ガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器
【課題】電子の増幅率を低下させることなく従来よりも電子の広がりを小さくすることを可能にし、高い電子増幅率を備えかつ位置分解能を向上する。
【解決手段】放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、ガスを充填したチャンバーと、上記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルとを有し、上記ガス電子増幅フォイルは、厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層と上記絶縁層の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、上記板状多層体には貫通孔構造を設ける。
【解決手段】放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、ガスを充填したチャンバーと、上記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルとを有し、上記ガス電子増幅フォイルは、厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層と上記絶縁層の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、上記板状多層体には貫通孔構造を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器に関し、さらに詳細には、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、荷電粒子、ガンマ線、Ｘ線、中性子あるいは紫外線などのような放射線を検出するために、ガス電子増幅器（ＧＥＭ：Ｇａｓ Ｅｌｅｃｔｏｒｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）が使用されている。
【０００３】
このガス電子増幅器は、検出対象の放射線が入射すると、放射線とガスとの光電効果による相互作用によりガス原子から飛び出した光電子を電子なだれ効果により増幅させ、当該放射線を電気信号として検出することを可能にするというものである。
【０００４】
図１には、従来のガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図が示されている。
【０００５】
この図１に示す放射線検出器１００は、所定の検出用のガスを充填したチャンバー１０２と、チャンバー１０２内に配置されたドリフト電極１０４および捕集電極１０６と、チャンバー１０２内においてドリフト電極１０４と捕集電極１０６との間に所定の間隔ＴＲを開けて配置された第１ガス電子増幅フォイル（ＧＥＭフォイル）１０８および第２ガス電子増幅フォイル１１０とを有して構成されている。
【０００６】
なお、チャンバー１０２に充填される検出用のガスとしては、一般に、希ガスとクエンチャーガスとの組合せが使用される。希ガスとしては、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどがあり、クエンチャーガスとしては、例えば、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＣＦ４などがある。また、希ガス中へのクエンチャーガスの混合量は、５〜３０％が好適である。
【０００７】
ここで、所定の検出用のガスを充填したチャンバー１０２と第１ガス電子増幅フォイル１０８、第２ガス電子増幅フォイル１１０とにより、ガス電子増幅器が構成される。これら第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０とは、それぞれ同一の構成を備えた板状多層体よりなるものであり、電子なだれ効果により電荷増倍を行う作用を果たすものである。
【０００８】
第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０は、より詳細には、厚さｔ０が５０μｍの樹脂製の板状の絶縁層１０８ａ、１１０ａと、この絶縁層１０８ａ、１１０ａの両面に被覆された平面状の金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃとを有して構成されている。また、第１ガス電子増幅フォイル１０８、第２ガス電子増幅フォイル１１０には、電界を集束させるための貫通孔構造１０８ｄ、１１０ｄが複数形成されている。
【０００９】
また、放射線検出器１００には、金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃおよびドリフト電極１０４へ電圧を印加するための電源部１１２と、捕集電極１０６に接続された検出部１１４とが設けられている。
【００１０】
以上の構成において、放射線検出器１００においては、電源部１１２から金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃおよびドリフト電極１０４へ所定の電圧が印加され、ドリフト電極１００と金属層１０８ｂとの間に電界Ｅｄが、貫通孔構造１０８ｄ、１１０ｄの内部を含む金属層１０８ｃと金属層１１０ｂとの間に電界Ｅｔが、金属層１０８ｃと捕集電極１０６との間に電界Ｅｉが発生する。
【００１１】
この際に、貫通孔構造１０８ｄ、１１０ｄの内部で電界Ｅｔが収束され、ここに侵入した電子が加速されることにより電子なだれ効果が生じることになる。そして、この電子なだれ効果により増倍された電子を捕集電極１０６で検出し、検出信号を検出部１１４が受け取って各種検出データを演算する。
【００１２】
ここで、上記した放射線検出器１００のガス電子増幅器においては、電子なだれ効果による電子の増幅率を高めるために、第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０との２段のガス電子増幅フォイルを用いていた。
【００１３】
即ち、従来のガス電子増幅器は、電子の増幅率を上げるために、ガス電子増幅フォイルを複数段重ねた構造を備えていた。
【００１４】
一方、放射線とガスによる相互作用が起こるときに飛び出した光電子は、数百μｍ程度の広がりをもつ。
【００１５】
この電子の広がりはガス電子増幅フォイルを通過する毎に大きくなって、そのため位置分解能が低下して正確な位置情報が得られなくなり、結果的に、検出部で取得した画像がぼやけたものになってしまうという問題点があった。
【００１６】
光電効果だけでなく、コンプトン散乱、電子対生成でも検出が可能である。
【００１７】
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子の増幅率を低下させることなく従来よりも電子の広がりを小さくすることを可能にし、高い電子増幅率を備えかつ位置分解能に優れたガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器は、単一の電子増幅フォイルを用い、かつ、その電子増幅フォイルの絶縁層を従来の電子増幅フォイルに比べて厚くしたものである。
【００２０】
また、本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器は、単一の電子増幅フォイルを用い、かつ、その電子増幅フォイルの絶縁層を多層構造にして各絶縁層の間に金属層を配設した積層体により構成するようにしたものである。
【００２１】
こうした本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器によれば、電子の増幅率を低下させることなく従来よりも電子の広がりを小さくすることができ、高い電子増幅率を維持しながら位置分解能を向上することができる。
【００２２】
こうした本発明のうち請求項１に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、ガスを充填したチャンバーと、上記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルとを有し、上記ガス電子増幅フォイルは、厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層と上記絶縁層の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、上記板状多層体には貫通孔構造を設けるようにしたものである。
【００２３】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、ガスを充填したチャンバーと、上記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルとを有し、上記ガス電子増幅フォイルは、高分子ポリマー材料からなる板状の複数の絶縁層を平面状の金属層を間に形成して積層した積層体と上記積層体の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、上記板状多層体には貫通孔構造を設けるようにしたものである。
【００２４】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項２に記載の発明において、上記複数の絶縁層の厚さの合計値が１００〜６００μｍ程度であるようにしたものである。
【００２５】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器を使用した放射線検出器であって、上記ガス電子増幅器を、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明に係るものとした。
【００２６】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、上記金属層を所定のパターンでエッチングし、上記所定のパターンに従って、上記絶縁層を上記金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、上記金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、上記金属層の表面および上記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理するようにしたものである。
