JPS62225983A - 結合カソ−ド・コンバ−タ - Google Patents
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- JPS62225983A JPS62225983A JP62053896A JP5389687A JPS62225983A JP S62225983 A JPS62225983 A JP S62225983A JP 62053896 A JP62053896 A JP 62053896A JP 5389687 A JP5389687 A JP 5389687A JP S62225983 A JPS62225983 A JP S62225983A
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J47/06—Proportional counter tubes
- H01J47/062—Multiwire proportional counter tubes
-
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- G—PHYSICS
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- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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- G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
- G01T1/2935—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using ionisation detectors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えば、X線若しくはガンマ線等の高エネル
ギのフォトンを検出するのに用いられるガス充填型放射
線検出器のためのカソード・コンバータに関するもので
あり、限定的ではないが、特に、核医学において患者の
3次元X線写真を形成すべく用いられるポジトロン・カ
メラのためのカソードφコンバータに関する。
ギのフォトンを検出するのに用いられるガス充填型放射
線検出器のためのカソード・コンバータに関するもので
あり、限定的ではないが、特に、核医学において患者の
3次元X線写真を形成すべく用いられるポジトロン・カ
メラのためのカソードφコンバータに関する。
背景技術
核医学における写真撮影の大部分は99TC1と呼ばれ
る放射性医薬を用いて実施され、ガンマ線カメラを用い
て鮮明に映出される。かかる撮影像は該医薬を注入後3
時間以内に撮影され、実際には、平坦な静的像や動的な
像あるいは断層像であってもよい。大部分の造影剤は病
気の特効薬ではなく、従って、しばしば正常な機能と異
常な機能との差異に乏しい場合がある。単一フォトン放
出型コンピュータ断層撮影法(SPECT)によって、
かかる差異を改良することができる。該5PECTは患
者の周囲を回転しながら複数の撮影をし且つコンピュー
タによる復元技術によって人体の断面写真を形成する。
る放射性医薬を用いて実施され、ガンマ線カメラを用い
て鮮明に映出される。かかる撮影像は該医薬を注入後3
時間以内に撮影され、実際には、平坦な静的像や動的な
像あるいは断層像であってもよい。大部分の造影剤は病
気の特効薬ではなく、従って、しばしば正常な機能と異
常な機能との差異に乏しい場合がある。単一フォトン放
出型コンピュータ断層撮影法(SPECT)によって、
かかる差異を改良することができる。該5PECTは患
者の周囲を回転しながら複数の撮影をし且つコンピュー
タによる復元技術によって人体の断面写真を形成する。
しかしながら、該ガンマ線カメラの感度は代表的なコリ
メータにおいて僅か0.1%であり、該ガンマ線カメラ
による像は患者の中心において約2cmの解像度を有す
る。
メータにおいて僅か0.1%であり、該ガンマ線カメラ
による像は患者の中心において約2cmの解像度を有す
る。
より高い空間解像度及び感度が可能な撮影方法としてポ
ジトロン放出型断層撮影法(PET)がある。該PET
はポジトロンを放出する放射性核種を用いて行なわれる
。組織内において起るポジトロン同士の相互作用はポジ
トロンの放出点から1mm近辺において発生し、互いに
180°の角度をなして放出される2つのフォトンを生
成する。
ジトロン放出型断層撮影法(PET)がある。該PET
はポジトロンを放出する放射性核種を用いて行なわれる
。組織内において起るポジトロン同士の相互作用はポジ
トロンの放出点から1mm近辺において発生し、互いに
180°の角度をなして放出される2つのフォトンを生
成する。
該2つのフォトンは、次に、対象物の両側に配設された
2つの検出器によって同時に検出される。
2つの検出器によって同時に検出される。
該PET検出器はコリメータを必要としないので、本質
的に空間解像度が良く且つ所望の感度を有する。しかし
ながら、利用できる検出器は極めて高価であり且つ型ど
おりの核医学での利用に対して柔軟性に欠けており、そ
