ガス増幅を用いた放射線検出器、及びガス増幅を用いた放射線の検出方法
【課題】放射線に入射角度に依存することなく当該放射線の入射方向を同定することができるとともに、検出感度の高い新規な構成のガス増幅を用いた放射線検出器を提供する。
【解決方法】１つの絶縁部材の一面に円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び絶縁部材の他面上に形成されるとともに、絶縁部材を貫通し、第１の電極パターンの複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、第１の電極パターンの、複数の開口部及び第２の電極パターンの、複数の開口部それぞれに露出した複数の突状部によって複数のピクセル電極が形成されてなる検出電極を、所定の絶縁中間部材を介して当該部材の表裏に形成する。
【解決方法】１つの絶縁部材の一面に円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び絶縁部材の他面上に形成されるとともに、絶縁部材を貫通し、第１の電極パターンの複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、第１の電極パターンの、複数の開口部及び第２の電極パターンの、複数の開口部それぞれに露出した複数の突状部によって複数のピクセル電極が形成されてなる検出電極を、所定の絶縁中間部材を介して当該部材の表裏に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器、及びその放射線検出器を用いた検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス増幅を利用した放射線検出器として、従来、ピクセル型の放射線検出器が用いられてきた。この放射線検出器は、例えば両面プリント基板の表面に複数のストリップ状陰極電極が形成されて所定の電極パターンを形成するとともに、裏面に複数のストリップ状陽極が形成されて所定の電極パターンを形成し、各ストリップ状陰極電極には、一定間隔に開口部が形成され、開口部の中心には裏面の各ストリップ状陽極と接続されている円柱状陽極電極が突出し、上記ストリップ状陰極電極の開口部に露出した端面と上記ストリップ状陽極に接続された円柱状陽極電極とによって、いわゆるピクセル電極が形成されたような構成を採っている。
【０００３】
なお、上記放射線検出器は、例えばＨｅとメタンとの混合ガス中に配置される。また、上記ピクセル電極、具体的には円柱状陽極電極には例えば＋４５０〜８００Ｖの電圧が印加されている。
【０００４】
上記放射線検出器においては、所定の放射線が検出器内に入射すると、ガスが電離して電子を生成し、この電子は、上記ピクセル電極、具体的には円柱状陽極電極に印加された大電圧、及び上記ピクセル電極を構成する円柱状陽極電極の点電極としての形態（形状異方性）に起因して生成される強力な電場によって、電子雪崩増幅を引き起こす。一方、電子雪崩増幅によって生じた正イオンは、周囲のストリップ状陰極電極向けてドリフトする。
【０００５】
この結果、対象となるピクセル電極のストリップ状陰極電極及び円柱状陽極電極には、それぞれ正孔と電子とがチャージされる。この電荷が生成されたピクセル電極の位置を検出することによって、放射線の検出器における入射位置を特定することができ、放射線の検出が可能となる（特許文献１）。また、放射線が放射線検出器における２以上のピクセル電極で検出されることによって、放射線の入射方向を知ることができる。
【０００６】
しかしながら、上述した放射線検出器の構成から明らかなように、ピクセル電極は放射線検出器上において平面配置されているため、ピクセル電極に印加された電圧によって強力な電場が生成されるとしても、入射する放射線が２以上のピクセル電極によって検出されるためには、放射線によって電離したガスの電子がピクセル電極に十分に到達できるように、放射線の放射線検出器に対する入射角度が小さくなければならない。したがって、もし、放射線検出器に対する放射線の入射角度が大きい場合は、放射線検出器の２以上のピクセル電極で検出することができないため、放射線の入射方向を十分に知ることができない場合がある。
【０００７】
また、放射線検出器におけるピクセル電極の配置密度が小さいと、入射した放射線の、ガス分離によって生成した電子がピクセル電極によって増幅（電子雪崩増幅）されずに、前記放射線は放射線検出器で検出されることなく、当該放射線検出器を透過してしまうような場合が生じる。
【０００８】
さらに、一般的な放射線、例えば低エネルギーのγ線などの放射線は、ガス分離の度合いが小さいため、電子をほとんど生成しないか、生成したとしても僅かであり、ピクセル電極によって増幅（電子雪崩増幅）に供されないような場合が生じる。
【０００９】
したがって、これらの場合には、放射線検出器の検出感度が劣化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−６０４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、放射線に入射角度に依存することなく当該放射線の入射方向を同定することができるとともに、検出感度の高い新規な構成のガス増幅を用いた放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明は、
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、前記第１の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第１のピクセル電極が形成されてなる第１の検出電極と、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含み、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第２のピクセル電極が形成されてなる第２の検出電極と、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器に関する。
【００１３】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来のガス増幅を用いた放射線検出器において、ピクセル電極を検出器の一面側に形成することに加えて、検出器の他面側に形成することにより、上記目的を達成することを見出した。
【００１４】
すなわち、１つの絶縁部材の一面に円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び絶縁部材の他面上に形成されるとともに、絶縁部材を貫通し、第１の電極パターンの複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、第１の電極パターンの、複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び第２の電極パターンの、複数の開口部それぞれに露出した複数の突状部によって複数のピクセル電極が形成されてなる検出電極を、所定の絶縁中間部材を介して当該部材の表裏に形成することにより、上述のような表裏にピクセル電極が形成された放射線検出器を得ることができる。
【００１５】
この場合、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が大きいような場合においても、当該放射線は、放射線検出器の一面側のピクセル電極及び他面側のピクセル電極によって検出できるようになるので、これら２つのピクセル電極間を結ぶ線分の角度を計測することにより、上記放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち入射方向を同定することができるようになる。
【００１６】
なお、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が小さいような場合は、従来のように、一面側のピクセル電極によって、放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち飛翔角度を同定することができるようになる。
【００１７】
前者の放射線検出の方法は、本発明においては、以下に示すような検出方法として特徴づけることができる。
【００１８】
すなわち、
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含む第１の検出電極の、前記第１の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成されてなる複数の第１のピクセル電極の少なくとも１つにおいて放射線を検出ステップと、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含む第２の検出電極の、前記第３の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成される複数の第２のピクセル電極の少なくとも１つにおいて前記放射線を検出するステップと、
