(57)【要約】電離放射線を検出するための検出器（９）が、間に第１の電圧（Ｕ１）を印加可能である第１の陰極（１７）および第１の陽極（１９）と、第１の陰極と第１の陽極の間に少なくとも部分的に構成されるイオン化ガスと、電離放射線（１）がイオン化ガスに進入してイオン化し得るべく構成された放射線入口（３３）と、読取り装置（１９、２３）とを備える。検出器はさらに、間に第２の電圧（Ｕ２）を印加可能である第２の陰極（２１）および第２の陽極（２３）と、イオン化ガス中に進入した放射線の一部がガスを通って伝播可能であり、固体材料に進入可能であり、イオン化可能であるように第２の陰極と第２の陽極の間に構成された固体イオン化材料とを備え、読取り装置は、第１の陽極方向にドリフトされた電子の検出とは別に、それぞれ第２の陽極および／または陰極方向にドリフトされた電子および／またはホールを検出するように構成されている。
2004510141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に第１の電圧（Ｕ１）を印加可能である第１の陰極（１７）および第１の陽極（１９）と、
イオン化ガスを充填可能であり、かつ前記第１の陰極と前記第１の陽極の間に少なくとも部分的に設定可能である空間（１３）と、
電離放射線（１）が前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の空間に進入して該イオン化ガスをイオン化することが可能であるように構成された放射線入口（３３）と、
読取り装置（１９、２３）と、
からなり、
前記第１の電圧が、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を該第１の陽極方向にドリフトすべく設定され、
前記読取り装置が、該第１の陽極方向にドリフトされる電子を検出すべく設定されている検出器であって、更に、
間に第２の電圧（Ｕ２）を印加可能である第２の陰極（２１）および第２の陽極（２３）と、
前記放射線入口を通って前記空間内に進入した放射線の一部が前記空間を通って伝播して固体スラブに進入して、イオン化半導体材料をイオン化することが可能になるように前記第２の陰極と前記第２の陽極の間に設定された、イオン化半導体材料からなる固体スラブ（２５）と
からなり、
前記第２の電圧が、前記半導体材料のイオン化中に生成される電子およびホールをそれぞれ該第２の陽極および陰極方向にドリフトすべく設定され、
前記読取り装置がさらに、該第１の陽極方向にドリフトされる電子の検出とは別に、それぞれ該第２の陽極および／または陰極方向にドリフトされる電子および／またはホールを検出すべく構成されている、
ことを特徴とする電離放射線を検出するための検出器（９）。
【請求項２】
前記放射線入口が、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間に進入可能であるように構成され、前記検出器がさらに、前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線の大部分がイオン化ガスによって吸収され、前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線の大部分がイオン化半導体材料によって吸収され、それにより前記読取り装置が、放射線をエネルギーを分解して検出すべく構成されている請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記第１の陰極と前記第１の陽極の間の距離が、前記放射線によるイオン化の後にイオン化ガス中で放出される蛍光光子の減衰長さよりも短くなるように構成されている請求項１または２に記載の検出器。
【請求項４】
前記放射線入口が、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間に進入可能であるように構成され、それにより短距離電子が、前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出され、長距離電子が、前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出され、前記第１の陰極と前記第１の陽極の間の距離が、長距離電子の相互作用長さよりも短くなるように構成されている請求項１に記載の検出器。
【請求項５】
前記第１の陰極と前記第１の陽極の間の距離が、短距離電子の相互作用長さよりも数倍短くなるように構成されている請求項４に記載の検出器。
【請求項６】
前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子をなだれ増幅するための気体なだれ増幅器から更になる請求項１乃至５のいずれかに記載の検出器。
【請求項７】
前記半導体材料のイオン化中に生成される電子を増幅するための増幅器から更になる請求項１乃至６のいずれかに記載の検出器。
【請求項８】
前記第２の陰極および前記第２の陽極が、前記放射線の一部が前記第２の陰極と前記第２の陽極の間の前記固体スラブに進入可能であるように構成されている請求項１乃至７のいずれかに記載の検出器。
【請求項９】
