(57)【要約】【課題】陽極電極と陰極金属容器との絶縁物の表面におけるリーク電流を抑えることができる比例計数管及びその製造方法を提供する。【解決手段】検出ガスが封入され且つ陰極金属となる陰極金属容器１と、陰極金属容器１内の軸心に配置された陽極線４と、陰極金属容器１に放射線を入射するための入射窓６と、陽極線４と電気的に接合して陰極金属容器１の外部に一端が露出している陽極電極２とを有し、陰極金属容器１と陽極電極２との絶縁部分において絶縁部分の大気側表面に防湿性及び絶縁性を有する薄膜８を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出ガスが封入され且つ陰極電極となる陰極金属容器と、
この陰極金属容器内の軸心に配置された陽極線と、
前記陰極金属容器に放射線を入射するための入射窓と、
前記陽極線と電気的に接合して前記陰極金属容器の外部に一端が露出している陽極電極とを有し、
前記陰極金属容器と前記陽極電極との絶縁部分において前記絶縁部分の大気側表面に防湿性及び絶縁性を有する薄膜を形成したことを特徴とする比例計数管。
【請求項２】
前記陰極金属容器は、円筒状をなしていることを特徴とする請求項１記載の比例計数管。  
【請求項３】
前記絶縁部分は、ガラスを主成分とする材料を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の比例計数管。
【請求項４】
前記絶縁部分は、セラミックを主成分とする材料を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の比例計数管。
【請求項５】
前記絶縁部分は、シリコーンを主成分とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の比例計数管。
【請求項６】
陽極線に陽極電極を溶接するステップと、
円筒状の陰極電極となる陰極金属容器に絶縁材料が搭載された円板を溶接するステップと、
溶接された前記陽極線を前記陰極金属容器内の軸心に配置して前記陰極金属容器に溶接された前記絶縁材料と前記陽極線とを溶接するステップと、
前記陰極金属容器の端面に放射線を入射するための入射窓を固定するステップと、
前記陰極金属容器内に検出するためのガスを封入するステップと、
前記陽極線と電気的に接合して前記陰極金属容器の外部に一端が露出している前記陽極電極と前記陰極金属容器との絶縁部分において前記絶縁部分の大気側表面に防湿性及び絶縁性を有する薄膜を形成するステップと、
を含むことを特徴とする比例計数管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出器に用いられる比例計数管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電離箱又はガイガーミュラー検出器以外にも検出ガスを利用したＸ線検出器として、ガスの光電効果および電子雪崩現象を利用した比例計数管が知られている。
【０００３】
この比例計数管は、図５に示すように、陰極である円筒型の陰極金属容器１と、この陰極金属容器１内の軸心に陽極線４を備える。陰極金属容器１内には、検出のためのガス７が封入され、陰極金属容器１の一方の端面にはＸ線を取り込むための入射窓６が設けられている。陰極金属容器１の他方の端面には陽極線４と電気的に接続される陽極電極２が設けられている。
【０００４】
陰極金属容器１内のガスは、入射Ｘ線により電子とイオンとに電離する。電子とイオンとの対の数は、入射Ｘ線のエネルギーに応じた数となる。電離した自由電子は陽極側に引かれ、陽極線近傍に形成された高電界により電子雪崩を引き起こす。この電子雪崩により発生した電荷が陽極線４に収集される。比例計数領域において、陽極線４が収集した電荷は、入射Ｘ線により作られた最初のイオン対数に比例する。従って、陽極線４が収集した電荷パルスを前置増幅器で取得することにより、入射Ｘ線のエネルギー量を求めることができる。
【０００５】
また、円筒型比例計数管には、入射窓を円筒容器の側面に設けたもの（特許文献１）や円筒容器の端面に設けたもの（特許文献２）が知られている。入射Ｘ線を効率良く検出するためには、入射Ｘ線の検出ガス内での吸収を助長するように透過距離を大きくとる必要がある。円筒容器の端面に入射窓がある比例計数管は、透過距離を大きくとることができるため、高エネルギーＸ線検出に使用される。一方、側面に入射窓がある比例計数管は、電界のかかり方が一様である比例計数管の中央部のみで入射Ｘ線を検出することから低エネルギーＸ線において高分解能を必要とするときに使用される。