【００２７】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、上記金属層を所定のパターンでエッチングし、上記金属層の片面または両面上に、厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の片面に平面状に金属層を被覆したものを積層し、該積層されたものの最外面の金属層を、上記所定のパターンに従ってエッチングし、上記所定のパターンに従って、上記絶縁層の全てを上記最外面の金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、上記最外面の金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、上記金属層の表面および上記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電子の増幅率を低下させることなく従来よりも電子の広がりを小さくすることが可能になり、高い電子増幅率を備えかつ位置分解能に優れたガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器を提供することができるという優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００３０】
なお、以降の説明においては、図１などのように図面を参照しながら従前に説明した構成と同一あるいは相当する構成については、それぞれ同一の符号を付して示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は省略する。
【００３１】
図２には、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図が示されている。
【００３２】
この放射線検出器１０は、所定の検出用ガスを充填したチャンバー１０２と単一のガス電子増幅フォイル１２とによりガス電子増幅器が構成されている点において、従来の放射線検出器１００と異なる。
【００３３】
ここで、ガス電子増幅フォイル１２は、樹脂製の板状の絶縁層１２ａと、この絶縁層１２ａの両面に被覆された平面状の金属層１２ｂ、１２ｃとを有して構成されている。また、ガス電子増幅フォイル１２には、電界を集束させるための貫通孔構造として、金属層１２ｂ、１２ｃの平面に対して垂直方向に延長する貫通孔構造１２ｄが複数形成されている。
【００３４】
また、絶縁層１２ａは、その厚さｔ１が従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層ｔ０に比べて厚く、例えば、１００μｍに設定されている。この絶縁層１２ａの厚さは、例えば、１００〜３００μｍ程度の範囲で適宜に設定すればよい。
【００３５】
なお、絶縁層１２ａの厚さｔ１が１００μｍである場合には、電源部１１２により金属層１２ｂ、１２ｃ間に７００〜１０００Ｖ程度の電圧を印加することができる。
【００３６】
こうした絶縁層１２ａの材料としては、例えば、ポリイミドや液晶ポリマーなどの高分子ポリマー材料を使用することができる。
【００３７】
一方、貫通孔構造１２ｄの内部に電界を発生させる電極として機能する金属層１２ｂ、１２ｃの材料としては、例えば、銅、アルミニウム、金あるいはボロンなどを使用することができる。なお、絶縁層１２ａに対して金属層１２ｂ、１２ｃを形成するには、ラミネート、スパッタ蒸着あるいはメッキなどの手法を用いるようにすればよく、金属層１２ｂ、１２ｃの厚さは、例えば、５μｍに程度に設定する。
【００３８】
以上の構成において、放射線検出器１０においては、電源部１１２から金属層１２ｂ、１２ｃおよびドリフト電極１０４へ所定の電圧が印加され、ドリフト電極１００と金属層１２ｂとの間に電界Ｅｄが、貫通孔構造１２ｄの内部に電界Ｅｔが、金属層１２ｃと捕集電極１０６との間に電界Ｅｉが発生する。
【００３９】
この際に、貫通孔構造１２ｄの内部で電界Ｅｔが収束され、ここに侵入した電子が加速されることにより電子なだれ効果が生じることになる。そして、この電子なだれ効果により増倍された電子を捕集電極１０６で検出し、検出信号を検出部１１４が受け取って各種検出データを演算する。
【００４０】
この放射線検出器１０は、ガス電子増幅フォイルとして単一のガス電子増幅フォイル１２のみであるため、複数のガス電子増幅フォイルを用いる従来のものと比較すると、電子の広がりを小さくすることができる。
【００４１】
また、絶縁層１２ａの厚さｔ１を従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層の厚さｔ０に比べて厚くしたため、電源部１１２から金属層１２ｂ、１２ｃおよびドリフト電極１０４へ印加する電圧値を、従来の放射線検出器がガス電子増幅フォイルおよびドリフト電極へ印加する電圧値よりも高く設定することができるため、従来と比較しても電子の増幅率が低下することはない。
【００４２】
次に、図３には、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図が示されている。
【００４３】
この放射線検出器２０は、所定の検出用ガスを充填したチャンバー１０２と単一のガス電子増幅フォイル２２とによりガス電子増幅器が構成されている点において、従来の放射線検出器１００と異なる。
【００４４】
ここで、ガス電子増幅フォイル２２は、複数の樹脂製の板状の絶縁層と金属層とを交互に積層した積層体よりなる多層構造を備えている。
【００４５】
より詳細には、ガス電子増幅フォイル２２は、樹脂製の板状の絶縁層２２ａ−１と樹脂製の板状の絶縁層２２ａ−２とを備え、絶縁層２２ａ−１と絶縁層２２ａ−２との間には、平面状の金属層２２ｅが形成されている。さらに、絶縁層２２ａ−１における金属層２２ｅが形成された面とは異なる面には平面状の金属層２２ｂが形成されており、一方、絶縁層２２ａ−２における金属層２２ｅが形成された面とは異なる面には平面状の金属層２２ｃが形成されている。また、ガス電子増幅フォイル２２には、電界を集束させるための貫通孔構造２２ｄが複数形成されている。
【００４６】
また、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との厚さの合計が、従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層の厚さｔ０に比べて厚く、例えば、１００μｍに設定されている。この絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２とは、例えば、５０〜３００μｍ程度の範囲でそれぞれ適宜に設定すればよい。また、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との厚さの合計値は、例えば、１００〜６００μｍ程度の範囲で適宜に設定すればよい。
【００４７】
なお、この実施の形態においては、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２とをそれぞれ５０μｍとし、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との合計が１００μｍとなるようにした。
【００４８】
なお、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の厚さｔ２−１、ｔ２−２が５０μｍである場合には、電源部１１２により金属層２２ｂ、２２ｅ間または金属層２２ｅ、２２ｃ間に３５０〜５００Ｖ程度の電圧を印加することができ、また、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の厚さｔ２−１、ｔ２−２が１００μｍである場合には、電源部１１２により金属層２２ｂ、２２ｅ間または金属層２２ｅ、２２ｃ間に７００〜１０００Ｖ程度の電圧を印加することができる。
【００４９】
こうした絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の材料としては、例えば、ポリイミドや液晶ポリマーなどの高分子ポリマー材料を使用することができる。
【００５０】
一方、貫通孔構造２２ｄの内部に電界を発生させる電極として機能する金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅの材料としては、例えば、銅、アルミニウム、金あるいはボロンなどを使用することができる。なお、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２に対して金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅへ形成するには、ラミネート、スパッタ蒸着あるいはメッキなどの手法を用いるようにすればよく、金属層２２ｂ、２２ｃ，２２ｅの厚さは、例えば、５μｍに程度に設定する。
【００５１】
以上の構成において、放射線検出器２０においては、電源部１１２から金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅおよびドリフト電極１０４へ所定の電圧が印加され、ドリフト電極１００と金属層２２ｂとの間に電界Ｅｄが、貫通孔構造２２ｄの内部に電界Ｅｔが、金属層２２ｃと捕集電極１０６との間に電界Ｅｉが発生する。
【００５２】
この際に、貫通孔構造２２ｄの内部で電界Ｅｔが収束され、ここに侵入した電子が加速されることにより電子なだれ効果が生じることになる。そして、この電子なだれ効果により増倍された電子を捕集電極１０６で検出し、検出信号を検出部１１４が受け取って各種検出データを演算する。
【００５３】
この放射線検出器２０は、ガス電子増幅フォイルとして単一のガス電子増幅フォイル２２のみであるため、複数のガス電子増幅フォイルを用いる従来のものと比較すると、電子の広がりを小さくすることができる。
【００５４】
また、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との厚さの合計を従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層の厚さｔ０に比べて厚くしたため、電源部１１２から金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅおよびドリフト電極１０４へ印加する電圧値を、従来の放射線検出器がガス電子増幅フォイルおよびドリフト電極へ印加する電圧値よりも高く設定することができるため、従来と比較しても電子の増幅率が低下することはない。
【００５５】
さらに、放射線検出器２０においては、金属層２２ｂと金属層２２ｃとの間に生成される電界Ｅｔが、金属層２２ｅへの電圧の印加により整形されて電子なだれ効果が効率的に生成される。
【００５６】