前記放射線を検出した前記少なくとも１つの第１のピクセル電極及び前記少なくとも１つの第２のピクセル電極間を結ぶ線分の角度を計測することにより、前記放射線の入射方向を同定するステップと、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線の検出方法である。
【００１９】
また、本発明の放射線検出器においては、検出器の表裏にピクセル電極を設けるようにしているので、実質的にピクセル電極の配置密度が増大することになる。したがって、入射した放射線の、ガス分離によって生成した電子がピクセル電極によって増幅（電子雪崩増幅）される割合が増大するようになるので、前記放射線は放射線検出器で検出されることなく、当該放射線検出器を透過してしまうような場合を抑制することができる。
【００２０】
さらに、低エネルギーのγ線などのガス分離の度合いが小さい放射線の場合でも、検出器の表裏において２度ガス分離を行うようになるので、生成する電子の割合が増大する。したがって、放射線が検出器の一面側から入射した場合において、当該放射線は検出器の一面側のみでなく他面側でもガス分離を行うようになるので、少なくとも検出器の他面側におけるガス分離による電子生成の割合が増大し、他面側に設けたピクセル電極によって電子雪崩増幅に供されて、検出できるようになる割合が増大する。
【００２１】
したがって、本発明の放射線検出器によれば、放射線の検出感度を増大させることができる。
【００２２】
なお、上記説明における放射線検出器の“表”及び“裏”なる表現は説明の便宜上用いたものであり、上述した本発明の放射線検出器においても、“表”及び“裏”なる文言を使用していないように、放射線検出器自体には表及び裏は存在せず、使用に関する便宜上の観点から適宜用いているに過ぎない。
【００２３】
本発明の一態様において、第２の検出電極における各第２のピクセル電極の少なくとも一部は、第１の検出電極の、最も近接した４つの第１のピクセル電極の中心間を結ぶ線分によって画定される領域内に位置することが好ましく、さらには上記領域内の中央に位置することが好ましく、特には第２の検出電極における各第２のピクセル電極の外縁（第３の電極パターンの開口部に露出した端面）が、上記領域内において、最も近接した４つの第１のピクセル電極の外縁（第１の電極パターンの開口部に露出した端面）と重複するようにして位置することが好ましい。
【００２４】
これらの場合、放射線検出器の一面側に設けた第１のピクセル電極の間隙に、他面側に設けた第２のピクセル電極が、順次に当該間隙をより完全に埋めるようにして配置されることになるので、放射線検出器の一面側のピクセル電極で検出できなかった放射線が、間隙を抜けて他面側のピクセル電極で検出されなくなる割合が低減し、当該他面側のピクセル電極でより完全に検出することができるようになる。したがって、本発明の放射線検出器による検出感度を向上させることができる。
【００２５】
また、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が極端に大きくないような場合において、当該放射線は、放射線検出器の一面側のピクセル電極及び他面側のピクセル電極によって確実に検出できるようになるので、上記放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち入射方向をより確実に同定することができるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、放射線に入射角度に依存することなく当該放射線の入射方向を同定することができるとともに、検出感度の高い新規な構成のガス増幅を用いた放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の一例における概略構成を示す上平面図である。
【図２】図１に示すガス増幅を用いた放射線検出器のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】図１及び図２に示すガス増幅を用いた放射線検出器の、放射線検出方法を説明するための図である。
【図４】本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の他の例における概略構成を示す上平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の特徴及びその他の利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の一例における概略構成を示す上平面図であり、図２は、図１に示す放射線検出器のＩ−Ｉ線に沿って場合の断面図である。なお、上記放射線検出器を下方から見た場合の図は、図１に示す上平面図と同じであるので、ここでは省略する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態のガス増幅を用いた放射線検出器１０は、絶縁中間部材１３を介して、その一方の側に第１の検出電極１１が設けられ、その他方の側に第２の検出電極１２が設けられている。
【００３１】
第１の検出電極１１は、第１の絶縁部材１１１の一面に、複数の第１のストリップ状電極１１２が互いに平行に配列されてなる第１の電極パターンを有するとともに、第１の絶縁部材１１１の他面に、複数の第２のストリップ状電極１１３が互いに平行かつ複数の第１のストリップ状電極１１２と直交するようにして配列されてなる第２の電極パターンを有している。
【００３２】
複数の第１のストリップ状電極１１２には、それぞれ所定のピッチで複数の開口部１１２Ａが形成されるとともに、複数の第１のストリップ状電極１１２の端面１１２Ｂは、それぞれ複数の開口部１１２Ａに露出するようにしている。複数の第２のストリップ状電極１１３は、複数の開口部１１２Ａそれぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部１１３Ａを含んでいる。各開口部１１２Ａに露出した各第１のストリップ状電極１１２の各端面１１２Ｂ及び各開口部１１２Ａの中心に露出した凸状部１１３Ａは第１のピクセル電極１１５を構成する。
【００３３】
第２の検出電極１２は、第１の検出電極１１と同様に、第１の絶縁部材１２１の一面に、複数の第３のストリップ状電極１２２が互いに平行に配列されてなる第３の電極パターンを有するとともに、第２の絶縁部材１２１の他面に、複数の第４のストリップ状電極１２３が互いに平行かつ複数の第３のストリップ状電極１２２と直交するようにして配列されてなる第４の電極パターンを有している。
【００３４】
複数の第３のストリップ状電極１２２には、それぞれ所定のピッチで複数の開口部１２２Ａが形成されるとともに、複数の第３のストリップ状電極１２２の端面１２２Ｂは、それぞれ複数の開口部１２２Ａに露出するようにしている。複数の第４のストリップ状電極１２３は、複数の開口部１１２Ａそれぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部１２３Ａを含んでいる。各開口部１２２Ａに露出した各第３のストリップ状電極１２２の各端面１２２Ｂ及び各開口部１２２Ａの中心に露出した凸状部１２３Ａは第２のピクセル電極１２５を構成する。
【００３５】
また、本実施形態では、第２の検出電極１２における第２のピクセル電極１２５それぞれの少なくとも一部は、第１の検出電極１１の、最も近接した４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏ間を結ぶ線分Ｓによって画定される領域Ｄ内の中央に位置している。
【００３６】
なお、本実施形態では、第１の検出電極１１における第１のストリップ状電極１１２と、第２の検出電極１２における第３のストリップ状電極１２２とは、形成位置が互いにずれていることを除き、配列方向及び開口部１１２Ａ及び１２２Ａの大きさ、形状等は同一としている。また、第１の検出電極１１における第２のストリップ状電極１１３と、第２の検出電極１２における第４のストリップ状電極１２３とは、形成位置が互いにずれていることを除き、配列方向及び凸状部１１３Ａ及び１２３Ａの大きさ、形状等は同一としている。これによって、第１の検出電極１１における検出感度及び第２の検出電極１２における検出感度を互いに同一としている。
【００３７】
但し、これらの要件は必須ではなく、必要に応じて、第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３を密に配置及び形成し、第１の検出電極の検出感度を第２の検出電極の検出感度よりも増大させるようにすることもできるし、その逆も可能である。