【０００６】
比例計数管は、端面又は側面入射窓のいずれも、陰極金属容器１と陽極線４とがセラミックやガラスなどの絶縁材料５を介して支持接合されることで、電気的な絶縁、機械的な保持および気密封止を図っている。比例計数管では、陰極金属容器１が接地状態、陽極電極２に高電圧が印加される。陰極金属容器１と陽極電極２とは、セラミックやガラス、接着剤などの絶縁材料３からなる絶縁端子を介して電気的な絶縁、機械的な保持および気密封止を図っている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６４３４４号公報
【特許文献２】特許第３５８９７６６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】放射線計測ハンドブック  knoll、ガラス製電離箱の特性改善  吉田  備後  千田  川崎  日本原子力研究所
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
比例計数管は、入射してきたＸ線により内部のガスを電離させ、発生した電子・イオンをそれぞれ陽極電極２と陰極金属容器１に引き寄せる。このため、陽極電極付近の高電界で電子雪崩を起こすために、陽極電極２および陰極金属容器１間に１０００Ｖ〜２５００Ｖ程度の高電圧を印加する必要がある。
【００１０】
しかしながら、陽極電極２と陰極金属容器１とを電気的に絶縁する絶縁部分においてリーク電流が生じることがある。このリーク電流は、ノイズの原因となり、比例計数管からの信号のＳ／Ｎ比が悪化する。このことは、直接、スペクトルの異常を引き起こす原因となる。光源として５５Ｆｅを使用した場合の正常な形状のスペクトルを図６に示す。また、リーク電流の大きい比例計数管のスペクトルを図７に示す。
【００１１】
一般的に絶縁体の表面リーク電流を小さくする方法としては、絶縁物の表面の形状を波状に形成して経路を長くすることで沿面効果を得ることが考えられる。例えば、高電圧の碍子などは、この沿面効果を導入している。しかし、この形状を導入した絶縁端子は形状が複雑で大型化する。
【００１２】
また、比例計数管では、陽極電極２と陰極金属容器１とを電気的に絶縁するために、セラミックやガラスなどの絶縁材料３を用いているが、この絶縁材料３の大気面側（気密でない側）においては表面を伝わる表面リーク電流などのリーク電流が発生する。
【００１３】
なお、文献「ガラス製電離箱の特性改善」においては、陰極金属容器の代わりに、ガラスフラスコを利用し内部の金属薄膜を付けることで電極を兼ねた筐体とし、電離箱を製作している。この文献は、筐体を兼ねたガラス絶縁部の内外面に撥水処理のためのシリコーンレジンを塗布している。
【００１４】
しかし、気密封止型の比例計数管では、気密領域の内部、例えば、絶縁材料５においてはリーク電流対策は必要ではない。
【００１５】
本発明の課題は、陽極電極と陰極金属容器との絶縁物の表面におけるリーク電流を抑えることができる比例計数管及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る比例計数管は、上記課題を解決するために、検出ガスが封入され且つ陰極電極となる陰極金属容器と、この陰極金属容器内の軸心に配置された陽極線と、前記陰極金属容器に放射線を入射するための入射窓と、前記陽極線と電気的に接合して前記陰極金属容器の外部に一端が露出している陽極電極とを有し、前記陰極金属容器と前記陽極電極との絶縁部分において前記絶縁部分の大気側表面に防湿性及び絶縁性を有する薄膜を形成したことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る比例計数管の製造方法は、陽極線に陽極電極を溶接するステップと、円筒状の陰極電極となる陰極金属容器に絶縁材料が搭載された円板を溶接するステップと、溶接された前記陽極線を前記陰極金属容器内の軸心に配置して前記陰極金属容器に溶接された前記絶縁材料と前記陽極線とを溶接するステップと、前記陰極金属容器の端面に放射線を入射するための入射窓を固定するステップと、前記陰極金属容器内に検出するためのガスを封入するステップと、前記陽極線と電気的に接合して前記陰極金属容器の外部に一端が露出している前記陽極電極と前記陰極金属容器との絶縁部分において前記絶縁部分の大気側表面に防湿性及び絶縁性を有する薄膜を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、陽極電極と陰極金属容器との絶縁部分において絶縁部分の大気側表面に防湿性及び絶縁性を有する薄膜を塗布するので、陽極電極と陰極金属容器との絶縁物の表面におけるリーク電流を抑えることができる比例計数管及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の比例計数管の構成図である。