れゆえ、低廉で且つ高効率のフォトン検出器が望まれて
いる。
的に空間解像度が良く且つ所望の感度を有する。しかし
ながら、利用できる検出器は極めて高価であり且つ型ど
おりの核医学での利用に対して柔軟性に欠けており、そ
れゆえ、低廉で且つ高効率のフォトン検出器が望まれて
いる。
かかる検出器は、例えば、マルチワイヤ型比例チャンバ
(MWPC)技術に基いてなされ、該MWPCにおいて
は、高密度のコンバータに衝突せしめられたフォトンが
高速電子の放出を惹起し、該高速電子は1若しくは1以
上の陰極及び陽極とアルゴン/メタン混合気の如きチャ
ンバ・ガスとからなる一般的な比例チャンバ内において
検出される。
(MWPC)技術に基いてなされ、該MWPCにおいて
は、高密度のコンバータに衝突せしめられたフォトンが
高速電子の放出を惹起し、該高速電子は1若しくは1以
上の陰極及び陽極とアルゴン/メタン混合気の如きチャ
ンバ・ガスとからなる一般的な比例チャンバ内において
検出される。
今日までに作製されたかかるタイプの検出器は次の2つ
の設計方法のうちの1つに従ってなされている。第1の
方法は、通常、1cI11の厚みのドリフト溝が組み込
まれた高密度コンバータの背後に配設された単−MWP
C平面を利用するものである。該コンバータはドリフト
孔が開けられた鉛層を有する層状構造、若しくは、マト
リクス状の鉛ガラス管からなる。511keVのフォト
ンは該−鉛層内において高速電子に変換され、該高速電
子は該鉛層から該ドリフト孔若しくは鉛ガラス管の中へ
逃げ込んで該チャンバ・ガス内におけるイオン化を惹起
する。このようにして発生せしめられた電子のシャワー
は印加された電場によって該鉛ガラス管内に流入せしめ
られ、該MWPCによって検出される。このタイプの装
置は最小2關の高い固有空間解像度と最小2〜40nS
(ナノ秒)(ネオン中において)の時間分解能とを有
する。
の設計方法のうちの1つに従ってなされている。第1の
方法は、通常、1cI11の厚みのドリフト溝が組み込
まれた高密度コンバータの背後に配設された単−MWP
C平面を利用するものである。該コンバータはドリフト
孔が開けられた鉛層を有する層状構造、若しくは、マト
リクス状の鉛ガラス管からなる。511keVのフォト
ンは該−鉛層内において高速電子に変換され、該高速電
子は該鉛層から該ドリフト孔若しくは鉛ガラス管の中へ
逃げ込んで該チャンバ・ガス内におけるイオン化を惹起
する。このようにして発生せしめられた電子のシャワー
は印加された電場によって該鉛ガラス管内に流入せしめ
られ、該MWPCによって検出される。このタイプの装
置は最小2關の高い固有空間解像度と最小2〜40nS
(ナノ秒)(ネオン中において)の時間分解能とを有
する。
もう1つの方法はアノード平面間に鉛層からなる平面を
配設して積み重ね構造のMWPCを構成するものであり
、該鉛層はカソードとコンバータの両方の役目をする。
配設して積み重ね構造のMWPCを構成するものであり
、該鉛層はカソードとコンバータの両方の役目をする。
該装置は2〜10nS(イソブタン中において)の高い
時間分解能と5關以下の空間解像度とを有する。
時間分解能と5關以下の空間解像度とを有する。
MWPCによる装置は比較的感度が低く、その結果、マ
ルチクリスタルφリングによる装置の如き他の装置と比
較して撮影時間が長く且つS/N比(信号/雑音比率)
が低いという欠点を有する。
ルチクリスタルφリングによる装置の如き他の装置と比
較して撮影時間が長く且つS/N比(信号/雑音比率)
が低いという欠点を有する。
該検出器の効率は開口型窪み列形状になされたカソード
・コンバータを用いることによって目覚しく増加せしめ
られることが確認された。カソード・コンバータとして
一般的に用いられる基材、例えば、鉛若しくは鉛合金か
ら該列形状を作製することは困難である。なぜなら、該
基材は比較的軟質の場合が多く、それゆえ、必要な細か
さに加工することが容易ではないからである。
・コンバータを用いることによって目覚しく増加せしめ
られることが確認された。カソード・コンバータとして
一般的に用いられる基材、例えば、鉛若しくは鉛合金か
ら該列形状を作製することは困難である。なぜなら、該
基材は比較的軟質の場合が多く、それゆえ、必要な細か
さに加工することが容易ではないからである。
更に、放電−浸食加工(放電加工若しくはEDMとして
公知である)、すなわち、硬質の金属に対して用いられ
る公知の技術が該カソード・コンバータに必要なパター
ンの窪みを形成するのに極めて有効であることが確認さ
れた。
公知である)、すなわち、硬質の金属に対して用いられ
る公知の技術が該カソード・コンバータに必要なパター
ンの窪みを形成するのに極めて有効であることが確認さ
れた。
発明の要点
従って、本発明はガス充填型放射線検出器のカソード・
コンバータとして使用されるべくなされた構造を提供し
、該構造は放電加工(EDM)によってコンバータ用素
材内に形成された窪みの列を有することを特徴としてい
る。該窪みは適切なカソード・コンバータ用素材、好ま
しくは、鉛若しくはアンチモニやビスマスあるいは銅と
鉛との合金を放電加工することによって形成される。
コンバータとして使用されるべくなされた構造を提供し
、該構造は放電加工(EDM)によってコンバータ用素
