JPH07218643A

JPH07218643A - 放射線入射位置検出装置

Info

Publication number: JPH07218643A
Application number: JP6014649A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kumazawa; 弘樹熊沢
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】放射線入射位置検出装置において、放射線の
検出感度を向上し、特に陰極部の構造を簡易化する。【構成】放射線入射位置検出装置１において、相互に
電気的に絶縁された状態で配列された複数本の陽極針４
１から成る陽極部４に遅延線３を介在して入射位置読出
し回路８を接続する。放射線の検出位置の読出しは、陽
極部４において行う。この結果、陰極部５は構造が単純
化される。また、前記陰極部５に代えて本体ケース２自
体を陰極部として構成し、この陰極部は陽極部４の周囲
を取り囲む形状で構成される。電荷の収集能力が向上で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線の回折現象を利
用して物質の結晶構造を分析する際に使用する放射線入
射位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物質のミクロな結晶構造を解析するため
に、従来、Ｘ線等の放射線を利用した放射線回折測定が
行われている。この放射線回折測定は、物質に対して放
射線を照射し、この時に回折や散乱された放射線を当該
物質の周囲において検出する。この種の放射線回折測定
に使用される装置として、ゴニオメータ等の装置が知ら
れている。

【０００３】例えば、特開昭５９−１５７９４４号公報
に開示される放射線入射位置検出装置では、放射線入射
窓を有する本体ケースの空洞内に相互に離間されかつ対
向する陽極部及び陰極部が配置され、電離箱又は比例計
数管として動作する。そして、本体ケースは、物質から
放射状に放出される回折Ｘ線や散乱Ｘ線を検出するため
に、円弧状に湾曲する形状を有する。

【０００４】回折や散乱されたＸ線の入射位置の検出に
際して前記陽極部と陰極部との間に高電圧が印加され
る。この高電圧は、放射線入射窓を通して本体ケースの
空洞内に入射されたＸ線によって生み出される電荷の収
集や増幅を行う電場を形成するために印加される。ま
た、放射線の入射位置は陰極に接続された遅延線に現れ
る誘導電荷として検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放射線入射
位置検出装置において放射線の検出感度向上の要請があ
る。そこで、本願出願人により先に出願された特願平４
−２０５４４７号に検出感度を向上できる放射線入射位
置検出装置が提案されている。この提案された放射線入
射位置検出装置は、先端が尖鋭な陽極針を複数配列した
陽極部で構成される。この陽極針は尖鋭な先端付近にお
いて電界強度を向上できるので、結果的に検出感度が向
上できる。

【０００６】しかしながら、前述の提案された放射線入
射位置検出装置において、陽極部が陽極針として複数に
分割され、しかも陰極部が相互に絶縁体を介在しつつ複
数の分割された短冊状の陰極板で形成されるので、構造
が複雑になる問題があった。本発明は、このような問題
点を解決することを課題としてなされたものであり、構
造を簡易化し、かつ放射線の検出感度を向上できる放射
線入射位置検出装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、放射線の入射位置を検出する放射
線入射位置検出装置において、相互に電気的に絶縁され
た状態で配列された複数本の陽極針から成る陽極部と、
前記陽極部との間に電圧が印加される陰極部と、前記複
数本の各陽極針が電気的に並列接続された遅延線と、前
記遅延線に接続された放射線の入射位置読出し手段と、
を有することを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、前記陰極部が前記複数本
の陽極針の周囲を取り囲む形状で形成されたことを特徴
とする。

【０００９】

【作用】本発明は、前記放射線入射位置検出装置におい
て、陰極部での検出に代えて放射線の入射位置の検出は
陽極部を構成する複数本の陽極針で行われる。従って、
陽極部において、陽極針付近の電界強度が向上できるの
で、上記先の出願の装置同様に放射線の検出感度を向上
できる。しかも、陰極部において、複数の陰極板に分割
し、かつ陰極板間に絶縁体を介在する必要がなくなるの
で、上記先の出願の装置との対比において、装置全体と
しての構造を簡易化できる。

【００１０】また、本発明は、前記放射線入射位置検出
装置において、陽極針の周囲から電荷を収集できるの
で、電荷の収集効率を向上し、より検出感度を向上でき
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、図面
に基づき説明する。

