(57)【要約】カソード（１７，４１）と、アノード（１９）と、これら電極間に位置する電離可能な気体と、電離放射線（１）が電離可能な気体内に入って、電離することができるように配置されている放射線入射口（３３）と、及び読み出し装置とを備える電離放射線を検出するための検出装置（９）。電極間の電圧により、気体の電離中に発生した電子は、アノードの方に移動し、読み出し装置（１９）が、電子を検出する。火花の発生の危険を低減し、及び／又は発生する火花内のエネルギーを低減するために、カソードは、少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する材料からできているアノードの方を向いている少なくとも表面層を有する。
2004511785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に一定の電圧（Ｕ１）を供給可能なカソード装置（１７，４１）及びアノード装置（１９）と、
電離可能な気体で充填可能であり、かつ少なくともその一部が前記カソード装置及びアノード装置の間に設けられる空間（１３）と、
電離放射線（１）が、前記電離可能な気体を電離するために、前記カソード装置とアノード装置との間の前記空間に入射可能とすべく配置されている放射線入射口（３３）と、
読み出し装置（１９）とからなり、
前記電圧は前記電離可能な気体の電離中に発生した浮遊電子を前記アノード装置へと指向させるために供給可能であり、
前記読み出し装置は、前記アノード装置へと指向する電子、又は対応する生成イオンを検出するために配置されている、電離放射線を検出するための検出装置（９）において、
前記カソード装置は、表面層のうち少なくとも前記アノード装置に対向する部分が少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する材料からなることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記アノード装置に対向している前記カソード装置の前記表面は部分的に複数の導体素子（４１；４１ａ−ｃ）で覆われている、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記複数の導体素子（４１；４１ａ−ｃ）は相互に独立している請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記複数の導体素子は少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する前記材料によって抵抗で相互に接続されている、請求項２又は３のいずれかに記載の検出装置。
【請求項５】
前記カソード装置と前記アノード装置との間に前記電圧を供給するための高圧電源ユニットからなり、前記高圧電源ユニットは少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する前記材料に電気接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の検出装置。
【請求項６】
前記材料は５×１０−８Ωｍ〜１×１０５Ωｍ、好適には１×１０−３Ωｍ〜１×１０３Ωｍ、より好適には１×１０−２Ωｍ〜１Ωｍ、最適には１×１０−２Ωｍ〜１×１０−１Ωｍの間の比抵抗を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の検出装置。
【請求項７】
前記材料が半導体材料である請求項１〜６のいずれかに記載の検出装置。
【請求項８】
前記半導体材料は周期表ＩＶ族及び／又は周期表ＩＩＩ及びＶ族から選択した元素からなる請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記半導体材料はシリコンである請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記半導体材料はドーピングされている請求項８又は９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記カソード装置全体が半導体材料からなる請求項１〜１０のいずれかに記載の検出装置。
【請求項１２】
少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する前記材料は電気絶縁体である、請求項２又は３に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記複数の導体素子は各抵抗（４３；４１ｂ）を通じて相互に接続されている、請求項１２に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記カソード装置と前記アノード装置との間に前記電圧を供給するための高圧電源ユニット（７）からなり、前記複数の導体素子は各抵抗（４３；４１ｂ）を通して前記高圧電源ユニット（７）にそれぞれ接続されている、請求項１２に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記複数の各導体素子及び前記複数の各抵抗は、前記導体素子を形成する長尺部分（４１ａ）と、抵抗を形成している狭いくびれた部分（４１ｂ）と、前記高圧電源ユニットへ接続するためのより幅広な接続部分（４１ｃ）とを有するように端部に狭いくびれた部分（４１ｂ）を有したストライプ（４１）の形状として、前記アノード装置に対向する前記カソード装置の前記表面上に設けられる、請求項１４に記載の検出装置。
【請求項１６】
各長尺部分が第２の比抵抗の材料組成を有し、前記狭いくびれた部分が第３の比抵抗の材料組成を有し、同第３の比抵抗は前記第２の比抵抗より高くなるように、前記各ストライプの材料組成が均等でない、請求項１５に記載の検出装置。
【請求項１７】
前記アノード装置は前記読み出し装置からなる、請求項１〜１６のいずれかに記載の検出装置。
【請求項１８】
前記カソード装置に対向する前記アノード装置の表面は、複数の導体素子又は半導体素子（３５）からなる、請求項２〜４及び請求項１２〜１６のいずれかに記載の検出装置。