次に、上記した従来の放射線検出器１００、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器１０ならびに本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器２０を用いた本願発明者による実験の結果について説明する。
【００５７】
ここで、実験に用いた放射線検出器１００は、絶縁層１０８ａ、１１０ａとしては厚さｔ０が５０μｍのポリイミドを用い、金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃとして厚さ５μｍの銅を被覆し、電源部１１２により金属層１０８ｂ、１０８ｃ間および金属層１１０ｂ、１１０ｃ間に３５０〜４５０Ｖの電圧を印加した。
【００５８】
また、実験に用いた放射線検出器１０は、絶縁層１２ａとしては厚さｔ１が１００μｍの液晶ポリマーを用い、金属層１２ｂ、１２ｃとして厚さ５μｍの銅を被覆し、電源部１１２により金属層１２ｂ、１２ｃ間に７００Ｖの電圧を印加した。
【００５９】
さらに、実験に用いた放射線検出器２０は、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２としては厚さｔ２−１、ｔ２−２がそれぞれ５０μｍの液晶ポリマーを用い、金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅとして厚さ５μｍの銅を被覆し、電源部１１２により金属層２２ｅ、２２ｃ間に７００Ｖの電圧を印加した。
【００６０】
なお、この実験においては、検出部１１４として電荷読み出し用のピクセル検出器を用いた。また、放射線検出器１０、２０、１００のいずれにおいても、ドリフト領域ＤＲを５．５ｍｍとし、インダクション領域ＩＲを２．７ｍｍとした。なお、放射線検出器１００における第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０との間隔ＴＲは２．０ｍｍとした。
【００６１】
計測方法としては、５５Ｆｅ放射線源からのＸ線（５．９ｋｅＶ）の反応点がどのように広がるかを測定することにより、信号（電子）の広がりを測定した。
【００６２】
図４（ａ）は放射線検出器１０における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｂ）は放射線検出器２０における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｃ）は放射線検出器１００における測定結果を示すグラフである。なお、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すグラフにおいて、縦軸はカウント数Ｎ［Ｃｏｕｎｔ］であり、横軸は信号の広がり［１０μｍ］である。
【００６３】
これら図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すグラフから、放射線検出器１０における信号の広がりの測定値は３５３μｍ（ＦＷＨＭ）であり、放射線検出器２０における信号の広がりの測定値は３４４μｍ（ＦＷＨＭ）であり、放射線検出器１００における信号の広がりの測定値は６０８μｍ（ＦＷＨＭ）であった。
【００６４】
このことより、放射線検出器１０、２０は、放射線検出器１００よりも電子の広がりが小さくなっていた。
【００６５】
次に、図５には、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用したＸ線の２次元画像検出器の構成例の一例の断面構成説明図が示されている。
【００６６】
この２次元画像検出器２００においては、チャンバー１０２内に、検出用のガスとしてアルゴン（Ａｒ）中に二酸化炭素（ＣＯ２）３０％を混合した混合ガスが充填されている。
【００６７】
こうしたチャンバー１０２内において、ドリフト電極１０４と捕集電極１０６との間に単一のガス電子増幅フォイル１２が配置されており、ドリフト電極１０４とガス電子増幅フォイル１２の金属層１２ｂ、１２ｃとには、電源部１１２から所定の電圧が印加されるようになされている。
【００６８】
また、検出部１１４は、各画素毎に薄膜トランジスタ２０２を備えていて、各画素毎の検出信号を出力するように構成されている。
【００６９】
以上の構成において、２次元画像検出器２００によれば、Ｘ線がチャンバー１０２内に侵入すると、検出用のガスに作用して電子が発生する。この電子がガス電子増幅フォイル１２により加速されて、電子なだれ効果により１００倍から１０万倍程度に電子増幅されて検出部１１４で検出される。
【００７０】
従って、２次元画像検出器２００を用いると、Ｘ線の高い検出効率と鮮明な画像とを得ることができる。
【００７１】
なお、こうした２次元画像検出器２００は、例えば、医療用Ｘ線撮影装置、ＣＴ装置、あるいは線量モニターに搭載される検出器などに適用することが可能である。
【００７２】
次に、図６および図７には、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した光検出器の構成例の一例の断面構成説明図がそれぞれ示されている。
【００７３】
ここで、図６に示す光検出器３００は、ガス電子増幅フォイル１２の金属層１２ｂ上に光電層３０２が形威されている点において、図５に示す２次元画像検出器２００と異なっている。
【００７４】
以上の構成において、光検出器３００によれば、紫外光または可視光などの光がチャンバー１０２内に侵入すると、光電層３０２により光電子が発生し、ガス電子増幅フォイル１２に形成された貫通孔構造１２ｄの内部の電界で電子増幅が行われる。増幅された電子は、図５に示す２次元画像検出器２００と同様に、検出部１１４で検出される。
【００７５】
また、図７に示す光検出器４００は、光電層４０２が入射窓の内側面に形成されている点において、図５に示す２次元画像検出器２００と異なっている。
【００７６】
以上の構成において、光検出器４００によれば、チャンバー１０２へ紫外光または可視光などの光が侵入すると、この先電層４０２により光電子が発生し、その後は光検出器３００と同様な原理により増幅された電子が検出部１１４で検出される。
【００７７】
次に、図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイル１２の製造方法について説明する。
【００７８】
即ち、ガス電子増幅フォイル１２を製造するには、まず、例えば、厚さ１００μｍの液晶ポリマー製の板状の絶縁層１２ａの両面に平面状の金属層１２ｂ、１２ｃを被覆し、金属層１２ｂ、１２ｃの表面に前処理を施してからレジスト層５００を形成する（図８（ａ）参照）。なお、金属層１２ｂ、１２ｃは、例えば、銅により形成する。また、レジスト層５００としては、例えば、ドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製ＡＱ２５５８）を使用することができる。
【００７９】
それから、レジスト層５００を貫通孔構造１２ｄの配置に合わせてパターンニングし、次いで金属層１２ｂ、１２ｃも上記パターンニングに合わせて開口する（図８（ｂ）参照）。上記パターンニングは、例えば、所定のパターンの露光用マスクを用い、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で真空密着露光を行い、その後に１％の炭酸ソーダを用いて現像を行うことにより実施できる。また、金属層１２ｂ、１２ｃの開口の形成は、金属層１２ｂ、１２ｃが銅である場合には、例えば、塩化第二鉄液にてエッチングすることにより実施できる。
【００８０】
次に、例えば、３％の水酸化ナトリウム水溶液などでレジスト層５００を除去し（図８（ｃ）参照）、ＣＯ２レーザーなどのレーザー光を照射して、絶縁層１２ａを除去して貫通させ、貫通孔構造１２ｄを形成する（図８（ｄ）参照）。
【００８１】
レーザー光により絶縁層１２ａを除去して貫通させる場合、貫通孔構造１２ｄの壁が金属層１２ｂ、１２ｃの平面に垂直になる方向にレーザー光を照射する。
【００８２】
なお、図８（ｄ）に示す工程で形成された貫通孔構造１２ｄの壁は、表面仕上げ工程により表面粗度を向上させることが好ましい。これにより、ガス電子増幅器の動作中に貫通孔構造１２ｄの壁に電荷蓄積性の堆積物が発生することを抑制できる。
【００８３】
こうした表面仕上げ工程は、ガス比ＳＦ６：０．０５、Ｎ２：０．１０、Ｏ２：１．０、ＲＦ出力２．１ｋＷの条件にて、プラズマエッチングを表裏より３分ずつ行い、貫通孔構造１２ｄの壁に上記レーザー光の照射により付着した煤状の物質を除去する。
【００８４】
次に、過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液などで貫通孔構造１２ｄの壁の表面を処理し、表面の平滑度を向上させる。これにより、貫通孔構造１２ｄの壁の表面粗度は４μｍ以下となる。この過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液による表面処理は、例えば、メルテックス社製エンプレートＭＬＢホールクリーニングプロセスにより実施できる。
【００８５】
上記のようなデスミア処理を行うことにより、貫通孔構造１２ｄの内壁の表面粗度を４μｍ以下にすることができる。また、貫通孔構造１２ｄの内壁に突出部が生じても、その高さを絶縁層１２ａの厚さの１５％以下とすることができる。
【００８６】
次に、図９（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイル２２の製造方法について説明する。
【００８７】
即ち、ガス電子増幅フォイル２２を製造するには、まず、例えば、厚さ５０μｍの液晶ポリマー製の板状の絶縁層２２ａ−１の両面に平面状の金属層２２ｂ、２２ｅを被覆し、金属層２２ｂ、２２ｅの表面に前処理を施してからレジスト層５００を形成する（図９（ａ）参照）。なお、金属層２２ｂ、２２ｅは、例えば、銅により形成する。また、レジスト層５００としては、例えば、ドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製ＡＱ２５５８）を使用することができる。
【００８８】
それから、レジスト層５００を貫通孔構造２２ｄの配置に合わせて金属層２２ｅ面にパターンニングし、かつ、金属層２２ｂ、２２ｅ上に積層後の位置合わせ露光のためのマークをパターニンングし、次いで金属層２２ｂ、２２ｅも上記パターンニングに合わせて開口する（図９（ｂ）参照）。上記パターンニングは、例えば、所定のパターンの露光用マスクを用い、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で真空密着露光を行い、その後に１％の炭酸ソーダを用いて現像を行うことにより実施できる。また、金属層２２ｂ、２２ｅの開口の形成は、金属層２２ｂ、２２ｅが銅である場合には、例えば、塩化第二鉄液にてエッチングすることにより実施できる。