【００１２】本発明の放射線入射位置検出装置の要部構
成の一例を図１及び図２に示す。

【００１３】放射線のうちＸ線を用いて物質の結晶構造
を解析する放射線入射位置検出装置１は、Ｘ線照射装置
で発生したＸ線をターゲット（測定物質）に照射した時
に回折、散乱されるＸ線を検出する。図１及び図２に示
すように、この放射線入射位置検出装置１は、本体ケー
ス２、陽極部４、陰極部５、遅延線３、入射位置読出し
回路８及び高電圧発生源７で構成される。

【００１４】本体ケース２は、Ｘ線の入射方向（図１
中、ｚ方向）と交差する方向（ｙ方向）において断面が
コの字形状で構成され、内部に空洞を有する。また、本
体ケース２は、回折や散乱されたＸ線が入射する方向と
一致する方向（ｚ方向）において、Ｘ線入射開口２１及
びＸ線入射窓２２が構成される。本体ケース２の空洞内
は外部に対して気密化され、この本体ケース２の空洞内
に一般的動作ガスであるＰＲガス（アルゴン−メタンの
混合ガス）を一定圧力で封入する。

【００１５】また、本体ケース２は、図示しないターゲ
ット（測定物質）を中心とした円弧形状を有する湾曲構
造で構成される。つまり、本体ケース２は、ターゲット
とこのターゲットから回折や散乱されたＸ線の検出位置
との間の距離が入射Ｘ線の検出方向（ｘ方向）において
均等に設定される。

【００１６】前記陽極部４はＸ線の検出方向（ｘ方向）
に沿って複数本配列された陽極針４１で構成される。１
本の陽極針４１は陽極針本体４２及び少なくとも一端側
の先端部４４を除いて陽極針本体４２を被覆する絶縁体
４３で構成される。陽極針本体４２の一端側の先端部４
４は、本体ケース２の空洞内に位置し、尖鋭な形状で構
成される。この結果、陽極針本体４２は先端付近での電
界強度を高めることができ、Ｘ線の検出感度が向上でき
る。相互に隣接する陽極針４１の陽極針本体４２の間は
この陽極針本体４２を被覆する絶縁体４３によって電気
的に絶縁される。前記陽極針４１の陽極針本体４２
は、例えばステンレス鋼材で形成される。また、絶縁体
４３は、例えば金属酸化膜、樹脂膜等の絶縁材で形成さ
れ、遅延線３のマグネットワイヤ３Ｃとの間における絶
縁破壊を防止するために約０. １〜０. ２ｍｍの膜厚で
形成される。

【００１７】前記陽極部４において、複数本の陽極針４
１の陽極針本体４２の他端側は各々抵抗体６を通して、
かつ電気的に並列に接続されて高電圧発生源（高電圧発
生回路）７に接続される。高電圧発生源７は、陽極部４
の陽極針４１と陰極部５との間に高電圧例えば約２５０
０Ｖの正の高電圧を印加し、これにより本体ケース２の
空洞内においてＸ線により生み出される電荷の収集や増
幅のための電場が発生される。

【００１８】前記陰極部５は、本体ケース２の空洞内に
おいて、Ｘ線入射窓２２及び陽極部４に対向する位置
（本体ケース２の底面）に配置される。この陰極部５
は、後述するが、陽極部４においてＸ線の入射位置を検
出するので、Ｘ線検出方向（ｘ方向）に沿ってかつ本体
ケース２の空洞内の湾曲面に沿って帯状に延在した一体
構造で構成される。つまり、陰極部５は、短冊状の複数
枚の金属板（陰極板）とこの金属板の間に介在させる絶
縁体とから成る構造を廃し、単純な帯状の金属板で構成
される。なお、後述するが、陰極部５は陽極部４を取り
囲む形状で構成することができる。例えば、本体ケース
２を陰極部として兼用できる。陰極部５は、前述のよう
に陽極部４との間に高電圧による電場を発生させるの
で、基本的には接地される。陰極部５は導電性金属材
料、例えばステンレス鋼材で形成される。前記陽極部４
の複数本の陽極針４１は、図１及び図２に示すように、
本体ケース２の外部において、遅延線３に電気的に接続
される。この遅延線３は、複数本の陽極針４１の配列方
向に沿って（Ｘ線の検出方向であるｘ方向に向かっ
て）、複数本の陽極針本体４２の表面上を延在する。遅
延線３と複数本の陽極針本体４２との間は陽極針本体４
２を被覆する絶縁体４３を介在して電気的に絶縁され
る。つまり、複数本の各陽極針本体４２と遅延線３のマ
グネットワイヤ３Ｃとの間は電気的に並列に容量結合が
なされる。