材内に形成された窪みの列を有することを特徴としてい
る。該窪みは適切なカソード・コンバータ用素材、好ま
しくは、鉛若しくはアンチモニやビスマスあるいは銅と
鉛との合金を放電加工することによって形成される。
更に、本発明は鉛層若しくは他の軟質の適当な素材から
なり且つ表面には放電加工によって窪みの列が形成され
ているカソード・コンバータを作製する方法を提供する
。
なり且つ表面には放電加工によって窪みの列が形成され
ているカソード・コンバータを作製する方法を提供する
。
該窪みの列は、好ましくは、コンバータ索材の厚み全体
を貫通して延在する矩形孔の規則正しい列からなり、該
窪みの壁の厚みは40ないし80μmの範囲である。該
窪みのパターンのピッチと該窪みの深さとは、好ましく
は、0.5ないし1゜511I11の範囲である。該ハ
ニカム構造の鉛層は層状素材によって支持され、該層状
素材はgrp (ガラス強化プラスチック)板からなる
下層と電子工学においてpcbs (プリン)・回路基
板)として用いられるタイプの板と同等の銅からなる上
層とから構成される。本発明によるカソード・コンバー
タは従来のカソード・コンバータにおける方法、すなわ
ち、例えば、アルゴン/メタン混合気の如きチャンバ・
ガスによって囲まれたワイヤ網からなる積み重ね構造の
陽極の間に該カソード・コン−9= バークが挿入される方法と全く同じ方法で用いられる。
を貫通して延在する矩形孔の規則正しい列からなり、該
窪みの壁の厚みは40ないし80μmの範囲である。該
窪みのパターンのピッチと該窪みの深さとは、好ましく
は、0.5ないし1゜511I11の範囲である。該ハ
ニカム構造の鉛層は層状素材によって支持され、該層状
素材はgrp (ガラス強化プラスチック)板からなる
下層と電子工学においてpcbs (プリン)・回路基
板)として用いられるタイプの板と同等の銅からなる上
層とから構成される。本発明によるカソード・コンバー
タは従来のカソード・コンバータにおける方法、すなわ
ち、例えば、アルゴン/メタン混合気の如きチャンバ・
ガスによって囲まれたワイヤ網からなる積み重ね構造の
陽極の間に該カソード・コン−9= バークが挿入される方法と全く同じ方法で用いられる。
イオン化電子の検出は従来のMWPCにおける方法と同
様にして行なわれ、該現象を処理し且つ分析するソフト
ウェア及びハードウェアも従来のものでよい。
様にして行なわれ、該現象を処理し且つ分析するソフト
ウェア及びハードウェアも従来のものでよい。
更に、本発明は上記第1の観点に従って、両端が開口し
ている窪みを有する構造を提供する。
ている窪みを有する構造を提供する。
更に、他の観点に従って、本発明は該チャンバを画定す
る手段を有する中性粒子検出器を提供し、該中性粒子検
出器においては、該チャンバはイオン化用チャンバ・ガ
スを充填され、該チャンバ内には少な(とも1つの積み
重ね構造のカソードφコンバータが配設され、該コンバ
ータとその間に挿入された陽極は互いに交差して配設さ
れ、該カソード・コンバータは該コンバータ用素材内に
画定された窪みの列を有する構造であり、該窪みは該コ
ンバータ用素材内に放電加工によって形成されている。
る手段を有する中性粒子検出器を提供し、該中性粒子検
出器においては、該チャンバはイオン化用チャンバ・ガ
スを充填され、該チャンバ内には少な(とも1つの積み
重ね構造のカソードφコンバータが配設され、該コンバ
ータとその間に挿入された陽極は互いに交差して配設さ
れ、該カソード・コンバータは該コンバータ用素材内に
画定された窪みの列を有する構造であり、該窪みは該コ
ンバータ用素材内に放電加工によって形成されている。
また、本発明はポジトロン検出器において用いることも
でき、該ポジトロン検出器においては、1若しくは1以
上の検出器が使用され、該検出器の構成部材は互いに対
向して配設される。
でき、該ポジトロン検出器においては、1若しくは1以
上の検出器が使用され、該検出器の構成部材は互いに対
向して配設される。
実施例
第1図は本発明によるカソード・コンバータ1の作用部
分の断面を示しており、該作用部分は鉛合金からなる薄
い層2を放電浸食によって形成した入口の開いた矩形窪
み3が列状に並んだ形状になされている。窪み3の各々
は正方形の断面を有し、4つの壁3a〜3dによって画
定され且つ鉛合金層2を貫通している。鉛合金層2は薄
層5によって支持され、薄層5は銅からなる上層6とg
rp(ガラス強化プラスチック)板からなる下層7とを
有する。各窪みの壁の厚みは約40〜80μm(マイク
ロメータ)であり、各窪みのピッチ及び鉛合金層2の深
さは0.5から1.55關の範囲である。第1図から明
らかなように、該カソード・コンバータは数百、時には
、数千の窪みを有する。
分の断面を示しており、該作用部分は鉛合金からなる薄
い層2を放電浸食によって形成した入口の開いた矩形窪
み3が列状に並んだ形状になされている。窪み3の各々
は正方形の断面を有し、4つの壁3a〜3dによって画
定され且つ鉛合金層2を貫通している。鉛合金層2は薄
層5によって支持され、薄層5は銅からなる上層6とg
rp(ガラス強化プラスチック)板からなる下層7とを
有する。各窪みの壁の厚みは約40〜80μm(マイク
ロメータ)であり、各窪みのピッチ及び鉛合金層2の深