【請求項１９】
前記カソード装置の前記複数の導体素子はほぼ第１の方向に延伸し、前記アノード装置の前記複数の導体素子又は半導体素子はほぼ第２の方向に延伸し、同第１及び第２の方向はほぼ平行でない、請求項１８に記載の検出装置。
【請求項２０】
前記第１及び第２の方向はほぼ垂直である、請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２１】
前記検出装置は、前記電離可能な気体が電離する間に発生した電子をアバランシェ増幅するための電子アバランシェ増幅器からなり、前記読み出し装置は、前記アバランシェ増幅した電子、又は対応する生成イオンを検出すべく配置されている、請求項１〜２０のいずれかに記載の検出装置。
【請求項２２】
Ｘ線源（３）と、同Ｘ線源と画像形成される対象物（７）との間に設けられほぼ平面状のＸ線ビーム（１）を形成するための手段（５）と、前記対象物を透過又は前記対象物から反射した前記平面状Ｘ線ビームの検出のために配置され、及び設定されている請求項１〜２１のいずれかに記載の前記検出装置（９）とからなることを特徴とする、平面状ビームＸ線撮影に使用するための装置。
【請求項２３】
請求項１〜２１のいずれかに記載の第２のさらなる検出装置（９）と、同複数の検出装置は検出装置ユニットを形成すべく組み立てられることと、各検出装置に対してほぼ平面状Ｘ線ビーム（１）を形成するための手段（５）とからなり、前記手段は前記Ｘ線源（３）と前記対象物（７）との間に設けられ、各検出装置は前記対象物を透過又は前記対象物から反射された平面状各Ｘ線ビームの検出のために配置され、及び設定されている、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記表面層の前記少なくとも一部には、同表面層の少なくとも一部の酸化を防止するための保護層が設けられている、請求項１〜２１のいずれかに記載の検出装置。
【請求項２５】
アノード装置（１９）と、同アノード装置に対向する表面層の少なくとも一部が少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する材料からなるカソード装置（１７，４１）とを設ける工程と、
放射線を、放射線入射口（３３）から、前記カソード装置と前記アノード装置との間に位置する電離可能な気体で充填された空間（１３）へと入射させることによって前記電離可能な気体を電離する工程と、
前記カソード装置（１７，４１）と前記アノード装置（１９）との間に一定の電圧（Ｕ１）を供給することによって、前記電離可能な気体の電離の際に発生した電子を前記アノード装置の方に引き寄せる工程と、
読み出し装置（１９）によって、前記アノード装置の方に移動する前記電子又は対応する生成イオンを検出する工程とからなることを特徴とする、電離放射線を検出するための方法。
【請求項２６】
前記材料はシリコンである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記表面層の前記少なくとも一部上に位置する任意の酸化シリコンを放射線を入射する工程の前に除去する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
酸化シリコンを除去する工程の後で、及び放射線の入射工程、電圧の供給工程、及び電子の検出工程の間に、前記表面層の前記少なくとも一部が酸素に接触することを防止する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
酸化シリコン除去工程の後に前記表面層の前記少なくとも一部には保護層が設けられる、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記表面層の前記少なくとも一部には、以降のすべての酸化を低減するために、随意にアンモニア又は弗化アンモニウムと混合したＨＦ浴内に浸漬することによって、前記表面層の前記少なくとも一部に保護膜を形成する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
電子を引き寄せるためにその間に一定の電圧（Ｕ１）を印加することが可能なカソード装置（１７，４１）及びアノード装置（１９）と、前記カソード装置と前記アノード装置の間の少なくとも一部に設けられ、電離可能な気体を充填可能な密封空間（１３）と、前記電離可能な気体を電離するために電離放射線（１）が前記カソード装置と前記アノード装置との間の前記空間に入射可能とすべく配置されている放射線入射口（３３）と、浮遊電子又は対応する生成イオンを検出するためのｇ−ｏｕｔ装置（１９）とを有する種類の平行プレート放射線気体検出装置の製造方法であって、
前記アノード装置に対向する表面層の少なくとも一部が少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有し、好適にはシリコンの半導体材料からなる前記カソード装置を提供する工程と、
前記表面層の前記少なくとも一部上に成長したすべての酸化物を除去する工程と、
前記表面層の前記少なくとも一部が、酸化物を除去する前記工程の後で、酸素に触れることを防止する工程とからなることを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記表面層の前記少なくとも一部を、酸素を含有しない雰囲気内に維持することにより、前記表面層の前記少なくとも一部が、酸素と触れることを防止する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記表面層の前記少なくとも一部を保護層で被覆する手段によって、前記表面層の前記少なくとも一部が酸素と接触することを防止する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記表面層の前記少なくとも一部を以降のすべての酸化を低減するために、随意にアンモニア又は弗化アンモニウムと混合したＨＦ浴内に浸漬することにより、前記表面層の前記少なくとも一部に保護膜を形成する、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は電離放射線の気体検出器に関する。
