 정확하고, 신뢰성있고, 사용하기 편리하고, 그리고 저렴한 전리 방사선 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 검출하는 동안 방출되는 전자들이 입사 방사선에 수직한 방향으로 추출될 수 있는 전리 방사선 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다. 여기에서 특별히 높은 공간 분해능을 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 목적은 성능 저하없이 높은 X-선 플럭스에서 작동할 수있고, 긴 수명을 가지는 전리 방사선 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따라, 특히 이러한 목적들은 첨부된 청구범위에서 청구된 장치 및 방법에 의해서 달성된다.

상기 검출 장치의 광캐소드에서 방출되는 전자들의 애벌런치 증폭을 채택함으로써 특히 민감한 장치 및 방법이 이루어져, 극히 적은 양의 방사선 채택에 대비할 수 있어서, 이미지들의 형성에 충분히 높은 신호 레벨을 얻게 하여, 매우 적은 노이즈 레벨을 나타낸다.

본 발명의 다른 장점은 신규의 검출장치가 자기장에 매우 민감하지 않다는 점이다.

본 발명의 또 다른 장점은 민감한 광역 검출기의 제조 및 사용을 저렴하게 제공한다는 점이다.

또한, 본 발명의 특징들과 장점들은 하기의 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도 1 및 도 2 로부터 명백해 질 것인데, 상기 상세한 설명과 도 1 및 도 2 는 단지 설명을 위하여 주어진 것인 바, 본 발명을 한정하지는 않는다.

다음의 설명에서는, 제한이 아닌 설명의 목적을 위해서, 특정 상세들이 본 발명이 명확한 이해를 제공하도록 특정 차원들과 재료들과 같은 것으로 설명된다.

하지만 본 발명이 이러한 특정 상세와 다른 실시예로 실행될 수 있음은 당업자에게 명확할 것이다.

평면 빔 X-선(1)의 평면에 수직한 평면에서의 단면도로 개략 예시하고 있는 도 1 을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예로서 평면 빔 X-선 촬영 장치가 기술될 것이다.

이 장치는 이미지화 될 피사체(7)의 조사를 위해 시준기 창(5)과 함께, 평면의 팬형태(fanshaped)의 X-선 빔(1)을 생성하는 X-선 소스(미도시)를 포함한다. 상기 시준기 창(5)은, X-선 회절 거울 또는 X-선 렌즈 등과 같이, 평면 X-선 빔을 형성하는 다른 수단으로 대체될 수 있다.

상기 피사체(7)에 투과된 상기 빔은 검출기(9)에 진입한다. 선택적으로 슬릿 또는 시준기 창(11)이 제공되는데, 상기 슬릿 또는 시준기 창(11)은 상기 X-선 빔과 맞추어져 상기 검출기(9)에 대한 X-선 빔(1)의 입구를 형성한다. 입사 X-선 광자들의 대부분은 상기 검출기(9)에서 검출되는데, 상기 검출기(9)는 챔버부(13, 53), 광캐소드부(17,18), 애벌런치 캐소드부(21) 및 애벌런치 애노드부(27, 29)를 포함한다.

상기 X-선 빔이 상기 광캐소드부(17, 18)와 애벌런치 캐소드부(21) 사이에서 비스듬하게 진입하여, 그레이징 입사(grazing incidence), 즉 작은 그레이징 각(α)에서 상기 광캐소드부에 영향을 미치게 상기 장치(9)는 배열되어 있고, 방향 설정되어 있다. 바람직하게는 상기 평면 빔 두께(t), 그레이징 각(α), 및 상기 장치(9)의 깊이(D)(즉 입사 방사선의 방향에 있어서의 길이)간에 관계들은 상기 광캐소드부의 대부분이 빔(1)에 의해 조사되게 적용된다. 상기 평면 빔 두께와 그레이징 각(α)이 예시의 목적으로 도 1 에서 과장되어 있는 것에 주의된다. 평면 빔 두께는 약 50 내지 500㎛이고, 그레이징 각(α)은 약 0.50 내지 50mrad이고, 바람직하게는 2mrad보다 작은 값이고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 mrad이며, 검출 장치 깊이(D)는 약 1 내지 10cm가 전형적인 값들이다. 매우 작은 그레이징 각(α)을 제공함으로써 높은 전환 효율이 역으로 공간분해능에 영향없이 얻어진다.

