(57)【要約】      （修正有）【課題】検出器アレイの水平解像度を向上させることが出来るような放射線検出のためのガス封入式中性子線検出器を提供すること。【解決手段】放射線検出器（２０）が、加圧下のガスで封入した外部ケーシング（２２）、陽極（２４）、および陰極（２２）を含む。ケーシング（２２）は少なくとも感知長さ全体に沿って均一な楕円形断面を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧下のガスを封入した外部ケーシング（２２）と、陽極（２４）と、陰極（２２）とを含み、前記ケーシング（２２）がケーシング全体の長さ寸法と等しい、またはそれより短い感知長さを有し、前記ケーシングが少なくとも感知長さ全体に沿って均一の楕円形断面を有する、放射線検出器（２０）。
【請求項２】
前記ケーシング（２２）が陰極として働く、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
陽極（２４）が前記ケーシング（２２）の長手方向軸にほぼ沿って延びる導線を含む、請求項２記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記ケーシング（２２）がアルミニウム製である、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記ケーシング（２２）がステンレス鋼製である、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記ケーシング（２２）がニッケル−クロム合金製である、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記ケーシング（２２）がニッケル−銅合金製である、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記ケーシング（２２）の長さが約７．６ｃｍ（３インチ）であり、約３．６ｃｍ（１．４インチ）の長軸および約１．０ｃｍ（０．４インチ）の短軸を有する、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項９】
前記ガスがヘリウムである、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項１０】
隣接するガス封入式放射線検出器（２０）のアレイであって、各検出器が、加圧下のガスを封入した外部ケーシング（２２）と、陽極（２４）と、陰極（２２）とを含み、各前記ケーシングがケーシング全体の長さ寸法と等しい、またはそれより短い感知長さを有し、前記ケーシング（２２）が少なくとも感知長さの全体に沿って均一の楕円形断面を有し、各前記ケーシング（２２）の各長手方向軸が平行であり、各検出器ハウジング（２２）が長手方向軸を有し、前記楕円形断面が長軸および短軸によって画成され、前記検出器（２０）の各長軸が垂直であり平行な向きである、放射線検出器のアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス封入式放射線検出器に関し、詳細には、ヘリウム−３を封入した中性子線検出器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス封入式検出器は、一般的にはガス（例えば、空気やヘリウムなど）を封入したチャンバ、および２つの電圧板または電極からなる。正電極、すなわち陽極は、一般的にはチャンバの長手方向中心軸に沿って配置された導線であり、外部ケーシングから電気的に絶縁されている。外部ケーシング自体はしばしば、負電極、すなわち陰極を含む。
【０００３】
入射放射線は、検出器の壁部またはチャンバ内の気体粒子と相互作用し、イオン対を生成する。電極間に電圧が印加されると、正イオンは負に帯電した陰極に引き寄せられ、電子は正に帯電した陽極に引き寄せられる。陽極に電荷が蓄積すると回路に電圧変化がもたらされる。電圧変化またはパルスによって外部回路に電流が流れ、検出しようとするイオン化放射線の存在が明らかになる。
【０００４】
既存のガス封入式放射線検出器は、一般的に長い円筒管の形状をしている。多くの適用例では、検出器の長手方向軸に沿って放射線相互作用の位置を求めるためにこれらの検出器の使用が必要になる。他の場合では、複数の検出器のアレイを使用することもできる。その場合、通常は長手方向軸に対して、放射線検出器の向きが水平であることが非常に望ましい。この水平解像度はいくつかの要因によって制限を受ける。１つは検出器同士を互いにどの程度近づけて配置するかということである。別の要因は、検出器内部での放射線相互作用の起こりやすさを測定する助けとなる検出器内部のガス圧である。さらに、放射線が通過しなければならない経路の長さもまた、相互作用の確率を測定する助けとなる。円筒形の容器設計では、主に検出器の外半径での相互作用に対して効率が低下する。
【特許文献１】米国特許第６４７６３９７号
【非特許文献１】Los Alamos Research Quarterly- “Gas Filled Radiation Detectors, “10/26/2004; http://www.lanl.gov/quarterly/q_sum03/gas-filled.shtml
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水平解像度を向上させることができるように、経路の長さ、封入圧、および検出器間隔を最適化することのできる、独自のガス封入式放射線検出器が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はガス封入式検出器に関し、例えば、少なくとも感知する長さ全体に沿って（長軸および短軸を備えた）楕円形状を有する、ヘリウム−３を封入した検出器に関する。さらに、検出器の長さ寸法全体に沿って、楕円形の短軸方向に楕円形寸法からの突起部が存在しない。したがって、（複数の検出器アレイに組み込むとき）楕円形のおかげで隣接する検出器の陽極との間隔をより狭めることができ、同時に楕円形の長軸を通して効率を最大にできる。このことによって、複数の検出器を使用するユーザが放射線検出の最大効率ならびに検出の最大可能水平方向解像度を達成することができる。認識可能な長軸および短軸が維持される限り、検出器の寸法は大きく変えることができる。特定の最終用途によって、必要に応じて様々な長さの検出器を利用することができる。また、検出器で必要とされる効率ならびに検出器の長軸の長さに応じて、ガス圧を変えることもできる。
