Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3785501B2 - Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3785501B2 - Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method - Google Patents

Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method Download PDF

Info

Publication number
JP3785501B2
JP3785501B2 JP2001350386A JP2001350386A JP3785501B2 JP 3785501 B2 JP3785501 B2 JP 3785501B2 JP 2001350386 A JP2001350386 A JP 2001350386A JP 2001350386 A JP2001350386 A JP 2001350386A JP 3785501 B2 JP3785501 B2 JP 3785501B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
holes
gas chamber
fluorescent material
ray imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001350386A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003149346A (en
Inventor
服部  正
一道 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Industry Research Organization NIRO
Original Assignee
New Industry Research Organization NIRO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Industry Research Organization NIRO filed Critical New Industry Research Organization NIRO
Priority to JP2001350386A priority Critical patent/JP3785501B2/en
Publication of JP2003149346A publication Critical patent/JP2003149346A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3785501B2 publication Critical patent/JP3785501B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/28Measuring radiation intensity with secondary-emission detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元微細構造のマイクロガスチャンバーを有するガス増幅型X線イメージング検出器及びガス増幅型X線イメージング検出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、大強度放射光を使った回折・散乱実験の散乱線を位置的に分解し2次元イメージとしてX線像を測定したいという需要が増大している。一方、放射光検出器においては、未だ、2次元イメージ像としてX線を検知するX線検出器が実現されておらず、現在、盛んに研究開発が行われ、例えば、放射光光子が導入されたAr等の不活性ガスに衝突した時に生成される電子を種として、さらに、アノード、カソード間で電子の増幅、放電を引き起こさせるマイクロガスチャンバーX線検出器の開発が盛んに行われている。
【0003】
マイクロガスチャンバーX線検出器としては、例えば、特開平10−300856号公報に開示されたものがある。このものは、基板として弾性を有する有機薄膜を用いて、この有機薄膜の下層に位置し、バックストリップに誘起される信号を使って2次元読み出しを可能にし、大面積で、形状が柔軟性を有するとともに、2次元座標の同時計測を可能にするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このものは、放電が平面上になるため、チャージアップによる変動及び安定性に欠け、実用化の目処がたっていないという問題がある。また、加工技術の限界でピッチが200μmと粗いため解像度があげられないという問題があった。
【0005】
本発明は、安定なガス増幅が可能で、位置分解能が高く、放電によって損傷しにくいガス増幅型X線イメージング検出器及びガス増幅型X線イメージング検出方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項1に記載のガス増幅型X線イメージング検出器は、放射光光子と不活性ガスとの衝突によって生成される電子を種としてアノード、カソード間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバーと、前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子を検知する検知手段とで構成されるガス増幅型X線イメージング検出器であって、
前記マイクロガスチャンバーが、X線リソグラフィーによって形成され、複数の貫通孔を有し、アノード又はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記貫通孔を合わせて一体構造に積層されて、該マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子を前記検知手段によって検出するものであり、
前記一体構造は、前記貫通孔を合わせて、アノード、第1基板、カソード、第2基板を積層したものが、二段以上に積層されて形成されたものであり、
前記貫通孔が、200μm以下のピッチで形成され、四角形状又は六角形状であり、
前記検知手段が、前記貫通孔を合わせた一体構造が、前記第2基板の側にて、蛍光材料及びITO電極、又は、蛍光材料バーニング保護膜、蛍光材料及びITO電極が表面に形成されたガラス基板上に設置され、前記蛍光材料に衝突することによって発光する部位を、CCD撮像素子により2次元画像として検出するように形成されているものである。
【0007】
上記構成によると、マイクロガスチャンバーが複数の貫通孔を有する基板が積層されて形成されているため、ガス増幅率を高めることができる。また、マイクロガスチャンバーがX線リソグラフィーによって形成された微細構造体であるため、放電が発生した場合であっても損傷を受けにくい。
また上記構成によると、貫通孔のピッチが200μm以下のピッチで形成されているため、高い位置分解能とすることができる。また、ガスの増幅率が高いため、精度良くイメージングすることが可能である。
また上記構成によると、貫通孔形状をマイクロガスチャンバーの使用状況に合わせて適宜選択することが可能となる。
また上記構成によると、CCD撮像素子によって、貫通孔を通過したX線によって発光している部位を直接観察することができ、容易に2次元のイメージングを行うことができる。