（発明の背景及び関連技術）
気体状態をベースとする電離放射線検出装置は、一般的に、非常に魅力的である。何故なら、上記検出装置は、製造コストが易く、また信号の振幅を強力に増幅するために気体増倍を使用可能であるからである。
【０００２】
通常の電離放射線気体検出装置は、それぞれ、平面状カソード装置及びアノード装置、及びカソード装置とアノード装置との間に配置された電離可能な気体を有する。検出装置は、放射線源からの放射線ビームが、電離可能な気体を電離するために検出装置に入射可能に配置されている。さらに、通常、電離可能な気体が電離されている間に発生した浮動電子をアノード方向に移動するために一定の電圧が印加される。上記電圧及び検出装置の電極の形状は、アノード装置にて増倍された電荷を発生するように電子の増倍が達成されるように調整可能である。通常、複数の読み出し素子を含む読み出し装置は、アノード装置の方に移動する電子を検出するために、アノード装置に隣接して配置されている。
【０００３】
特定のタイプの気体検出装置の場合、光子と気体原子との間の相互作用により解放された電子は、入射放射線にほぼ垂直方向に抽出可能である。これにより、空間分解能が改善される。
【０００４】
しかし、いかなる種類の電離放射線気体検出装置においても、検出装置に発生した強力な電界により、スパーク放電が気体内に発生する恐れがある。このような事態は、高増幅検出装置において特に発生しやすい。
【０００５】
このようなスパーク放電は、ある時間の間、検出装置を動作不能にし、検出装置、より詳細にはその電子回路にとって有害な場合がある。
（発明の概要）
本発明の主な目的は、スパーク放電による問題を除去又は少なくとも低減する、電離放射線を検出するための検出装置を提供することである。
【０００６】
この点についての本発明の特定の目的は、発生するすべてのスパークのエネルギーが低い検出装置を提供することにある。それ故、気体内で放出される電荷は比較的少ない。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、火花放電の後の回復が速く、そのため、検出をより迅速に行うことができ、検査中に対象物が電離放射線により照射される時間を短縮することができる検出装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらにもう１つの目的は、効率的で、精度が高く、コストの安い検出装置を提供することにある。
本発明のさらにもう１つの目的は、信頼性が高く、寿命の長い検出装置を提供することにある。
【０００９】
この点に関する本発明の特定の目的は、アノード、及び例えば、前置増幅器のような読み出し電子回路を高エネルギーの火花から保護する検出装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらにもう１つの目的は、スパーク放電問題が解決又は低減されている電離放射線の放射を検出するための方法を提供し、また、上記目的を達成する放射線検出装置の製造方法を提供することである。
【００１１】
とりわけ、上記目的は、添付の特許請求の範囲に記載する検出装置、検出方法、及び製造方法により達成される。
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に示す本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明より理解される。
【００１２】
（好適な実施形態の説明）
図１は、本発明の第１の実施形態の平面状ビームＸ線撮影用装置の平面状扇型Ｘ線ビーム１の平面に垂直な面の断面図である。上記装置は、第１の薄いコリメータ窓５と一緒に、画像形成するために対象物７を照射するための平面状Ｘ線ビーム１を発生するＸ線源３を含む。
【００１３】
対象物７を透過したビームは検出装置９に入る。随意にＸ線ビームと整合している狭いスリット、すなわち、第２のコリメータ窓１１により、検出装置９へのＸ線ビーム１に対する入射口を形成することができる。
【００１４】
検出装置９は、Ｘ線光子が、電離可能な気体又は気体混合物で充填可能な空間１３を有するカソード装置１７及びアノード装置１９の間に横から入射可能な方向を指向する。高圧直流電源ユニット７により、空間１３内で浮遊している電子及びイオンに対して、カソード１７及びアノード１９の間に電圧Ｕ１を供給することができる。好適には、カソード装置１７及びアノード装置１９は、相互にほぼ平行である。
【００１５】
好適には、Ｘ線源３、薄いコリメータ窓５、オプションとしてのコリメータ窓１１及び検出装置９は、例えば、フレーム又は支持体（図１には図示せず）のような適当な手段により相互に接続及び固定する。
【００１６】
電離可能な気体又は気体混合物は、例えば、９０％のクリプトン及び１０％の二酸化炭素、又は、例えば、８０％のキセノン及び２０％の二酸化炭素を含む。気体の圧力は、好適には１〜２０気圧の加圧状態にし得る。それ故、検出装置は、Ｘ線ビーム１が検出装置に入ることができるスリット状入射窓３３を含む気密ハウジング３１を含む。図１の場合には、ケーシング３１は、検出装置９の主要部分を囲んでいる。しかし、ケーシング３１は、電極間の空間を封入することができる限り、別の方法で配置することができることを理解されたい。
【００１７】
さらに、検出装置９は、アノード装置１９に指向した電子及び／又は、カソード装置２１を指向したイオンを個々に検出するための読み出し装置を備える。読み出し装置は、図１に示すように、アノード装置１９自身で形成可能であり、又は別の読み出し装置をカソード装置１７に隣接するアノード装置１９に隣接して配置することも可能であり、また他の場所に配置することも可能である。
【００１８】
アノード又は読み出し装置１９は、誘電体層又は基板３７上に並べて配置され、相互に電気的に絶縁されている、一列の導体素子又はストリップ３５を有する。ストリップ３５は、フォトリソグラフィ又は電気鋳造法等によって形成可能である。