前記第２の陰極および前記第２の陽極が、前記放射線の一部が前記第２の陰極を通って、前記第２の陰極および前記第２の陽極に殆ど垂直に前記固体スラブに進入可能であるように構成されている請求項１乃至７のいずれかに記載の検出器。
【請求項１０】
前記放射線入口が、平面放射線ビームが前記空間に進入可能であるように構成され、前記読取り装置が、主に前記平面放射線ビームの横方向に分離された部分によってイオン化されて導き出された電子が個別に検出可能であるように構成されている請求項１乃至９のいずれかに記載の検出器。
【請求項１１】
前記第１の陰極と前記第１の陽極が互いに殆ど平行であり、前記第２の陰極と前記第２の陽極が互いに殆ど平行である請求項１乃至１０のいずれかに記載の検出器。
【請求項１２】
前記第１の陰極と前記第１の陽極が互いに殆ど非平行であり、前記第２の陰極と前記第２の陽極が互いに殆ど非平行である請求項１乃至１０のいずれかに記載の検出器。
【請求項１３】
Ｘ線源（３）と、前記Ｘ線源と画像化すべき物体（７）との間に位置して、殆ど平面状のＸ線ビーム（１）を形成するための手段（５）と、前記物体を透過する、または前記物体で反射される平面Ｘ線ビームを検出するように位置し、構成された請求項１乃至１２のいずれかに記載の検出器（９）と、からなることを特徴とする、平面ビームＸ線撮影において使用するための装置。
【請求項１４】
検出ユニットを形成するように積層された、請求項１乃至１２のいずれかに記載の検出器（９）の第２の検出器および更なる検出器と、前記Ｘ線源（３）と前記物体（７）の間に位置し、各検出器ごとに殆ど平面状のＸ線ビーム（１）を形成するための手段（５）とからなり、各検出器が、前記物体を透過する、または前記物体で反射される当該の平面Ｘ線ビームを検出するように位置し、構成されている請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
第１の検出器部分と第２の検出器部分とからなる電離放射線を検出するための検出器（９”）であって、
第１の検出器部分が、
間に第１の電圧（Ｕ１）を印加可能である第１の陰極（１７）および第１の陽極（１９）と、
イオン化ガスで充填可能であり、かつ前記第１の陰極と前記第１の陽極の間に少なくとも部分的に構成可能である空間（１３）と、
電離放射線（１）が前記第１の陰極と前記第１の陽極の間の前記空間に進入して、イオン化ガスをイオン化することが可能であるように構成された放射線入口（３３）と、
読取り装置（１９、２３”）と
を含み、
前記第１の電圧が、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を該第１の陽極方向にドリフトすべく設定可能であり、
前記読取り装置が、該第１の陽極方向にドリフトされた電子を検出すべく構成されていることと、
第２の検出器部分が、
間に第２の電圧（Ｕ２”）を設定可能である第２の陰極（１７）および第２の陽極（１９”）と、
イオン化半導体材料からなり、前記第２の陰極と前記第２の陽極との間に構成される固体スラブ（２５”）と、
放射線が前記固体スラブ内に進入して、イオン化半導体材料をイオン化することが可能であるように構成された第２の放射線入口（３３”）と、からなり、
前記第２の電圧が、前記半導体材料のイオン化中に生成される電子およびホールをそれぞれ第２の陽極および陰極方向にドリフトするように設定可能であり、
前記読取り装置がさらに、該第１の陽極方向にドリフトされた電子の検出とは別に、それぞれ第２の陽極および／または陰極方向にドリフトされる電子および／またはホールを検出するように構成される、検出器。
【請求項１６】
前記第１の陰極と、前記第１の陽極と、イオン化ガスで充填可能である前記空間と、前記読取り装置とが、第１のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線を検出するように構成され、前記第２の陰極と、前記第２の陽極と、イオン化半導体材料の前記固体スラブと、前記読取り装置とが、第２のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線を検出するように構成され、前記第２のエネルギーまたはエネルギー範囲が、前記第１のエネルギーまたはエネルギー範囲よりも高い請求項１５に記載の検出器。
【請求項１７】
前記第１の陰極と第２の陰極が、単一の導電シートまたは導電層（１７）によって構成される請求項１５または１６に記載の検出器。
【請求項１８】
前記第１の陰極と前記第１の陽極が互いに殆ど非平行であり、前記第２の陰極と前記第２の陽極が互いに殆ど非平行である請求項１５乃至１７のいずれかに記載の検出器。
【請求項１９】
第１および第２の検出器部分からなる検出器（９；９”）内で電離放射線を検出するための方法であって、
イオン化ガスで充填され、第１の陰極（１７）と第１の陽極（１９；１９”）の間に少なくとも部分的に設定されている前記第１の検出器部分の空間（１３）内に電離放射線（１）を進入させる工程と、
前記放射線によってイオン化ガスをイオン化する工程と、
前記第１の陰極と第１の陽極の間に第１の電圧（Ｕ１）を印加して、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を第１の陽極方向にドリフトする工程と、