광캐소드부(17, 18)는 유전체 기판(17) 및 바람직하게 0.00001 내지 0.1 mm 두께의 CsI재질의 층인 얇은 광캐소드층(18) 또는 유기 광 컨버터 또는 어떤 다른 효율적인 기체, 액체 또는 고체상의 광 컨버터를 포함한다. 상기 광캐소드층 재료는 입사 방사선 빔(1)에 종속하여 광전자들을 방출할 정도의 일함수를, 즉 방사선 빔(1)의 광자 에너지보다 작아야만 하는 일함수를 가져야 한다

게다가 광캐소드부(17, 18)는 상기 광캐소드층 표면(도 1 에는 명시적으로 도시되지 않음)에, 예를들어 CsI재질로 이루어지고, 바람직하게 0.01 내지 1㎛의 두께층인 보호층을 포함할 수 있다. 광캐소드들은 광캐소드들과 접촉하고 있는 가스에 존재하는 작은 불순물에, 즉 상기 광캐소드의 시간에 따라서 양자효과의 감소를 야기하는 작은 불순물에 일반적으로 민감하다.

따라서, 상기 보호층은 상기 광캐소드층(18)이 장치(9)의 챔버(13, 53)에 있는 가스들과 직접 접촉하는 것을 보호할 것이나, 상기 광캐소드층 표면으로부터 방출되는 전자들 뿐만 아니라 입사 방사선을 투과시킬 것이다. 더욱이, 장점적으로 상기 보호층은 빛에 불투과성이며, 그 이유는 챔버(13, 53) 내에서 형광성이 나타날 수 있고 이러한 형광성 빛이 상기 광캐소드층에 도달할 수 없도록 하여 그 결과 원하지 않은 방식으로 상기 검출에 영향을 미치게 되는 더 많은 전자들과 충돌하지 못하게 해야 하기 때문이다. 만일 상기 보호층이 빛을 투과시키지 않는다면, 상기 보호층은 얇은 금속층에 의해 덮혀질 수 있는데, 상기 금속층은 빛을 투과시키지는 않고 입사 방사선 및 전자들을 투과시킨다.

상기 전극부(17, 18 및 21)들은 상호 평행하게 10㎛ 내지 10 mm의 단거리만큼 바람직하게 이격되어 있다. 더욱이, 사용하는 동안, 제 1 전압은 광캐소드(18)와 애벌런치 캐소드(21)사이에 인가되어, 영역(13)에서의 유동장을 초래하여 전극(21)을 향하는 전자들의 유동을 야기한다.

챔버(13, 53)는 바람직하게 가스로 충만되어 있는데, 상기 가스는 예를들어 이산화탄소 또는 헬륨과 이소부탄의 혼합가스, 또는 전자 애벌런치 증식(multiplication)에 적합한 어떤 다른 가스일 수 있다. 상기 가스(의 압력)는 바람직하게 대기압 상태이나, 대기압 상태보다 높은 압력상태일 수도 있고 낮은 압력상태일 수도 있다. 그러한 경우에 있어, 상기 검출기는 상기 X-선 빔(1)을 관통시켜 상기 검출기에 진입시키는 방사선 투과재료의 슬릿 입구창(33)을 구비한 기밀 하우징(31)을 포함한다. 더욱이, 상기 가스가 입사 방사선 빔(1)을 흡수하지 않거나 또는 단지 적은 양의 입사 방사선만을 흡수할 정도로 상기 가스 혼합물 조성 및압력이 선택되어야 함은 인식되어야 할 것이다.

상기 방출된 광전자들이, 바람직하게는 애벌런치 캐소드부(21)를 투과함으로써, 전자 애벌런치 증폭 영역을 향해 유동하여 전자 애벌런치 증폭 영역에 진입하도록 장치(9)는 배열되는데, 여기에서 광전자들은 제 2 전압에 의하여 증식될 것인데, 상기 제 2 전압은, 사용 중에, 애벌런치 캐소드부(21)와 애벌런치 애노드부(27, 29) 사이에 인가된다. 상기 애벌런치 애노드부는 유전체 기판(29)상에 전도성 애노드층(27)을 포함한다.