【００１９】
空間分解能を改善するために、また検出した画像の視誤差を補正するために、ストリップ３５は、各位置のＸ線源３からビーム１の入射Ｘ線光子の方向にほぼ平行な方向に延伸する。それ故、ビーム１が広がりを有する場合には、読み出しストリップ３５は扇状に設けられる。ストリップ３５の長さ及び幅は、必要な（最適な）空間分解能及び感度となるように、特定の検出装置に対して調整される。
【００２０】
好適には、各ストリップ３５は、個々の各信号導体（図１には１本しか図示していない）により、読み出し及び信号処理電子回路１４に接続され、それにより、各ストリップからの信号を別々に処理可能とする。読み出しストリップ３５もアノードを構成しているので、信号導体も、各ストリップを、適当な分離のためのカップリングにより、高圧直流電源ユニット７に接続している。図１の場合には、このような接続は、単に個々のアースコネクタで示してある。
【００２１】
読み出し装置が上記のような設計になっているので、ストリップ３５で平面状放射ビーム１の横方向に分離している部分により、主として電離により捕獲可能な電子を個々に検出することができる。このような方法により、一次元の画像形成を行うことができる。
【００２２】
この場合、読み出し装置は独立している装置であり、アノードストリップ３５を、ストリップを含まない１つの電極として形成可能である。
アノード／読み出し装置の別の構成（図示せず）の場合には、ストリップを、入射Ｘ線の方向のさらなる部分に分割し得る。部分は、相互に電気的に絶縁状態にある。好適には、入射Ｘ線に対して垂直に延びる狭い空間を各ストリップの各セグメント間に設ける。各部分は好適には、個々の信号導体により処理電子回路に接続される。この場合、好適には、各セグメントからの信号は、別々に処理される。このような読み出し装置は、放射のエネルギー分析検出が必要な場合に使用することができる。この点に関しては、より詳細には引用によって本明細書の記載に援用する、２０００年３月３１日付けの、「電離放射線のスペクトル的解像検出」（Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ　ｒｅｓｏｌｖｅｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｏｎｉｚｉｎｇ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ）という名称の、本発明者の同時係属スウェーデン特許出願第０００１１６７−６号を参照されたい。
【００２３】
さらに、検出装置９は、空間１３内の浮遊電子をアバランシェ増幅するための電子アバランシェ増幅器２１からなる。このような目的のために、電子アバランシェ増幅器２１は、高圧直流電源ユニット７に正しく接続している。特定の種類の場合には、電子アバランシェ増幅器２１は、電子が、アノード装置１９の方向に通過可能な複数の孔を形成しているグリッド状の導体シート又は類似物からなる。
【００２４】
別法としては、電子を空間１３内で解放し、検出する前に増幅することができるように、他のアバランシェ増幅装置又は磁界集中手段を設置し得る。引用によって本明細書の記載に援用する、１９９９年４月１４日付けの、「放射線検出装置、平面状Ｘ線撮影で使用する装置及び電離放射線を検出するための方法」（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ，　ａｎ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｐｌａｎａｒ　ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｉｏｎｉｚｉｎｇ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ）という名称の、本発明者の同時係属スウェーデン特許出願第９９０１３２５−２号はこのような種々のアバランシェ増幅装置を開示している。
【００２５】
本発明の特定の実施形態の場合には、空間１３内で電子アバランシェ増幅を行うために、動作中、単に電圧Ｕ１（すなわち、それにより発生する電界）を十分高く維持するだけでアバランシェ増幅を行うことができる。
【００２６】
動作中、入射Ｘ線１は、随意に設置される狭いスリット又はコリメータ窓１１を通り、好適には図１に示すように、カソード１７とアノード１９の間の中央の面にて、両電極の間を通って検出装置に入射する。次に、入射Ｘ線１は、好適には、電極１７及び１９に好適にはほぼ平行な一定方向に気体内を伝搬し、吸収され、そのため空間１３内で気体が電離される。
【００２７】
空間１３内で吸収されたＸ線は、電子を解放し、この解放された電子は、供給電圧Ｕ１によりアノード装置１９を指向する。電圧が十分高く維持されている場合、及び／又は（すでに説明したように）磁界集中手段が設置されている場合には、アノードに向かって伝搬中に、自由電子はアバランシェ増幅される。電子アバランシェ増幅器が設置されている場合には、好適には、カソード装置１７と増幅器２１との間に弱い浮遊磁界が形成され、（例えば、ある電極とアノード装置１９との間の）増幅器内に強いアバランシェ増幅フィールドが形成されるようなある電位に維持する。
【００２８】
電子は、アノード／読み出し装置１９のストリップ３５内に、検出される電荷を発生する。アバランシェ増幅が行われない場合には、信号の主要な部分は、解放された電荷の集中によるものである。
【００２９】
各入射Ｘ線光子は、通常、１つ（又はそれ以上の）アノードストリップ内に１つのパルスを発生する。上記パルスは、最終的にはパルスを形成する読み出し及び信号処理電子回路１４で処理され、１つの画素を表す各ストリップからのパルスを集積するか、又はカウントする。また、パルスは、各ピクセルのエネルギー測定値を供給するように処理することもできる。
【００３０】
電極プレートと一緒に発生する場合がある強い電界強度のために、気体内でスパーク放電が発生する恐れがある。このようなスパーク放電は、ある時間の間、検出装置を動作不能にし、それに接続しているアノード装置１９及び電子回路を破壊する恐れがある。
