WO2011135682A1 - ガス封入型比例計数管 - Google Patents

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WO2011135682A1 PCT/JP2010/057501 JP2010057501W WO2011135682A1 WO 2011135682 A1 WO2011135682 A1 WO 2011135682A1 JP 2010057501 W JP2010057501 W JP 2010057501W WO 2011135682 A1 WO2011135682 A1 WO 2011135682A1
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清水一明
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Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
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Rigaku Denki Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/18—Measuring radiation intensity with counting-tube arrangements, e.g. with Geiger counters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
    • H01J47/06—Proportional counter tubes

Definitions

  • the present invention relates to a gas-filled proportional counter for X-ray detection.
  • a gas-filled proportional counter As an X-ray detector used in a fluorescent X-ray analyzer or the like, there is a gas-filled proportional counter (see, for example, Patent Document 1).
  • a detection gas also called a detector gas or counting gas
  • organic gases, water vapor and other impure gases are gradually released from the inner surface of the case. Therefore, there is a problem that the counting performance such as the energy resolution and the gas amplification degree deteriorates with the passage of time in the detection gas.
  • the members constituting the case are made of stainless steel with a small amount of impure gas release, and the case members and windows are joined together. Measures are taken such as joining the member by welding or brazing, and performing high-temperature vacuum baking before sealing the detection gas to sufficiently release the impure gas. This is based on the common general knowledge that the case should be sealed in a clean state by eliminating as much as possible members that may release impure gas into the case.
  • impure gas discharged from the inner surface of the case In addition to the impure gas released from the inner surface of the case, the impure gas entering from the outside of the case through the joint between the case members and the joint between the case member and the window member, it is conceivable that there is an impure gas that enters from the outside of the case through the window member itself. Hereinafter, these are collectively referred to as impure gas discharged from the inner surface of the case.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an inexpensive gas-filled proportional counter whose deterioration in counting performance such as energy resolution and gas amplification degree is sufficiently suppressed with time. To do.
  • the present invention is a gas-filled proportional counter in which a core wire is insulated and stored in a case provided with a window for allowing X-rays to enter, and a detection gas is sealed.
  • the case includes an adsorbent composed of at least one selected from the group consisting of activated carbon, activated alumina, zeolite, silica gel, and calcium oxide.
  • the adsorbent includes so-called hygroscopic agent, desiccant and dehydrating agent.
  • the adsorbent comprises at least one selected from the group consisting of activated carbon, activated alumina, zeolite, silica gel and calcium oxide, it adsorbs impure gas etc. released from the inner surface of the case, As a result, the present inventors have obtained the knowledge that the detection gas is not adsorbed and the adsorbent itself does not release the impure gas to affect the detection gas.
  • the gas-filled proportional counter of the present invention it is possible to adsorb impure gas and the like released from the inner surface of the case with a simple configuration in which an adsorbent is provided in the case without taking a conventional measure. Since the detection gas is not affected, the deterioration with time in counting performance such as energy resolution and gas amplification is sufficiently suppressed, and the cost is not increased.
  • this gas-filled proportional counter is housed in a cylindrical case 1 provided with a window 2 through which X-rays are incident, with a core wire 3 insulated by an insulating member 4.
  • a detection gas is sealed, and an adsorbent 5 is provided in the case 1.
  • the case 1 is made of metal and forms a cathode.
  • a core wire 3 made of tungsten is insulated from the case 1 by an insulating member 4 and stretched along the central axis of the case 1 to form an anode.
  • the window 2 is a metal foil made of beryllium, for example.
  • the case 1 is preferably made of stainless steel with a small amount of impure gas released. However, in the present invention, it is not necessary to stick to a metal with a small amount of impure gas emission, and it may be made of aluminum that is easy to process and inexpensive. Further, the case 1 is usually manufactured by joining a plurality of case members, and the window 2 is joined so as to close the elongated hole provided in the case 1, but these joints are discharged from the inner surface 1 a of the case 1. From the viewpoint of reducing the amount of impure gas produced, joining by welding or brazing that can withstand vacuum baking at a sufficiently high temperature is preferable.
  • the detection gas enclosed in the case 1 is mainly a rare gas used as an ionization gas such as argon, krypton, or xenon, and is added with methane, carbon dioxide, etc. as a quenching gas.
  • a mixed gas is often used.
  • the adsorbent 5 is made of at least one selected from the group consisting of activated carbon, activated alumina, zeolite, silica gel, and calcium oxide, and is, for example, a plurality of granular activated carbons.
  • the adsorbent 5 is adhered to the inner surface 1a of the case 1 using an adhesive, but is disposed on the outer peripheral portions of both axial ends in the cylindrical space in the case 1 so as not to disturb the electric field around the core wire 3. Is done.
  • the adhesive may be an epoxy adhesive, but is preferably a ceramic adhesive that emits a relatively small amount of impure gas.
  • a net-like metal member is used to partition the space in which the adsorbent is to be placed in the case 1, thereby providing an adsorbent storage chamber in communication with the remaining space. May be.
  • the adsorbent 5 is made of activated carbon, activated alumina, zeolite, silica gel or calcium oxide, or a combination thereof, the adsorbing gas etc. released from the inner surface 1a of the case 1 is adsorbed, and the detection gas is adsorbed, The adsorbent 5 itself does not release the impure gas and does not affect the detection gas.
  • the adsorbent 5 is provided in the case 1 without using a conventional measure, so that the adsorbent 5 can be provided in the case 1 from the inner surface 1a. Since the released impure gas or the like is adsorbed and does not affect the detection gas, deterioration of the counting performance such as energy resolution and gas amplification over time is sufficiently suppressed, and the cost is not increased. In addition, since it is not necessary to take a conventional measure, it is possible to use a window that is difficult to weld or braze, for example, a very thin window for entering low-energy X-rays.