【０００７】
検出器はまた、最終用途に応じて、検出器の一端または両端から突き出る従来のセラミック金属封止を含むこともできる。このセラミック金属封止によって、内部陽極導線から何らかの外部電荷測定／処理デバイスに信号を伝達することが可能になる。
【０００８】
したがって、幅広い態様によれば、本発明は加圧下のガスを封入した外部ケーシング、陽極、および陰極を含み、ケーシングの感知長さがケーシング全体の長さ寸法と等しい、またはそれより短く、ケーシングが少なくとも感知長さ全体に沿って均一の楕円形断面を有する、放射線検出器に関する。
【０００９】
別の態様では、本発明は、隣接するガス封入式放射線検出器のアレイに関し、各検出器が加圧下のガスを封入したケーシング、陽極、および陰極を含み、ケーシングの感知長さがケーシング全体の長さ寸法と等しい、またはそれより短く、ケーシングが少なくとも感知長さ全体に沿って均一の楕円形断面を有する。
【００１０】
以下に、本発明を添付の図面と併せて詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、一般的なガス封入式放射線検出器１０が、ガスで封入し、検出器の長手方向軸に沿って中心に位置する内部陽極１４を有する、ほぼ円筒形のケーシング１２を含むことが示されている。陽極１４は、ガス封入式放射線検出器で広く利用されているように導線とすることもできる。検出器の外部ケーシング１２はまた負極電極または陰極としても働く。
【００１２】
検出器１０に入射する中性子、Ｘ線、またはガンマ線などの荷電粒子によって、気体原子から電子が奪われ、正電荷を持つイオンおよび負電荷を持つ電子が生成される。数百ボルト以上で電極間に形成される電界によって、イオンは負極電極または陰極１２に、電子は正極電極または陽極１４に引き寄せられる。電子の流れによって、検出信号となる電流パルスが発生する。このため、電流測定デバイスまたは電荷増幅器１８は回路の電圧源１６と陰極１２の間に置かれる。電界の大きさによって検出器の操作様式が決定される。したがって、電界が大きくなるに従って検出器はそれぞれ、電離箱、比例計数管、ガイガー計数管として機能することができる。
【００１３】
すでに上述したように、多くの場合、複数の検出器のアレイが必要であり、多くの場合において検出器の向きを水平にすることが非常に望ましい。この水平の向きの検出器１０のアレイを図２に示す。この向きのとき、陽極間隔、すなわち隣接する検出器同士の陽極間の水平方向距離はｄ１である。検出器の機能および感度の一部は、この距離ならびに検出器内部の封入ガスの圧力によって決定される。
【００１４】
図３を参照すると、本発明の例示的な実施形態による複数の放射線検出器２０のアレイが示されている。各検出器２０は、長さ寸法全体に沿って断面が楕円形のハウジングまたはケーシング２２を使用して形成されていることが顕著である。検出器の寸法は変えることができるが、認識可能な長軸および短軸を有することが重要である。さらに、例示的な実施形態における検出器は長さ寸法全体に沿って楕円形を有するが、重要なことは検出器が少なくとも感知長さ全体に沿って楕円形を有することであり、この流さは全体の長さ寸法より短くてもよい。また、図３に示すように複数の検出器のアレイを確実に配置できるように、検出器の短軸方向に長さ寸法に沿って突起部がないようにすることも重要である。長軸方向に平行に入射するイオン化放射線を使用することにより、隣接する陽極間の間隔をより狭くしても放射線経路の長さをより長くできる（それによって検出確度が向上する）という、二重の利点が維持される。
【００１５】
もちろん、検出器２０は、特定の適用による必要に応じて変えることができる。さらに、ヘリウム−３ガス（または検出する放射線のタイプに応じて適切な他のガス）の封入圧を、検出器に必要とされる効率ならびに検出器の長軸の長さに応じて変えることもできる。
【００１６】
例示的な１つの実施形態では、検出器ハウジング２２の長さが７．６ｃｍ（３インチ）であり、短軸１．０ｃｍ（０．４インチ）、長軸３．６ｃｍ（１．４インチ）の楕円形が画成されている。検出器陽極２４同士の間の水平距離ｄ２は図２のｄ１より短く、より高効率であることが分かる。この検出器の封入圧は、ケーシング材料に基づいて降伏強度の２分の１とし、壁厚が封入圧の４倍までは断裂または破裂しないようなものにするべきである。  
【００１７】
検出器の外部ケーシングに適切な製作材料はアルミニウムおよびステンレス鋼であるが、炭素鋼、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）などのニッケル−クロム合金、Ｍｏｎｅｌ（登録商標）などのニッケル−銅合金などの他の金属、ならびにチタンなどを使用することもできる。一般的な壁厚は封入圧、およびケーシングの大きさによって異なるが、好ましい例示的な厚さは０．５ｍｍ（０．０２インチ）である。
【００１８】
各検出器２０は、最終用途に応じて、検出器の一端または両端から突き出ているセラミック金属封止を有することができる。このような封止によって内部陽極線から何らかの外部電荷測定／処理デバイスに信号を伝達することが可能になる。
【００１９】
以上、現在最も実用的であると考えられているものおよび好ましい実施形態と併せて、本発明を説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、それどころか、添付の特許請求の範囲の精神の範囲内に含まれる様々な修正および同等の配置を包含することを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一般的なガス封入式放射線検出器の概略図である。
【図２】水平の向きの、既知の円筒形ガス封入式放射線検出器のアレイの概略断面図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による、楕円形のガス封入式放射線検出器の水平アレイの概略断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  ガス封入式放射線検出器
１２  ケーシング、陰極
１４  陽極
１６  電圧源
１８  電流測定デバイスまたは電荷増幅器
２２  ケーシング、陰極
２４  陽極
【図１】
2006147554.tif 000003
【図２】
2006147554.tif 000004
【図３】
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