【００３１】
気体内でスパーク放電が発生する危険を低減し、それでも発生するスパーク放電により解放されるエネルギーを低減するために、本発明は、少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する材料でできているカソード装置１７（及び、そうしたい場合には、アノードストリップ３５）の設置を含む。
【００３２】
カソード装置１７は、好適には５×１０−８Ωｍ〜１×１０５Ωｍ、より好適には１×１０−３Ωｍ〜１×１０３Ωｍ、さらにより好適には１×１０−２Ωｍ〜１Ωｍ、最適には、１×１０−２Ωｍ〜１×１０−１Ωｍの間の比抵抗を有した材料からなる。この材料としては、好適には周期表ＩＶ族（例えば、シリコン及びゲルマニウムの化合物）、及び周期表ＩＩＩ−Ｖ族（例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ及びＩｎＧａＡｓＰのような化合物）から選択した元素からなる半導体材料を含む、ドーピングした、又はドーピングしていない半導体材料を使用し得る。しかし、好適にはカソード装置１７は、ドーピングしていない又はドーピングしたシリコンである。他の方法としては、上記材料としては、導電性ガラス又はプラスチックを使用し得る。実際、上記範囲内の比抵抗を有する事実上任意の固体材料がカソード装置１７で使用するのに適している。
【００３３】
このように設置することにより、抵抗型カソード装置１７は、強い電界を発生可能な空間１３及びアバランシェ増幅手段２１を指向する。そうすることにより、火花放電が発生しそうな場合には、遥かに狭い領域内の電子が参加し、火花内のカソードの表面から解放され、そのため、スパーク放電のエネルギーは小さい。それ故、スパーク放電による影響を制御することができる。
【００３４】
しかし、このような抵抗は、検出装置内の電界強度を有意に低減しないで検出可能なＸ線光子の割合を制限する。明らかに、火花放電（及びその各エネルギー）の発生の割合と危険との間に適当な最適な点を発見しなければならない。
【００３５】
他の方法としては、全体が半導体材料からなり、カソード装置１７の表面層１７ａのみが空間１３に対向したカソード装置１７を、少なくとも５×１０−８Ωｍの比抵抗を有する材料から形成可能である。このような場合、表面層を導電性基板上、又は適当な電気接続（図示せず）を有する誘電体基板上に設置し得る。
【００３６】
さらに他の方法としては、空間１３の方を向いているカソード装置１７の表面層１７ａの一部を、上記抵抗を有する材料だけで相互に電気接続している複数の導体素子で被覆し得る。図２のこのようなカソード装置を示すが、この図においては、上記複数の導体素子の中の１つを参照番号４１で示す。このようにすることにより、より検出速度が速い検出装置を提供し得る。この場合、導電性の高い表面領域は、依然として局部的な領域（すなわち、各素子４１）に限定される。図２の素子４１は、長尺のストライプの形状をなすが、これら素子は、他の形をとることもでき、他のパターンに配置することもできる。例えば、導体素子は、抵抗型カソード１７の表面１７ａ上に二次元マトリックスの形に配置されている、二次又は長方形のパッドであってもよい。
【００３７】
高圧直流電源ユニット７は、好適には、各導体素子４１が、抵抗型カソード１７を通して高圧直流電源ユニット７に、それぞれ接続するように、図１の１７ｂのところに示すように、カソード１７の裏面（すなわち、表面１７ａに対向する表面）のところに接続する。
【００３８】
さらに、この場合、図２のカソードは、上記のように、長尺アノード／読み出しストリップと一緒に使用され、好適には素子４１は、空間１３内及び増幅器２１、すなわち、電子及び／又はイオンがそれ以上浮遊しないで、蓄積される領域内での「ポケット」の発生を低減する検出装置内に電界が発生するように読み出しストリップ３５を指向する。このことは、アノード／読み出し装置１９に接近するのを防止するのに特に重要である。それ故、カソード１７の複数の導体素子４１は、ほぼ第１の方向を向いていて、アノード／読み出し装置１９の複数の導体素子又は半導体素子３５は、ほぼ第２の方向を向いている。この場合、上記第１及び第２の方向は、平行ではなく、便宜上垂直方向を向いている。
【００３９】
図３に示すカソード１７のさらに他の実施形態の場合には、上記複数の導体素子４１は、誘電体基板４２の表面４２ａ上に設置されている。カソード装置は、導体素子４１及び誘電体基板４２の表面４２ａが、検出装置９の空間１３及びアノード１９の方を向くような方向を向いている。上記複数の各素子４３は、各抵抗４３により表面４２ａに対向している誘電体基板４２の面４２ｂ上に配置されている導電層４５に接続している。
【００４０】
図３の場合には、これらの抵抗は、単に記号で示してあるが、抵抗は、例えば、基板４２内又は隣接する個々の部材として、又は基板４２内の内蔵部材として種々の方法で実施できることを理解されたい。後の例の場合には、高圧直流電源ユニット７へ接続するための、導体素子４１の１つの層と導電層４５との間の適当な合成層として実行された抵抗を含む半導体プロセスで完全なカソードを製造することができる。
【００４１】
図３が示す概念を実施するもう１つの方法を図４に示す。この場合、複数の各導体素子及び複数の各抵抗は、ストライプが、導体素子を形成する長尺部分４１ａ、抵抗を形成している狭いくびれた部分４１ｂ、及び高圧直流電源ユニット７へ接続するためのより幅広な接続部分４１ｃを有するように、その端部内に狭いくびれた部分４１ｂを有するストライプ４１の形状をなす誘電体基板４２の表面４２ａ上に設置されている。
【００４２】
各長尺部分４１ａが狭いくびれた各部分４１ｂの材料の組成の比抵抗よりも低い、特に相当に低い比抵抗の材料組成を有すべく、各ストライプ４１の材料の組成は好適には均質でない。このような設計は、最初全ストライプ４１ａ−ｃを形成するために、クロムのような導電性の低い導体を蒸着し、その後で、金のような良導体を、長尺部分４１ａ、及びできれば接続部分４１ｃのところの上記クロムの頂面上に蒸着することにより行うことができる。