【００８９】
次に、例えば、３％の水酸化ナトリウム水溶液などでレジスト層５００を除去し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー製の板状の絶縁層２２ａ−２の片面に平面状の金属層２２ｃを被覆した２層材を、高温真空下で熱プレスし接着させて積層する（図９（ｃ）〜（ｄ）参照）。なお、上記した積層の手法は、熱プレスに限られるものではなく、適宜の接着剤などを用いてもよい。
【００９０】
それから、再度レジスト層５００を貫通孔構造２２ｄの配置に合わせてパターンニングし、次いで金属層２２ｂ、２２ｃも上記パターンニングに合わせて開口する（図９（ｄ）参照）。上記パターンニングは、例えば、所定のパターンの露光用マスクを用い、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で真空密着露光を行い、その後に１％の炭酸ソーダを用いて現像を行うことにより実施できる。また、金属層２２ｂ、２２ｃの開口の形成は、金属層２２ｂ、２２ｃが銅である場合には、例えば、塩化第二鉄液にてエッチングすることにより実施できる。
【００９１】
次に、例えば、３％の水酸化ナトリウム水溶液などでレジスト層５００を除去し、ＣＯ２レーザーなどのレーザー光を照射して、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２を除去して貫通させ、貫通孔構造２２ｄを形成する（図９（ｆ）参照）。
【００９２】
レーザー光により絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２を除去して貫通させる場合、貫通孔構造２２ｄの壁が金属層１２ｂ、１２ｃの平面に垂直になる方向にレーザー光を照射する。
【００９３】
なお、図９（ｆ）に示す工程で形成された貫通孔構造２２ｄの壁は、表面仕上げ工程により表面粗度を向上させることが好ましい。これにより、ガス電子増幅器の動作中に貫通孔構造２２ｄの壁に電荷蓄積性の堆積物が発生することを抑制できる。
【００９４】
こうした表面仕上げ工程は、ガス比ＳＦ６：０．０５、Ｎ２：０．１０、Ｏ２：１．０、ＲＦ出力２．１ｋＷの条件にて、プラズマエッチングを表裏より３分ずつ行い、貫通孔構造２２ｄの壁に上記レーザー光の照射により付着した煤状の物質を除去する。
【００９５】
次に、過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液などで貫通孔構造２２ｄの壁の表面を処理し、表面の平滑度を向上させる。これにより、貫通孔構造２２ｄの壁の表面粗度は４μｍ以下となる。この過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液による表面処理は、例えば、メルテックス社製エンプレートＭＬＢホールクリーニングプロセスにより実施できる。
【００９６】
上記のようなデスミア処理を行うことにより、貫通孔構造２２ｄの内壁の表面粗度を４μｍ以下にすることができる。また、貫通孔構造２２ｄの内壁に突出部が生じても、その高さを絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の厚さの１５％以下とすることができる。
【００９７】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）〜（３）に示すように変形することができるものである。
【００９８】
（１）上記した第２の実施の形態においては、金属層２２ｅを間に挟んで絶縁層２２ａ−１と絶縁層２２ａ−２との２つの絶縁層を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、金属層と絶縁層とを交互に積層するようにして、３つ以上の絶縁層を設けるようにしてもよい。
【００９９】
（２）上記した第２の実施の形態においては、絶縁層２２ａ−１と絶縁層２２ａ−２との厚さを同一としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、両者の厚さが異なるようにしてもよい。要するに、各絶縁層の厚さの合計が、従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層に比べて厚くなるようにすればよい。
【０１００】
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）〜（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、医療画像診断分野における放射線量の低減化や宇宙放射線検出、生化学分野などに利用されるものであり、具体的には、Ｘ線線量モニター、医療用Ｘ線撮影装置（マンモグラフィー、一般Ｘ線撮影装置）、産業用非破壊検査装置、荷電粒子飛跡検出器、宇宙Ｘ線検出器、光検出イメージャーあるいは低速中性子検出器などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は、従来のガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図である。
【図４】図４は、本願発明者による実験結果を示すグラフであり、図４（ａ）は本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｂ）は本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｃ）は従来の放射線検出器における測定結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用したＸ線の２次元画像検出器の構成例の一例の断面構成説明図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した光検出器の構成例の一例の断面構成説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した光検出器の構成例の他の例の断面構成説明図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイルの製造方法の工程説明図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイルの製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ 放射線検出器
１２ ガス電子増幅フォイル
１２ａ 絶縁層
１２ｂ、１２ｃ 金属層
１２ｄ 貫通孔構造
２０ 放射線検出器
２２ ガス電子増幅フォイル
２２ａ−１、２２ａ−２ 絶縁層
２２ｂ、２２ｃ、２２ｅ 金属層
２２ｄ 貫通孔構造
１００ 放射線検出器
１０２ チャンバー
１０４ ドリフト電極
１０６ 捕集電極
１０８ 第１ガス電子増幅フォイル
１０８ａ 絶縁層
１０８ｂ、１０８ｃ 金属層
１０８ｄ 貫通孔構造
１１０ 第２ガス電子増幅フォイル
１１０ａ 絶縁層
１１０ｂ、１１０ｃ 金属層
１１０ｄ 貫通孔構造
１１２ 電源部
１１４ 検出部
２００ ２次元画像検出器
２０２ 薄膜トランジスタ
３００ 光検出器
３０２ 光電層
４００ 光検出器
４０２ 光電層
５００ レジスト層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器に関し、さらに詳細には、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、荷電粒子、ガンマ線、Ｘ線、中性子あるいは紫外線などのような放射線を検出するために、ガス電子増幅器（ＧＥＭ：Ｇａｓ Ｅｌｅｃｔｏｒｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）が使用されている。
【０００３】
このガス電子増幅器は、検出対象の放射線が入射すると、放射線とガスとの光電効果による相互作用によりガス原子から飛び出した光電子を電子なだれ効果により増幅させ、当該放射線を電気信号として検出することを可能にするというものである。
【０００４】
図１には、従来のガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図が示されている。
【０００５】
この図１に示す放射線検出器１００は、所定の検出用のガスを充填したチャンバー１０２と、チャンバー１０２内に配置されたドリフト電極１０４および捕集電極１０６と、チャンバー１０２内においてドリフト電極１０４と捕集電極１０６との間に所定の間隔ＴＲを開けて配置された第１ガス電子増幅フォイル（ＧＥＭフォイル）１０８および第２ガス電子増幅フォイル１１０とを有して構成されている。
【０００６】
なお、チャンバー１０２に充填される検出用のガスとしては、一般に、希ガスとクエンチャーガスとの組合せが使用される。希ガスとしては、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどがあり、クエンチャーガスとしては、例えば、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＣＦ４などがある。また、希ガス中へのクエンチャーガスの混合量は、５〜３０％が好適である。
【０００７】
ここで、所定の検出用のガスを充填したチャンバー１０２と第１ガス電子増幅フォイル１０８、第２ガス電子増幅フォイル１１０とにより、ガス電子増幅器が構成される。これら第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０とは、それぞれ同一の構成を備えた板状多層体よりなるものであり、電子なだれ効果により電荷増倍を行う作用を果たすものである。
【０００８】
第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０は、より詳細には、厚さｔ０が５０μｍの樹脂製の板状の絶縁層１０８ａ、１１０ａと、この絶縁層１０８ａ、１１０ａの両面に被覆された平面状の金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃとを有して構成されている。また、第１ガス電子増幅フォイル１０８、第２ガス電子増幅フォイル１１０には、電界を集束させるための貫通孔構造１０８ｄ、１１０ｄが複数形成されている。
【０００９】
また、放射線検出器１００には、金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃおよびドリフト電極１０４へ電圧を印加するための電源部１１２と、捕集電極１０６に接続された検出部１１４とが設けられている。
【００１０】