【0016】
また、請求項に記載のガス増幅型X線イメージング検出方法は、放射光光子と不活性ガスとの衝突によって生成される電子を種としてアノード、カソード間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバーと、前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子を検知手段によってイメージングして検出するガス増幅型X線イメージング検出方法であって、
前記マイクロガスチャンバーが、X線リソグラフィーによって形成され、複数の貫通孔を有し、両面にアノード又はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記貫通孔を合わせて積層されて、
前記貫通孔を合わせた積層体が、アノード、第1基板、カソード、第2基板を積層したものが、二段以上に積層されて形成されたものであり、
前記貫通孔が、200μm以下のピッチで形成され、四角形状又は六角形状であり、
前記貫通孔を合わせた積層体が、前記第2基板の側にて、蛍光材料及びITO電極、又は、蛍光材料バーニング保護膜、蛍光材料及びITO電極が表面に形成されたガラス基板上に設置されてなり、
該マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子が、前記蛍光材料に衝突することによって発光する部位を、前記CCD撮像素子の画像表示モニター画面に2次元画像として検出するものである。
【0019】
上記の方法によると、高い位置分解能で2次元のイメージングを容易に行うことが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器の実施形態例について説明する。
【0021】
図1は、本実施形態例に係るガス増幅型X線イメージング検出器1の要部断面図である。図1において、ガス増幅型X線イメージング検出器1は、導電性X線窓10を通過したX線等の放射光光子と不活性ガスとの衝突によって発生する電子を種として、この電子を貫通孔5内において、アノード11とカソード12との間で増倍、放電させるマイクロガスチャンバー2と、ガラス基板17と、その表面に設けられたITO電極16と、その表面に塗布され、貫通孔5を通過してきた電子の衝突によって発光する蛍光材料15と、この蛍光材料15の発光を検知する検知手段18とで構成される検出部3とで構成されている。この蛍光材料15の表面には、蛍光材料バーニング保護膜26が形成されていることが好ましい。また、このとき導電性X線窓10とITO電極16には数10kV程度の電位差をつけておき、ITO電極16が陽極で導電性X線窓10が陰極となる。この電位差によって増幅された電子がITO電極16に加速衝突して蛍光材料を発光させる。電子増倍のアノード11とカソード12はこの電界の範囲中に局部的に電位差をつけてガス放電によりエレクトロンバンチャー(電子雪崩)を起こさせて電子を増倍させる。ここで、各電極間の電位差としては、例えば、ITO電極16を0Vとすると、カソード12との電位差は、1kV/cm、カソード12とアノード11との差は1kV/100μm、アノード11と導電性X線窓10との差は1kV/cmとしておくことが好ましい。
【0022】
なお、電子増幅は必要に応じて、図2に示すように、各電極11,12等を2段に積層することも可能であり、これによって、最大感度で電子エネルギー50keVによる放射光まで検出可能である。また、積層段数は、2段以上とすることができる。
【0023】
また、図3(a)、(b)に貫通孔5の形状の一例を示す。図3(a)は、貫通孔5の形状が六角形状のもの、図3(b)は、貫通孔5の形状が四角形状のものを示す。このように、本発明に係るX線イメージング検出器においては、ガス増幅する貫通孔5の形状を適宜所定の形状に形成することが可能である。次に、その形成方法について説明する。
【0024】
マイクロガスチャンバー2は、X線リソグラフィーによって形成されている。図5にその一例を示す。マイクロガスチャンバー2は、まず、Si基板20上にアノードとなるCu膜を蒸着又はスパッタによって形成する(図5(a))。次に、Cu膜11の表面に電気絶縁材料、例えば、エポキシ樹脂等をスピンコート等によって形成し、硬化処理を行って基板13とする(図5(b))。この基板13の表面に、カソードとなるAl膜12を蒸着又はスパッタによって形成する(図5(c))。そして、このAl膜12の表面に再度電気絶縁材料、例えば、エポキシ樹脂等をスピンコート等によって形成し、硬化処理を行って基板14とする(図5(d))。次に、この基板14の表面に貫通孔5を100μmピッチで形成できるようにパターニング化されたAu等のX線吸収体を形成し、X線露光を行う(図5(e))。そして、現像することによって、X線吸収体が形成されていなかった部分21が除去される(図5(f))。なお、Al膜12は、X線を透過するため、Al膜12の下側の部分22にもX線が露光された状態となる。そのため、Al膜12をH2SO4等によってエッチングし、再度現像することによって、Al膜12の下部分22は除去される(図5(g))。次に、Cu膜11をHNO3等によってエッチングすることによって、貫通孔5となる孔を形成することができる(図5(h))。ついで、基板14の上方に表面にITO電極16及び蛍光材料15が塗布され、さらにその表面に厚さ0.1〜0.5μmの蛍光材料バーニング保護膜26となるアルミニウム薄膜が形成されたガラス基板17を、アルミニウム薄膜26が基板14側となるようにOH結合等の既知の異種材料接合技術等によって接合する(図5(i))。そして、Si基板20を研磨した後、KOHによってエッチングし、Si基板20が除去される。
【0025】
図4に前述のX線リソグラフィーによって形成された基板13,14の一例の写真を示す。このものは、貫通孔5の形状が六角形状のものを示し、これら各孔は200μm以下のピッチで形成することが可能となる。
【0026】
次に、図1に戻り、本実施形態例に係るガス増幅型X線イメージング検出器によるイメージング検出方法について説明する。
【0027】
図1において、X線・電子変換部4に存在するArガス等の不活性ガスにX線等の放射光光子が衝突し、電子が生成される。この電子が、マイクロガスチャンバー2に形成された複数の貫通孔5を通過する際に、マイクロガスチャンバー2を構成する基板13の両面に形成されているアノード、カソード間に電荷をかけることによって形成される電界によって、増幅、放電される。
【0028】
そして、この増幅された電子が蛍光材料15に衝突することによって発光する。この蛍光材料15の発光を検知手段であるCCD撮像素子18によって直接検出する。このとき、マイクロガスチャンバー2に形成されている貫通孔5は、100μm〜200μmピッチで形成されているため、非常に高い位置分解能で発光する部位を区別することができ、容易に2次元のイメージングが可能となる。また、CCD撮像素子18で、直接発光部位を検出するため、信号変換等をする必要も無く、装置自体を簡易化することもできる。
【0029】
さらに、マイクロガスチャンバー2は、X線リソグラフィーによって高いアスペクト比のものを形成可能であり、また、貫通孔5の形状を四角形状、六角形状の何れにも形成することが可能であるため、マイクロガスチャンバー2の使用用途に応じて、例えば、強度が必要な時は六角形状にしたり、CCD撮像素子18との相性を考慮し、位置分解能を必要とするときは四角形状にすることができる。
【0030】