さは0.5から1.55關の範囲である。第1図から明
らかなように、該カソード・コンバータは数百、時には
、数千の窪みを有する。
第2図に示すように、フォトン検出器内には複数個の該
カソード・コンバータが組み込まれる。
カソード・コンバータが組み込まれる。
該フォトン検出器は積み重ねて配列され且つ20個の平
行に横たわるカソード・コンバータ8を有し、該カソー
ド・コンバータの間には同数の陽極面9が配設されてい
る。カソード・コンバータ8の各々は2つの鉛層からな
り、該2つの鉛層は各々厚さが125μn1であり且つ
各々の反対側には薄いプラスチック箔が覆設されている
。本実施例においては、該プラスチック箔の厚みは75
μmである。各鉛層の表面には、第1図に示すように箱
状のパターン(第2図においては図示せず)が再生され
ている。更に、第2図に示すように、鉛層2は狭い間隙
によって帯状に分割されている。
行に横たわるカソード・コンバータ8を有し、該カソー
ド・コンバータの間には同数の陽極面9が配設されてい
る。カソード・コンバータ8の各々は2つの鉛層からな
り、該2つの鉛層は各々厚さが125μn1であり且つ
各々の反対側には薄いプラスチック箔が覆設されている
。本実施例においては、該プラスチック箔の厚みは75
μmである。各鉛層の表面には、第1図に示すように箱
状のパターン(第2図においては図示せず)が再生され
ている。更に、第2図に示すように、鉛層2は狭い間隙
によって帯状に分割されている。
このことによって、次に説明するように、検知された現
象の座標が確認できる。該間隙の幅は1+++n+以下
である。帯状になされたカソード・コンバータ面8は、
第2図に示すように、X若しくはYの両方向(紙面に対
して直角)に整列せしめられる。
象の座標が確認できる。該間隙の幅は1+++n+以下
である。帯状になされたカソード・コンバータ面8は、
第2図に示すように、X若しくはYの両方向(紙面に対
して直角)に整列せしめられる。
該陽極は20μmの全鍍金されたタングステン線からな
る。該陽極と陰極との間隙は約2.5mmであり、該陽
極面におけるタングステン線のピッチは1ないし2+n
mである。該陽極面は第2図から明らかなように該カソ
ード・コンバータに対して平行である。該陽極と該カソ
ード・コンバータとは適当なバイアス電圧を印加されて
比例チャンバを形成する。
る。該陽極と陰極との間隙は約2.5mmであり、該陽
極面におけるタングステン線のピッチは1ないし2+n
mである。該陽極面は第2図から明らかなように該カソ
ード・コンバータに対して平行である。該陽極と該カソ
ード・コンバータとは適当なバイアス電圧を印加されて
比例チャンバを形成する。
該帯状の陽極を連続する平面において互いに直角に整列
せしめることによって、検知さるべき入射フォトンのX
−Y座標が数ミリメートル以内の精度で確認できる。該
入射フォトンは該カソード・コンバータ面のうちの1つ
において高速電子を生成する。該高速電子は該カソード
・コンバータから脱出し、該高速電子が該比例チャンバ
内の気体中において生成する2次電子のシャワーによっ
て該比例チャンバ内において検知される。該電子のシャ
ワーは該陽極において検知され、互いに隣接する2つの
陰極面においてパルスが発生せしめられる。このように
して、該帯状陰極面を連続する平面において交互に配向
せしめることによって、発生した現象のX−Y座標が確
認できるのである。
せしめることによって、検知さるべき入射フォトンのX
−Y座標が数ミリメートル以内の精度で確認できる。該
入射フォトンは該カソード・コンバータ面のうちの1つ
において高速電子を生成する。該高速電子は該カソード
・コンバータから脱出し、該高速電子が該比例チャンバ
内の気体中において生成する2次電子のシャワーによっ
て該比例チャンバ内において検知される。該電子のシャ
ワーは該陽極において検知され、互いに隣接する2つの
陰極面においてパルスが発生せしめられる。このように
して、該帯状陰極面を連続する平面において交互に配向
せしめることによって、発生した現象のX−Y座標が確
認できるのである。
該陽極内における対応するパルスが2座標とされる。該
検出器からの信号は一般的な電子技術によって連続的に
処理される。
検出器からの信号は一般的な電子技術によって連続的に
処理される。
次に、鉛若しくは鉛合金からなる該カソード・コンバー
タを放電加工によって製造する方法を説明する。まず、
グラファイト、銅あるいはタングステンから所望形状の
鏡像の陽極が切り取られ、次に、該陽極は平板状の鉛シ
ート上に該所望形状の浸食を形成すべく用いられる。該
陽極は該鉛シートに対して高電位にされ、次に、該鉛シ
ートに向って下降せしめられて該陽極と該鉛シートの間
に放電が起こる。該陽極と該鉛シートとの間の空間は静
電場によって満され、該静電場は該鉛シートから不要な
金属を飛し去る。この工程は該所望の形状が切り取られ
るまで継続される。該浸食に対してより堅い基質とする
ことを目的として鉛アンチ二合金や鉛カルシュウム合金
などを用いることができる。該陽極と該作製量との間に
おける放電は熱を発生し、従って、比較的低融点の鉛を
使用しても、所望の小さい形状を正しく形成することは
期待できないであろう。しかしながら、EDM(放電加