読取り装置（１９、２３；１９、２３”）によって該第１の陽極方向にドリフトされる電子を検出する工程と、
イオン化半導体材料からなり、第２の陰極（２１；１７）と第２の陽極（２３；２３”）との間に設定されている前記第２の検出器部分の固体スラブ（２５、２５”）内に放射線を進入させる工程と、
前記固体スラブ内に進入した前記放射線によってイオン化半導体材料をイオン化する工程と、
前記第１の陰極と第１の陽極の間に第２の電圧（Ｕ２）を印加して、前記半導体材料のイオン化中に生成される電子を第２の陽極方向にドリフトする工程と、
前記読取り装置によって該第１の陽極方向にドリフトされる電子を検出するのとは別に、第２の陽極方向にドリフトされる電子を検出する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
第１のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、イオン化ガスで充填された空間内に進入する工程と、
第２のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、イオン化半導体材料の固体スラブ内に進入する工程と、からなり、
前記第２のエネルギーまたはエネルギー範囲が、前記第１のエネルギーまたはエネルギー範囲よりも高い請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
イオン化半導体材料の前記固体スラブ（２５）内に進入した放射線が、イオン化ガスで充填される空間（１３）内に進入して、前記空間を透過した放射線の一部と同一である請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間内に進入する工程と、
前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線の大部分が前記イオン化ガスによって吸収される工程と、
前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線の大部分が前記イオン化半導体材料によって吸収され工程と、からなり、それによりエネルギーによって分解されて検出される請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
間に電圧（Ｕ１）を印加可能である陰極（１７）および陽極（１９）と、
イオン化ガスで充填可能であり、かつ前記陰極と前記陽極の間に少なくとも部分的に設定可能である空間（１３）と、
電離放射線（１）が前記陰極と前記陽極との間の空間に進入して、イオン化ガスをイオン化することが可能であるように構成された放射線入口（３３）と、
読取り装置（１９）と、
からなり、
前記電圧が、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を陽極方向にドリフトすべく設定可能であり、
前記読取り装置が、陽極方向にドリフトされる電子を検出すべく設定されており、更に、
前記放射線入口を通って前記空間内に進入した前記放射線の一部が前記空間を通って伝播可能であり、かつ、シンチレーション材料に進入可能であり、その内部で光に変換されるべく設定されたシンチレーション材料（５５）と、
前記光を検出するための光検出装置（５３）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検出器（９’）。
【請求項２４】
前記放射線入口が、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が空間に進入可能であるように設定され、前記検出器がさらに、前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線の大部分がイオン化ガスによって吸収され、前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線の大部分が前記シンチレーション材料内で光に変換されるべく設定され、それにより該検出器が、放射線のエネルギーを分解して検出する請求項２３に記載の検出器。
【請求項２５】
前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子をなだれ増幅するための気体なだれ増幅器から更になる請求項２３または２４に記載の検出器。
【請求項２６】
前記シンチレーション材料が、アレイ状に設定された複数の細長いシンチレータ部品（５５）からなる請求項２３乃至２５のいずれかに記載の検出器。
【請求項２７】
前記複数の細長いシンチレータ部品が、前記シンチレーション材料内に進入した前記放射線の一部が前記複数の細長いシンチレータ部品の第１の端部に進入し、前記光検出装置が細長いシンチレータ部品のそれぞれの第２の端部に設定されるべく構成されている請求項２６に記載の検出器。
【請求項２８】
さらに、各シンチレータ部品を隣接する部品から分離すべく前記シンチレータ部品間に配設された間隙障壁（５７）からなり、前記間隙障壁が、前記シンチレーション材料内に進入した前記放射線の一部を吸収する材料からなる請求項２６または２７に記載の検出器。
【請求項２９】