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Abstract

　Ｘ線を入射させる窓(２)が設けられたケース(１)内に、芯線(３)が絶縁されて収納され、検出ガスが封入されたガス封入型比例計数管であって、ケース(１)内に、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルおよび酸化カルシウムの一群から選ばれた少なくとも１つからなる吸着剤(５)を備えている。本発明のガス封入型比例計数管によれば、従来のような対策を行わなくても、ケース(１)内に吸着剤(５)を備えるという簡単な構成により、ケース(１)の内面(１ａ)から放出される不純ガス等を吸着し、検出ガスには影響を及ぼさないので、エネルギー分解能の経時劣化が十分に抑制され、しかもコスト高にならない。

Description

ガス封入型比例計数管
　本発明は、Ｘ線検出のためのガス封入型比例計数管に関する。
　従来、蛍光Ｘ線分析装置などに用いられるＸ線検出器として、ガス封入型比例計数管がある（例えば、特許文献１参照。）。ガス封入型比例計数管では、金属製のケースに検出ガス（検出器用ガス、計数ガスとも呼ばれる）が封入されているが、徐々にケースの内面から有機性ガスや水蒸気などの不純ガスが放出されて検出ガスに混入することによって、エネルギー分解能やガス増幅度などの計数性能が経時的に劣化するという問題がある。
　検出ガスを供給し続けて使用するガスフロー型比例計数管に対しては、検出ガスがボンベ内や配管内に存在していた不純物を含んだまま計数管に供給されないように、供給前に不純物を低減、除去する技術があるが（特許文献２、３参照）、このような技術をガス封入型比例計数管に適用しても、前記問題は、検出ガスが封入された後にケースの内面から放出される不純ガスに起因しているので、問題の解決にはならない。
　そこで、検出ガス封入後にケースの内面から放出される不純ガスを低減させるべく、ケースを構成する部材を不純ガス放出量の少ないステンレス製とするとともに、それらのケース部材同士の接合やケース部材と窓部材との接合を溶接やろう付けで行い、検出ガス封入前に高温真空ベーキングを行って不純ガスを十分に放出させる、などの対策を行っている。これは、不純ガスをケース内に放出するおそれのある部材を極力排除して、清浄な状態でケースを密閉すべきという技術常識に基づいている。
特開平１１－３４５５８９号公報（段落０００３、図４） 特開２００１－２２１８６２号公報 特開２００５－１０１４１号公報
　しかし、このような対策では、エネルギー分解能やガス増幅度などの計数性能の経時劣化を十分に抑制できず、しかもコスト高になる。前記対策では不十分である一因として、ケースの内面から放出される不純ガス以外にも、ケース部材同士の接合やケース部材と窓部材との接合を通ってケースの外部から侵入する不純ガス、窓部材自体を通ってケースの外部から侵入する不純ガスがあることが考えられる。以下、これらをまとめてケースの内面から放出される不純ガス等という。
　本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、エネルギー分解能やガス増幅度などの計数性能の経時劣化が十分に抑制され、しかも安価なガス封入型比例計数管を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線を入射させる窓が設けられたケース内に、芯線が絶縁されて収納され、検出ガスが封入されたガス封入型比例計数管であって、前記ケース内に、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルおよび酸化カルシウムの一群から選ばれた少なくとも１つからなる吸着剤を備えている。ここで、吸着剤には、いわゆる吸湿剤、乾燥剤、脱水剤も含む。
　本願の発明者は、従来のような対策では効果に限界があることから、不純ガスをケース内に放出するおそれのある部材を極力排除して、清浄な状態でケースを密閉すべきという前述の技術常識を打破して、ケースの内面から放出される不純ガスの量を低減させることには固執せず、技術常識からすれば不清浄とも思われる吸着剤をあえてケース内に備えることにより、放出される不純ガスを吸着して検出ガスに混入させないという対策を案出した。そして、鋭意検討の結果、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルおよび酸化カルシウムの一群から選ばれた少なくとも１つからなる吸着剤であれば、ケースの内面から放出される不純ガス等を吸着し、しかも、検出ガスを吸着したり、吸着剤自体が不純ガスを放出したりして検出ガスに影響を及ぼすことがない、という知見を得て本発明をなすに至ったのである。