【００１９】前記遅延線３は、プラスチックコア３Ａ、
コンデンサ用電極３Ｂ、マグネットワイヤ３Ｃ及び位相
補償板３Ｄで構成される。前記マグネットワイヤ３Ｃは
プラスチックコア３Ａの周囲にコイル状に巻いたもので
ある。マグネットワイヤ３Ｃとしては例えば銅線の表面
状に絶縁被膜を形成したもの（いわゆるエナメル線）を
使用する。コンデンサ用電極３Ｂは、プラスチックコア
３Ａの一表面とマグネットワイヤ３Ｃとの間に構成さ
れ、マグネットワイヤ３Ｃとの間に容量を構成する。こ
のコンデンサ用電極３Ｂは例えば銅板で形成される。位
相補償板３Ｄは、プラスチックコア３Ａの一表面上にコ
ンデンサ用電極３Ｂ及びマグネットワイヤ３Ｃを介在し
て構成され、周波数の変動による遅延時間の変動を減少
し、ディレー特性を改善できる。

【００２０】この遅延線３のマグネットワイヤ３Ｃは、
図２に示す入射位置読出し回路８に結合される。この入
射位置読出し回路８は、前置増幅器（ＰＡ）８１、波形
整形増幅器（Ａ）８２、波高弁別器（Ｄ）８３、遅延回
路（Ｔ）８４、時間−波高変換器（ＴＡＣ）８５及び多
重波高分析器（ＭＣＡ）８６で構成される。

【００２１】前置増幅器８１は、マグネットワイヤ３Ｃ
の一端及び他端に各々配置され、インピーダンス変換、
及び信号増幅を行う。波形整形増幅器８２は、次のタイ
ミング回路のために信号の波形及び振幅の整形を行う。
波高弁別器８３は、一定以上の振幅を有する信号を選択
し、信号入力時から（信号の振幅によらず）常に一定の
タイミングで次段の時間−波高変換器８５の処理に都合
のよい立上りの早いデジタルパルスを出力する。

【００２２】遅延回路８４は、マグネットワイヤ３Ｃの
一端から時間−波高変換器８５までの系とマグネットワ
イヤ３Ｃの他端から時間−波高変換器８５までの系との
間において、双方の系を伝達する信号に時間差を生成す
る。

【００２３】時間−波高変換器８５は、前述の２つの系
に現れたデジタルパルスの時間差をパルスの振幅に比例
変換して出力する。多重波高分析器８６は、入力された
パルスをそのパルスの振幅に応じたメモリ位置（memory
channel）に記憶し、多数のパルスの振幅情報のヒスト
グラムを表示する。

【００２４】次に、このように構成される放射線入射位
置検出装置１の具体的なＸ線入射位置検出方法につい
て、図２を使用し説明する。

【００２５】まず、放射線入射位置検出装置１におい
て、本体ケース２に配置された陽極部４のＸ線の検出方
向の有効長をＬ、有効範囲をカバーするマグネットワイ
ヤ３Ｃの遅延時間をＴｄとする。つまり、単位有効長当
たりの遅延時間はＴｄ／Ｌで求められる。また、Ｘ線の
入射位置をｘとする。

【００２６】入射位置ｘに入射されたＸ線は本体ケース
２の空洞内のＰＲガスを励起し、電荷を生成する。この
電荷は入射位置ｘにおいて陽極部４の該当する位置の陽
極針４１にパルスを発生させる。このパルスは陽極針４
１から容量結合によって遅延線３のマグネットワイヤ３
Ｃに伝達され、伝達されたパルスはマグネットワイヤ３
Ｃの両端ａ、ｂの双方に伝達される。マグネットワイヤ
３Ｃの一端ａにパルスが伝達される時間Ｔａ、他端ｂに
パルスが伝達される時間Ｔｂは次式で表すことができ
る。

【００２７】Ｔａ＝（Ｌ−ｘ）・Ｔｄ／ＬＴｂ＝ｘ・Ｔｄ／Ｌここで、一端ａにパルスが到着する時刻を基準にする
と、両端ａ、ｂでの時間差Ｔdiffは、次式で表すことが
できる。

【００２８】Ｔdiff＝Ｔｂ−Ｔａ＝２・ｘ・Ｔｄ／Ｌ−Ｔｄ遅延時間Ｔｄ及び有効長Ｌは定数なので、時間差Ｔdiff
は入射位置ｘの一次関数で表すことができる。この時間
差を測定することにより、実際にＸ線が入射した位置を
求めることができる。ただし、時間差Ｔdiffはｘ＜Ｌ／
２のとき負になるので測定上不都合であるため、時間差
Ｔdiffの基準とする側（一端ａ側）のパルスが必ず先行
するように、他方の側（他端ｂ側の系）に遅延時間Ｔｄ
よりも大きな遅延時間を持つ遅延回路８４が挿入され
る。