【００３８】
第１の検出電極１１における第１の絶縁部材１１１及び第２の検出電極１２における第２の絶縁部材１２１の厚さは、それぞれ例えば２０μｍ〜１００μｍとすることができる。また、絶縁中間部材１３の厚さは３０μｍ〜８００μｍとすることができる。第１の検出電極１１における第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３、並びに第２の検出電極１２における第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３の厚さは、それぞれ５μｍ〜２０μｍとすることができる。
【００３９】
また、第１のストリップ状電極１１２の開口部１１２Ａの直径及び第３のストリップ状電極１２２の開口部１２２Ａの直径は、それぞれ例えば８０μｍ〜３００μｍとすることができ、第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａの端面及び第４のストリップ状電極１２３の凸状部１２３Ａの端面と、第１のストリップ状電極１１２の開口部１１２Ａの端面１１２Ｂ及び第２のストリップ状電極１２２の開口部１２２Ａの端面１２２Ｂとの距離は、それぞれ例えば２０μｍ〜１３０μｍとすることができる。
【００４０】
したがって、上述した第１のピクセル電極１１５及び第２のピクセル電極１２５の大きさは、開口部１１２Ａ及び開口部１２２Ａの直径によって画定されるので、それぞれ例えば８０μｍ〜３００μｍとすることができる。
【００４１】
第１のストリップ状電極１１２、第２のストリップ状電極１１３、第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３は、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム等の導電性部材から構成することができる。また、第１の絶縁部材１１１、第２の絶縁部材１２１及び節煙中間部材１３は、熱硬化性樹脂のフィルムあるいはシートから構成することができる。
【００４２】
次に、図１及び図２に示す放射線検出器を用いた放射線の検出方法を従来の検出方法と比較して説明する。
【００４３】
なお、放射線の検出に際しては、第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３間、並びに第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３間には所定の電圧、例えば６００Ｖ程度の電圧を印加する。この場合、第１のストリップ状電極１１２及び第３のストリップ状電極１２２をカソードとし、第２のストリップ状電極１１３及び第４のストリップ状電極２２３をアノードとすることもできるし、第１のストリップ状電極１１２及び第３のストリップ状電極１２２をアノードとし、第２のストリップ状電極１１３及び第４のストリップ状電極２２３をカソードとすることもできる。
【００４４】
但し、以下に説明する電子の電子雪崩増幅を引き起こすには、第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａ及び第４のストリップ状電極１２３の凸状部１２３Ａの点電極としての形状が極めて重要な役割を果たすようになるので、第１のストリップ状電極１１２及び第３のストリップ状電極１２２をカソードとし、第２のストリップ状電極１１３及び第４のストリップ状電極２２３をアノードとすることが好ましい。したがって、後者の好ましい場合を前提に、放射線の検出方法について説明する。
【００４５】
図３は、図１及び図２に示す放射線検出器を用いた放射線の検出方法を説明するための図である。
【００４６】
図１及び図２に示す放射線検出器１０は、例えばＨｅとメタンとの混合ガス雰囲気中に配置されているので、放射線検出器１０に放射線Ｒが入射すると、放射線はガスと衝突することによってガスを電離し、電子を生成する。生成した電子は、放射線検出器１０の第１の検出電極１１における第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａ、すなわち第１のピクセル電極１１５で生成された大きな電場によって、電子雪崩を引き起こし、凸状部１１３Ａに溜まるようになる。一方、電子雪崩によって生じた正イオンは、凸状部１１３Ａから周囲の第１のストリップ状電極１１２の端面１１２Ｂに向けてドリフトする。
【００４７】
この結果、第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａにそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、凸状部１１３Ａ、すなわち第１のピクセル電極１１５の位置を図示しない電荷検出回路で検出することによって、上記放射線の放射線検出器１０の第１の検出電極１１における入射位置を特定することができる。
【００４８】
一方、放射線検出器１０に入射した上記放射線は、ガスを電離して電子を生成した後、放射線検出器１０を透過して放射線検出器１０の第２の検出電極１２側に至る。この場合も、第１の検出電極１１の場合と同様に、放射線はガスと衝突して電離し、電子を生成する。そして、電子雪崩によって、第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３の凸状部１２３Ａにそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、第２のピクセル電極１２５の位置を図示しない電荷検出回路で検出することによって、上記放射線の放射線検出器１０の第２の検出電極１２における入射位置を特定することができる。
【００４９】
したがって、上述のようにして、第１の検出電極１１における放射線の入射位置及び第２の検出電極１２における放射線の入射位置を特定できるので、第１の検出電極１１における放射線が入射した（放射線を検出した）第１のピクセル電極１１５と、第２の検出電極１２における放射線が入射した（放射線を検出した）第２のピクセル電極１２５とを結ぶ線分の角度を計測することにより、上記放射線の入射方向を同定することができる。
【００５０】
これによって、従来困難であった、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が大きいような場合においても、当該放射線は、放射線検出器の一面側のピクセル電極及び他面側のピクセル電極によって検出できるようになるので、上記放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち入射方向を同定することができるようになる。
【００５１】
なお、従来の放射線検出器では、例えば図１及び図２に示す放射線検出器１０の第２の検出電極１２がないために、放射線の入射角度が大きいような場合には、第１の検出電極１１の１つのピクセル電極１１５での入射位置しか知ることができないので、放射線の入射角度、すなわち放射線の入射方向を十分に知ることができない。
【００５２】
放射線検出器１０に入射する放射線Ｒの入射角度が小さいような場合（図中の破線で示す）は、従来のように、一面側のピクセル電極、すなわち、例えば第１の検出電極１１に形成された隣接する２つのピクセル電極１１５によって、放射線Ｒの放射線検出器１０に対する入射角度、すなわち飛翔角度を同定することができるようになる。
【００５３】
また、本実施形態の放射線検出器１０では、中間絶縁部材１３を介し、その両面に複数の第１のピクセル電極１１５を含む第１の検出電極１１及び複数の第２のピクセル電極１２５を含む第２の検出電極１２が形成されているので、放射線検出器１０のピクセル電極の配置密度が実質的に増大することになる。したがって、入射した放射線Ｒの、ガス分離によって生成した電子がピクセル電極１１５及び１２５によって増幅（電子雪崩増幅）される割合が増大するようになるので、放射線Ｒが放射線検出器１０で検出されることなく、当該放射線検出器１０を透過してしまうのを抑制することができる。
【００５４】
さらに、放射線Ｒがガス分離の度合いが小さい一般的な放射線、例えば低エネルギーのγ線などの放射線などの場合でも、放射線検出器１０の表裏において２度ガス分離を行うようになるので、生成する電子の割合が増大する。したがって、放射線Ｒが放射線検出器１０の、例えば第１の検出電極１１側から入射した場合において、放射線Ｒは放射線検出器１０の第２の検出電極１２側でもガス分離を行うようになるので、少なくとも射線検出器１０の第２の検出電極１２側におけるガス分離による電子生成の割合が増大し、第２の検出電極１２における第２のピクセル電極１２５による電子雪崩増幅に供されて、検出できるようになる割合が増大する。
【００５５】