챔버(13)로부터의 광전자들이 캐소드(21)를 투과하여 애노드부(27, 29)를 향하여 가속되어 전자 증식을 발생시켜서 다수의 애벌런치 전자들이 애노드부(27, 29)에 도달하게 하도록 상기 제 2 전압은 선택된다. 또한 바람직하게는 상기 애벌런치 애노드부는 상기 전자 애벌런치에 의하여 유도된 펄스 검출을 위해 장치(9)의 판독부를 구성한다.

택일적으로, 상기 판독부는 애노드부(27, 29)와 별개로 형성될 수도 있다(도 1 에 미도시됨).

상기 판독부(27, 29)는 검출된 펄스의 처리를 위해 신호 처리 장치(도 1 에 미도시됨)에도 연결되어 있다. 상이한 X-선 광자들에 의한 전리(이온화)로부터 도출가능한 상기 펄스들은 개별적으로 검출되어, 단일-광자 검출이 실현된다.

상기 X-선 소스, 시준기창(5), 선택적인 시준기창(11) 및 검출기(9)는 예를들어 지지부(도 1 에 미도시됨)와 같은 적절한 수단에 의해 서로에 연관하여 연결되어 고정되어 있다.

다음에, 도 1 의 선A-A에 따라 취하여져 개략 일부분 확대 단면도를 나타내는 도 2 를 참조하여, 상기 검출기가 설명될 것이다. 하지만, 본 발명이 그러한 디자인에 한정되지 않음을 인식하여야 할 것이다. 예를 들어, 가능성 있는 다른 애벌런치 증폭 수단 디자인들은 발명의 명칭이 방사선 검출기, 평면 X-선 촬영에 사용되는 장치 및 전리 방사선 검출방법이고 1999년 4월 14일에 본 출원인에 의해 스웨덴 특허청에 출원되어 계속중인 출원번호 9901325-2에서 더 설명되어 있는 바, 상기 출원은 참고적으로 기재되어 있다. 상기 애벌런치 증폭 수단들이 고체상태 장치를 포함할 수도 있고 또는 액체 증폭 영역을 포함할 수도 있다는 것은 또한 인식되어야 할 것이다.

따라서 유전체(49)는 애벌런치 캐소드(21)와 애벌런치 애노드(27) 사이에 배열될 수도 있다. 이것은 도 2 에 도시된 바와 같이 가스 또는 고체 기판(49)을 지지하는 캐소드(21)일 수도 있다. 사용중에, 캐소드(21) 및 애노드(27) 사이에 인가되는 상기 제 2 전압은 바람직하게 가스로 충반된 복수의 애벌런치 증폭 영역(53)에 전기장을 형성한다. 상기 판독요소들(27) 중 단 하나와 상기 광캐소드층(18) 사이의 전기장 라인들은 도 2 에서 부호 55로 표시되어 있다. 상기 애벌런치 영역(53)은 서로 면하는 상기 애벌런치 캐소드(21)의 에지들 사이 및 주위의 영역과, 상기 애벌런치 캐소드(21) 및 애벌런치 애노드(27) 사이의 영역에서 형성되는데, 여기에서 사용중, 집중된 전기장이 상기 인가된 전압들에 기인하여 발생된다.

상기 애벌런치 영역들(53)은 개구부들 또는 캐소드(21)와 유전체 기판(49)에서 개구들 또는 채널들이 존재한다면 이 개구들 또는 채널들에 의해 형성된다. 상기 개구부들 또는 채널들은 예를들어 원형 또는 사각형의 단면적을 가진 임의의 형상으로 될 수 있다. 상기 개구부들 또는 채널들은 다수의 열로 배열될 수 있는데, 상기 개구부들 또는 채널들의 각각의 열은 복수의 개구부들 또는 채널들을 포함한다. 복수의 길이방향 개구부들 또는 채널들 또는 채널들의 열들은 상호간의 옆에, 상호간에 평행하거나 또는 입사 X-선과 평행하게 형성된다. 택일적으로, 상기 개구부들 또는 채널들은 다른 패턴으로도 배열될 수도 있다.

전도성 애노드는 또한 판독 요소들을 형성하는 다수의 패드들 또는 스트립들(27)을 포함하는데 상기 다수의 패드들 또는 스트립들은 상기 애벌런치 영역들(53)을 형성하는 상기 개구들 또는 채널들과 연관하여 배열되어 있다.