工)による製造品の品質は検出器の感度を所望程度まで
増すのに充分である。
タを放電加工によって製造する方法を説明する。まず、
グラファイト、銅あるいはタングステンから所望形状の
鏡像の陽極が切り取られ、次に、該陽極は平板状の鉛シ
ート上に該所望形状の浸食を形成すべく用いられる。該
陽極は該鉛シートに対して高電位にされ、次に、該鉛シ
ートに向って下降せしめられて該陽極と該鉛シートの間
に放電が起こる。該陽極と該鉛シートとの間の空間は静
電場によって満され、該静電場は該鉛シートから不要な
金属を飛し去る。この工程は該所望の形状が切り取られ
るまで継続される。該浸食に対してより堅い基質とする
ことを目的として鉛アンチ二合金や鉛カルシュウム合金
などを用いることができる。該陽極と該作製量との間に
おける放電は熱を発生し、従って、比較的低融点の鉛を
使用しても、所望の小さい形状を正しく形成することは
期待できないであろう。しかしながら、EDM(放電加
工)による製造品の品質は検出器の感度を所望程度まで
増すのに充分である。
人体の内部器官を撮影するための装置全体を第3図に示
す。2つの検出器10及び11が患者の両側において用
いられる。患者の器官内にある同位元素12がポジトロ
ンを放出し、該ポジトロンは数ミリメータ移動する間に
消滅して互いに180°の角度をなして進むフォトンを
生成する。検出器10及び11−は、既に説明したよう
にフォトンを検出し、一般的なデジタル電子装置を用い
てコインシデンス((X:を重粒子の同時計数)がなさ
れ且つ「正しい」現象が分離される。該検出器を患者の
周囲に沿って回転せしめることによって完全な3D(3
次元)像が形成される。
す。2つの検出器10及び11が患者の両側において用
いられる。患者の器官内にある同位元素12がポジトロ
ンを放出し、該ポジトロンは数ミリメータ移動する間に
消滅して互いに180°の角度をなして進むフォトンを
生成する。検出器10及び11−は、既に説明したよう
にフォトンを検出し、一般的なデジタル電子装置を用い
てコインシデンス((X:を重粒子の同時計数)がなさ
れ且つ「正しい」現象が分離される。該検出器を患者の
周囲に沿って回転せしめることによって完全な3D(3
次元)像が形成される。
上記の実施例においては、該コンバータ内のセルは該コ
ンバータの厚み全体を貫通している。しかしながら、第
4図に示すように、該セルは該鉛層を貫通せずに、代わ
りに床板30を有する。第4図に示すカソード・コンバ
ータは放電加工によって形成され且つ第1図に示したも
のと全く同様に検出器内において用いられる。第4図に
示すカソード・コンバータの動作は第1図のコンバータ
はど正しく動作しないことが明らかであり、これは、コ
ンバータを構成する素材表面上における電子増加効果を
相殺する以上に該コンバータにおいて形成される電子が
該コンバータから脱出する可能性が減少することによる
。
ンバータの厚み全体を貫通している。しかしながら、第
4図に示すように、該セルは該鉛層を貫通せずに、代わ
りに床板30を有する。第4図に示すカソード・コンバ
ータは放電加工によって形成され且つ第1図に示したも
のと全く同様に検出器内において用いられる。第4図に
示すカソード・コンバータの動作は第1図のコンバータ
はど正しく動作しないことが明らかであり、これは、コ
ンバータを構成する素材表面上における電子増加効果を
相殺する以上に該コンバータにおいて形成される電子が
該コンバータから脱出する可能性が減少することによる
。
該コンバータの設計は次に示す解析をすれば最良の状態
になる。個々の光電陰極の効率は3つのパラメータによ
って決まる。
になる。個々の光電陰極の効率は3つのパラメータによ
って決まる。
(I)511keVにおいて、光電効果あるいはコンプ
トン効果によって該鉛層内において高速電子を生成する
入射フォトンの確率は各相互作用において略同じである
。
トン効果によって該鉛層内において高速電子を生成する
入射フォトンの確率は各相互作用において略同じである
。
(II)多重散乱であることからして、1次電子分布は
明確に定義された範囲においては等方性であると考えら
れる。従って、該チャンバ内の気体中に逃げ込んでイオ
ン化を惹起する電子の確率は該光電陰極、特に、該光電
陰極の体積に対する表面積の割合に依存する。
明確に定義された範囲においては等方性であると考えら
れる。従って、該チャンバ内の気体中に逃げ込んでイオ
ン化を惹起する電子の確率は該光電陰極、特に、該光電
陰極の体積に対する表面積の割合に依存する。
積み重ね構造の検出器における薄層の特性は上記(I)
と(n)の中間が最適である。該薄層における減衰があ
まり大きい場合には、積み重ねられて連続した薄層内に
おいて検知されていたはずのフォトンが消失し、該薄層
における減衰が少ない場合には、同一のトータル効率を
得るためには、更に多くのコンバータを配設する必要が
ある。最適な光電陰極は、用いられる光電陰極の数によ
ることが明らかであり、更に、検出器のトータル効率は
1つの光電陰極における電子漏洩パラメータに比例する
ことが明らかである。従って、もし電荷補集効率が低下
しなければ、光電陰極の該漏洩パラメータが増加すると
、その分だけ該検出器の効率が増加する。
と(n)の中間が最適である。該薄層における減衰があ