【００４３】
カソード装置が、半導体材料、より詳細にはシリコンからなり、アノード装置に対向する表面層を有する場合に関連する本発明のもう１つの面は、酸化している半導体面により発生するすべての問題を解決することである。例えば、数時間、周囲の空気内に室温で放置された純粋なシリコンは、通常、２０〜４０オングストロームの厚さの、熱により成長した酸化シリコンを含む。
【００４４】
本発明者達は、酸化被膜が、スパークにより半導体材料に対して、反復して充電及び放電を繰り返すことを発見した。これは、検出装置にとって有害であり、その動作の障害になる場合がある。
【００４５】
このような問題を解決するために、カソード装置上に発生した酸化物は、通常、ＨＦ浴又は類似の浴内にカソード装置又は半導体材料からできているアノード装置の方を向いている少なくとも表面層を浸漬することにより除去される。
【００４６】
その後で、カソード装置が再び酸化するのを防止しなければならないが、このような酸化防止は種々の方法で行うことができる。簡単な方法は、カソード装置又は少なくともその半導体材料を、酸素を含まない不活性雰囲気内に保持する方法である。通常、このような雰囲気は、真空、不活性気体又は窒素、又はこれらの混合物からなる。次に、検出装置を使用中、検出装置が決して水、空気又は他の酸素を含む気体で満たされないように注意しなければならない。
【００４７】
カソード装置が酸化するのを防止する第２の方法は、カソード装置を適当なタイプの保護層（図示せず）でカバーする方法である。適当な保護層としては、検出装置の用途により、窒化シリコン、又は例えば、ケイ化チタンのような任意のケイ化金属を使用することができる。いずれにせよ、保護層は、（ｉ）適当な抵抗、すなわち、カソードとして使用することができるような十分低い抵抗を有しながら、火花に関する問題を低減するのに十分な高い抵抗を有していなければならないし、（ｉｉ）シリコン原子が、保護層を通して拡散し、保護層の外表面に酸化を起さないような十分な密度を有していなければならないし、（ｉｉｉ）そのような酸化物が検出装置の動作に障害がある場合には、当然、自分自身が周囲の空気により酸化されないようなものでなければならない。
【００４８】
カソード装置の酸化を低減する第３の方法は、カソード装置、又は半導体材料でできているアノード装置の方を向いている少なくともその表面層を、例えば、アンモニア又は弗化アンモニウムと混合したＨＦ浴内に浸漬することにより、その表面に保護膜を形成する（ｐａｓｓｉｖａｔｅ）方法である。そうすることにより、半導体の酸化速度が遅くなる。また、ＨＦ浴だけでも、恐らく保護膜形成の効果があるものと思われる。
【００４９】
保護膜形成化合物内の水素は、表面のシリコンの反応性を低減するように、シリコン表面と結合すると考えられている。
第４の方法は、表面を冷却する方法である。冷却することにより、（ｉ）酸化速度が遅くなり、また（ｉｉ）表面へのシリコン原子の拡散が遅くなり、そのため酸化層がより薄くなる。
【００５０】
それ故、本発明は、また、電離放射線を検出するための方法に関する。この方法の場合には、カソード上のすべての酸化物は除去され、その後で、カソードは、再び酸化しないよう処理される。本発明は、また、放射線検出装置の製造方法に関する。この場合、カソード装置は、上記の方法で処理される。
【００５１】
図示の実施形態の場合には、気体が希釈され、その結果、イオンが迅速に除去され、それにより、空間電荷の蓄積が遅くなるか、なくなる。これにより、高速動作が可能になる。
【００５２】
上記実施形態の場合には、電極間距離を短く維持しなければならない。何故なら、そうすることにより、動作電圧を低くすることができ、その結果、発生するかも知れない火花のエネルギーを低くすることができるからである。それにより、また、電子回路を損傷する恐れが少なくなる。
【００５３】
ストリーマ形成を抑制するための、（通常、電子アバランシェ増幅器内で行われる）磁界ラインの焦点合わせが容易になる。それにより、火花が発生する危険が低減する。
【００５４】
さらに、本発明の上記実施形態は、カソード装置に重点を置いて説明してきたが、アノード装置も同様な方法で設計することができることも理解されたい。
一般的に、カソード装置に含まれる抵抗は、高速を受け入れるために十分低く維持しなければならないが、同時に、火花から電極を保護するために十分高いものでなければならない。
【００５５】
多くの好適な実施形態に関連して本発明を説明してきたが、添付の特許請求の範囲に記載するように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに種々の変更を行うことができることを理解されたい。
【００５６】
例えば、放射線が側面から入射する検出装置との接続に関連して本発明を説明してきたが、本発明は、放射線が任意の方向から入射する検出装置に対しても使用することができる。それ故、本発明は、特に、入射放射線がカソード装置を通して検出装置に入射する、二次元の気体状態をベースとする電離放射線検出装置で使用することができる。
【００５７】
しかし、このような装置の場合、厳しい制限になるのは、分岐放射線ビーム、長い吸収トラック及び均質電気漂流フィールドにより発生する視誤差である。このような視誤差の問題は、引用によって本明細書の記載に援用する、２０００年９月２２日付けの「電離放射線の視差のない検出」（Ｐａｒａｌｌａｘ−ｆｒｅｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｏｎｉｚｉｎｇ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ）という名称の、本発明者の同時係属スウェーデン特許出願第０００３３９０−２号により解決することができる。この解決方法は、カソード及び／又はアノードを、相互に電気的に絶縁状態のセグメントに分割し、フィールド・ラインに平行な、電離の際に発生した電荷担体（例えば、電子）を電極（この場合はアノード）の方向に向ける目的で、そのフィールド・ラインが、分岐放射線ビームの放射線源の方を向いている電界を電極間に生成するために、種々のセグメントを異なる選択した電位に維持する工程を含む。それ故、特に、このような解決方法は、本発明の図２〜４に示す実施形態のうちのいずれかと一緒に有利に使用することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の平面状ビームＸ線撮影用装置の略全体図。
