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JPH0619466B2 - 2次元電荷位置検出用電極 - Google Patents
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JPH0619466B2 - 2次元電荷位置検出用電極 - Google Patents

2次元電荷位置検出用電極

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JPH0619466B2
JPH0619466B2 JP24760989A JP24760989A JPH0619466B2 JP H0619466 B2 JPH0619466 B2 JP H0619466B2 JP 24760989 A JP24760989 A JP 24760989A JP 24760989 A JP24760989 A JP 24760989A JP H0619466 B2 JPH0619466 B2 JP H0619466B2
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detection electrode
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電荷分布の2次元的重心位置を検出するため
の位置有感検出器に係り、特に、放射線に入射によって
発生される電荷分布の2次元重心位置を測定するための
検出器に関する。
(従来の技術) 放射線の電気的な検出は、放射線入射より検出器内部に
生成された電荷、具体的には、放射線入射とともに電離
作用により生成された電荷、放射線がシンチレータに入
射することにより発生された光パルスが更に光電変換材
料に照射されることにより生成された電荷、又これを内
部で増倍して生じた電荷、或いはこれらにより電極上に
誘起された電荷を電気的な取り出すことにより達成され
る。
放射線入射位置は、シンチレーションカウンタの如き独
立した検出器を複数並べて使用する場合は、各検出器の
出力をその中心位置を求める如く演算処理することによ
り得ることができる。この様な手法は、放射性同位体元
素の位置の経時変化を求めるために医療分野等において
実用されている。しかしながら、この際使用される演算
処理回路は高分解能を得ようとするとかなり複雑且つ高
価になると言う問題点を有している。
この様な複数の独立した放射線検出器及び演算回路を使
用することなく、放射線入射位置を検出することのでき
る位置有感放射線検出器が提案されている。この位置有
感放射検出器としては、抵抗層型、分割電極型が知られ
ている。抵抗層型は、入射位置において発生した電荷が
入射位置によって変化する抵抗値によって分割されるこ
とを利用している。この抵抗層型は、抵抗層を用いるた
め、出力パルスの立ち上がりが遅くなり、低い検出速度
並びに低い計数率が問題となる。分割電極型の位置有感
検出器は、放射線の吸収によって生じる電荷またはそれ
により信号読み出し用の電極上の或る範囲に誘導された
反対符号電荷の中心位置(電気的重心)を電荷有感検出
器で検出する形態のものであり、抵抗層型に対して高
速、高計数率と言う特徴を有する。
ここで、分割電極型の位置有感検出器の例として、バッ
クギャモン型、ウエッジアンドストリップ型及び荷重容
量結合方式電荷分割器が公知である。
バックギャモン型は以下のようなものである。第5図
は、その原理を説明するための概念図であり、入射によ
る電荷−Qが発生したとすると、その下方に置かれた電
極50上には、静電誘導により、これと異符号の電極5
1が誘起される。電極50は鋸歯状の細線状絶縁部52
により2つの域53、54に分断されており、誘起電荷
51は、同図のx方向の座標に比例した比率で各領域5
3、54へQ、Qとして分割される。誘導電荷の重
心x座標は、 Q/(Q+Q) で表される。
また、ウェッジアンドストリップ型は以下のようなもの
である。第4図は、その原理を説明するための概念であ
る。電極40は、鋸波状の細線状絶縁部41及び矩形波
状の細線絶縁部42により相互に絶縁された3つの領
域、即ちウエッジ領域43、中間領域44、ストリップ
領域45に分割されている。鋸歯及び矩形波のピッチは
一定であり、相互に入り込んだ構造となっている。矩形
波の鋸歯(ウエッジ)の間に入り込んだ帯状の部分(ス
トリップ)の幅は、同図の左から右に向かって徐々に狭
くなっている。ウエッジ領域43、中間領域44、スト