まり大きい場合には、積み重ねられて連続した薄層内に
おいて検知されていたはずのフォトンが消失し、該薄層
における減衰が少ない場合には、同一のトータル効率を
得るためには、更に多くのコンバータを配設する必要が
ある。最適な光電陰極は、用いられる光電陰極の数によ
ることが明らかであり、更に、検出器のトータル効率は
1つの光電陰極における電子漏洩パラメータに比例する
ことが明らかである。従って、もし電荷補集効率が低下
しなければ、光電陰極の該漏洩パラメータが増加すると
、その分だけ該検出器の効率が増加する。
(III)該気体中において生成された2次電子は陽極
の1つにおいて補集されて検知可能な信号を生成するが
、該補集電場があまり低いと電子は該鉛層上に戻されて
拡散され且つ消失する。(また、該高速電子の行路長は
充分な電離作用が得られないほど小さくされてはならな
い。)従って、この−17= ことは平板状のものよりも第1図のような光電陰極にお
いて、より重要であることが明らかである。
の1つにおいて補集されて検知可能な信号を生成するが
、該補集電場があまり低いと電子は該鉛層上に戻されて
拡散され且つ消失する。(また、該高速電子の行路長は
充分な電離作用が得られないほど小さくされてはならな
い。)従って、この−17= ことは平板状のものよりも第1図のような光電陰極にお
いて、より重要であることが明らかである。
なぜなら、この場合には、横方向の拡散か起る前に、電
子が該電場によって該「窪み」から移動しなければなら
ないからである。
子が該電場によって該「窪み」から移動しなければなら
ないからである。
第5図は立方体の窪み(すなわち、第1図に示したカソ
ード・コンバータにおけるものと類似しているが底面を
有するもの)内における等電位面14の3D(3次元)
算出結果を示しており、該立方体の窪みにおいては、該
等電位面は平板状陰極の場合と同様に該カソード・コン
バータに対して平行に走り且つ2箇所において該平行等
電位面から逸れて窪んでいると近似されている。明らか
に、図に示した立方体の窪みにおいては、該窪みの底面
における電場は該窪みの外側の均一領域(すなわち、該
窪みの影響を受けない領域)における電場の約5%であ
り、該均一領域における電場は平板状陰極におけるもの
と略同等と考えられる。本実施例における陽極−陰極間
隔が2.5mmの平板状陰極の表面における電場は、該
窪み内における最も低い電場を400V/cm以下とす
るならば、8kV/am以下であり、電場の平均値はこ
れより遥かに高い。この電場の高さは電子を該窪みから
移動せしめるのに充分である。また、該電場は該窪みの
壁面からあらゆる方向に指向せしめらるので2次電子の
拡散効果に対抗し得るのである。
ード・コンバータにおけるものと類似しているが底面を
有するもの)内における等電位面14の3D(3次元)
算出結果を示しており、該立方体の窪みにおいては、該
等電位面は平板状陰極の場合と同様に該カソード・コン
バータに対して平行に走り且つ2箇所において該平行等
電位面から逸れて窪んでいると近似されている。明らか
に、図に示した立方体の窪みにおいては、該窪みの底面
における電場は該窪みの外側の均一領域(すなわち、該
窪みの影響を受けない領域)における電場の約5%であ
り、該均一領域における電場は平板状陰極におけるもの
と略同等と考えられる。本実施例における陽極−陰極間
隔が2.5mmの平板状陰極の表面における電場は、該
窪み内における最も低い電場を400V/cm以下とす
るならば、8kV/am以下であり、電場の平均値はこ
れより遥かに高い。この電場の高さは電子を該窪みから
移動せしめるのに充分である。また、該電場は該窪みの
壁面からあらゆる方向に指向せしめらるので2次電子の
拡散効果に対抗し得るのである。
第6図は20個の箱状パターンのコンバータ面を有する
コンバータ(該箱状パターンのピッチは第1図に示した
ように1+nuである)において511keVを印加し
た場合におけるコンバータ層の厚みと効率Vとの関係を
示しており、約17%の効率を得る場合には、最適な薄
層の厚みは40ないし50μmであることがわかる。
コンバータ(該箱状パターンのピッチは第1図に示した
ように1+nuである)において511keVを印加し
た場合におけるコンバータ層の厚みと効率Vとの関係を
示しており、約17%の効率を得る場合には、最適な薄
層の厚みは40ないし50μmであることがわかる。
コンバータの効率は第7図に示す装置によって測定する
ことができ、該測定はフォトンの減衰が少ない単一のコ
ンバータによってなされる。511keVの電子から放
出される光電子の実質飛程距離は船内において50μ鰭
であるので、50μ關以下の表面層のみが電子の検出に
関係し、また、2次電子の補集が完全であるならば、す
なわち、該補集電場が極めて高く且つ該高速電子の行路
長が電離作用を惹起しない程度まで小さくされていない
ならば、該コンバータの効率は該薄層の表面積に比例す
ると考えられる。該薄層の厚みが該効率の測定に影響を
及ぼすのは、複数のコンバータの使用が考慮され且つ減
衰効果が重要になる場合のみである。
ことができ、該測定はフォトンの減衰が少ない単一のコ
ンバータによってなされる。511keVの電子から放
出される光電子の実質飛程距離は船内において50μ鰭