바람직하게 적어도 하나의 요소(27)는 각각의 개구부 또는 채널에 대비되어 있다. 상기 요소(27)는 기판(29)에 의해 서로 전기적으로 절연되어 있어, 신호 처리 장치(미도시됨)에 별개로 연결되어 있다.

도 2 에 도시된 바와 같이 복수의 판독요소들(27)을 제공함으로써 검출기(9)가 이루어지는데, 여기에서 상기 평면 방사선 빔(1)의 가로로 분리된 부분들에 의한 전리로부터 주로 도출가능한 전자 애벌런치들이 별개적으로 검출될 수 있다. 그 결과, 검출기(9)는 1차원 영상을 제공한다. 바람직하게, 상기 요소들은 연장되고 상기 방사선 소스에 향해 길다랗게 위치되어 있다. 그러한 경우에 있어, 요소들(27)은 상기 방사선 소스의 발산과 상기 방사선 소스까지의 유한 거리에 기인하여 팬-형상의 부에 놓여진다. 이러한 1차원 영상의 공간분해능이 역으로 매우 작은 그레이징 각(α)에 의해 영향을 받지 아니하는데, 그 이유는 상기 영상이 상기 입사 방사선의 방향에 수직방향으로 수행되기 때문임을 특히 주의되어야 한다.

상기 신규의 검출 장치의 폭은 의도된 용도에 바람직하게 맞추어진다. 전형적인 폭들은 의료용 X-선에 있어서 50cm 까지이나, 어떤 특정 용도에 있어서 상기 폭은 단일의 검출기 요소를 포함할 수 있게 0.1 mm 만큼 작을수도 있다.

동작에 있어서, 도 1 의 상기 검출 장치(21)는 검출하고자 하는 상기 방사선의 경로에 위치된다. 시험중에 상기 서브젝트로부터 직접 발산되는 입사 방사선들은 시준기(11)을 지나 광캐소드층(18)에 진입하게 하는 경로에서 주행하는 반면에 시험중에 상기 서브젝트에서 상기 검출 장치를 향하여 산란된 원하지 않는 방사선은 전형적으로 상기 시준기의 평면에 대한 일정한 각도로 진행하여 시준기(11)를 가로지를 수 없다.

상기 광캐소드층(18)과 충돌하는 입사 방사선으로부터의 광자들은 소위 광전자라고 불리우는, 전자가 방출되게 한다. 광캐소드 재료가, 상기 입사광의 광자 에너지보다 작아 전자들이 매우 용이하게 방출될 수 있게 하는, 특성 에너지로 불리어 지는 일함수(즉 캐소드 전자들의 결합 에너지)를 가지고 있다는 것은 중요하다. 더욱이, 사용된 기하학적 형상, 즉 상기 입사 방사선이 영향을 미치는 표면과 동일한 표면으로부터 방출되는 광전자들을 가지는, 기하학적 형상은 매우 높은 효율에 대비한다. 상기 입사 방사선의 흡수는 침투 깊이에 따라 지수함수적으로 감소하여, 상기 전자들의 대부분은, 상기 방사선이 입사되는 상기 표면에 근접해서 방출되어, 그 표면으로부터 상기 광캐소드층을 떨어뜨릴 수 있게 된다.

상기 광자 에너지와 상기 광캐소드 일함수의 차이값인 운동에너지를 가지는상기 방출 광전자들은 상기 애벌런치 캐소드(21)를 향해 유동된다(상기 애벌런치 캐소드는 상기 광캐소드층(18)보다 더 높은 전위로 유지된다). 상기 애벌런치 캐소드(21)에서 상기 광전자들은 상기 애벌런치 캐소드부(21)와 애노드부(27, 29) 사이의 강하게 집중된 전기장에 기인하여 가속된다(상기 애벌런치 애노드층(27)은 상기 애벌런치 캐소드 보다 훨씬 높은 전위로 유지된다).

상기 가속된 전자들은 영역(59)에서 다른 재료(예를 들어 원자들, 분자 등)와 상호작용을 하여, 전자-이온 쌍들이 생성되게 한다. 또한 그렇게 생성된 전자들은 상기 전기장에서 가속되어, 새로운 재료와 반복적으로 상호작용을 하여, 전자-이온 쌍들이 더 생성되게 된다. 이러한 과정은 상기 애벌런치 영역의 바닥에 위치된 애노드부(27, 29)를 향하여 상기 애벌런치 영역에서 상기 전자들이 진행하는 동안 그리고, 전자 애벌런치들이 형성되는 방식으로 계속된다.