以上の構成において、放射線検出器１００においては、電源部１１２から金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃおよびドリフト電極１０４へ所定の電圧が印加され、ドリフト電極１００と金属層１０８ｂとの間に電界Ｅｄが、貫通孔構造１０８ｄ、１１０ｄの内部を含む金属層１０８ｃと金属層１１０ｂとの間に電界Ｅｔが、金属層１０８ｃと捕集電極１０６との間に電界Ｅｉが発生する。
【００１１】
この際に、貫通孔構造１０８ｄ、１１０ｄの内部で電界Ｅｔが収束され、ここに侵入した電子が加速されることにより電子なだれ効果が生じることになる。そして、この電子なだれ効果により増倍された電子を捕集電極１０６で検出し、検出信号を検出部１１４が受け取って各種検出データを演算する。
【００１２】
ここで、上記した放射線検出器１００のガス電子増幅器においては、電子なだれ効果による電子の増幅率を高めるために、第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０との２段のガス電子増幅フォイルを用いていた。
【００１３】
即ち、従来のガス電子増幅器は、電子の増幅率を上げるために、ガス電子増幅フォイルを複数段重ねた構造を備えていた。
【００１４】
一方、放射線とガスによる相互作用が起こるときに飛び出した光電子は、数百μｍ程度の広がりをもつ。
【００１５】
この電子の広がりはガス電子増幅フォイルを通過する毎に大きくなって、そのため位置分解能が低下して正確な位置情報が得られなくなり、結果的に、検出部で取得した画像がぼやけたものになってしまうという問題点があった。
【００１６】
光電効果だけでなく、コンプトン散乱、電子対生成でも検出が可能である。
【００１７】
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子の増幅率を低下させることなく従来よりも電子の広がりを小さくすることを可能にし、高い電子増幅率を備えかつ位置分解能に優れたガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器は、単一の電子増幅フォイルを用い、かつ、その電子増幅フォイルの絶縁層を従来の電子増幅フォイルに比べて厚くしたものである。
【００２０】
また、本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器は、単一の電子増幅フォイルを用い、かつ、その電子増幅フォイルの絶縁層を多層構造にして各絶縁層の間に金属層を配設した積層体により構成するようにしたものである。
【００２１】
こうした本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器によれば、電子の増幅率を低下させることなく従来よりも電子の広がりを小さくすることができ、高い電子増幅率を維持しながら位置分解能を向上することができる。
【００２２】
こうした本発明のうち請求項１に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、ガスを充填したチャンバーと、上記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルとを有し、上記ガス電子増幅フォイルは、厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層と上記絶縁層の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、上記板状多層体には貫通孔構造を設けるようにしたものである。
【００２３】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、ガスを充填したチャンバーと、上記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルとを有し、上記ガス電子増幅フォイルは、高分子ポリマー材料からなる板状の複数の絶縁層を平面状の金属層を間に形成して積層した積層体と上記積層体の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、上記板状多層体には貫通孔構造を設けるようにしたものである。
【００２４】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項２に記載の発明において、上記複数の絶縁層の厚さの合計値が１００〜６００μｍ程度であるようにしたものである。
【００２５】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器を使用した放射線検出器であって、上記ガス電子増幅器を、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明に係るものとした。
【００２６】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、上記金属層を所定のパターンでエッチングし、上記所定のパターンに従って、上記絶縁層を上記金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、上記金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、上記金属層の表面および上記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理するようにしたものである。
【００２７】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、上記金属層を所定のパターンでエッチングし、上記金属層の片面または両面上に、厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の片面に平面状に金属層を被覆したものを積層し、該積層されたものの最外面の金属層を、上記所定のパターンに従ってエッチングし、上記所定のパターンに従って、上記絶縁層の全てを上記最外面の金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、上記最外面の金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、上記金属層の表面および上記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電子の増幅率を低下させることなく従来よりも電子の広がりを小さくすることが可能になり、高い電子増幅率を備えかつ位置分解能に優れたガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器を提供することができるという優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるガス電子増幅器およびそれに用いるガス電子増幅フォイルの製造方法ならびにガス電子増幅器を使用した放射線検出器の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００３０】
なお、以降の説明においては、図１などのように図面を参照しながら従前に説明した構成と同一あるいは相当する構成については、それぞれ同一の符号を付して示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は省略する。
【００３１】
図２には、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図が示されている。
【００３２】
この放射線検出器１０は、所定の検出用ガスを充填したチャンバー１０２と単一のガス電子増幅フォイル１２とによりガス電子増幅器が構成されている点において、従来の放射線検出器１００と異なる。
【００３３】
ここで、ガス電子増幅フォイル１２は、樹脂製の板状の絶縁層１２ａと、この絶縁層１２ａの両面に被覆された平面状の金属層１２ｂ、１２ｃとを有して構成されている。また、ガス電子増幅フォイル１２には、電界を集束させるための貫通孔構造として、金属層１２ｂ、１２ｃの平面に対して垂直方向に延長する貫通孔構造１２ｄが複数形成されている。
【００３４】
また、絶縁層１２ａは、その厚さｔ１が従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層ｔ０に比べて厚く、例えば、１００μｍに設定されている。この絶縁層１２ａの厚さは、例えば、１００〜３００μｍ程度の範囲で適宜に設定すればよい。
【００３５】
なお、絶縁層１２ａの厚さｔ１が１００μｍである場合には、電源部１１２により金属層１２ｂ、１２ｃ間に７００〜１０００Ｖ程度の電圧を印加することができる。
【００３６】
こうした絶縁層１２ａの材料としては、例えば、ポリイミドや液晶ポリマーなどの高分子ポリマー材料を使用することができる。
【００３７】
一方、貫通孔構造１２ｄの内部に電界を発生させる電極として機能する金属層１２ｂ、１２ｃの材料としては、例えば、銅、アルミニウム、金あるいはボロンなどを使用することができる。なお、絶縁層１２ａに対して金属層１２ｂ、１２ｃを形成するには、ラミネート、スパッタ蒸着あるいはメッキなどの手法を用いるようにすればよく、金属層１２ｂ、１２ｃの厚さは、例えば、５μｍに程度に設定する。
【００３８】
以上の構成において、放射線検出器１０においては、電源部１１２から金属層１２ｂ、１２ｃおよびドリフト電極１０４へ所定の電圧が印加され、ドリフト電極１００と金属層１２ｂとの間に電界Ｅｄが、貫通孔構造１２ｄの内部に電界Ｅｔが、金属層１２ｃと捕集電極１０６との間に電界Ｅｉが発生する。
【００３９】
この際に、貫通孔構造１２ｄの内部で電界Ｅｔが収束され、ここに侵入した電子が加速されることにより電子なだれ効果が生じることになる。そして、この電子なだれ効果により増倍された電子を捕集電極１０６で検出し、検出信号を検出部１１４が受け取って各種検出データを演算する。
【００４０】
この放射線検出器１０は、ガス電子増幅フォイルとして単一のガス電子増幅フォイル１２のみであるため、複数のガス電子増幅フォイルを用いる従来のものと比較すると、電子の広がりを小さくすることができる。
【００４１】
また、絶縁層１２ａの厚さｔ１を従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層の厚さｔ０に比べて厚くしたため、電源部１１２から金属層１２ｂ、１２ｃおよびドリフト電極１０４へ印加する電圧値を、従来の放射線検出器がガス電子増幅フォイルおよびドリフト電極へ印加する電圧値よりも高く設定することができるため、従来と比較しても電子の増幅率が低下することはない。
【００４２】
次に、図３には、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図が示されている。