したがって、本実施形態の放射線検出器によれば、放射線の検出感度をも増大させることができる。
【００５６】
なお、本実施形態の放射線検出器１０では、第２の検出電極１２の各ピクセル電極１２５が、第１の検出電極１１の、最も近接した４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏ間を結ぶ線分Ｓによって画定される領域Ｄ内の中央に位置しているので、第１のピクセル電極１１５の間隙を、第２のピクセル電極１２５が埋めるようにして配置されている。したがって、放射線検出器１０の第１のピクセル電極１１５、すなわち第１の検出電極１１で検出できなかった放射線が、間隙を抜けて第２のピクセル電極１２５、すなわち第２の検出電極１２で検出されなくなる割合が低減し、第２の検出電極１２でより完全に検出することができるようになる。したがって、本実施形態の放射線検出器１０による検出感度を向上させることができる。
【００５７】
また、放射線検出器１０に入射する放射線Ｒの入射角度が極端に大きくないような場合において、当該放射線Ｒは、放射線検出器１０の第１の検出電極１１の第１のピクセル電極１１５及び第２の検出電極１２の第２の検出電極１２５によって確実に検出できるようになるので、放射線Ｒの放射線検出器１０に対する入射角度、すなわち入射方向をより確実に同定することができるようになる。
【００５８】
（第２の実施形態）
図４は、本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の他の例における概略構成を示す上平面図である。
【００５９】
図４に示すように、本実施形態のガス増幅を用いた放射線検出器２０においては、第２の検出電極１２の各ピクセル電極１２５が、第１の検出電極１１の、最も近接した４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏ間を結ぶ線分Ｓによって画定される領域Ｄ内の中央に位置し、さらに各ピクセル電極１２５の外縁１２５Ｓ（第３の電極パターン、すなわち第３のストリップ状電極１２２の開口部１２２Ａに露出した端面１２２Ｂ）が領域Ｄを画定する４つの第１のピクセル電極１１５の外縁１１５Ｓ（第１の電極パターン、すなわち第１のストリップ状電極１１２の開口部１１２Ａに露出した端面１１２Ｂ）と重複するようにして形成されている。
【００６０】
したがって、第１の実施形態における放射線検出器１０に比較して、第１のピクセル電極１１５の間隙を、第２のピクセル電極１２５でより完全に埋めることができるので、第１の検出電極１１で検出できなかった放射線が、間隙を抜けて第２のピクセル電極１２５、すなわち第２の検出電極１２で検出されなくなる割合が低減し、第２の検出電極１２でより完全に検出することができるようになる。したがって、本実施形態の放射線検出器２０による検出感度をより向上させることができる。
【００６１】
また、放射線検出器２０に入射する放射線Ｒの入射角度が極端に大きくないような場合において、当該放射線Ｒは、放射線検出器２０の第１の検出電極１１の第１のピクセル電極１１５及び第２の検出電極１２の第２の検出電極１２５によってより確実に検出できるようになるので、放射線Ｒの放射線検出器２０に対する入射角度、すなわち入射方向をより確実に同定することができるようになる。
【００６２】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、第２の検出電極１２における各第２のピクセル電極１２５を、第１の検出電極１１の最も近接する４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏを結ぶ線分で画定された領域Ｄの中心に配置するようにしているが、各第２のピクセル電極１２５の少なくとも一部が領域Ｄ内に位置するようにすることにより、上述した作用効果を奏することはできる。しかしながら、上記実施形態で示したように、各第２のピクセル電極１２５を領域Ｄの中心に配置することによって、上述した作用効果をより顕著に奏することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０、２０ ガス増幅を用いた放射線検出器
１１ 第１の検出電極
１１１ 第１の絶縁部材
１１２ 第１のストリップ状電極
１１２Ａ 第１のストリップ状電極に形成された開口部
１１２Ｂ 第１のストリップ状電極の開口部に露出した端面
１１３ 第２のストリップ状電極
１１３Ａ 第２のストリップ状電極の凸状部
１１５ 第１のピクセル電極
１２ 第２の検出電極
１２１ 第２の絶縁部材
１２２ 第３のストリップ状電極
１２２Ａ 第１のストリップ状電極に形成された開口部
１２２Ｂ 第１のストリップ状電極の開口部に露出した端面
１２３ 第４のストリップ状電極
１２３Ａ 第４のストリップ状電極の凸状部
１２５ 第２のピクセル電極
Ｅ 電界
Ｒ 放射線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器、及びその放射線検出器を用いた検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス増幅を利用した放射線検出器として、従来、ピクセル型の放射線検出器が用いられてきた。この放射線検出器は、例えば両面プリント基板の表面に複数のストリップ状陰極電極が形成されて所定の電極パターンを形成するとともに、裏面に複数のストリップ状陽極が形成されて所定の電極パターンを形成し、各ストリップ状陰極電極には、一定間隔に開口部が形成され、開口部の中心には裏面の各ストリップ状陽極と接続されている円柱状陽極電極が突出し、上記ストリップ状陰極電極の開口部に露出した端面と上記ストリップ状陽極に接続された円柱状陽極電極とによって、いわゆるピクセル電極が形成されたような構成を採っている。
【０００３】
なお、上記放射線検出器は、例えばＨｅとメタンとの混合ガス中に配置される。また、上記ピクセル電極、具体的には円柱状陽極電極には例えば＋４５０〜８００Ｖの電圧が印加されている。
【０００４】
上記放射線検出器においては、所定の放射線が検出器内に入射すると、ガスが電離して電子を生成し、この電子は、上記ピクセル電極、具体的には円柱状陽極電極に印加された大電圧、及び上記ピクセル電極を構成する円柱状陽極電極の点電極としての形態（形状異方性）に起因して生成される強力な電場によって、電子雪崩増幅を引き起こす。一方、電子雪崩増幅によって生じた正イオンは、周囲のストリップ状陰極電極向けてドリフトする。
【０００５】
この結果、対象となるピクセル電極のストリップ状陰極電極及び円柱状陽極電極には、それぞれ正孔と電子とがチャージされる。この電荷が生成されたピクセル電極の位置を検出することによって、放射線の検出器における入射位置を特定することができ、放射線の検出が可能となる（特許文献１）。また、放射線が放射線検出器における２以上のピクセル電極で検出されることによって、放射線の入射方向を知ることができる。
【０００６】
しかしながら、上述した放射線検出器の構成から明らかなように、ピクセル電極は放射線検出器上において平面配置されているため、ピクセル電極に印加された電圧によって強力な電場が生成されるとしても、入射する放射線が２以上のピクセル電極によって検出されるためには、放射線によって電離したガスの電子がピクセル電極に十分に到達できるように、放射線の放射線検出器に対する入射角度が小さくなければならない。したがって、もし、放射線検出器に対する放射線の入射角度が大きい場合は、放射線検出器の２以上のピクセル電極で検出することができないため、放射線の入射方向を十分に知ることができない場合がある。
【０００７】
また、放射線検出器におけるピクセル電極の配置密度が小さいと、入射した放射線の、ガス分離によって生成した電子がピクセル電極によって増幅（電子雪崩増幅）されずに、前記放射線は放射線検出器で検出されることなく、当該放射線検出器を透過してしまうような場合が生じる。
【０００８】
さらに、一般的な放射線、例えば低エネルギーのγ線などの放射線は、ガス分離の度合いが小さいため、電子をほとんど生成しないか、生成したとしても僅かであり、ピクセル電極によって増幅（電子雪崩増幅）に供されないような場合が生じる。
【０００９】
したがって、これらの場合には、放射線検出器の検出感度が劣化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−６０４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、放射線に入射角度に依存することなく当該放射線の入射方向を同定することができるとともに、検出感度の高い新規な構成のガス増幅を用いた放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明は、