【図２】ガラスハーメチック単体にシリコーンレジンを塗布した場合の印加電圧に対するリーク電流特性を示す図である。
【図３】ガラスハーメチック単体にシリコーンレジンを塗布した場合の実験結果を示す図である。
【図４】実施形態の比例計数管の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】従来の比例計数管の構成図である。
【図６】比例計数管の正常な形状のスペクトルを示す図である。
【図７】リーク電流の大きい比例計数管のスペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の比例計数管及びその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施形態の比例計数管の構成図である。この比例計数管は、図１に示すように、陰極電極である円筒型の陰極金属容器１と、この陰極金属容器１内の軸心に陽極線４を備える。陰極金属容器１内には、検出のためのガス７が封入され、陰極金属容器１の一方の端面にはＸ線を取り込むための入射窓６が設けられている。陰極金属容器１の他方の端面には陽極線４と電気的に接続される陽極電極２が設けられている。
【００２２】
入射窓６は、Ｂｅ箔からなる。ガス７は、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性ガスにＣＨ４やＣＯ２のクエンチングガスを混合させている。
【００２３】
陰極金属容器１と陽極線４とは、セラミックやガラスなどの絶縁材料５を介して支持接合されることで、電気的な絶縁、機械的な保持および気密封止を図っている。
【００２４】
また、陰極金属容器１と陽極電極２とは、セラミックやガラス、接着剤などの絶縁材料３からなる絶縁端子を介して電気的な絶縁、機械的な保持および気密封止を図っている。
セラミックやガラス、接着剤などの絶縁材料３の大気側の表面には、防湿性に優れたシリコーンレジン（樹脂）の薄膜からなる防湿材８が形成されている。防湿材８を形成する手段としては、塗布のほか、噴霧などの手段がある。
【００２５】
なお、防湿材８としては、防湿性に優れたシリコーンレジン（樹脂）の他に、防湿性に優れたエポキシやポリウレタンのレジン（樹脂）を用いることもできる。
【００２６】
このように構成された実施形態の比例計数管によれば、セラミックやガラス、接着剤などの絶縁材料３の大気側の表面に、防湿性に優れたシリコーンレジン（樹脂）の薄膜からなる防湿材８が塗布されているので、陰極金属容器１と陽極電極２とを絶縁する絶縁材料３の表面における表面リーク電流を抑えることができる。
【００２７】
また、シリコーンレジンを大気側の表面に塗布した絶縁材料３を用いることで、構造物のほとんどが金属導体で形成されている比例計数管の一部分の改良のみで、比例計数管のリーク電流を抑えることができる。
【００２８】
次に、実施形態の効果について説明する。まず、比例計数管の効果の一例として、陽極電極２と陰極金属容器１との絶縁にガラスを用いた場合について説明する。
【００２９】
ガラスを用いた絶縁部品としては、陽極金属棒が中心に位置している既存のガラスハーメチックやガラス部品をトーチなどで融解し、陰極部分と陽極金属棒とを接合させる方法がある。
【００３０】
比例計数管の陰極及び陽極は、金属で構成されているため、導電性である。このため、陰極及び陽極は、ガラスハーメチックやガラス部品の狭い領域（短い経路）のみで絶縁される。また、比例計数管内部には高純度のガスが予め封入されているため水分が存在しないこと、及び内部にシリコーンを入れた場合、経時変化によりシリコーンが分解することで内部ガスの構成が初期状態と異なってしまう可能性があることから、レジンを大気側のみに塗布している。
【００３１】