なお、前述の実施形態例においては、検知手段にCCD撮像素子18を用いた場合について示したが、例えば、図6に示すように、各貫通孔5ごとに電荷移動素子であるピクセル電極を設け、各々のピクセル電極からの信号を検出し、直接画像処理することもできる。
【0031】
図6は、本実施形態例に係るガス増幅型X線イメージング検出器1の要部断面図である。なお、図6において、図1と同一部材は同一符号を付して、詳細な説明は割愛する。
【0032】
図6において、ガス増幅型X線イメージング検出器1は、導電性X線窓10を通過したX線等の放射光光子と不活性ガスとの衝突によって発生する電子を種として、この電子を貫通孔5内において、アノード11とカソード12との間で増倍、放電させるマイクロガスチャンバー2と、貫通孔5を通過してきた電子25を補足するピクセル電極23と補足した電子を電流として取り出すピクセル電極内部配線24で構成される検出部3とで構成されている。このとき導電性X線窓10とピクセル電極23には数10kV程度の電位差をつけておき、ピクセル電極23が陽極で導電性X線窓10が陰極となる。この電位差によって増幅された電子がピクセル電極23によって電流として取り出せる。電子増倍のアノード11とカソード12はこの電界の範囲中に局部的に電位差をつけてガス放電によりエレクトロンバンチャ−(電子雪崩)を起こさせて電子を増倍させる。ここで、各電極間の電位差としては、例えば、ピクセル電極23を0Vとすると、カソード12との電位差は、1kV/cm、カソード12とアノード11との差は1kV/100μm、アノード11と導電性X線窓10との差は1kV/cmとしておくことが好ましい。
【0033】
この図6に示すガス増幅型X線イメージング検出器1においては、増幅された電子がピクセル電極に衝突することによって電流として外部に取り出せる。この電流を画像表示モニター画面に画像として検出する。このとき、マイクロガスチャンバー2に形成されている貫通孔5は、100μm〜200μmピッチで形成されているため、非常に高い位置分解能で発光する部位を区別することができ、容易に2次元のイメージングが可能となる。
【0034】
なお、電子増幅は必要に応じて、図7に示すように、各電極11,12等を2段に積層することも可能であり、これによって、最大感度で電子エネルギー50keVによる放射光まで検出可能である。また、積層段数は、2段以上とすることができる。
【0035】
このように、本発明に係るマイクロガスチャンバー2は、X線リソグラフィーによって高アスペクト比に形成できると共に、複数の基板を積層することも容易であるため、マイクロガスチャンバー2を通過する電子化されたガスを増幅、放電させることも容易に行えるため、各貫通孔5に電荷移動素子であるピクセル電極を設けた場合であっても、確実に各貫通孔5を通過してくる電子を検知することが可能となり、これらの信号から2次元のイメージングをすることも可能である。
【0036】
【発明の効果】
本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器によると、高い位置分解能で2次元のイメージングが可能となり、ガスの増幅、放電によっても損傷を受けることが少なく、長期間にわたって安定したガス増幅型X線イメージング検出器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器の一例の断面図を示す図である。
【図2】本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器の他の例の断面図を示す図であり、電極が2段に積層されている例を示す図である。
【図3】本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器の貫通孔が六角形状の例を示す図である。(a)は貫通孔が六角形状のもの、(b)は四角形状のものである。
【図4】本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器のマイクロガスチャンバーを構成する基板の一例の写真を示す図である。
【図5】本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器の一例のマイクロガスチャンバーの製造方法を説明するための図である。
【図6】本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器の他の例の断面図を示す図である。
【図7】本発明に係るガス増幅型X線イメージング検出器の他の例の断面図を示す図であり、電極が2段に積層されている例を示す図である。
【符号の説明】
1 ガス増幅型X線イメージング検出器
2 マイクロガスチャンバー
3 検出部
4 X線・電子変換部
5 貫通孔
10 導電性X線窓
11 アノード(Cu膜)
12 カソード(Al膜)
13,14 基板
15 蛍光材料
16 ITO電極
17 ガラス基板
18 CCD撮像素子
20 Si基板
23 ピクセル電極
24 ピクセル電極内部配線
25 加速電子
26 蛍光材料バーニング保護膜(Al薄膜)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas amplification X-ray imaging detector and a gas amplification X-ray imaging detection method having a micro gas chamber having a three-dimensional microstructure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there is an increasing demand for measuring X-ray images as two-dimensional images by resolving scattered rays of diffraction / scattering experiments using high-intensity synchrotron radiation. On the other hand, in the synchrotron radiation detector, an X-ray detector for detecting X-rays as a two-dimensional image image has not yet been realized, and research and development are being actively conducted. For example, synchrotron photons have been introduced. Development of micro gas chamber X-ray detectors that cause electrons to be amplified and discharged between the anode and cathode using the electrons generated when colliding with inert gas such as Ar as seeds is being actively conducted. .
[0003]