【図２】本発明の第２の実施形態の検出装置のカソード装置の略平面図。
【図３】本発明の第３の実施形態の検出装置のカソード装置の略拡大断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態の検出装置のカソード装置の略平面図。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月21日(2002.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に一定の電圧（Ｕ１）を供給可能なカソード装置（１７，４１）及びアノード装置（１９）と、
電離可能な気体で充填可能であり、かつ少なくともその一部が前記カソード装置及びアノード装置の間に設けられる空間（１３）と、
電離放射線（１）が、前記電離可能な気体を電離するために、前記カソード装置とアノード装置との間の前記空間に入射可能とすべく配置されている放射線入射口（３３）と、
読み出し装置（１９）とからなり、
前記電圧は前記電離可能な気体の電離中に発生した浮遊電子を前記アノード装置へと指向させるために供給可能であり、
前記読み出し装置は、前記アノード装置へと指向する電子、又は対応する生成イオンを検出するために配置されている、電離放射線を検出するための検出装置（９）において、
前記カソード装置は、表面層のうち少なくとも前記アノード装置に対向する部分が１×１０−３Ωｍ〜１×１０８Ωｍの比抵抗を有する材料からなることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記アノード装置に対向している前記カソード装置の前記表面は部分的に複数の導体素子（４１；４１ａ−ｃ）で覆われている、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記複数の導体素子（４１；４１ａ−ｃ）は相互に独立している請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記複数の導体素子は１×１０−３Ωｍ〜１×１０８Ωｍの比抵抗を有する前記材料によって抵抗で相互に接続されている、請求項２又は３のいずれかに記載の検出装置。
【請求項５】
前記カソード装置と前記アノード装置との間に前記電圧を供給するための高圧電源ユニットからなり、前記高圧電源ユニットは１×１０−３Ωｍ〜１×１０８Ωｍの比抵抗を有する前記材料に電気接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の検出装置。
【請求項６】
前記材料は１×１０−２Ωｍ〜１Ωｍ、最適には１×１０−２Ωｍ〜１×１０−１Ωｍの間の比抵抗を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の検出装置。
【請求項７】
前記材料が半導体材料である請求項１〜６のいずれかに記載の検出装置。
【請求項８】
前記半導体材料は周期表ＩＶ族及び／又は周期表ＩＩＩ及びＶ族から選択した元素からなる請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記半導体材料はシリコンである請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記半導体材料はドーピングされている請求項８又は９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記カソード装置全体が半導体材料からなる請求項１〜１０のいずれかに記載の検出装置。
【請求項１２】
１×１０−３Ωｍ〜１×１０８Ωｍの比抵抗を有する前記材料は電気絶縁体である、請求項２又は３に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記複数の導体素子は各抵抗（４３；４１ｂ）を通じて相互に接続されている、請求項１２に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記カソード装置と前記アノード装置との間に前記電圧を供給するための高圧電源ユニット（７）からなり、前記複数の導体素子は各抵抗（４３；４１ｂ）を通して前記高圧電源ユニット（７）にそれぞれ接続されている、請求項１２に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記複数の各導体素子及び前記複数の各抵抗は、前記導体素子を形成する長尺部分（４１ａ）と、抵抗を形成している狭いくびれた部分（４１ｂ）と、前記高圧電源ユニットへ接続するためのより幅広な接続部分（４１ｃ）とを有するように端部に狭いくびれた部分（４１ｂ）を有したストライプ（４１）の形状として、前記アノード装置に対向する前記カソード装置の前記表面上に設けられる、請求項１４に記載の検出装置。
【請求項１６】
各長尺部分が第２の比抵抗の材料組成を有し、前記狭いくびれた部分が第３の比抵抗の材料組成を有し、同第３の比抵抗は前記第２の比抵抗より高くなるように、前記各ストライプの材料組成が均等でない、請求項１５に記載の検出装置。
【請求項１７】
前記アノード装置は前記読み出し装置からなる、請求項１〜１６のいずれかに記載の検出装置。
【請求項１８】
前記カソード装置に対向する前記アノード装置の表面は、複数の導体素子又は半導体素子（３５）からなる、請求項２〜４及び請求項１２〜１６のいずれかに記載の検出装置。
【請求項１９】
前記カソード装置の前記複数の導体素子はほぼ第１の方向に延伸し、前記アノード装置の前記複数の導体素子又は半導体素子はほぼ第２の方向に延伸し、同第１及び第２の方向はほぼ平行でない、請求項１８に記載の検出装置。