상기 전자 애벌런치들은 각각의 판독 요소가 상기 신호 처리 장치(미도시됨)에 대한 신호 도관을 가지고 있어 개별적으로 검출되는 전기 펄스들을 검출 장치(9)의 상기 판독 요소들에서 유도한다. 상기 신호 처리 장치는 상기 펄스들을 처리한다. 즉 신호 처리 장치는 가능하다면 상기 펄스들을 형상화 시켜, 각각의 판독 요소(27)로부터의 상기 형상화된 펄스들을 적분하거나 또는 계산한다.

상술한 본 실시예에서 광캐소드부, 애노드부, 캐소드부 및 판독부의 특정 위치들과 기하학적 형상들이 기술되었다. 하지만, 본 발명과 관련하여 균등적으로 충분히 적당한 복수의 다른 위치들과 기하학적 형상들이 존재한다.

본 발명은 각각의 입사 X-선 광자가 하나 (또는 그 이상의) 검출기 전극 요소에서 하나의 유도된 펄스를 야기하는 것에 국한되지는 않는다.

또한 상기 내부-전극 체적들이 작아 이온들의 신속한 제어를 초래하여 공간 전하들에 대한 적거나 또는 전혀 없는 축적을 유도하는 것은 본 발명에 대하여 국한되지 않는다. 이것은 가능한 높은 비율로 작동을 만든다. 상기 작은 거리들은 낮은 작동 에너지를 유도하여 만일에 있을 수 있는 스파크들에서의 낮은 에너지를 초래하여서, 전자물품에 이롭게 한다. 상기 애벌런치 수단들에서의 상기 전기장 라인들의 집속은 또한, 사광 형성 억제에 적합하여, 스파크에 대한 위험을 감소시킨다.

더욱이, 그러한 경우에 있어 형광성 X-선과 같이, 원하지 않는 방사선을 기하학적으로 차별화 시키는 것이 가능해 지는데, 만일 차별화되지 않다면 상기 원하지 않는 방사선은 공간 분해능 및 민감도를 열화시킨다. 그러한 검출은 발명의 명칭이 전리 방사선 검출방법, 방사선 검출기 및 평면 X-선 촬영에 사용되는 장치이고 1999년 4월 14일에 본 출원인에 의해 스웨덴 특허청에 출원되어 계속중인 출원번호 9901326-0 및 발명의 명칭이 전리 방사선 검출장치 및 방법이고 2000년 2월 8일에 본 출원인에 의해 스웨덴 특허청에 출원되어 계속중인 출원번호 0000388-9호에 더 설명되어 있다. 이들 출원들은 여기에 참고적으로 편입된다.

변형예로서, 상기 전환 및 유동 갭(체적)에서의 상기 전기장은 전자 애벌런치들을 야기할 만큼 충분히 높게 유지되어, 예비-증폭 모드 상태에서 사용될 수 있다.

다른 변형예로서, 적어도 어떠한 경우에 있어서는, 상기 전극부(21)는 불필요하게 될 수도 있어, 층(18)과 요소들(27) 사이의 전기장이 영역(13) 및 영역(53)에 의해 구획형성되는 상기 전체 체적 내부에서 전자 애벌런치 증폭을 야기할 만큼 충분히 높은 상태로 유지될 수 있다.

더욱이, 모든 전극 표면들은, 상기 측정에 영향을 미치고 상기 검출기의 전기 장비를 파괴할 수 있는 스파크(만일에 있을 수 있는)에서의 상기 에너지를 감소시키도록 저항성 재료에 의하여 덮혀질 수도 있다. 그러한 저항성 층들은 발명의 명칭이 방사선 검출기 및 X-선 촬영에 사용되는 장치이고 1999년 4월 14일에 본 출원인에 의해 스웨덴 특허청에 출원되어 계속중인 출원번호 9901327-8에서 더 기술되어 있다. 이 출원들이 여기에 참고적으로 편입될 것이다.