An example of the micro gas chamber X-ray detector is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-300856. This is an organic thin film that has elasticity as a substrate, and is positioned under the organic thin film, enabling two-dimensional readout using signals induced in the backstrip, large area, and flexible shape. And enables simultaneous measurement of two-dimensional coordinates.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since this discharge is on a flat surface, there is a problem that fluctuation and stability due to charge-up are lacking, and there is no plan for practical use. In addition, there is a problem that the resolution cannot be increased because the pitch is as coarse as 200 μm due to the limitation of the processing technique.
[0005]
An object of the present invention is to provide a gas amplification type X-ray imaging detector and a gas amplification type X-ray imaging detection method that can perform stable gas amplification, have high positional resolution, and are not easily damaged by discharge.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gas amplification type X-ray imaging detector according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problems is an electron between an anode and a cathode, using electrons generated by collision of synchrotron photons and inert gas as seeds. A gas-amplified X-ray imaging detector comprising a micro gas chamber that causes multiplication and discharge, and a detection means that detects electrons amplified by the micro gas chamber,
The micro gas chamber is formed by X-ray lithography, comprising a plurality of through-holes, the substrate conductive material is provided as a A node or cathode, are stacked in an integral structure together the through hole, the Electrons amplified by the micro gas chamber are detected by the detection means ,
The integrated structure is formed by laminating the anode, the first substrate, the cathode, and the second substrate together with the through holes, and is laminated in two or more stages.
The through-holes are formed with a pitch of 200 μm or less, and have a quadrangular or hexagonal shape,
The detection unit is a glass in which an integrated structure in which the through-holes are combined has a fluorescent material and an ITO electrode or a fluorescent material burning protective film, a fluorescent material and an ITO electrode formed on the surface of the second substrate. A portion that is installed on a substrate and emits light when colliding with the fluorescent material is formed so as to be detected as a two-dimensional image by a CCD imaging device .
[0007]
According to the above configuration, since the micro gas chamber is formed by stacking the substrates having a plurality of through holes, the gas amplification factor can be increased. Further, since the micro gas chamber is a fine structure formed by X-ray lithography, it is not easily damaged even when a discharge occurs.
Moreover, according to the said structure, since the pitch of a through-hole is formed with the pitch of 200 micrometers or less, it can be set as high position resolution. In addition, since the gas amplification factor is high, imaging can be performed with high accuracy.
Moreover, according to the said structure, it becomes possible to select a through-hole shape suitably according to the use condition of a micro gas chamber.