【請求項２０】
前記第１及び第２の方向はほぼ垂直である、請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２１】
前記検出装置は、前記電離可能な気体が電離する間に発生した電子をアバランシェ増幅するための電子アバランシェ増幅器からなり、前記読み出し装置は、前記アバランシェ増幅した電子、又は対応する生成イオンを検出すべく配置されている、請求項１〜２０のいずれかに記載の検出装置。
【請求項２２】
Ｘ線源（３）と、同Ｘ線源と画像形成される対象物（７）との間に設けられほぼ平面状のＸ線ビーム（１）を形成するための手段（５）と、前記対象物を透過又は前記対象物から反射した前記平面状Ｘ線ビームの検出のために配置され、及び設定されている請求項１〜２１のいずれかに記載の前記検出装置（９）とからなることを特徴とする、平面状ビームＸ線撮影に使用するための装置。
【請求項２３】
請求項１〜２１のいずれかに記載の第２のさらなる検出装置（９）と、同複数の検出装置は検出装置ユニットを形成すべく組み立てられることと、各検出装置に対してほぼ平面状Ｘ線ビーム（１）を形成するための手段（５）とからなり、前記手段は前記Ｘ線源（３）と前記対象物（７）との間に設けられ、各検出装置は前記対象物を透過又は前記対象物から反射された平面状各Ｘ線ビームの検出のために配置され、及び設定されている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記表面層の前記少なくとも一部には、同表面層の少なくとも一部の酸化を防止するための保護層が設けられている、請求項１〜２１のいずれかに記載の検出装置。
【請求項２５】
カソード装置（１７，４１）とアノード装置（１９）とを設ける工程と、
放射線を、放射線入射口（３３）から、前記カソード装置と前記アノード装置との間に位置する電離可能な気体で充填された空間（１３）へと入射させることによって前記電離可能な気体を電離する工程と、
前記カソード装置（１７，４１）と前記アノード装置（１９）との間に一定の電圧（Ｕ１）を供給することによって、前記電離可能な気体の電離の際に発生した電子を前記アノード装置の方に引き寄せる工程と、
読み出し装置（１９）によって、前記アノード装置の方に移動する前記電子又は対応する生成イオンを検出する工程とからなり、
前記カソード装置表面層の前記アノード装置に対向した少なくとも一部に１×１０−３Ωｍ〜１×１０８Ωｍの比抵抗を有する材料を設ける工程からなることを特徴とする、電離放射線を検出するための方法。
【請求項２６】
前記材料はシリコンである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記表面層の前記少なくとも一部上に位置する任意の酸化シリコンを放射線を入射する工程の前に除去する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
酸化シリコンを除去する工程の後で、及び放射線の入射工程、電圧の供給工程、及び電子の検出工程の間に、前記表面層の前記少なくとも一部が酸素に接触することを防止する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
酸化シリコン除去工程の後に前記表面層の前記少なくとも一部には保護層が設けられる、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記表面層の前記少なくとも一部には、以降のすべての酸化を低減するために、随意にアンモニア又は弗化アンモニウムと混合したＨＦ浴内に浸漬することによって、前記表面層の前記少なくとも一部に保護膜を形成する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
電子を引き寄せるためにその間に一定の電圧（Ｕ１）を印加することが可能なカソード装置（１７，４１）及びアノード装置（１９）と、前記カソード装置と前記アノード装置の間の少なくとも一部に設けられ、電離可能な気体を充填可能な密封空間（１３）と、前記電離可能な気体を電離するために電離放射線（１）が前記カソード装置と前記アノード装置との間の前記空間に入射可能とすべく配置されている放射線入射口（３３）と、浮遊電子又は対応する生成イオンを検出するためのｇ−ｏｕｔ装置（１９）とを有する種類の平行プレート放射線気体検出装置の製造方法であって、
前記アノード装置に対向する表面層の少なくとも一部が１×１０−３Ωｍ〜１×１０８Ωｍの比抵抗を有し、好適にはシリコンの半導体材料からなる前記カソード装置を提供する工程と、
前記表面層の前記少なくとも一部上に成長したすべての酸化物を除去する工程と、
前記表面層の前記少なくとも一部が、酸化物を除去する前記工程の後で、酸素に触れることを防止する工程とからなることを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記表面層の前記少なくとも一部を、酸素を含有しない雰囲気内に維持することにより、前記表面層の前記少なくとも一部が、酸素と触れることを防止する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記表面層の前記少なくとも一部を保護層で被覆する手段によって、前記表面層の前記少なくとも一部が酸素と接触することを防止する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記表面層の前記少なくとも一部を以降のすべての酸化を低減するために、随意にアンモニア又は弗化アンモニウムと混合したＨＦ浴内に浸漬することにより、前記表面層の前記少なくとも一部に保護膜を形成する、請求項２７に記載の方法。
【国際調査報告】
2004511785.tif 000029
2004511785.tif 000030
2004511785.tif 000031
2004511785.tif 000032
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