前記放射線入口が、平面放射線ビームが前記空間に進入可能であるように設定され、前記読取り装置と前記光検出装置との両方が、主に前記平面放射線ビームの横方向に分離された部分のイオン化によって導き出された電子を個別に検出し得るべく設定される請求項２３乃至２８のいずれかに記載の検出器。
【請求項３０】
Ｘ線源と、同Ｘ線源と画像化すべき物体との間に位置する、殆ど平面状のＸ線ビームを形成するための手段と、前記物体を透過する、または前記物体で反射される平面Ｘ線ビームを検出すべく位置し、設定されている請求項２３乃至２９のいずれかに記載の検出器（９’）と、からなる平面ビームＸ線撮影で使用する装置。
【請求項３１】
第１の検出部分と第２の検出部分とからなる電離放射線を検出するための検出器であって、第１の検出器部分は、
間に電圧（Ｕ１）を印加可能である陰極（１７）および陽極（１９）と、
イオン化ガスで充填可能であり、前記陰極と前記陽極との間に少なくとも部分的に設定可能である空間（１３）と、
電離放射線（１）が前記陰極と前記陽極の間の前記空間に進入してイオン化ガスをイオン化し得る放射線入口（３３）と、
読取り装置（２９）と、
からなり、
前記電圧が、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子が陽極方向にドリフトすべく設定されており、
前記読取り装置が、陽極方向にドリフトされる電子を検出するように設定されており、
第２の検出部分は、
シンチレーション材料と、
放射線が前記シンチレーション材料に進入可能であり、その内部で光に変換可能であるように設定された放射線入口と、
前記光を検出するための光検出装置と、
からなる、検出器。
【請求項３２】
前記陰極と、前記陽極と、イオン化ガスで充填可能な前記空間と、前記読取り装置とが、第１のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線を検出すべく構成され、前記シンチレーション材料および前記光検出装置が、第２のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線を検出すべく構成され、前記第２のエネルギーまたはエネルギー範囲が、前記第１のエネルギーまたはエネルギー範囲よりも大きい請求項３１に記載の検出器。
【請求項３３】
第１の検出器部分および第２の検出器部分からなる検出器（９’）内で電離放射線を検出するための方法であって、
イオン化ガスで充填可能であり、陰極（１７）と陽極（１９）の間に少なくとも部分的に構成されている前記第１の検出器セクションの空間（１３）内に電離放射線（１）を進入させる工程と、
前記放射線によってイオン化ガスをイオン化する工程と、
前記陰極と陽極の間に電圧（Ｕ１）を印加して、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を該陽極方向にドリフトする工程と、
読取り装置（１９）によって該陽極方向にドリフトされる電子を検出する工程と、
前記第２の検出器部分のシンチレーション材料（５５）内に放射線を進入させる工程と、
前記シンチレーション材料内に進入した前記放射線を光に変換する工程と、
前記光を検出する工程と、
からなる方法。
【請求項３４】
第１のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、イオン化ガスで充填された前記空間内に進入し、
第２のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、シンチレーション材料内に進入し、前記第２のエネルギーまたはエネルギー範囲が、前記第１のエネルギーまたはエネルギー範囲よりも高い
請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記シンチレーション材料内に進入した放射線が、イオン化ガスで充填された前記空間内に進入して、前記空間を透過した放射線の一部と同一である請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間内に入り、
前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線の大部分がイオン化ガスによって吸収され、
前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線の大部分が前記シンチレーション材料内で光に変換される請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は電離放射線の検出に関し、特に、Ｘ線の検出に関する。
より具体的には、本発明は、電離放射線を検出するための装置および方法、ならびに平面ビームＸ線撮影のための装置および方法に関する。
【０００２】
（関連技術の説明および発明の背景）
一般に、気体検出器は、固体検出器に比べて製造が安価であるため、また信号振幅を強く増幅するための気体増幅を使用し得るため、より低エネルギーの光子では非常に魅力的である。しかし、ガスの阻止能が光子エネルギーの増大と共に急速に低減するので、より高いエネルギーでは、気体検出器はあまり魅力的でない。そのため、Ｘ線吸収の結果として生じるいわゆる長距離電子の長い軌跡のため、空間分解能が非常に悪化する。
【０００３】