Moreover, according to the said structure, the site | part which light-emitted by the X-ray which passed through the through-hole can be directly observed with a CCD image sensor, and two-dimensional imaging can be performed easily.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas amplification type X-ray imaging detection method comprising: a micro that causes electron multiplication and discharge between an anode and a cathode using electrons generated by collision of synchrotron photons and an inert gas as seeds. A gas-amplified X-ray imaging detection method for imaging a gas chamber and electrons detected by the micro gas chamber by a detection means,
The micro gas chamber is formed by X-ray lithography, has a plurality of through holes, and a substrate provided with a conductive material to be an anode or a cathode on both surfaces is laminated with the through holes,
The laminate in which the through holes are combined is formed by laminating the anode, the first substrate, the cathode, and the second substrate by being laminated in two or more stages.
The through-holes are formed with a pitch of 200 μm or less, and have a quadrangular or hexagonal shape,
The laminated body having the through holes is placed on the glass substrate on the surface of the second substrate, on which the fluorescent material and the ITO electrode, or the fluorescent material burning protective film, the fluorescent material and the ITO electrode are formed. And
A portion where electrons amplified by the micro gas chamber emit light when colliding with the fluorescent material is detected as a two-dimensional image on the image display monitor screen of the CCD image sensor .
[0019]
According to the above method, two-dimensional imaging can be easily performed with high position resolution.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a gas amplification X-ray imaging detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a gas amplification type X-ray imaging detector 1 according to this embodiment. In FIG. 1, a gas amplification type X-ray imaging detector 1 penetrates an electron generated by collision of an emitted gas photon such as an X-ray passing through a conductive X-ray window 10 with an inert gas as a seed. In the hole 5, the micro gas chamber 2 that is multiplied and discharged between the anode 11 and the cathode 12, the glass substrate 17, the ITO electrode 16 provided on the surface thereof, and the surface is applied to the through hole 5. It is comprised with the detection part 3 comprised by the fluorescent material 15 which light-emits by the collision of the electron which has passed through, and the detection means 18 which detects light emission of this fluorescent material 15. A fluorescent material burning protective film 26 is preferably formed on the surface of the fluorescent material 15. At this time, a potential difference of about several tens of kV is applied to the conductive X-ray window 10 and the ITO electrode 16 so that the ITO electrode 16 serves as an anode and the conductive X-ray window 10 serves as a cathode. Electrons amplified by this potential difference collide with the ITO electrode 16 at an accelerated speed to cause the fluorescent material to emit light. The anode 11 and the cathode 12 for electron multiplication create a potential difference locally within the range of the electric field and cause electron buncher (electron avalanche) by gas discharge to multiply electrons. Here, as the potential difference between the electrodes, for example, when the ITO electrode 16 is 0 V, the potential difference with the cathode 12 is 1 kV / cm, the difference between the cathode 12 and the anode 11 is 1 kV / 100 μm, and the anode 11 is electrically conductive. The difference from the X-ray window 10 is preferably 1 kV / cm.
[0022]
In addition, as shown in FIG. 2, it is possible to stack the electrodes 11 and 12 etc. in two stages as needed, so that the electronic amplification can detect the emitted light with the maximum sensitivity and the electron energy of 50 keV. It is. Further, the number of stacked layers can be two or more.
[0023]
Moreover, an example of the shape of the through-hole 5 is shown to Fig.3 (a), (b). 3A shows that the through hole 5 has a hexagonal shape, and FIG. 3B shows that the through hole 5 has a square shape. Thus, in the X-ray imaging detector according to the present invention, the shape of the through hole 5 for gas amplification can be appropriately formed in a predetermined shape. Next, the formation method will be described.
[0024]
The micro gas chamber 2 is formed by X-ray lithography. An example is shown in FIG. In the micro gas chamber 2, first, a Cu film serving as an anode is formed on the Si substrate 20 by vapor deposition or sputtering (FIG. 5A). Next, an electrically insulating material such as an epoxy resin is formed on the surface of the Cu film 11 by spin coating or the like, and a curing process is performed to obtain a substrate 13 (FIG. 5B). An Al film 12 serving as a cathode is formed on the surface of the substrate 13 by vapor deposition or sputtering (FIG. 5C). Then, an electrically insulating material, for example, an epoxy resin or the like is again formed on the surface of the Al film 12 by spin coating or the like, and a curing process is performed to form a substrate 14 (FIG. 5D). Next, an X-ray absorber, such as Au, patterned so that the through holes 5 can be formed at a pitch of 100 μm is formed on the surface of the substrate 14, and X-ray exposure is performed (FIG. 5E). Then, by developing, the portion 21 where the X-ray absorber was not formed is removed (FIG. 5 (f)). Since the Al film 12 transmits X-rays, the lower part 22 of the Al film 12 is also exposed to X-rays. Therefore, the lower portion 22 of the Al film 12 is removed by etching the Al film 12 with H 2 SO 4 or the like and developing it again (FIG. 5G). Next, by etching the Cu film 11 with HNO 3 or the like, a hole to be the through hole 5 can be formed (FIG. 5H). Next, a glass substrate in which an ITO electrode 16 and a fluorescent material 15 are coated on the surface of the substrate 14 and an aluminum thin film serving as a fluorescent material burning protective film 26 having a thickness of 0.1 to 0.5 μm is formed on the surface. 17 are bonded by a known dissimilar material bonding technique such as OH bonding so that the aluminum thin film 26 is on the substrate 14 side (FIG. 5I). Then, after the Si substrate 20 is polished, the Si substrate 20 is removed by etching with KOH.