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、前記第１の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第１のピクセル電極が形成されてなる第１の検出電極と、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含み、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第２のピクセル電極が形成されてなる第２の検出電極と、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器に関する。
【００１３】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来のガス増幅を用いた放射線検出器において、ピクセル電極を検出器の一面側に形成することに加えて、検出器の他面側に形成することにより、上記目的を達成することを見出した。
【００１４】
すなわち、１つの絶縁部材の一面に円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び絶縁部材の他面上に形成されるとともに、絶縁部材を貫通し、第１の電極パターンの複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、第１の電極パターンの、複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び第２の電極パターンの、複数の開口部それぞれに露出した複数の突状部によって複数のピクセル電極が形成されてなる検出電極を、所定の絶縁中間部材を介して当該部材の表裏に形成することにより、上述のような表裏にピクセル電極が形成された放射線検出器を得ることができる。
【００１５】
この場合、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が大きいような場合においても、当該放射線は、放射線検出器の一面側のピクセル電極及び他面側のピクセル電極によって検出できるようになるので、これら２つのピクセル電極間を結ぶ線分の角度を計測することにより、上記放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち入射方向を同定することができるようになる。
【００１６】
なお、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が小さいような場合は、従来のように、一面側のピクセル電極によって、放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち飛翔角度を同定することができるようになる。
【００１７】
前者の放射線検出の方法は、本発明においては、以下に示すような検出方法として特徴づけることができる。
【００１８】
すなわち、
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含む第１の検出電極の、前記第１の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成されてなる複数の第１のピクセル電極の少なくとも１つにおいて放射線を検出ステップと、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含む第２の検出電極の、前記第３の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成される複数の第２のピクセル電極の少なくとも１つにおいて前記放射線を検出するステップと、
前記放射線を検出した前記少なくとも１つの第１のピクセル電極及び前記少なくとも１つの第２のピクセル電極間を結ぶ線分の角度を計測することにより、前記放射線の入射方向を同定するステップと、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線の検出方法である。
【００１９】
また、本発明の放射線検出器においては、検出器の表裏にピクセル電極を設けるようにしているので、実質的にピクセル電極の配置密度が増大することになる。したがって、入射した放射線の、ガス分離によって生成した電子がピクセル電極によって増幅（電子雪崩増幅）される割合が増大するようになるので、前記放射線は放射線検出器で検出されることなく、当該放射線検出器を透過してしまうような場合を抑制することができる。
【００２０】
さらに、低エネルギーのγ線などのガス分離の度合いが小さい放射線の場合でも、検出器の表裏において２度ガス分離を行うようになるので、生成する電子の割合が増大する。したがって、放射線が検出器の一面側から入射した場合において、当該放射線は検出器の一面側のみでなく他面側でもガス分離を行うようになるので、少なくとも検出器の他面側におけるガス分離による電子生成の割合が増大し、他面側に設けたピクセル電極によって電子雪崩増幅に供されて、検出できるようになる割合が増大する。
【００２１】
したがって、本発明の放射線検出器によれば、放射線の検出感度を増大させることができる。
【００２２】
なお、上記説明における放射線検出器の“表”及び“裏”なる表現は説明の便宜上用いたものであり、上述した本発明の放射線検出器においても、“表”及び“裏”なる文言を使用していないように、放射線検出器自体には表及び裏は存在せず、使用に関する便宜上の観点から適宜用いているに過ぎない。
【００２３】
本発明の一態様において、第２の検出電極における各第２のピクセル電極の少なくとも一部は、第１の検出電極の、最も近接した４つの第１のピクセル電極の中心間を結ぶ線分によって画定される領域内に位置することが好ましく、さらには上記領域内の中央に位置することが好ましく、特には第２の検出電極における各第２のピクセル電極の外縁（第３の電極パターンの開口部に露出した端面）が、上記領域内において、最も近接した４つの第１のピクセル電極の外縁（第１の電極パターンの開口部に露出した端面）と重複するようにして位置することが好ましい。
【００２４】
これらの場合、放射線検出器の一面側に設けた第１のピクセル電極の間隙に、他面側に設けた第２のピクセル電極が、順次に当該間隙をより完全に埋めるようにして配置されることになるので、放射線検出器の一面側のピクセル電極で検出できなかった放射線が、間隙を抜けて他面側のピクセル電極で検出されなくなる割合が低減し、当該他面側のピクセル電極でより完全に検出することができるようになる。したがって、本発明の放射線検出器による検出感度を向上させることができる。
【００２５】
また、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が極端に大きくないような場合において、当該放射線は、放射線検出器の一面側のピクセル電極及び他面側のピクセル電極によって確実に検出できるようになるので、上記放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち入射方向をより確実に同定することができるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、放射線に入射角度に依存することなく当該放射線の入射方向を同定することができるとともに、検出感度の高い新規な構成のガス増幅を用いた放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の一例における概略構成を示す上平面図である。
【図２】図１に示すガス増幅を用いた放射線検出器のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】図１及び図２に示すガス増幅を用いた放射線検出器の、放射線検出方法を説明するための図である。
【図４】本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の他の例における概略構成を示す上平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の特徴及びその他の利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の一例における概略構成を示す上平面図であり、図２は、図１に示す放射線検出器のＩ−Ｉ線に沿って場合の断面図である。なお、上記放射線検出器を下方から見た場合の図は、図１に示す上平面図と同じであるので、ここでは省略する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態のガス増幅を用いた放射線検出器１０は、絶縁中間部材１３を介して、その一方の側に第１の検出電極１１が設けられ、その他方の側に第２の検出電極１２が設けられている。
【００３１】