平面ビームＸ線撮影で使用するための気体検出器によって、空間分解能が改善された。光子とガス原子との相互作用によって放出された電子は、入射放射線に殆ど垂直な方向で抽出され得る。そのような種類の検出器は、「Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ａ　ｄｅｖｉｃｅ　ｆｏｒ　ｐｌａｎａｒ　ｂｅａｍ　ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　ａ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ」という名称の１９９８年１０月１９日出願の、本出願人の本願と同時係属の国際特許出願ＷＯ９９／２３８５９号に記載されている。
【０００４】
より低いエネルギーの光子のための検出器を設計して、より低いエネルギーとより高いエネルギーの両方を含むエネルギー範囲を有するＸ線照射を使用する場合は、より高いエネルギーの光子は、検出器の有限長さにより、検出器で吸収される割合は低い。
【０００５】
しかし、いくつかの状況では、より低いエネルギーの光子の情報とは異なる情報を搬送し得るので高エネルギーの光子を検出することも望ましい。例えば、Ｘ線撮影の分野では、骨および組織に対する吸収係数は、光子エネルギーによって大きく異なる。
【０００６】
（発明の概要）
したがって、本発明の目的は、なだれ増幅を使用して、従来技術の検出器よりも広いエネルギー領域の入射放射線で、特により高いエネルギーでも動作し得る、電離放射線を検出するための検出器を提供することである。
【０００７】
この点について、本発明の特定の目的は、空間分解能およびエネルギー分解能の改良された検出器を提供することである。
本発明の更なる目的は、効果的、高速、正確、高信頼性、および設置や使用が容易で低コストの、電離放射線を検出するための検出器を提供することである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、非常に低いＸ線量に対しても高感度で、したがって動作し得る、電離放射線を検出するための検出器を提供することである。
本発明の更なる目的は、入射放射線の大部分を検出し得る、電離放射線を検出するための検出器を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、上述した目的を実現する電離放射線を検出するための検出器を備える、平面ビームＸ線撮影、例えばスリットまたはスキャンＸ線撮影用の装置を提供することである。
【００１０】
この点について、本発明の特定の目的は、画像化すべき物体を少ない線量のＸ線光子で照射すれば高品質の画像を得られるように動作し得る装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、検査される物体内で散乱される放射線によって、かつ／またはＸ線エネルギー・スペクトルの拡散によって生じる画像雑音が低減される装置を提供することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は、上述した目的を実現するために、電離放射線を検出するための検出器と平面ビームＸ線撮影用の装置とを利用する、それぞれ電離放射線の検出および平面ビームＸ線撮影のための方法を提供することである。
【００１３】
これらの目的は、頭記の特許請求の範囲で特許請求された検出器、装置、および方法によって達成される。
本発明およびその利点の更なる特徴は、添付図面に示される、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１４】
本発明は、本明細書で以下に与えられ、かつ添付図面１〜７で与えられる本発明の実施形態の詳細な説明からより深く理解されよう。図面は、例示のためだけのものであり、本発明を限定しない。
【００１５】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
以下の説明では、本発明が十分に理解され得るように、例示の目的で、本特許を限定せずに、特定の技法および適用例などの詳細を記載する。しかし、本発明を、これら特定の詳細を逸脱する他の実施形態でも実施し得る。不必要な詳細説明で本発明の説明を不明瞭にしないように、周知の方法および装置の詳細な説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態による平面ビームＸ線撮影用装置の、平面Ｘ線ビーム１の平面に垂直な面での断面図である。この装置はＸ線源３を含む。Ｘ線源３は、第１の細いコリメータ窓５と共に、画像化すべき物体７を照射するための平面の扇形状Ｘ線ビーム１を生成する。
【００１７】
物体７を透過したビームは、検出器９に入る。任意選択で、Ｘ線ビームと一直線に並んだ細いスリットまたは第２のコリメータ窓１１が、Ｘ線ビーム１が検出器９へ入る入口を形成する。
【００１８】
検出器９は、Ｘ線光子が陰極１７と陽極１９の間に側面から進入し得るように配設されており、陰極１７と陽極１９の間には、イオン化ガスまたはガス混合物で充填され得る空間１３が構成されている。好ましくは、空間１３内で入射放射線の方向に殆ど垂直な方向に電子およびイオンをドリフトさせるために、陰極１７と陽極１９の間に電圧Ｕ１を印加可能であり。陰極１７と陽極１９は互いに殆ど平行であることが好ましい。