[0025]
FIG. 4 shows a photograph of an example of the substrates 13 and 14 formed by the aforementioned X-ray lithography. This shows that the shape of the through holes 5 is hexagonal, and these holes can be formed with a pitch of 200 μm or less.
[0026]
Next, returning to FIG. 1, an imaging detection method using a gas amplification X-ray imaging detector according to this embodiment will be described.
[0027]
In FIG. 1, synchrotron photons such as X-rays collide with an inert gas such as Ar gas present in the X-ray / electron conversion unit 4 to generate electrons. When these electrons pass through the plurality of through holes 5 formed in the micro gas chamber 2, the electrons are formed by applying an electric charge between the anode and the cathode formed on both surfaces of the substrate 13 constituting the micro gas chamber 2. Amplified and discharged by the applied electric field.
[0028]
The amplified electrons emit light by colliding with the fluorescent material 15. The light emission of the fluorescent material 15 is directly detected by the CCD image sensor 18 which is a detecting means. At this time, since the through-holes 5 formed in the micro gas chamber 2 are formed with a pitch of 100 μm to 200 μm, it is possible to distinguish a portion emitting light with a very high position resolution, and to easily perform two-dimensional imaging. Is possible. In addition, since the CCD imaging element 18 directly detects the light emitting part, it is not necessary to perform signal conversion or the like, and the apparatus itself can be simplified.
[0029]
Further, the micro gas chamber 2 can be formed with a high aspect ratio by X-ray lithography, and the through hole 5 can be formed in either a square shape or a hexagonal shape. Depending on the intended use of the gas chamber 2, for example, it can be hexagonal when strength is required, or it can be rectangular when positional resolution is required in consideration of compatibility with the CCD image sensor 18.
[0030]
In the above-described embodiment, the case where the CCD image pickup device 18 is used as the detection unit has been described. For example, as shown in FIG. 6, a pixel electrode which is a charge transfer device is provided for each through hole 5. The signal from each pixel electrode can be detected and directly image processed.
[0031]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the gas amplification X-ray imaging detector 1 according to the present embodiment. In FIG. 6, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0032]
In FIG. 6, the gas amplification type X-ray imaging detector 1 penetrates the electrons using the electrons generated by the collision of the emitted photons such as X-rays that have passed through the conductive X-ray window 10 and the inert gas as seeds. In the hole 5, the micro gas chamber 2 that is multiplied and discharged between the anode 11 and the cathode 12, the pixel electrode 23 that captures the electrons 25 that have passed through the through-hole 5, and the pixel electrode that extracts the captured electrons as current. It is comprised with the detection part 3 comprised by the internal wiring 24. FIG. At this time, a potential difference of about several tens of kV is applied to the conductive X-ray window 10 and the pixel electrode 23 so that the pixel electrode 23 serves as an anode and the conductive X-ray window 10 serves as a cathode. Electrons amplified by this potential difference can be taken out as current by the pixel electrode 23. The anode 11 and the cathode 12 for electron multiplication cause a potential difference locally in the range of the electric field and cause electron buncher (electron avalanche) by gas discharge to multiply electrons. Here, as the potential difference between the electrodes, for example, when the pixel electrode 23 is set to 0 V, the potential difference with the cathode 12 is 1 kV / cm, the difference between the cathode 12 and the anode 11 is 1 kV / 100 μm, and the anode 11 is electrically conductive. The difference from the X-ray window 10 is preferably 1 kV / cm.
[0033]
In the gas amplification type X-ray imaging detector 1 shown in FIG. 6, the amplified electrons collide with the pixel electrode and can be taken out as a current. This current is detected as an image on the image display monitor screen. At this time, since the through-holes 5 formed in the micro gas chamber 2 are formed with a pitch of 100 μm to 200 μm, it is possible to distinguish a portion emitting light with a very high position resolution, and to easily perform two-dimensional imaging. Is possible.
[0034]
If necessary, as shown in FIG. 7, the electronic amplification can be made by stacking the electrodes 11 and 12 etc. in two stages, which enables detection of radiated light with a maximum sensitivity of 50 keV. It is. Further, the number of stacked layers can be two or more.