であるので、50μ關以下の表面層のみが電子の検出に
関係し、また、2次電子の補集が完全であるならば、す
なわち、該補集電場が極めて高く且つ該高速電子の行路
長が電離作用を惹起しない程度まで小さくされていない
ならば、該コンバータの効率は該薄層の表面積に比例す
ると考えられる。該薄層の厚みが該効率の測定に影響を
及ぼすのは、複数のコンバータの使用が考慮され且つ減
衰効果が重要になる場合のみである。
3種の10cmX10cmのコンバータ層の効率を測定
した結果を次に示す。第1のコンバータは厚みが250
μmの平坦な鉛シートからなる。第2のコンバータは厚
みが065關の鉛シートからなり且つその中には幅75
0μmで深さが350μmの孔がlll11ピツチで開
けられており、第3のコンバータは幅150μm1深さ
650μm1ピツチ750μmの第4図の如き箱状パタ
ーンのコンバータである。かかるコンバータ全てにおい
て、該壁の厚みは上記の最大電子飛程距離50μmより
遥かに大きい。コンバータ15は厚さ1.6mmのgr
p (ガラス強化プラスチック)の回路基板タイプのベ
ース16上に装着される。22N a源17からのポジ
トロン消滅による511keVのフォトンの変換効率は
1つのワイヤ平面18と2つの平坦な陰極からなるMW
PC(マルチワイヤ型比例チャンバ)によって測定され
、該2つの陰極のうちの一方はコンバータ16からなり
、他方は銅張grp (ガラス繊維入り強化プラスチッ
ク)板19からなる。ワイヤ平面18は2mn+ピッチ
で並設された20μmのワイヤからなり、該陽極−陰極
間隔は4關であり、2.5mm間隔による普通サイズの
基本型よりも大きい。該検出器の前面に配設されたメリ
ネックス(melinex)の窓20によって、フォト
ンと該チャンバ内の気体との相互作用によるバックグラ
ウンド雑音の測定が可能となり且つ測定値から減算され
る。使用される気体はアルゴンとメタンとの80/20
混合気であり、3kVのEHTによって安定して作動す
る。該MWPCは該コンバータ層に明確に画定された「
突出領域」を生じるNaIシンチレータと同様に作動す
る。
した結果を次に示す。第1のコンバータは厚みが250
μmの平坦な鉛シートからなる。第2のコンバータは厚
みが065關の鉛シートからなり且つその中には幅75
0μmで深さが350μmの孔がlll11ピツチで開
けられており、第3のコンバータは幅150μm1深さ
650μm1ピツチ750μmの第4図の如き箱状パタ
ーンのコンバータである。かかるコンバータ全てにおい
て、該壁の厚みは上記の最大電子飛程距離50μmより
遥かに大きい。コンバータ15は厚さ1.6mmのgr
p (ガラス強化プラスチック)の回路基板タイプのベ
ース16上に装着される。22N a源17からのポジ
トロン消滅による511keVのフォトンの変換効率は
1つのワイヤ平面18と2つの平坦な陰極からなるMW
PC(マルチワイヤ型比例チャンバ)によって測定され
、該2つの陰極のうちの一方はコンバータ16からなり
、他方は銅張grp (ガラス繊維入り強化プラスチッ
ク)板19からなる。ワイヤ平面18は2mn+ピッチ
で並設された20μmのワイヤからなり、該陽極−陰極
間隔は4關であり、2.5mm間隔による普通サイズの
基本型よりも大きい。該検出器の前面に配設されたメリ
ネックス(melinex)の窓20によって、フォト
ンと該チャンバ内の気体との相互作用によるバックグラ
ウンド雑音の測定が可能となり且つ測定値から減算され
る。使用される気体はアルゴンとメタンとの80/20
混合気であり、3kVのEHTによって安定して作動す
る。該MWPCは該コンバータ層に明確に画定された「
突出領域」を生じるNaIシンチレータと同様に作動す
る。
該効率測定結果を次に示す。
上記の結果から、該コンバータの効率は該コンバータの
表面積に比例して増加し、40ないし50μmの厚さの
壁を有するコンバータを用いることによって各コンバー
タの効率は5倍に増加するということがわかる。かかる
コンバータ面が20個からなる検出器は、同様な拡散検
出特性を有する代表的な検出器の効率の3.5倍の効率
を有するであろうし、同時に作動する完全な装置におい
ては、基本型の10倍の感度を有するであろう。
表面積に比例して増加し、40ないし50μmの厚さの
壁を有するコンバータを用いることによって各コンバー
タの効率は5倍に増加するということがわかる。かかる
コンバータ面が20個からなる検出器は、同様な拡散検
出特性を有する代表的な検出器の効率の3.5倍の効率
を有するであろうし、同時に作動する完全な装置におい
ては、基本型の10倍の感度を有するであろう。
2個若しくは4個の検出器からなる完全なPET(ポジ
トロン放出断層撮影)装置においては、60CIIIX
30(!ITのコンバータが使用され、数分間の撮影時
間に大きな体積の対象物の3次元像が高い解像度で形成
される。
トロン放出断層撮影)装置においては、60CIIIX
30(!ITのコンバータが使用され、数分間の撮影時
間に大きな体積の対象物の3次元像が高い解像度で形成
される。
第1図は本発明の実施例によるカソード・コンバータの
部分詳細図であり、第2図はMWPCと本発明によるカ
ソード・コンバータとの積み重ね構造を示す図であり、