第１の検出電極１１は、第１の絶縁部材１１１の一面に、複数の第１のストリップ状電極１１２が互いに平行に配列されてなる第１の電極パターンを有するとともに、第１の絶縁部材１１１の他面に、複数の第２のストリップ状電極１１３が互いに平行かつ複数の第１のストリップ状電極１１２と直交するようにして配列されてなる第２の電極パターンを有している。
【００３２】
複数の第１のストリップ状電極１１２には、それぞれ所定のピッチで複数の開口部１１２Ａが形成されるとともに、複数の第１のストリップ状電極１１２の端面１１２Ｂは、それぞれ複数の開口部１１２Ａに露出するようにしている。複数の第２のストリップ状電極１１３は、複数の開口部１１２Ａそれぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部１１３Ａを含んでいる。各開口部１１２Ａに露出した各第１のストリップ状電極１１２の各端面１１２Ｂ及び各開口部１１２Ａの中心に露出した凸状部１１３Ａは第１のピクセル電極１１５を構成する。
【００３３】
第２の検出電極１２は、第１の検出電極１１と同様に、第１の絶縁部材１２１の一面に、複数の第３のストリップ状電極１２２が互いに平行に配列されてなる第３の電極パターンを有するとともに、第２の絶縁部材１２１の他面に、複数の第４のストリップ状電極１２３が互いに平行かつ複数の第３のストリップ状電極１２２と直交するようにして配列されてなる第４の電極パターンを有している。
【００３４】
複数の第３のストリップ状電極１２２には、それぞれ所定のピッチで複数の開口部１２２Ａが形成されるとともに、複数の第３のストリップ状電極１２２の端面１２２Ｂは、それぞれ複数の開口部１２２Ａに露出するようにしている。複数の第４のストリップ状電極１２３は、複数の開口部１１２Ａそれぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部１２３Ａを含んでいる。各開口部１２２Ａに露出した各第３のストリップ状電極１２２の各端面１２２Ｂ及び各開口部１２２Ａの中心に露出した凸状部１２３Ａは第２のピクセル電極１２５を構成する。
【００３５】
また、本実施形態では、第２の検出電極１２における第２のピクセル電極１２５それぞれの少なくとも一部は、第１の検出電極１１の、最も近接した４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏ間を結ぶ線分Ｓによって画定される領域Ｄ内の中央に位置している。
【００３６】
なお、本実施形態では、第１の検出電極１１における第１のストリップ状電極１１２と、第２の検出電極１２における第３のストリップ状電極１２２とは、形成位置が互いにずれていることを除き、配列方向及び開口部１１２Ａ及び１２２Ａの大きさ、形状等は同一としている。また、第１の検出電極１１における第２のストリップ状電極１１３と、第２の検出電極１２における第４のストリップ状電極１２３とは、形成位置が互いにずれていることを除き、配列方向及び凸状部１１３Ａ及び１２３Ａの大きさ、形状等は同一としている。これによって、第１の検出電極１１における検出感度及び第２の検出電極１２における検出感度を互いに同一としている。
【００３７】
但し、これらの要件は必須ではなく、必要に応じて、第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３を密に配置及び形成し、第１の検出電極の検出感度を第２の検出電極の検出感度よりも増大させるようにすることもできるし、その逆も可能である。
【００３８】
第１の検出電極１１における第１の絶縁部材１１１及び第２の検出電極１２における第２の絶縁部材１２１の厚さは、それぞれ例えば２０μｍ〜１００μｍとすることができる。また、絶縁中間部材１３の厚さは３０μｍ〜８００μｍとすることができる。第１の検出電極１１における第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３、並びに第２の検出電極１２における第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３の厚さは、それぞれ５μｍ〜２０μｍとすることができる。
【００３９】
また、第１のストリップ状電極１１２の開口部１１２Ａの直径及び第３のストリップ状電極１２２の開口部１２２Ａの直径は、それぞれ例えば８０μｍ〜３００μｍとすることができ、第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａの端面及び第４のストリップ状電極１２３の凸状部１２３Ａの端面と、第１のストリップ状電極１１２の開口部１１２Ａの端面１１２Ｂ及び第２のストリップ状電極１２２の開口部１２２Ａの端面１２２Ｂとの距離は、それぞれ例えば２０μｍ〜１３０μｍとすることができる。
【００４０】
したがって、上述した第１のピクセル電極１１５及び第２のピクセル電極１２５の大きさは、開口部１１２Ａ及び開口部１２２Ａの直径によって画定されるので、それぞれ例えば８０μｍ〜３００μｍとすることができる。
【００４１】
第１のストリップ状電極１１２、第２のストリップ状電極１１３、第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３は、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム等の導電性部材から構成することができる。また、第１の絶縁部材１１１、第２の絶縁部材１２１及び節煙中間部材１３は、熱硬化性樹脂のフィルムあるいはシートから構成することができる。
【００４２】
次に、図１及び図２に示す放射線検出器を用いた放射線の検出方法を従来の検出方法と比較して説明する。
【００４３】
なお、放射線の検出に際しては、第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３間、並びに第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３間には所定の電圧、例えば６００Ｖ程度の電圧を印加する。この場合、第１のストリップ状電極１１２及び第３のストリップ状電極１２２をカソードとし、第２のストリップ状電極１１３及び第４のストリップ状電極２２３をアノードとすることもできるし、第１のストリップ状電極１１２及び第３のストリップ状電極１２２をアノードとし、第２のストリップ状電極１１３及び第４のストリップ状電極２２３をカソードとすることもできる。
【００４４】
但し、以下に説明する電子の電子雪崩増幅を引き起こすには、第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａ及び第４のストリップ状電極１２３の凸状部１２３Ａの点電極としての形状が極めて重要な役割を果たすようになるので、第１のストリップ状電極１１２及び第３のストリップ状電極１２２をカソードとし、第２のストリップ状電極１１３及び第４のストリップ状電極２２３をアノードとすることが好ましい。したがって、後者の好ましい場合を前提に、放射線の検出方法について説明する。
【００４５】
図３は、図１及び図２に示す放射線検出器を用いた放射線の検出方法を説明するための図である。
【００４６】
図１及び図２に示す放射線検出器１０は、例えばＨｅとメタンとの混合ガス雰囲気中に配置されているので、放射線検出器１０に放射線Ｒが入射すると、放射線はガスと衝突することによってガスを電離し、電子を生成する。生成した電子は、放射線検出器１０の第１の検出電極１１における第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａ、すなわち第１のピクセル電極１１５で生成された大きな電場によって、電子雪崩を引き起こし、凸状部１１３Ａに溜まるようになる。一方、電子雪崩によって生じた正イオンは、凸状部１１３Ａから周囲の第１のストリップ状電極１１２の端面１１２Ｂに向けてドリフトする。
【００４７】
この結果、第１のストリップ状電極１１２及び第２のストリップ状電極１１３の凸状部１１３Ａにそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、凸状部１１３Ａ、すなわち第１のピクセル電極１１５の位置を図示しない電荷検出回路で検出することによって、上記放射線の放射線検出器１０の第１の検出電極１１における入射位置を特定することができる。
【００４８】
一方、放射線検出器１０に入射した上記放射線は、ガスを電離して電子を生成した後、放射線検出器１０を透過して放射線検出器１０の第２の検出電極１２側に至る。この場合も、第１の検出電極１１の場合と同様に、放射線はガスと衝突して電離し、電子を生成する。そして、電子雪崩によって、第３のストリップ状電極１２２及び第４のストリップ状電極１２３の凸状部１２３Ａにそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、第２のピクセル電極１２５の位置を図示しない電荷検出回路で検出することによって、上記放射線の放射線検出器１０の第２の検出電極１２における入射位置を特定することができる。