[0035]
Thus, since the micro gas chamber 2 according to the present invention can be formed with a high aspect ratio by X-ray lithography and it is easy to stack a plurality of substrates, the micro gas chamber 2 is digitized through the micro gas chamber 2. Since gas can be easily amplified and discharged, even when a pixel electrode as a charge transfer element is provided in each through-hole 5, electrons passing through each through-hole 5 can be reliably detected. It is possible to perform two-dimensional imaging from these signals.
[0036]
【The invention's effect】
The gas amplification type X-ray imaging detector according to the present invention enables two-dimensional imaging with high positional resolution, is less damaged by gas amplification and discharge, and is stable over a long period of time. It can be a line imaging detector.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a gas amplification X-ray imaging detector according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional view of another example of the gas amplification X-ray imaging detector according to the present invention, and is a diagram showing an example in which electrodes are stacked in two stages.
FIG. 3 is a diagram showing an example in which the through hole of the gas amplification X-ray imaging detector according to the present invention has a hexagonal shape. (A) has a hexagonal through hole, and (b) has a rectangular shape.
FIG. 4 is a view showing a photograph of an example of a substrate constituting a micro gas chamber of a gas amplification type X-ray imaging detector according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of manufacturing a micro gas chamber as an example of a gas amplification X-ray imaging detector according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of another example of a gas amplification type X-ray imaging detector according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional view of another example of a gas amplification type X-ray imaging detector according to the present invention, and is a diagram showing an example in which electrodes are stacked in two stages.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas amplification type | mold X-ray imaging detector 2 Micro gas chamber 3 Detection part 4 X-ray | electron conversion part 5 Through-hole 10 Conductive X-ray window 11 Anode (Cu film)
12 Cathode (Al film)
13, 14 Substrate 15 Fluorescent material 16 ITO electrode 17 Glass substrate 18 CCD imaging device 20 Si substrate 23 Pixel electrode 24 Pixel electrode internal wiring 25 Accelerating electron 26 Fluorescent material burning protective film (Al thin film)

Claims (2)

放射光光子と不活性ガスとの衝突によって生成される電子を種としてアノード、カソード間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバーと、前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子を検知する検知手段とで構成されるガス増幅型X線イメージング検出器であって、
前記マイクロガスチャンバーが、X線リソグラフィーによって形成され、複数の貫通孔を有し、アノード又はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記貫通孔を合わせて一体構造に積層されて、該マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子を前記検知手段によって検出するものであり、
前記一体構造は、前記貫通孔を合わせて、アノード、第1基板、カソード、第2基板を積層したものが、二段以上に積層されて形成されたものであり、
前記貫通孔が、200μm以下のピッチで形成され、四角形状又は六角形状であり、
前記検知手段が、前記貫通孔を合わせた一体構造が、前記第2基板の側にて、蛍光材料及びITO電極、又は、蛍光材料バーニング保護膜、蛍光材料及びITO電極が表面に形成されたガラス基板上に設置され、前記蛍光材料に衝突することによって発光する部位を、CCD撮像素子により2次元画像として検出するように形成されているガス増幅型X線イメージング検出器。
Micro gas chamber that causes electron multiplication and discharge between anode and cathode using electrons generated by collision of synchrotron photon and inert gas as a seed, and detection that detects electrons amplified by the micro gas chamber A gas amplification X-ray imaging detector comprising:
The micro gas chamber is formed by X-ray lithography, comprising a plurality of through-holes, the substrate conductive material is provided as a A node or cathode, are stacked in an integral structure together the through hole, the Electrons amplified by the micro gas chamber are detected by the detection means ,
The integrated structure is formed by laminating the anode, the first substrate, the cathode, and the second substrate together with the through holes, and is laminated in two or more stages.
The through-holes are formed with a pitch of 200 μm or less, and have a quadrangular or hexagonal shape,
The detection unit is a glass in which an integrated structure in which the through-holes are combined has a fluorescent material and an ITO electrode or a fluorescent material burning protective film, a fluorescent material and an ITO electrode formed on the surface of the second substrate. A gas-amplified X-ray imaging detector that is installed on a substrate and is configured to detect a portion that emits light by colliding with the fluorescent material as a two-dimensional image by a CCD imaging device .