図２に、ガラスハーメチック単体にシリコーンレジンを塗布した場合の印加電圧に対するリーク電流特性を示す図である。陽極電極２と陰極金属容器１との間に電圧を印加し、両極の間を、大気中（◆）、乾燥窒素（湿度が低い状態、■）、比例計数管の大気側にシリコーンレジンを塗布してシリコーンレジンを塗布した大気側は大気中で固定し（▲）、シリコーンレジンを塗布しない方を大気中及び乾燥窒素の雰囲気（●）にしてリーク電流を測定した。
【００３２】
図２からもわかるように、リーク電流は、最も小さい順に、乾燥窒素（■）、乾燥窒素でシリコーンコーティング（●）、大気中でシリコーンコーティング（▲）、大気中（◆）である。
【００３３】
ガラスハーメチック単体にシリコーンレジンを塗布した場合の実験結果を図３に示す。図３より実験時の大気中における表面リーク電流は、２０００Ｖ印加時に図３中の（１）−（２）で表される値は、約２×１０−１０Ａとなり、大気側の絶縁部にシリコーンレジンを塗布することで、大気側に曝露される絶縁部面積は、約半分となる。このことから、リーク電流も（３）／（１）×１００で表される値は５８％となる。
【００３４】
また、実際に比例計数管の大気側にシリコーンレジンを塗布したときにおける比例計数管の使用状態でのリーク電流は、（４）の５．７×１０−１１Ａとなる。
【００３５】
このように、ガラス絶縁材料３の表面に、防湿材８であるシリコーンレジンを塗布することで、どのような環境でも絶縁部分のリーク電流を大幅に低減することができる。また、この方法は、高価で大型な絶縁のための部品を使用しないため、製品の小型化と低価格化を図ることができる。
【００３６】
次に、実施形態の比例計数管の製造方法を図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
まず、排気口と円板と陽極電極２とをハンダ接合する（ステップＳ１１）。次に、ハンダ接合された陽極電極２に陽極線４をスポット溶接する（ステップＳ１２）。
【００３８】
次に、絶縁材料５と円板とをロウ付けする（ステップＳ１３）。次に、円筒状の陰極金属容器１に絶縁材料５を搭載した円板を溶接する（ステップＳ１４）。
【００３９】
次に、ステップＳ１２で製作した陽極電極２と陽極線４の付いた円板を、ステップＳ１４で製作した陰極金属容器１に溶接する（ステップＳ１５）。
【００４０】
次に、溶接された陽極線４を陰極金属容器１内の軸心に配置して陰極金属容器１に溶接された絶縁材料５と陽極線４とを溶接する（ステップＳ１６）。
【００４１】
さらに、陰極金属容器１の端面又は側面に放射線を入射するための入射窓６を接着剤などで固定する（ステップＳ１７）。次に、陰極金属容器１にガスを封入する（ステップＳ１８）。
【００４２】
陽極線４と電気的に接合して陰極金属容器１の外部に一端が露出している陽極電極２と陰極金属容器１との絶縁部分において絶縁部分の大気側表面に防湿性及び絶縁性を有する薄膜のシリコーンレジンからなる防湿材８を形成する（ステップＳ１９）。そして、熱処理を施し、硬化させる。防湿材８を形成する手段としては、塗布、塗布のほか、噴霧などの手段がある。
【００４３】
このように、実施例の比例計数管の製造方法によれば、予め表面にシリコーンレジンを塗布されているガラスハーメチックやセラミック部品などの絶縁材料３を使用するのではなくて、未塗布のガラスハーメチックやセラミック部品などの絶縁材料３を使用して比例計数管を組み立てた後、シリコーンレジンを塗布している。
【００４４】
これは、ガラスハーメチックやセラミック部品などの絶縁材料３と陰極金属容器１との接合に高温となるハンダ付けやロウ付けなどの工程、即ちステップＳ１４が必要であり、この処理の際に、熱によりシリコーンレジンが破壊されてしまうからである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る比例計数管は、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置等に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  陰極金属容器
２  陽極電極
３  絶縁材料  
４  陽極線
５  絶縁材料
６  入射窓
７  ガス
８  防湿材  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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