택일적으로, 상기된 이유로, 상기 모든 전극들은 예를들어 실리콘과 같은 반도체로 제조될 수 있거나, 또는 단지 층(18) 및 층(27)만이 반도체 재료로 제조될수도 있다.

본 발명이 여러 방식으로 변형될 수 있음은 명백하다. 예를 들어, 상기 전압들은 상기 전기장이 발생되는 한 다른 방식들로 인가될 수도 있다. 그러한 변형들은 본 발명의 범주로부터 일탈하는 것으로서 간주되어서는 않된다. 당업자들에게 명백한 모든 변형들은 첨부된 청구범위 내에 포함되도록 의도된다.

특히, 방사선이 광캐소드와 상호작용을 하여 광개소드로부터 광전자들을 발산할 수 있도록 한다면 본 발명은 X-선 방사선과 다른 종류의 방사선을 검출하는데에 적용 가능하다. 따라서, 예를 들면 감마 방사선, X-선 방사선, 빛 뿐만 아니라 입자 방사선도 본 발명에 의해서 검출될 수 있다.

Claims

제 1 표면을 가지고 있어서 입사 방사선에 종속하여 광전자들을 방출하기에 적합하게 되어 있는 광캐소드(18);

방사선 빔(1)을 관통시켜 상기 장치 내로 진입하게 하여 그레이징 입사에서 상기 광캐소드에 영향을 미치게 배열된 방사선 입구(33);

상기 광캐소드의 제 1 표면과 직면하여 상기 광캐소드로부터 방출된 광전자들을 애벌런치 증폭시키기에 적합하게 되어 있는 전자 애벌런치 증폭기(21, 27, 29, 53); 및

상기 증폭기로부터 애벌런치 증폭된 전자들을 검출하기에 적합하게 되어 있는 판독부(27, 29); 를 포함하는 방사선 검출 장치(9)에 있어서,

상기 방사선 입구는 상기 방사선 빔이 상기 광캐소드와 상기 전자 애벌런치 증폭기 사이에서 상기 장치 내로 진입되어 상기 광캐소드의 상기 제 1 표면상에 영향을 미치게 배열되어 있고; 그리고

상기 광캐소드는 상기 방사선 빔에 반응하여 광캐소드의 제 1 표면으로부터 광전자들을 방출하기에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광캐소드는 0.00001 내지 0.1 mm 두께의 층인 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 광캐소드는 상기 방사선 빔의 광자 에너지 보다 작은 일함수를 가지는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광캐소드는 CsI재질 또는 토류 금속으로 제조되거나 또는 유기 광컨버터인 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

보호층은, 상기 광캐소드의 양자 효과 열화를 시간을 가지고서 야기하는 불순물들과 접촉되는 것으로부터 상기 광캐소드의 상기 제 1 표면을 보호하도록 상기 광캐소드의 상기 제 1 표면에, 제공되고, 또한 상기 방사선 빔에 대해서 투과성이 있고 그리고 상기 광캐소드의 상기 제 1 표면으로부터 방출된 전자들에 대해서 투과성이 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 보호층은 빛에 대하여 불투과성인 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 보호층은 빛에 대하여 불투과성인 얇은 금속층이 구비된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 상기 방사선 빔이 상기 장치 내로 진입되어, 0.50 내지 50 mrad의 그레이징 각(α)에서 상기 광캐소드에 영향을 미치게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 상기 방사선 빔이 상기 장치 내로 진입되어 2 mrad이하의 바람직하게는 0.1 내지 2 mrad의 그레이징 각(α)에서 상기 광캐소드에 영향을 미치게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 상기 방사선 빔을 투과시키는 창이 구비된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사선 입구 앞에 배열된 시준기(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는방사선 검출 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 애벌런치 증폭기는 애벌런치 증폭 매체로 충만된 일정 배열의 애벌런치 증폭 영역들(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 애벌런치 증폭 매체는 가스 또는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 애벌런치 증폭 매체는 액체인 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 애벌런치 증폭 매체는 고체인 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 개별적인 애벌런치 증폭 영역(53)은 유전체(49)에 의해 상호 분리된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 애벌런치 증폭기는 애벌런치 캐소드부(21) 및 애벌런치 애노드부(27, 29)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 애벌런치 캐소드(21)는 전자에 침투성이 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 애벌런치 애노드부 및 판독부는 단일부(27, 29)로 구성된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 판독부(27, 29)는 일정 배열의 판독요소들(27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 방사선 입구는 평면 방사선 빔(1)이 상기 방사선 입구를 통해 상기 장치 내로 진입되어 그레이징 입사에서 상기 광캐소드에 영향을 미치게 배열되고; 그리고 상기 판독부(27, 29)는 상기 평면 방사선 빔의 가로로 분리된 부분들의 흡수로부터 주로 도출가능한 전자 애벌런치들이 별개로 검출가능하게 배열된 것을 특징으로 하는 방사선 검출 장치.
X-선 소스, 상기 X-선 소스와 이미지화 될 피사체(7) 사이에 위치된 평면 X-선 빔을 형성하는 수단(5), 및 상기 청구항 중 어느 한 항에서 청구된 검출기로서, 상기 피사체에 투과되거나 또는 반사되는 상기 평면 X-선 빔을 검출하기 위해 위치되어 배열된 상기 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 빔 X-선 촬영에 사용을 위한 장치.
방사선 입구(33), 광캐소드(18), 전자 애벌런치 증폭기(21, 27, 29, 49, 53), 및 판독부(27, 29)를 포함한 검출 장치(9)에서 방사선을 검출하는 방법으로서,