リップ領域45に誘起される電荷量をQ、Q、Q
とすると、電荷分布の重心のx方向の位置は、バックギ
ャモン型の原理と同様に、 Q/(Q+Q+Q) で決定できる。一方、y方向の位置については、 Q/(Q+Q+Q) により決定できる。即ち、このウエッジアンドストリッ
プ型は2次元的に電荷分布の重心位置を定めることが可
能である。
荷重容量結合方式電荷分割器の構成を第1A図及び第1
B図に示す。電荷分割器14は一定の間隔で配置され、
互いに絶縁体15により分離された等幅の複数の帯状電
極16、及びこれらと絶縁体17を介して対向して配置
され、かつこれと重なる面積が、X方向に沿って線型に
増大及び減少する2枚の三角状電極18、19から構成
される。よって、電荷分割器14において、n番目の帯
状電極16と3角状電極18との間との容量をCnA、3
角状電極19の間の容量をCnBとするとCnAはnの増加
につれて線型に増加し、CnBはnの増加につれて減少す
る。等幅、等間隔で互いに絶縁体12により絶縁された
帯状電極13を有し、これらが電荷分割器14の帯状電
極16と銅線21により接続される位置検出電極10上
に電荷が誘起されると、その電荷は、その重心のX座標
に応じた比率で分割され、電荷分割器14の2つの三角
状電極18、19から各々Q及びQとして取り出さ
れ、座標がQ/(Q+Q)として求められる。こ
の荷重容量結合方式電荷分割器は、それ単体のみでは1
次元的にしか電荷の重心位置を検出出来ないが、RADIOI
SOTOPES 山本幹夫他Vol.24, No.6,1975年 6月、3乃至
9頁に開示される2次元比例計数管と組み合わせて使用
することにより、放射線入射位置を2次元的に検出する
ことが可能となる。この2次元比例計数管は、複数の平
行に張られた陽極ワイヤーと、このワイヤーと直角の方
向に分断された陰極とによって構成される。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は2次元位置有感検出器を提供しようとするもの
であるが、上述の分割電極型の2次元位置有感放射線検
出器(ウエッジアンドストリップ型)においては、分割
パターンが入り込んだ形状を有しており、高い分解能を
目指す場合や、小面積の検出器に応用する場合作成が困
難になると言う問題、及び入り込んだ構造のパターンを
有することが浮遊容量の増加をもたらし、位置分解能を
制限してしまう問題があった。
また、上述の2次元比例計数管に用いられる方式は、2
枚の電極表面を位置検出して用いる必要があり、マイク
ロチャンネルプレートや平行平板なだれ計数管のアノー
ドとしては応用できないという問題があった。
(課題を解決するための手段) 上述した課題は、鋸波状境界部分により電気的に2分さ
れており、この2分された部分の少なくとも一方の部分
が前記鋸波状境界部分の繰り返し方向と直交する方向に
さらに等間隔で分割され、かつ、その分割された各々が
荷重結合容量電荷分割器に接続されている2次元位置検
出用電極を用いることにより達成される。
(作用) 本発明の2次元位置検出用電極を電荷容量結合方式電荷
分割器を結合して用い、電荷分割器から取り出される3
つの電荷量の比率を求めることにより、2次元位置検出
用電極に誘起又は流入される電荷の分布の2次元的な重
心位置が求められる。従って、放射線或いはパルス光入
射位置を2次元的に検出することが出来る。
(発明の効果) 本発明の2次元位置検出電極は、ウエッジアンドストリ
ップ型の様な入り込んだ形状の電極分割が行われないの
で、製作が極めて容易になると共に、電極間の浮遊容量
か小さい。
電荷分割器よって構成される容量のネットワークは、帯
状電極間の浮遊容量とは直列に成っており、容量の大き
さを適当にとる事により、電荷有感前置増幅器への入力
容量をむしろ低減できる。従って、電気的雑音を増すこ
とはなく、条件によってはさらに低減できる。
抵抗や遅延線を使用しないため、高速、高計数率の位置
有感放射線検出器を構成できる等の利点を有する。
また、2次元比例計数器と比較すると、単一面上に構成
できるので、高い分解能を目指す場合や、小面積の検出
器に応用する場合にも作成が容易である。また、小型軽
量化が容易に達成されると言う利点もある。
(実施例) 以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
第2図は、本発明の位置検出電極の一例を用いる2次元
放射線位置検出器の平面図である。ここに示される位置
検出電極18は鋸波状の絶縁細線24で2つの領域に大