【００４３】
この放射線検出器２０は、所定の検出用ガスを充填したチャンバー１０２と単一のガス電子増幅フォイル２２とによりガス電子増幅器が構成されている点において、従来の放射線検出器１００と異なる。
【００４４】
ここで、ガス電子増幅フォイル２２は、複数の樹脂製の板状の絶縁層と金属層とを交互に積層した積層体よりなる多層構造を備えている。
【００４５】
より詳細には、ガス電子増幅フォイル２２は、樹脂製の板状の絶縁層２２ａ−１と樹脂製の板状の絶縁層２２ａ−２とを備え、絶縁層２２ａ−１と絶縁層２２ａ−２との間には、平面状の金属層２２ｅが形成されている。さらに、絶縁層２２ａ−１における金属層２２ｅが形成された面とは異なる面には平面状の金属層２２ｂが形成されており、一方、絶縁層２２ａ−２における金属層２２ｅが形成された面とは異なる面には平面状の金属層２２ｃが形成されている。また、ガス電子増幅フォイル２２には、電界を集束させるための貫通孔構造２２ｄが複数形成されている。
【００４６】
また、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との厚さの合計が、従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層の厚さｔ０に比べて厚く、例えば、１００μｍに設定されている。この絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２とは、例えば、５０〜３００μｍ程度の範囲でそれぞれ適宜に設定すればよい。また、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との厚さの合計値は、例えば、１００〜６００μｍ程度の範囲で適宜に設定すればよい。
【００４７】
なお、この実施の形態においては、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２とをそれぞれ５０μｍとし、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との合計が１００μｍとなるようにした。
【００４８】
なお、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の厚さｔ２−１、ｔ２−２が５０μｍである場合には、電源部１１２により金属層２２ｂ、２２ｅ間または金属層２２ｅ、２２ｃ間に３５０〜５００Ｖ程度の電圧を印加することができ、また、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の厚さｔ２−１、ｔ２−２が１００μｍである場合には、電源部１１２により金属層２２ｂ、２２ｅ間または金属層２２ｅ、２２ｃ間に７００〜１０００Ｖ程度の電圧を印加することができる。
【００４９】
こうした絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の材料としては、例えば、ポリイミドや液晶ポリマーなどの高分子ポリマー材料を使用することができる。
【００５０】
一方、貫通孔構造２２ｄの内部に電界を発生させる電極として機能する金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅの材料としては、例えば、銅、アルミニウム、金あるいはボロンなどを使用することができる。なお、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２に対して金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅへ形成するには、ラミネート、スパッタ蒸着あるいはメッキなどの手法を用いるようにすればよく、金属層２２ｂ、２２ｃ，２２ｅの厚さは、例えば、５μｍに程度に設定する。
【００５１】
以上の構成において、放射線検出器２０においては、電源部１１２から金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅおよびドリフト電極１０４へ所定の電圧が印加され、ドリフト電極１００と金属層２２ｂとの間に電界Ｅｄが、貫通孔構造２２ｄの内部に電界Ｅｔが、金属層２２ｃと捕集電極１０６との間に電界Ｅｉが発生する。
【００５２】
この際に、貫通孔構造２２ｄの内部で電界Ｅｔが収束され、ここに侵入した電子が加速されることにより電子なだれ効果が生じることになる。そして、この電子なだれ効果により増倍された電子を捕集電極１０６で検出し、検出信号を検出部１１４が受け取って各種検出データを演算する。
【００５３】
この放射線検出器２０は、ガス電子増幅フォイルとして単一のガス電子増幅フォイル２２のみであるため、複数のガス電子増幅フォイルを用いる従来のものと比較すると、電子の広がりを小さくすることができる。
【００５４】
また、絶縁層２２ａ−１の厚さｔ２−１と絶縁層２２ａ−２の厚さｔ２−２との厚さの合計を従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層の厚さｔ０に比べて厚くしたため、電源部１１２から金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅおよびドリフト電極１０４へ印加する電圧値を、従来の放射線検出器がガス電子増幅フォイルおよびドリフト電極へ印加する電圧値よりも高く設定することができるため、従来と比較しても電子の増幅率が低下することはない。
【００５５】
さらに、放射線検出器２０においては、金属層２２ｂと金属層２２ｃとの間に生成される電界Ｅｔが、金属層２２ｅへの電圧の印加により整形されて電子なだれ効果が効率的に生成される。
【００５６】
次に、上記した従来の放射線検出器１００、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器１０ならびに本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器２０を用いた本願発明者による実験の結果について説明する。
【００５７】
ここで、実験に用いた放射線検出器１００は、絶縁層１０８ａ、１１０ａとしては厚さｔ０が５０μｍのポリイミドを用い、金属層１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ｂ、１１０ｃとして厚さ５μｍの銅を被覆し、電源部１１２により金属層１０８ｂ、１０８ｃ間および金属層１１０ｂ、１１０ｃ間に３５０〜４５０Ｖの電圧を印加した。
【００５８】
また、実験に用いた放射線検出器１０は、絶縁層１２ａとしては厚さｔ１が１００μｍの液晶ポリマーを用い、金属層１２ｂ、１２ｃとして厚さ５μｍの銅を被覆し、電源部１１２により金属層１２ｂ、１２ｃ間に７００Ｖの電圧を印加した。
【００５９】
さらに、実験に用いた放射線検出器２０は、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２としては厚さｔ２−１、ｔ２−２がそれぞれ５０μｍの液晶ポリマーを用い、金属層２２ｂ、２２ｃ、２２ｅとして厚さ５μｍの銅を被覆し、電源部１１２により金属層２２ｅ、２２ｃ間に７００Ｖの電圧を印加した。
【００６０】
なお、この実験においては、検出部１１４として電荷読み出し用のピクセル検出器を用いた。また、放射線検出器１０、２０、１００のいずれにおいても、ドリフト領域ＤＲを５．５ｍｍとし、インダクション領域ＩＲを２．７ｍｍとした。なお、放射線検出器１００における第１ガス電子増幅フォイル１０８と第２ガス電子増幅フォイル１１０との間隔ＴＲは２．０ｍｍとした。
【００６１】
計測方法としては、５５Ｆｅ放射線源からのＸ線（５．９ｋｅＶ）の反応点がどのように広がるかを測定することにより、信号（電子）の広がりを測定した。
【００６２】
図４（ａ）は放射線検出器１０における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｂ）は放射線検出器２０における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｃ）は放射線検出器１００における測定結果を示すグラフである。なお、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すグラフにおいて、縦軸はカウント数Ｎ［Ｃｏｕｎｔ］であり、横軸は信号の広がり［１０μｍ］である。
【００６３】
これら図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すグラフから、放射線検出器１０における信号の広がりの測定値は３５３μｍ（ＦＷＨＭ）であり、放射線検出器２０における信号の広がりの測定値は３４４μｍ（ＦＷＨＭ）であり、放射線検出器１００における信号の広がりの測定値は６０８μｍ（ＦＷＨＭ）であった。
【００６４】
このことより、放射線検出器１０、２０は、放射線検出器１００よりも電子の広がりが小さくなっていた。
【００６５】
次に、図５には、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用したＸ線の２次元画像検出器の構成例の一例の断面構成説明図が示されている。
【００６６】
この２次元画像検出器２００においては、チャンバー１０２内に、検出用のガスとしてアルゴン（Ａｒ）中に二酸化炭素（ＣＯ２）３０％を混合した混合ガスが充填されている。
【００６７】
こうしたチャンバー１０２内において、ドリフト電極１０４と捕集電極１０６との間に単一のガス電子増幅フォイル１２が配置されており、ドリフト電極１０４とガス電子増幅フォイル１２の金属層１２ｂ、１２ｃとには、電源部１１２から所定の電圧が印加されるようになされている。
【００６８】
また、検出部１１４は、各画素毎に薄膜トランジスタ２０２を備えていて、各画素毎の検出信号を出力するように構成されている。
【００６９】
以上の構成において、２次元画像検出器２００によれば、Ｘ線がチャンバー１０２内に侵入すると、検出用のガスに作用して電子が発生する。この電子がガス電子増幅フォイル１２により加速されて、電子なだれ効果により１００倍から１０万倍程度に電子増幅されて検出部１１４で検出される。
【００７０】
従って、２次元画像検出器２００を用いると、Ｘ線の高い検出効率と鮮明な画像とを得ることができる。
【００７１】
なお、こうした２次元画像検出器２００は、例えば、医療用Ｘ線撮影装置、ＣＴ装置、あるいは線量モニターに搭載される検出器などに適用することが可能である。
【００７２】
次に、図６および図７には、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した光検出器の構成例の一例の断面構成説明図がそれぞれ示されている。