　本発明のガス封入型比例計数管によれば、従来のような対策を行わなくても、ケース内に吸着剤を備えるという簡単な構成により、ケースの内面から放出される不純ガス等を吸着し、検出ガスには影響を及ぼさないので、エネルギー分解能やガス増幅度などの計数性能の経時劣化が十分に抑制され、しかもコスト高にならない。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
本発明の一実施形態のガス封入型比例計数管を示す縦断面図である。
　以下、本発明の一実施形態のガス封入型比例計数管について、図にしたがって説明する。図１の縦断面図に示すように、このガス封入型比例計数管は、Ｘ線を入射させる窓２が設けられた筒状のケース１内に、芯線３が絶縁部材４により絶縁されて収納され、検出ガスが封入されており、さらに、ケース１内に吸着剤５を備えている。ケース１は金属製で陰極を形成し、例えばタングステンからなる芯線３が、絶縁部材４によりケース１から絶縁され、ケース１の中心軸に沿うように張られて陽極を形成している。窓２は、例えばベリリウムからなる金属箔である。
　ケース１は、ケース１の内面１ａから放出される不純ガスの量を低減させるという観点からは、不純ガス放出量の少ないステンレス製が好ましい。しかし、本発明では、不純ガス放出量の少ない金属に固執する必要はなく、加工が容易で安価なアルミニウム製としてもよい。また、通常、ケース１は複数のケース部材を接合して製作され、ケース１に設けられた細長い孔をふさぐように窓２が接合されるが、これらの接合は、ケース１の内面１ａから放出される不純ガスの量を低減させるという観点からは、十分な高温での真空ベーキングに耐える溶接やろう付けによる接合が好ましい。しかし、本発明では、十分な高温での真空ベーキングに固執する必要はなく、安価で簡便なエポキシ接着剤による接合でもよい。エポキシ接着剤によれば、溶接やろう付けが困難な窓、例えばエネルギーの低いＸ線を入射させるための非常に薄い窓でも接合できる。
　ケース１内に封入される検出ガスは、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの電離ガスとして用いられる希ガスを主体とし、メタン、二酸化炭素などをクエンチングガスとして加えたもので、例えばアルゴンと二酸化炭素の混合ガスがよく用いられる。
　吸着剤５は、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルおよび酸化カルシウムの一群から選ばれた少なくとも１つからなり、例えば複数の粒状活性炭である。吸着剤５は、接着剤を用いてケース１の内面１ａに接着されるが、芯線３の周囲の電場を乱さないように、ケース１内の円柱状空間における軸方向両端部の外周部に配置される。接着剤としては、エポキシ接着剤でもよいが、不純ガスの放出量が比較的小さいセラミックス系接着剤が好ましい。接着に代えて、例えば網状の金属部材を用いて、ケース１内において吸着剤を配置すべき空間を仕切ることにより、残りの空間と連通した吸着剤収納室を設け、その中に吸着剤を収めてもよい。
　活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルもしくは酸化カルシウム、またはそれらの組合せからなる吸着剤５であれば、ケース１の内面１ａから放出される不純ガス等を吸着し、しかも、検出ガスを吸着したり、吸着剤５自体が不純ガスを放出したりして検出ガスに影響を及ぼすことがない。
　以上のように、本発明のガス封入型比例計数管によれば、従来のような対策を行わなくても、ケース１内に吸着剤５を備えるという簡単な構成により、ケース１の内面１ａから放出される不純ガス等を吸着し、検出ガスには影響を及ぼさないので、エネルギー分解能やガス増幅度などの計数性能の経時劣化が十分に抑制され、しかもコスト高にならない。また、従来のような対策を行わなくてもよいことから、溶接やろう付けが困難な窓、例えばエネルギーの低いＸ線を入射させるための非常に薄い窓を用いることができる。
　なお、上述の実施形態は、芯線３を中心軸とする筒状のケース１の側面に窓２を設けた形式のガス封入型比例計数管として説明したが、本発明は、同様の筒状のケースの端面に窓を設けた形式のガス封入型比例計数管にも適用できる。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
　したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
１　ケース
２　窓
３　芯線
５　吸着剤
 

Claims (1)

  1. 　Ｘ線を入射させる窓が設けられたケース内に、芯線が絶縁されて収納され、検出ガスが封入されたガス封入型比例計数管であって、
    　前記ケース内に、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルおよび酸化カルシウムの一群から選ばれた少なくとも１つからなる吸着剤を備えたガス封入型比例計数管。
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