きく分かると共に、さらに一方の領域において、鋸歯の
1つ1つを相互に絶縁された小領域25とする。その各
々は、電荷分割器14表面の各帯状領域16と1対1に
端から導体21によって順次電気的に接続される。他の
一方の領域26は、直接電荷有感前置増幅器に接続さ
れ、また、電荷分割器14裏面の2つの3角状電極1
8、19は、各々やはり電荷有感前置増幅器に接続され
る。
位置検出電極23に誘導された電荷は、その上の鋸歯状
のパターンにより先ずy方向で大きく2つに分割される
と同時に、一方の領域では、各鋸歯が相互に絶縁された
小領域を成しているため、それらに対応した多数の部分
電荷にさらに分割される。これらの部分電荷は、電荷分
割器14裏面の3角状電極18、19を介して供給され
ることになり、それら3角状電極18、19から供給さ
れる電気量の比率Q/(Q+Q)から、荷電結合
容量方式の原理により、鋸歯状のパターンの繰り返し方
向(x方向)の位置座標が決定される。また、これに直
交するy方向の位置座標は鋸歯状のパターンにより2つ
に分割された両方の電荷の間の比率Q/(Q+Q
+Q)によりバックギャモン法と同様の原理により決
定できる。
2次元位置読み出しのための別の実施例を第3図に示
す。位置検出電極30上の導体を鋸歯状の絶縁細線31
で2つの領域でy方向で大きく分けると共に、さらに両
領域において、鋸歯の1つ1つを相互に絶縁された三角
形状小領域32、32′とする。その各々は、両側の2
つの電荷分割器14、14′表面の帯状電極16、1
6′と1対1に端から導体19、19′によって順次電
気的に接続される。電荷分割器裏面の各3角状電極1
8、19、18′、19′計4つの電荷有感前置増幅器
に各々接続される。位置検出電極30に誘導された電荷
は、その上の鋸歯状のパターンによりy方向に大きく2
つに分かれると同時に、各鋸歯が相互に絶縁された小領
域を成しているため、それらに対応した多数の部分電荷
はx方向でさらに分割される。これらの部分電荷は、電
荷分割器裏面の計4つの3角状電極15、16、1
5′、16′から容量ネットワークを介して供給される
ことになる。
鋸歯状のパターンの繰り返し方向(x方向)の位置座標
は、2つの電荷分割器の3角電極18、18′から取り
出される電荷の和と、全誘導電荷量の比、即ち(Q
)/(Q+Q+Q+Q)により決定でき
る。また、これに直交するy方向の位置座標は、鋸歯状
のパターンにより2つに分かれた両方の電荷の間の比率
(Q+Q)/(Q+Q+Q+Q)によりバ
ックギャモン型と同様の原理により決定できる。第2図
に示される方式だと検出電荷が検出電極の右側に寄った
時、Q+Qが小さくなり、x方向の位置分解能が劣
化する可能性があるが、第3図に示される方式だと、分
母が両方向とも全誘導電荷となるのでこの様な問題は生
じない。
以上、本発明を詳細に説明したが、本発明の位置検出用
電極は、マイクロチャンネルプレートや平行平板アバラ
ンシェカウンタのアノード、マルチワイヤ比例計数管の
カソードとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図及び第1B図は、それぞれ荷電結合容量方式電
荷分割器を用いる1次元放射線検出器の平面図及び断面
図、 第2図は、本発明の位置検出電極を用いる2次元放射線
位置検出器の平面図、 第3図は、本発明の位置検出電極を用いる別の2次元放
射線位置検出器の平面図、 第4図は、バックギャモン型の位置有感放射線検出器の
説明図、 第5図は、ウェッジアンドストリップ型の位置有感放射
線検出器の説明図。 (符号の説明) Q……発生電荷、51……誘導電荷領域、 51,41,42,15,24,31……細線状絶縁
部、 10……1次元位置検出電極、 14、14′……電荷分割器、 16、16′……電荷分割器の帯状導体、 17……絶縁体層、 18,19……三角状電極、 21,21′……導体、 23,30……2次元位置検出電極、 25,32,32′……小領域導体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋸波状境界部分により電気的に2分されて
    おり、この2分された部分の少なくとも一方の部分が前
    記鋸波状境界部分の延びる方向と直交する方向にさらに
    等間隔で分割され、かつ、その分割された各々が、荷重
    結合容量電荷分割器に接続されている2次元電荷位置検
    出用電極。
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