第3図はポジトロン・カメラを用いた撮影方法及び装置
を示す図であり、第4図は本発明の他の実施例を示す図
であり、第5図は本発明によるカソード・コンバータの
鉛からなる窪み内における電場を示す図であり、第6図
は本発明を実施した20個の層からなるMWPCにおけ
る効率を窪みの壁の厚さの関数として表わしたグラフで
あり、第7図は該カソード・コンバータの効率を測定す
る装置を示す図である。 主要部分の符号の説明
部分詳細図であり、第2図はMWPCと本発明によるカ
ソード・コンバータとの積み重ね構造を示す図であり、
第3図はポジトロン・カメラを用いた撮影方法及び装置
を示す図であり、第4図は本発明の他の実施例を示す図
であり、第5図は本発明によるカソード・コンバータの
鉛からなる窪み内における電場を示す図であり、第6図
は本発明を実施した20個の層からなるMWPCにおけ
る効率を窪みの壁の厚さの関数として表わしたグラフで
あり、第7図は該カソード・コンバータの効率を測定す
る装置を示す図である。 主要部分の符号の説明
Claims (12)
- (1)ガス充填型放射線検出器のための結合カソード・
コンバータ(cathode converter)と
して使用するための構造であり、放電加工(EDM)に
よってコンバータ用素材内に形成された窪みの列(3)
を有する構造。 - (2)前記窪みの列(3)は鉛若しくは鉛合金から形成
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の構
造。 - (3)前記窪みの列(3)は等辺等角であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項若しくは第2項記載の構造
。 - (4)前記窪み(3)が立方体であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第3項のうちのいずれか1
つに記載の構造。 - (5)前記各窪み間の壁の厚みが25ないし125μm
の範囲であり、前記窪みのピッチ及び深さは0.5ない
し1.5mmの範囲であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項ないし第4項のうちのいずれか1つに記載の
構造。 - (6)前記窪みの列(3)はグラスファイバ板(7)と
銅からなる層(6)とを有する層状部材5に担持されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5
項のうちのいずれか1つに記載の構造。 - (7)前記窪みの底面が閉塞されてなることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項ないし第6項のうちのいずれか
1つに記載の構造。 - (8)前記窪みの両端が開口されてなることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項ないし第7項のうちのいずれか
1つに記載の構造。 - (9)イオン化用チャンバ・ガスが充填され且つワイヤ
網からなる陽極(9)が綴じ込まれた少なくとも1つの
積み重ね構造からなるカソード・コンバータ(8)が内
部に配設されたチャンバを有する中性粒子検出器であり
、前記カソード・コンバータ(8)は特許請求の範囲第
1項ないし第8項のうちのいずれか1つに記載の構造で
ある中性粒子検出器。 - (10)試験体から放出されたフォトンのコインシデン
ス(同時計数)をなすためのポジトロン検出装置であり
、1若しくは1以上の検出器の対を有し、前記検出器は
特許請求の範囲第9項記載の検出器であり、前記対をな
す2つの検出器は前記試験体の両側に配列されてなるポ
ジトロン検出装置。 - (11)イオン化用チャンバ内において用いるためのカ
ソード・コンバータを作製する方法であり、コンバータ
用素材(2)の表面に開口窪み列(3)を放電加工によ
って形成する工程を含む作製方法。 - (12)前記コンバータ用素材(2)が鉛若しくは鉛合
金からなり、前記窪みの列(3)は前記コンバータ用素
材2内に設けられた立方体の窪みの規則正しい列からな
り、各窪み間の壁の厚みは25ないし125μmの範囲
であり、前記窪みのピッチ及び深さは0.5ないし1.
5mmの範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第
11項記載の作製方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8606086 | 1986-03-12 | ||
GB868606086A GB8606086D0 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Cathode/converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62225983A true JPS62225983A (ja) | 1987-10-03 |
Family
ID=10594443
Family Applications (1)
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