【００２９】前記時間差Ｔdiffの測定は、時間−波高変
換器８５及び多重波高分析器８６で行われる。つまり、
２つの系におけるパルスの伝達の時間差Ｔdiffは時間−
波高変換器８５によりパルスの振幅に変換され、このパ
ルスは多重波高分析器８６でＡ／Ｄ変換され、この変換
されたデジタルパルスは波高値毎に異なるメモリチャン
ネルに記憶される。そして、実際のＸ線の入射位置は多
重波高分析器８６のディスプレイにおいて、ヒストグラ
ムとして表示される。なお、前記時間差Ｔdiffは直接デ
ジタルパルスに変換してもよい。

【００３０】以上説明したように、本実施例の放射線入
射位置検出装置１では、複数本の陽極針４１で構成され
た陽極部４とマグネットワイヤ３Ｃとの間が容量結合さ
れ、前記マグネットワイヤ３Ｃが入射位置読出し回路８
に接続されている。すなわち、陰極部５に代えて、Ｘ線
の入射位置に従った電荷は陽極部４の複数本の陽極針４
１から得られる。陰極部５は電荷の収集や増幅のための
電場の形成を専ら行う。従って、陽極部４において、陽
極針４１付近の電界強度が向上できるので、放射線の検
出感度が向上できるとともに、陰極部５の構造を簡易化
できる。

【００３１】図３に、放射線入射位置検出装置１の変形
例を示す。

【００３２】放射線入射位置検出装置１は前述の例と同
様に陽極部４においてＸ線の入射位置を検出する。陽極
部４は複数本の陽極針４１で構成され、複数本の陽極針
本体４２の他端側は電気的に並列にマグネットワイヤ３
Ｃに直接接続される。このマグネットワイヤ３Ｃは入射
位置読出し回路８に接続される。また、高電圧発生源７
は図示しないが陰極部５に接続され、この陰極部５に負
の高電圧が印加される。

【００３３】図４に、放射線入射位置検出装置１の他の
変形例を示す。

【００３４】この放射線入射位置検出装置１において
は、前記陰極部５に代えて本体ケース２及びＸ線入射窓
２２が導電性材料（金属材料）で構成され、この本体ケ
ース２及びＸ線入射窓２２で陰極部が構成される。つま
り、陰極部は陽極部４、特に陽極針４１の周囲全体を取
り囲む形状で構成される。

【００３５】このように構成される放射線入射位置検出
装置１では、陽極部４を中心にその周囲に陰極部（本体
ケース２及びＸ線入射窓２２）が配置されるので、ケー
ス内全域にわたって電場が形成できる。また、放射線入
射位置検出装置１は、電荷の収集能力を向上できる。

【００３６】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種
々変更できる。例えば、本発明は、湾曲構造を有する本
体ケースに限定されず、いわゆる直線構造を有する本体
ケースで構成される放射線入射位置検出装置に適用でき
る。また、本発明は、Ｘ線以外の放射線の検出装置に適
用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放射線入射位置検出装置において、放射線の検出感度を
向上でき、かつ構造を簡易化できる。

【００３８】また、本発明によれば、放射線の検出感度
をより一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線入射位置検出装置の部分断面斜
視図である。

【図２】前記放射線入射位置検出装置のブロック構成図
である。

【図３】本発明の変形例の放射線入射位置検出装置の部
分構成図である。

【図４】本発明の変形例の放射線入射位置検出装置の部
分断面斜視図である。

【符号の説明】

１放射線入射位置検出装置２本体ケース３遅延線３Ｃマグネットワイヤ４陽極部４１陽極針４２陽極針本体４３絶縁体４４先端部５陰極部７高電圧発生源８入射位置読出し回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線の入射位置を検出する放射線入射
位置検出装置において、相互に電気的に絶縁された状態で配列された複数本の陽
極針から成る陽極部と、前記陽極部との間に電圧が印加される陰極部と、前記複数本の各陽極針が電気的に並列接続された遅延線
と、前記遅延線に接続された放射線の入射位置読出し手段
と、を有することを特徴とする放射線入射位置検出装置。
【請求項２】前記陰極部は前記複数本の陽極針の周囲
を取り囲む形状を有することを特徴とする請求項１に記
載の放射線入射位置検出装置。