상기 방사선 입구를 통해 상기 검출 장치 내로 방사선 빔(1)을 도입하여 상기 방사선 빔이 그레이징 입사에서 상기 광캐소드의 제 1 표면에 영향을 미치게 하여, 광전자들이 상기 영향을 미친 방사선 빔에 응하여 상기 광캐소드로부터 방출되게 하는 단계;

상기 전자 애벌런치 증폭기에 의해 상기 광캐소드로부터 방출된 상기 광전자들을 애벌런치 증폭시키는 단계; 및

판독부에 의해 상기 애벌런치 증폭된 전자들을 검출하는 단계; 를 포함하는 방사선 검출 방법에 있어서,

상기 방사선 빔은 상기 광캐소드와 상기 전자 애벌런치 증폭기 사이에서 상기 장치 내로 진입되고; 그리고

애벌런치 증폭되어 순차적으로 검출되는 상기 광전자들은 상기 광캐소드의 상기 제 1 표면으로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 도입된 방사선 빔은, 상기 광캐소드의 일함수보다 더 높은 광자 에너지를 가진 광자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 방사선 빔은 상기 방사선 빔이 0.50 내지 50 mrad의 그레이징 각에서 상기 광캐소드에 영향을 미치게 도입되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 방사선 빔은 상기 방사선 빔이 2mrad이하의 바람직하게는 0.1 내지 2 mrad의 그레이징 각에서 상기 광캐소드에 영향을 미치게 도입되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광캐소드는 CsI재료 또는 토류 금속으로 제조되거나 또는 유기 광컨버터인 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사선 빔은 상기 광캐소드의 제 1 표면에 제공되어 방사선 및 전자를 흡수하는 보호층을 통하여 투과되어, 상기 광캐소드의 상기 제 1 표면이 상기 광캐소드의 양자 효과 열화를 시간을 가지고서 야기할 수 있는 불순물들과 접촉되는 것을 보호하며, 여기에서 상기 방출된 광전자들은 상기 보호층을 통하여 투과되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에서

상기 검출 장치에서 방출된 어떠한 빛의 광자들도 빛에 불투과성인 층인, 금속층에 의해 상기 광캐소드에 도달될 수 없게 보호되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광전자들은 애벌런치 증폭 매체인 가스 또는 가스 혼합체와 같은 전리 가능한 물질로 충만된 일정 배열의 애벌런치 증폭 영역들(53)에서 애벌런치 증폭되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.
제 23 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,

평면 방사선 빔(1)은 상기 방사선 입구를 통하여 상기 장치 내로 진입되어 상기 평면 방사선 빔이 그레이징 입사에서 상기 광캐소드에 영향을 미치게 하고; 그리고 상기 평면 방사선 빔의 가로로 분리된 부분들의 흡수로부터 주로 도출가능한 전자 애벌런치들은 상기 판독부에 의해 별개적으로 검출되며, 이 판독부는 상기 전자 애벌런치들을 별개적으로 검출하기 위해 일정 배열의 판독요소들(27)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출 방법.