放射光光子と不活性ガスとの衝突によって生成される電子を種としてアノード、カソード間で電子の増倍、放電を引き起こすマイクロガスチャンバーと、前記マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子を検知手段によってイメージングして検出するガス増幅型X線イメージング検出方法であって、
前記マイクロガスチャンバーが、X線リソグラフィーによって形成され、複数の貫通孔を有し、両面にアノード又はカソードとなる導電材料が設けられた基板が、前記貫通孔を合わせて積層されて、
前記貫通孔を合わせた積層体が、アノード、第1基板、カソード、第2基板を積層したものが、二段以上に積層されて形成されたものであり、
前記貫通孔が、200μm以下のピッチで形成され、四角形状又は六角形状であり、
前記貫通孔を合わせた積層体が、前記第2基板の側にて、蛍光材料及びITO電極、又は、蛍光材料バーニング保護膜、蛍光材料及びITO電極が表面に形成されたガラス基板上に設置されてなり、
該マイクロガスチャンバーによって電子増幅された電子が、前記蛍光材料に衝突することによって発光する部位を、前記CCD撮像素子の画像表示モニター画面に2次元画像として検出するガス増幅型X線イメージング検出方法。
A micro gas chamber that causes electron multiplication and discharge between the anode and cathode using the electrons generated by the collision of the synchrotron photon and the inert gas as a seed, and the electron amplified by the micro gas chamber by the detection means A gas amplification type X-ray imaging detection method for imaging and detecting,
The micro gas chamber is formed by X-ray lithography, has a plurality of through holes, and a substrate provided with a conductive material to be an anode or a cathode on both surfaces is laminated with the through holes,
The laminate in which the through holes are combined is formed by laminating the anode, the first substrate, the cathode, and the second substrate by being laminated in two or more stages.
The through-holes are formed with a pitch of 200 μm or less, and have a quadrangular or hexagonal shape,
The laminated body having the through holes is placed on the glass substrate on the surface of the second substrate, on which the fluorescent material and the ITO electrode, or the fluorescent material burning protective film, the fluorescent material and the ITO electrode are formed. And
A gas-amplified X-ray imaging detection method for detecting, as a two-dimensional image, on a display screen of an image of the CCD image sensor, a site where electrons amplified by the micro gas chamber emit light when colliding with the fluorescent material .
JP2001350386A 2001-11-15 2001-11-15 Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method Expired - Fee Related JP3785501B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001350386A JP3785501B2 (en) 2001-11-15 2001-11-15 Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001350386A JP3785501B2 (en) 2001-11-15 2001-11-15 Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003149346A JP2003149346A (en) 2003-05-21
JP3785501B2 true JP3785501B2 (en) 2006-06-14

Family

ID=19162903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001350386A Expired - Fee Related JP3785501B2 (en) 2001-11-15 2001-11-15 Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3785501B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4391391B2 (en) * 2004-11-12 2009-12-24 大日本印刷株式会社 Manufacturing method of radiation detector
US8597490B2 (en) * 2008-04-14 2013-12-03 CERN—European Organization for Nuclear Research Method of manufacturing a gas electron multiplier
EP3400615A4 (en) * 2016-01-07 2019-08-14 The Research Foundation for The State University of New York SELENIUM-BASED MULTI-WELL DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003149346A (en) 2003-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI769967B (en) Packaging methods of semiconductor x-ray detectors
KR100716495B1 (en) Digital image light detection device using gas electron amplifier
CN107923987B (en) Method for making an X-ray detector
US10483316B2 (en) Fabrication and operation of multi-function flexible radiation detection systems
US5686721A (en) Position-transmitting electromagnetic quanta and particle radiation detector
JP2001521807A (en) Method and apparatus for obtaining an image by plane beam radiography, and radiation detector
US10580630B2 (en) Photomultiplier tube and method of making it
TW201828463A (en) Method of fabricating a semiconductor X-ray detector
CN108369285A (en) The packaging method of Semiconductor X-Ray detector
JP4570132B2 (en) Center point apparatus and method for sub-pixel resolution of X-ray images
CN1416531A (en) Method and device for radiography and radiation detector
JP3785501B2 (en) Gas amplification type X-ray imaging detector and gas amplification type X-ray imaging detection method
US20140103219A1 (en) Radiation detector and imaging system
CN108140532B (en) Photocell and method of manufacture
JP2000321358A (en) Detection element for gas ionized charge-multiplied radiation detector and method of manufacturing the same, gas ionized charge-multiplied radiation detector, method of manufacturing the same, and radiation detector
US10804085B2 (en) Photomultiplier and methods of making it
Czasch et al. Position and time sensitive photon counting detector with image charge delay-line readout
JP2005121528A (en) Two-dimensional image element, two-dimensional image detecting device and x-ray-analysis device using the same
CN116247066B (en) X-ray detector and detection method
Schössler et al. A reconfigurable Micro-channel plate “RSP” detector for wide-range application in charged particle detection
Titov Gaseous Detectors: recent developments and applications
Heijne The use of semiconductor imagers in high energy particle physics
Jagutzki Microchannel-Plate Detectors in Atomic Physics Applications
Taylor et al. A reconfigurable Micro-channel plate “RSP” detector for wide-range application in charged particle detection

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051005

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060228

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060302

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees