JP3111269B2 - X線回折用二次元検出器 - Google Patents
X線回折用二次元検出器Info
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Description
るX線回折パターン検出のための二次元X線検出器に関
する。
出するためにはX線光子を一個一個計数するパルス計数
型と一定時間にくるX線の強度を積分して計数する積分
計数型がある。X線強度の場所的な分布を一次元あるい
は二次元で記録できる位置検出機能を持つ位置敏感検出
器としては、一次元、二次元比例計数管、X線フィル
ム、イメージングプレート、X線テレビ、CCDX線検
出器などが上げられる。この中で、位置分解能を持つ一
次元あるいは二次元の比例計数管は、エネルギー分解能
の機能をもち、パルス計数管検出器の優れた特徴を有し
ている。一方、積分計数型検出器は位置検出における位
置分解能に優れており、X線フィルムが最も良く用いら
れている。
の種類たとえば特性X線あるいは連続線によって、X線
回折パターンの検出方法が異なってくるが、一般にパル
ス計数型検出器である一次元あるいは二次元比例計数管
では不感時間による高計数率での数え落としがあり、し
かも位置分解能が十分ではないという欠点を有してい
る。一方、積分計数型検出器であるX線フィルムやX線
テレビは感度が低く、ダイナミックレンジが狭く、直線
性が悪い等の難点がある。イメージングプレートの場合
これらの難点は改善されているものの、イメージングプ
レートにX線画像が記録されたあと、このX線潜像を読
み取るために、He−Neレーザを用い、集束したビー
ムでイメージングプレート上を二次元的に走査する。蛍
光強度は光電子増倍管で測定され、その出力は対数アン
プで増幅される。さらに、AD変換により数値化された
後コンピュータで画像が再構成される。このため、読み
取りに時間がかかり、装置が大型化する傾向がある。そ
こで、この発明の目的は、使用するX線波長に対して、
最適な蛍光面で、X線の蛍光体による光電吸収とそれに
伴う蛍光作用を応用し、しかも可視化したX線をイメー
ジインテンシファイアーによって、増幅させ、CCDで
画像を検出し、電気的に処理するもので、高感度で、位
置分解能に優れた小型のX線回折用二元検出器を得るこ
とである。
に、本発明ではX線の蛍光面として、Gd2O2S:Tb
を含むX線蛍光材料を5mg/cm2〜30mg/cm2
の面密度をもち、イメージインテンシファイアーチュー
ブと、CCDを結合した2次元X線検出器とする。さら
に、検出面の大きさを変化させるために、蛍光面はテー
パードファイバープレート上におかれ、光の効率を最大
限に利用するために、X線蛍光面と、イメージインテン
シファイアーチューブと、CCDはファイバープレート
でカップリングする。
明する。図1は本発明におけるX線回折用二次元検出器
の構成図である。X線回折用二次元検出器において、X
線蛍光面2と、イメージインテンシファイアイーチュー
ブ4と、CCD6はファイバープレート3でカップリン
グしてあり、光の利用効率を最大限に引き出している。
この発明で使用するX線蛍光面は沈降法で作製したが、
位置分解能やコーティング膜厚によって、塗布法、蒸着
法やスパッタリング法などの物理的・化学的成膜方法に
よっても作製することができる。X線蛍光面は回折X線
の波長領域が0.7〜2オングストロームにおいて、高
感度・高位置分解能を有するように設計した。直径20
mm、厚さ3mmのファイバープレート上に沈降法で、
Gd2O2S:Tbの蛍光材料を使って、X線蛍光面を作
製した。蛍光面の厚さは蛍光材料Gd2O2S:Tbの使
用するX線波長に対するX線吸収から決定でき、次式に
よって求めた。 I/I0=exp[−μ(ρ/ρ0)t] ただし、I/I0は蛍光材料によるX線の透過率、μは使用
X線に対する線吸収係数、ρ0 は蛍光材料Gd2O2S:
Tbの密度、ρは蛍光材料の充填度、tは蛍光面の厚さ
を表す。X線蛍光面に対して高位置分解能を実現するた
めに、蛍光材料の粒度をほぼ均一にして、およそ3μm
のものを使用した。図2はX線波長1.54オングスト
ロームにおける、Gd2O2S:Tb蛍光面の面密度に対
するX線の透過率と充填度とX線蛍光の発光強度の関係
を示したものである。面密度が5mg/cm2以下であ
るとき、充填度は10%から40%で、低く、X線の吸
収と蛍光の発光効率が小さくなる。一方、X線蛍光面G
d2O2S:Tbの面密度が5mg/cm2 以上では約6
0%の充填度でほぼ一定になる。さらに、約10mg/
cm2 を越えるX線蛍光面Gd2O2S:Tbの面密度に
対しては、X線の照射方向と発光した可視光の取り出し
が反対方向であるため、X線蛍光面がある程度以上の膜
厚になると、発光した光が透過せずに蛍光強度が見かけ
上、減少することになる。したがって、X線波長が1.
54オングストロームでX線回折のパターンを検出する
場合、8mg/cm2〜10mg/cm2が最適値であ
る。このX線蛍光面を使って、図1の構成を持つX線回
折用2次元検出器の感度を調べたものが図3である。図
3はX線波長1.54オングストロームに対する、Gd
2O2S:Tb蛍光面を持つX線回折用二次元検出器のX
線強度とその応答強度の関係を調べたものである。参考
のために、X線CCD検出器の応答強度に付いてもプロ
ットした。蛍光面が約10mg/cm2 の面密度を持つ
とき、1ピクセル当たり1個のX線光子に対して応答
し、約2.5桁のダイナミックレンジを有することがわ
っかた。このとき、位置分解能は約20μmである。実
施例1においてはX線波長が1.54オングストローム
に付いて述べたが、X線の吸収端の存在と、X線波長が
短くなるに従って、X線蛍光面に対するX線吸収の関係
からX線蛍光面の面密度を大きくしなければならない。
図4はX線波長に対する蛍光面の蛍光強度が最も強くな
るときの蛍光材料Gd2O2S:Tbの面密度を示したも
のである。回折X線の波長領域が2オングストローム〜
0.7オングストロームにおいては5mg/cm2〜5
0mg/cm2の面密度を要し、図1で示した回折X線
用二次元検出器の構成においては、検出器の応答感度と
ダイナミックレンジに対してはX線波長が1.54オン
グストロームの場合と同じであるが、位置分解能は使用
X線波長によって、蛍光面の厚さが異なるため、15μ
m〜60μmとなった。 (実施例2)実施例1に示す結果をもとに、X線蛍光面
とテーパードファイバープレートを組み合わせることに
よって、受光面積を大きくすることが可能である。図5
は縮小率が約1/3であるテーパードファイバープレー
トとX線蛍光面Gd2O2S:Tbを組み合わせたときの
概略図である。実施例2においてはイメージインテンシ
ファイアーチューブの有効径は直径18mmであり、従
って、X線蛍光面の有効面は、直径約54mmである。
この時、テーパードファイバープレートによる光の損失
は図1の構成を持つX線回折用二次元検出器と比較して
30%程度あるがかなり高感度である。一方、位置分解
能は縮小率の逆数分だけ大きくなるため、実施例1の
1.54オングストロームのX線波長に対しては、約6
0μmである。また2オングストローム〜0.7オング
ストロームのX線波長に対しては45μm〜150μm
である。実施例1と実施例2においては、イメージイン
テンシファイアーチューブの有効径が直径18mmのも
のを用いたが、有効径40mm程度のイメージインテン
シファイアーチューブを用い、縮小率1/3〜1/5の
テーパードファイバープレートと組み合わせることによ
って、X線の受光面は直径120mm〜200mmとな
り、大きな面積でのX線回折パターンを検出することが
可能となる。
X線回折用二次元検出器X線として、X線蛍光面と、イ
メージインテンシファイアーチューブと、電荷結合素子
(CCD)で構成され、X線蛍光面材料がGd2O2S:
Tbを含み、5mg/cm2 〜50mg/cm2 の範囲
の面密度の蛍光面を有することによって、回折X線の検
出感度を高め、しかも位置分解能の良い二次元X線検出
器が得られる。さらに、X線蛍光面がテーパードファイ
バープレート上にコーティングすることによって、検出
面積を大きくすることができる。また、X線蛍光面と、
イメージインテンシファイアーチューブと、CCDをフ
ァイバープレートあるいはテーパードファイバープレー
トでカップリングすることによって、光の利用効率を最
大限にすることができる。
成図を示したものである。
bの面密度対するX線波長1.54オングストロームに
おけるGd2O2S:Tbの透過率と充填度と発光強度の
関係を示したものである。
ロームに対するX線強度とX線回折用二次元検出器の応
答強度の関係を示したものである。
ストロームに対する蛍光面、Gd2O2S:Tbの最適な
面密度の関係を示したものである。
組み合わせたX線回折用二次元検出器の構成の一部を示
したものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 X線回折パターンを二次元的に検出する
X線検出器において、 X線蛍光面と、イメージインテンシファイアーチューブ
と、電荷結合素子(CCD)で構成され、X線蛍光面材
料がGd2O2S:Tbを含み、回折X線の波長領域が
0.7オングストローム〜2オングストロームで、5m
g/cm2〜50mg/cm2の範囲の面密度の蛍光面を
有することを特徴とするX線回折用二次元検出器。 - 【請求項2】 請求項1のX線回折用二次元検出器にお
いて、X線蛍光面がテーパードファイバープレート上に
あることを特徴とするX線回折用二次元検出器。 - 【請求項3】 請求項1のX線回折用二次元検出器にお
いて、X線蛍光面と、イメージインテンシファイアーチ
ューブと、CCDが、ファイバープレートあるいはテー
パードファイバープレートで結合することを特徴とする
X線回折用二次元検出器。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05091683A JP3111269B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | X線回折用二次元検出器 |
DE69403129T DE69403129T2 (de) | 1993-03-25 | 1994-03-25 | Röntgenstrahlen-Analysegerät |
EP94302171A EP0617431B1 (en) | 1993-03-25 | 1994-03-25 | X-ray analysing apparatus |
US08/569,861 US5612987A (en) | 1993-03-25 | 1995-12-08 | X-ray analyzing apparatus |
US08/749,943 US5739542A (en) | 1993-03-25 | 1996-11-14 | X-ray analyzing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05091683A JP3111269B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | X線回折用二次元検出器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06300852A JPH06300852A (ja) | 1994-10-28 |
JP3111269B2 true JP3111269B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=14033301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05091683A Expired - Lifetime JP3111269B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-04-19 | X線回折用二次元検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3111269B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7250417B2 (ja) | 2017-03-23 | 2023-04-03 | 株式会社レゾナック・パッケージング | 食品用容器および包装体 |
-
1993
- 1993-04-19 JP JP05091683A patent/JP3111269B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7250417B2 (ja) | 2017-03-23 | 2023-04-03 | 株式会社レゾナック・パッケージング | 食品用容器および包装体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06300852A (ja) | 1994-10-28 |
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