【００４９】
したがって、上述のようにして、第１の検出電極１１における放射線の入射位置及び第２の検出電極１２における放射線の入射位置を特定できるので、第１の検出電極１１における放射線が入射した（放射線を検出した）第１のピクセル電極１１５と、第２の検出電極１２における放射線が入射した（放射線を検出した）第２のピクセル電極１２５とを結ぶ線分の角度を計測することにより、上記放射線の入射方向を同定することができる。
【００５０】
これによって、従来困難であった、放射線検出器に入射する放射線の入射角度が大きいような場合においても、当該放射線は、放射線検出器の一面側のピクセル電極及び他面側のピクセル電極によって検出できるようになるので、上記放射線の放射線検出器に対する入射角度、すなわち入射方向を同定することができるようになる。
【００５１】
なお、従来の放射線検出器では、例えば図１及び図２に示す放射線検出器１０の第２の検出電極１２がないために、放射線の入射角度が大きいような場合には、第１の検出電極１１の１つのピクセル電極１１５での入射位置しか知ることができないので、放射線の入射角度、すなわち放射線の入射方向を十分に知ることができない。
【００５２】
放射線検出器１０に入射する放射線Ｒの入射角度が小さいような場合（図中の破線で示す）は、従来のように、一面側のピクセル電極、すなわち、例えば第１の検出電極１１に形成された隣接する２つのピクセル電極１１５によって、放射線Ｒの放射線検出器１０に対する入射角度、すなわち飛翔角度を同定することができるようになる。
【００５３】
また、本実施形態の放射線検出器１０では、中間絶縁部材１３を介し、その両面に複数の第１のピクセル電極１１５を含む第１の検出電極１１及び複数の第２のピクセル電極１２５を含む第２の検出電極１２が形成されているので、放射線検出器１０のピクセル電極の配置密度が実質的に増大することになる。したがって、入射した放射線Ｒの、ガス分離によって生成した電子がピクセル電極１１５及び１２５によって増幅（電子雪崩増幅）される割合が増大するようになるので、放射線Ｒが放射線検出器１０で検出されることなく、当該放射線検出器１０を透過してしまうのを抑制することができる。
【００５４】
さらに、放射線Ｒがガス分離の度合いが小さい一般的な放射線、例えば低エネルギーのγ線などの放射線などの場合でも、放射線検出器１０の表裏において２度ガス分離を行うようになるので、生成する電子の割合が増大する。したがって、放射線Ｒが放射線検出器１０の、例えば第１の検出電極１１側から入射した場合において、放射線Ｒは放射線検出器１０の第２の検出電極１２側でもガス分離を行うようになるので、少なくとも射線検出器１０の第２の検出電極１２側におけるガス分離による電子生成の割合が増大し、第２の検出電極１２における第２のピクセル電極１２５による電子雪崩増幅に供されて、検出できるようになる割合が増大する。
【００５５】
したがって、本実施形態の放射線検出器によれば、放射線の検出感度をも増大させることができる。
【００５６】
なお、本実施形態の放射線検出器１０では、第２の検出電極１２の各ピクセル電極１２５が、第１の検出電極１１の、最も近接した４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏ間を結ぶ線分Ｓによって画定される領域Ｄ内の中央に位置しているので、第１のピクセル電極１１５の間隙を、第２のピクセル電極１２５が埋めるようにして配置されている。したがって、放射線検出器１０の第１のピクセル電極１１５、すなわち第１の検出電極１１で検出できなかった放射線が、間隙を抜けて第２のピクセル電極１２５、すなわち第２の検出電極１２で検出されなくなる割合が低減し、第２の検出電極１２でより完全に検出することができるようになる。したがって、本実施形態の放射線検出器１０による検出感度を向上させることができる。
【００５７】
また、放射線検出器１０に入射する放射線Ｒの入射角度が極端に大きくないような場合において、当該放射線Ｒは、放射線検出器１０の第１の検出電極１１の第１のピクセル電極１１５及び第２の検出電極１２の第２の検出電極１２５によって確実に検出できるようになるので、放射線Ｒの放射線検出器１０に対する入射角度、すなわち入射方向をより確実に同定することができるようになる。
【００５８】
（第２の実施形態）
図４は、本発明のガス増幅を用いた放射線検出器の他の例における概略構成を示す上平面図である。
【００５９】
図４に示すように、本実施形態のガス増幅を用いた放射線検出器２０においては、第２の検出電極１２の各ピクセル電極１２５が、第１の検出電極１１の、最も近接した４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏ間を結ぶ線分Ｓによって画定される領域Ｄ内の中央に位置し、さらに各ピクセル電極１２５の外縁１２５Ｓ（第３の電極パターン、すなわち第３のストリップ状電極１２２の開口部１２２Ａに露出した端面１２２Ｂ）が領域Ｄを画定する４つの第１のピクセル電極１１５の外縁１１５Ｓ（第１の電極パターン、すなわち第１のストリップ状電極１１２の開口部１１２Ａに露出した端面１１２Ｂ）と重複するようにして形成されている。
【００６０】
したがって、第１の実施形態における放射線検出器１０に比較して、第１のピクセル電極１１５の間隙を、第２のピクセル電極１２５でより完全に埋めることができるので、第１の検出電極１１で検出できなかった放射線が、間隙を抜けて第２のピクセル電極１２５、すなわち第２の検出電極１２で検出されなくなる割合が低減し、第２の検出電極１２でより完全に検出することができるようになる。したがって、本実施形態の放射線検出器２０による検出感度をより向上させることができる。
【００６１】
また、放射線検出器２０に入射する放射線Ｒの入射角度が極端に大きくないような場合において、当該放射線Ｒは、放射線検出器２０の第１の検出電極１１の第１のピクセル電極１１５及び第２の検出電極１２の第２の検出電極１２５によってより確実に検出できるようになるので、放射線Ｒの放射線検出器２０に対する入射角度、すなわち入射方向をより確実に同定することができるようになる。
【００６２】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、第２の検出電極１２における各第２のピクセル電極１２５を、第１の検出電極１１の最も近接する４つの第１のピクセル電極１１５の中心１１５Ｏを結ぶ線分で画定された領域Ｄの中心に配置するようにしているが、各第２のピクセル電極１２５の少なくとも一部が領域Ｄ内に位置するようにすることにより、上述した作用効果を奏することはできる。しかしながら、上記実施形態で示したように、各第２のピクセル電極１２５を領域Ｄの中心に配置することによって、上述した作用効果をより顕著に奏することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０、２０ ガス増幅を用いた放射線検出器
１１ 第１の検出電極
１１１ 第１の絶縁部材
１１２ 第１のストリップ状電極
１１２Ａ 第１のストリップ状電極に形成された開口部
１１２Ｂ 第１のストリップ状電極の開口部に露出した端面
１１３ 第２のストリップ状電極
１１３Ａ 第２のストリップ状電極の凸状部
１１５ 第１のピクセル電極
１２ 第２の検出電極
１２１ 第２の絶縁部材
１２２ 第３のストリップ状電極
１２２Ａ 第１のストリップ状電極に形成された開口部
１２２Ｂ 第１のストリップ状電極の開口部に露出した端面
１２３ 第４のストリップ状電極
１２３Ａ 第４のストリップ状電極の凸状部
１２５ 第２のピクセル電極
Ｅ 電界
Ｒ 放射線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、前記第１の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第１のピクセル電極が形成されてなる第１の検出電極と、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含み、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第２のピクセル電極が形成されてなる第２の検出電極と、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項２】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の少なくとも一部は、前記第１の検出電極の、最も近接した４つの第１のピクセル電極の中心間を結ぶ線分によって画定される領域内に位置することを特徴とする、請求項１に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項３】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極は、前記領域内の中央に位置することを特徴とする、請求項２に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項４】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の外縁が、前記領域内において、前記最も近接した４つの第１のピクセル電極の外縁と重複するようにして位置することを特徴とする、請求項３に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項５】