【００７３】
ここで、図６に示す光検出器３００は、ガス電子増幅フォイル１２の金属層１２ｂ上に光電層３０２が形威されている点において、図５に示す２次元画像検出器２００と異なっている。
【００７４】
以上の構成において、光検出器３００によれば、紫外光または可視光などの光がチャンバー１０２内に侵入すると、光電層３０２により光電子が発生し、ガス電子増幅フォイル１２に形成された貫通孔構造１２ｄの内部の電界で電子増幅が行われる。増幅された電子は、図５に示す２次元画像検出器２００と同様に、検出部１１４で検出される。
【００７５】
また、図７に示す光検出器４００は、光電層４０２が入射窓の内側面に形成されている点において、図５に示す２次元画像検出器２００と異なっている。
【００７６】
以上の構成において、光検出器４００によれば、チャンバー１０２へ紫外光または可視光などの光が侵入すると、この先電層４０２により光電子が発生し、その後は光検出器３００と同様な原理により増幅された電子が検出部１１４で検出される。
【００７７】
次に、図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイル１２の製造方法について説明する。
【００７８】
即ち、ガス電子増幅フォイル１２を製造するには、まず、例えば、厚さ１００μｍの液晶ポリマー製の板状の絶縁層１２ａの両面に平面状の金属層１２ｂ、１２ｃを被覆し、金属層１２ｂ、１２ｃの表面に前処理を施してからレジスト層５００を形成する（図８（ａ）参照）。なお、金属層１２ｂ、１２ｃは、例えば、銅により形成する。また、レジスト層５００としては、例えば、ドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製ＡＱ２５５８）を使用することができる。
【００７９】
それから、レジスト層５００を貫通孔構造１２ｄの配置に合わせてパターンニングし、次いで金属層１２ｂ、１２ｃも上記パターンニングに合わせて開口する（図８（ｂ）参照）。上記パターンニングは、例えば、所定のパターンの露光用マスクを用い、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で真空密着露光を行い、その後に１％の炭酸ソーダを用いて現像を行うことにより実施できる。また、金属層１２ｂ、１２ｃの開口の形成は、金属層１２ｂ、１２ｃが銅である場合には、例えば、塩化第二鉄液にてエッチングすることにより実施できる。
【００８０】
次に、例えば、３％の水酸化ナトリウム水溶液などでレジスト層５００を除去し（図８（ｃ）参照）、ＣＯ２レーザーなどのレーザー光を照射して、絶縁層１２ａを除去して貫通させ、貫通孔構造１２ｄを形成する（図８（ｄ）参照）。
【００８１】
レーザー光により絶縁層１２ａを除去して貫通させる場合、貫通孔構造１２ｄの壁が金属層１２ｂ、１２ｃの平面に垂直になる方向にレーザー光を照射する。
【００８２】
なお、図８（ｄ）に示す工程で形成された貫通孔構造１２ｄの壁は、表面仕上げ工程により表面粗度を向上させることが好ましい。これにより、ガス電子増幅器の動作中に貫通孔構造１２ｄの壁に電荷蓄積性の堆積物が発生することを抑制できる。
【００８３】
こうした表面仕上げ工程は、ガス比ＳＦ６：０．０５、Ｎ２：０．１０、Ｏ２：１．０、ＲＦ出力２．１ｋＷの条件にて、プラズマエッチングを表裏より３分ずつ行い、貫通孔構造１２ｄの壁に上記レーザー光の照射により付着した煤状の物質を除去する。
【００８４】
次に、過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液などで貫通孔構造１２ｄの壁の表面を処理し、表面の平滑度を向上させる。これにより、貫通孔構造１２ｄの壁の表面粗度は４μｍ以下となる。この過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液による表面処理は、例えば、メルテックス社製エンプレートＭＬＢホールクリーニングプロセスにより実施できる。
【００８５】
上記のようなデスミア処理を行うことにより、貫通孔構造１２ｄの内壁の表面粗度を４μｍ以下にすることができる。また、貫通孔構造１２ｄの内壁に突出部が生じても、その高さを絶縁層１２ａの厚さの１５％以下とすることができる。
【００８６】
次に、図９（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイル２２の製造方法について説明する。
【００８７】
即ち、ガス電子増幅フォイル２２を製造するには、まず、例えば、厚さ５０μｍの液晶ポリマー製の板状の絶縁層２２ａ−１の両面に平面状の金属層２２ｂ、２２ｅを被覆し、金属層２２ｂ、２２ｅの表面に前処理を施してからレジスト層５００を形成する（図９（ａ）参照）。なお、金属層２２ｂ、２２ｅは、例えば、銅により形成する。また、レジスト層５００としては、例えば、ドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製ＡＱ２５５８）を使用することができる。
【００８８】
それから、レジスト層５００を貫通孔構造２２ｄの配置に合わせて金属層２２ｅ面にパターンニングし、かつ、金属層２２ｂ、２２ｅ上に積層後の位置合わせ露光のためのマークをパターニンングし、次いで金属層２２ｂ、２２ｅも上記パターンニングに合わせて開口する（図９（ｂ）参照）。上記パターンニングは、例えば、所定のパターンの露光用マスクを用い、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で真空密着露光を行い、その後に１％の炭酸ソーダを用いて現像を行うことにより実施できる。また、金属層２２ｂ、２２ｅの開口の形成は、金属層２２ｂ、２２ｅが銅である場合には、例えば、塩化第二鉄液にてエッチングすることにより実施できる。
【００８９】
次に、例えば、３％の水酸化ナトリウム水溶液などでレジスト層５００を除去し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー製の板状の絶縁層２２ａ−２の片面に平面状の金属層２２ｃを被覆した２層材を、高温真空下で熱プレスし接着させて積層する（図９（ｃ）〜（ｄ）参照）。なお、上記した積層の手法は、熱プレスに限られるものではなく、適宜の接着剤などを用いてもよい。
【００９０】
それから、再度レジスト層５００を貫通孔構造２２ｄの配置に合わせてパターンニングし、次いで金属層２２ｂ、２２ｃも上記パターンニングに合わせて開口する（図９（ｄ）参照）。上記パターンニングは、例えば、所定のパターンの露光用マスクを用い、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で真空密着露光を行い、その後に１％の炭酸ソーダを用いて現像を行うことにより実施できる。また、金属層２２ｂ、２２ｃの開口の形成は、金属層２２ｂ、２２ｃが銅である場合には、例えば、塩化第二鉄液にてエッチングすることにより実施できる。
【００９１】
次に、例えば、３％の水酸化ナトリウム水溶液などでレジスト層５００を除去し、ＣＯ２レーザーなどのレーザー光を照射して、絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２を除去して貫通させ、貫通孔構造２２ｄを形成する（図９（ｆ）参照）。
【００９２】
レーザー光により絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２を除去して貫通させる場合、貫通孔構造２２ｄの壁が金属層１２ｂ、１２ｃの平面に垂直になる方向にレーザー光を照射する。
【００９３】
なお、図９（ｆ）に示す工程で形成された貫通孔構造２２ｄの壁は、表面仕上げ工程により表面粗度を向上させることが好ましい。これにより、ガス電子増幅器の動作中に貫通孔構造２２ｄの壁に電荷蓄積性の堆積物が発生することを抑制できる。
【００９４】
こうした表面仕上げ工程は、ガス比ＳＦ６：０．０５、Ｎ２：０．１０、Ｏ２：１．０、ＲＦ出力２．１ｋＷの条件にて、プラズマエッチングを表裏より３分ずつ行い、貫通孔構造２２ｄの壁に上記レーザー光の照射により付着した煤状の物質を除去する。
【００９５】
次に、過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液などで貫通孔構造２２ｄの壁の表面を処理し、表面の平滑度を向上させる。これにより、貫通孔構造２２ｄの壁の表面粗度は４μｍ以下となる。この過マンガン酸系溶液または水酸化ナトリウム水溶液による表面処理は、例えば、メルテックス社製エンプレートＭＬＢホールクリーニングプロセスにより実施できる。
【００９６】
上記のようなデスミア処理を行うことにより、貫通孔構造２２ｄの内壁の表面粗度を４μｍ以下にすることができる。また、貫通孔構造２２ｄの内壁に突出部が生じても、その高さを絶縁層２２ａ−１、２２ａ−２の厚さの１５％以下とすることができる。
【００９７】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）〜（３）に示すように変形することができるものである。
【００９８】
（１）上記した第２の実施の形態においては、金属層２２ｅを間に挟んで絶縁層２２ａ−１と絶縁層２２ａ−２との２つの絶縁層を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、金属層と絶縁層とを交互に積層するようにして、３つ以上の絶縁層を設けるようにしてもよい。
【００９９】
（２）上記した第２の実施の形態においては、絶縁層２２ａ−１と絶縁層２２ａ−２との厚さを同一としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、両者の厚さが異なるようにしてもよい。要するに、各絶縁層の厚さの合計が、従来のガス電子増幅フォイルの絶縁層に比べて厚くなるようにすればよい。
【０１００】
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）〜（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、医療画像診断分野における放射線量の低減化や宇宙放射線検出、生化学分野などに利用されるものであり、具体的には、Ｘ線線量モニター、医療用Ｘ線撮影装置（マンモグラフィー、一般Ｘ線撮影装置）、産業用非破壊検査装置、荷電粒子飛跡検出器、宇宙Ｘ線検出器、光検出イメージャーあるいは低速中性子検出器などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は、従来のガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器の概略構成断面説明図である。