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含む第１の検出電極の、前記第１の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成されてなる複数の第１のピクセル電極の少なくとも１つにおいて放射線を検出ステップと、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含む第２の検出電極の、前記第３の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成される複数の第２のピクセル電極の少なくとも１つにおいて前記放射線を検出するステップと、
前記放射線を検出した前記少なくとも１つの第１のピクセル電極及び前記少なくとも１つの第２のピクセル電極間を結ぶ線分の角度を計測することにより、前記放射線の入射方向を同定するステップと、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【請求項６】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の少なくとも一部は、前記第１の検出電極の、最も近接した４つの第１のピクセル電極の中心間を結ぶ線分によって画定される領域内に位置させることを特徴とする、請求項５に記載のガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【請求項７】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極は、前記領域内の中央に位置させることを特徴とする、請求項６に記載のガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【請求項８】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の外縁が、前記領域内において、前記最も近接した４つの第１のピクセル電極の外縁と重複するようにして位置させることを特徴とする、請求項７に記載のガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【請求項１】
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含み、前記第１の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第１のピクセル電極が形成されてなる第１の検出電極と、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含み、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって複数の第２のピクセル電極が形成されてなる第２の検出電極と、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項２】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の少なくとも一部は、前記第１の検出電極の、最も近接した４つの第１のピクセル電極の中心間を結ぶ線分によって画定される領域内に位置することを特徴とする、請求項１に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項３】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極は、前記領域内の中央に位置することを特徴とする、請求項２に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項４】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の外縁が、前記領域内において、前記最も近接した４つの第１のピクセル電極の外縁と重複するようにして位置することを特徴とする、請求項３に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
【請求項５】
第１の絶縁部材の、第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターン、及び前記第１の絶縁部材の、前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記第１の絶縁部材を貫通し、前記第１の電極パターンの前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第２の電極パターンを含む第１の検出電極の、前記第１の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第２の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成されてなる複数の第１のピクセル電極の少なくとも１つにおいて放射線を検出ステップと、
前記第１の絶縁部材と絶縁中間部材を介して配置された第２の絶縁部材の、前記絶縁中間部材と相対する側に位置する第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第３の電極パターン、及び前記第２の絶縁部材の、前記第１の面と相対向し、前記絶縁中間部材の側に位置する第２の面上に形成されるとともに、前記第２の絶縁部材を貫通し、前記第３の電極パターンの、前記複数の開口部それぞれの中心部に先端が露出してなる複数の凸状部を有する第４の電極パターンを含む第２の検出電極の、前記第３の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した複数の端面及び前記第４の電極パターンにおける前記複数の開口部それぞれに露出した前記複数の突状部によって形成される複数の第２のピクセル電極の少なくとも１つにおいて前記放射線を検出するステップと、
前記放射線を検出した前記少なくとも１つの第１のピクセル電極及び前記少なくとも１つの第２のピクセル電極間を結ぶ線分の角度を計測することにより、前記放射線の入射方向を同定するステップと、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【請求項６】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の少なくとも一部は、前記第１の検出電極の、最も近接した４つの第１のピクセル電極の中心間を結ぶ線分によって画定される領域内に位置させることを特徴とする、請求項５に記載のガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【請求項７】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極は、前記領域内の中央に位置させることを特徴とする、請求項６に記載のガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【請求項８】
前記第２の検出電極における各第２のピクセル電極の外縁が、前記領域内において、前記最も近接した４つの第１のピクセル電極の外縁と重複するようにして位置させることを特徴とする、請求項７に記載のガス増幅を用いた放射線の検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２５５６９８（Ｐ２０１２−２５５６９８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８４３５（Ｐ２０１１−１２８４３５）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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