【図４】図４は、本願発明者による実験結果を示すグラフであり、図４（ａ）は本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｂ）は本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した放射線検出器における測定結果を示すグラフであり、また、図４（ｃ）は従来の放射線検出器における測定結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用したＸ線の２次元画像検出器の構成例の一例の断面構成説明図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した光検出器の構成例の一例の断面構成説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器を使用した光検出器の構成例の他の例の断面構成説明図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイルの製造方法の工程説明図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態によるガス電子増幅器のガス電子増幅フォイルの製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ 放射線検出器
１２ ガス電子増幅フォイル
１２ａ 絶縁層
１２ｂ、１２ｃ 金属層
１２ｄ 貫通孔構造
２０ 放射線検出器
２２ ガス電子増幅フォイル
２２ａ−１、２２ａ−２ 絶縁層
２２ｂ、２２ｃ、２２ｅ 金属層
２２ｄ 貫通孔構造
１００ 放射線検出器
１０２ チャンバー
１０４ ドリフト電極
１０６ 捕集電極
１０８ 第１ガス電子増幅フォイル
１０８ａ 絶縁層
１０８ｂ、１０８ｃ 金属層
１０８ｄ 貫通孔構造
１１０ 第２ガス電子増幅フォイル
１１０ａ 絶縁層
１１０ｂ、１１０ｃ 金属層
１１０ｄ 貫通孔構造
１１２ 電源部
１１４ 検出部
２００ ２次元画像検出器
２０２ 薄膜トランジスタ
３００ 光検出器
３０２ 光電層
４００ 光検出器
４０２ 光電層
５００ レジスト層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、
ガスを充填したチャンバーと、
前記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルと
を有し、
前記ガス電子増幅フォイルは、
厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層と前記絶縁層の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、
前記板状多層体には貫通孔構造が設けられた
ことを特徴とするガス電子増幅器。
【請求項２】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、
ガスを充填したチャンバーと、
前記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルと
を有し、
前記ガス電子増幅フォイルは、
高分子ポリマー材料からなる板状の複数の絶縁層を平面状の金属層を間に形成して積層した積層体と前記積層体の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、
前記板状多層体には貫通孔構造が設けられた
ことを特徴とするガス電子増幅器。
【請求項３】
請求項２に記載のガス電子増幅器において、
前記複数の絶縁層の厚さの合計値は、１００〜６００μｍ程度である
ことを特徴とするガス電子増幅器。
【請求項４】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器を使用した放射線検出器であって、
前記ガス電子増幅器は、請求項１、２または３のいずれか１項に記載のガス電子増幅器である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、
厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、
前記金属層を所定のパターンでエッチングし、
前記所定のパターンに従って、前記絶縁層を前記金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、
前記金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、
前記金属層の表面および前記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理する
ことを特徴とするガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法。
【請求項６】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、
厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、
前記金属層を所定のパターンでエッチングし、
前記金属層の片面または両面上に、厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の片面に平面状に金属層を被覆したものを積層し、
該積層されたものの最外面の金属層を、前記所定のパターンに従ってエッチングし、
前記所定のパターンに従って、前記絶縁層の全てを前記最外面の金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、
前記最外面の金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、
前記金属層の表面および前記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理する
ことを特徴とするガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法。
【請求項１】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、
ガスを充填したチャンバーと、
前記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルと
を有し、
前記ガス電子増幅フォイルは、
厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層と前記絶縁層の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、
前記板状多層体には貫通孔構造が設けられた
ことを特徴とするガス電子増幅器。
【請求項２】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器において、
ガスを充填したチャンバーと、
前記チャンバー内に配置された単一のガス電子増幅フォイルと
を有し、
前記ガス電子増幅フォイルは、
高分子ポリマー材料からなる板状の複数の絶縁層を平面状の金属層を間に形成して積層した積層体と前記積層体の両面に被覆された平面状の金属層とを有して構成された板状多層体よりなり、
前記板状多層体には貫通孔構造が設けられた
ことを特徴とするガス電子増幅器。
【請求項３】
請求項２に記載のガス電子増幅器において、
前記複数の絶縁層の厚さの合計値は、１００〜６００μｍ程度である
ことを特徴とするガス電子増幅器。
【請求項４】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器を使用した放射線検出器であって、
前記ガス電子増幅器は、請求項１、２または３のいずれか１項に記載のガス電子増幅器である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、
厚さ１００〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、
前記金属層を所定のパターンでエッチングし、
前記所定のパターンに従って、前記絶縁層を前記金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、
前記金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、
前記金属層の表面および前記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理する
ことを特徴とするガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法。
【請求項６】
放射線とガスとの光電効果による相互作用を用いたガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法において、
厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の両面に平面状の金属層を被覆し、
前記金属層を所定のパターンでエッチングし、
前記金属層の片面または両面上に、厚さ５０〜３００μｍ程度の高分子ポリマー材料からなる板状の絶縁層の片面に平面状に金属層を被覆したものを積層し、
該積層されたものの最外面の金属層を、前記所定のパターンに従ってエッチングし、
前記所定のパターンに従って、前記絶縁層の全てを前記最外面の金属層の平面に垂直にレーザー光を照射して除去し、
前記最外面の金属層の平面に対して垂直方向に延長する貫通孔を形成し、
前記金属層の表面および前記絶縁層の貫通孔壁面を、プラズマおよび薬液にてデスミア処理する
ことを特徴とするガス電子増幅器に用いるガス電子増幅フォイルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２３４４８５（Ｐ２００７−２３４４８５Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５６９９７（Ｐ２００６−５６９９７）
【出願日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【出願人】（５０５１５３１９９）サイエナジー株式会社 (5)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【出願人】（５０５１５３１９９）サイエナジー株式会社 (5)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
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