【００１９】
イオン化ガスまたはガス混合物は、例えば９０％のクリプトンと１０％の二酸化炭素、または例えば８０％のキセノンと２０％の二酸化炭素とからなる。ガスは、好ましくは１〜２０ａｔｍの範囲の圧力下におくとよい。したがって、検出器は、スリット入口窓３３を有する気密ハウジング３１を有し、窓３３を介してＸ線ビーム１が検出器に進入する。図１では、ケーシング３１が、検出器９の大部分を囲んでいる。しかし、電極間の空間を密閉し得る限り、ケーシング３１を他の様式で構成してもよい。
【００２０】
更に、第２の陰極２１および第２の陽極２３が検出器９内に配置され、陰極２１と陽極２３の間に、イオン化半導体材料からなる固体ウェハまたはスラブ２５が配置される。第２の陰極２１、第２の陽極２３、及び固体ウェハ２５は、放射線入口３３を通って空間１３内に進入した放射線１の一部が空間１３を通って伝播し、固体スラブ２５に入るように検出器９内部に配置される。放射線１とスラブ２５の材料との相互作用により、電子およびホールが発生し、それらは、陰極２１と陽極２３の間に印加される第２の電圧Ｕ２によって、好ましくは入射放射線の方向に殆ど垂直な方向で、それぞれ陽極２３および陰極２１に向かってドリフトし得る。
【００２１】
陰極２１および陽極２３は、固体スラブ２５に入る放射線ビーム１の一部が、陰極２１と陽極２３の間でそれらと殆ど平行に伝播するように配置されることが好ましい。
【００２２】
あるいは、陰極２１および陽極２３は、放射線ビーム１の一部が、陰極２１を通って、陰極２１および陽極２３に殆ど垂直に固体スラブ２５に進入可能であるように配置される。
【００２３】
固体ウェハ２５は、シリコンで作成し得るが、より高いＺの半導体材料で作成することが好ましい。ウェハは、室温で動作可能であり、かつ検出器中に組み立て得る、高い抵抗率のＣｄＺｎＴｅからなる、あるいは、高抵抗率を有し、かつ検出器に組み立て得る他の半導体材料からなることが好ましい。当然、殆どすべての半導体材料が本発明で使用可能である。
【００２４】
検出器９の固体部分、すなわち固体ウェハ２５と、陰極２１および陽極２３とのさらなる態様は、リングレン（Ｌｉｎｇｒｅｎ）に付与された米国特許第６０３７５９５号、アンティッチら（Ａｎｔｉｃｈ　ｅｔ　ａｌ．）に付与された米国特許第５８８０４９０号、およびその参考文献で見られる。前記文献を本願明細書に援用する。
【００２５】
さらに、検出器９は、それぞれ陽極１９および２３の方向にドリフトする電子、および陰極２１方向にドリフトするホールを個別検出するための読取り装置を備える。読取り装置は、図１に示す如く、陽極１９および２３自体から構成され、あるいは、陽極１９および２３に隣接して、陰極１７、２１に隣接して、または他の場所に別個の読取り装置も配置可能である。したがって、そのような検出器９は、第１のガス検出器部分と第２の固体検出器部分とを有し、それらの部分は、入射Ｘ線を個別に検出し得る。
【００２６】
Ｘ線源３、第１の細いコリメータ窓５、任意選択のコリメータ窓１１、および検出器９は、適切な手段、例えばフレームまたは支持機構（図１には図示せず）によって互いに接続され、固定される。
【００２７】
次に図２は、陽極１９および２３の可能な構成（したがって読取り装置の構成）を示す。陽極１９は、誘電体層または基板３７の上で互いに電気的に絶縁されて配置された導電読取りストリップ３５のアレイによって形成され、陽極２３は、別の誘電体層４１の上に互いに電気的に絶縁されて配置された導電読取りストリップ３９の別のアレイによって形成される。同様に、陰極２１は、別の誘電体層４２の上で互いに電気的に絶縁されて配置された導電読取りストリップ４９の別のアレイによって形成される。あるいは、誘電体層３７および４１が、単一の誘電体層から構成される場合もある。ストリップは、フォトリソグラフィ法や電鋳法などによって形成され得る。あるいは、基板４１および４２の必要性をなくすために、読取り部品３９および４９を半導体材料２５の上に配置し得る。
【００２８】
ストリップ３５が並列に配置され、ストリップ３９が並列に配置され、ストリップ４９が並列に配置され、ストリップ３５、３９、および４９は、各位置で、線源３から発するビーム１の入射Ｘ線光子の方向に殆ど平行な方向に伸びる。したがって、分岐ビーム１を想定すると、読取りストリップ３５、３９、４９は、図２に示されるように平行にではなく、扇形状で構成される。そのような扇形状は、空間分解能を増大させ、および任意の検出画像の視誤差を補償する。
【００２９】
ストリップ３５、３９、および４９の長さおよび幅は、所望の（最適な）空間分解能を得るように特定の検出器に対して調節される。
各ストリップ３５、３９、および４９は、好ましくは、個別信号線によって処理電子回路（図２には図示せず）に接続され、それにより各ストリップからの信号を個別に処理し得る。また、読取りストリップ３５および３９が陽極を構成するので、信号線はまた、分離に適した結合で、当該のストリップを高電圧ＤＣ電源に接続する。
【００３０】
読取り装置のそのような設計により、平面放射線ビーム１が主にストリップ３５またはストリップ３９によって横方向に分離される部分、によるイオン化によって導かれ得る電子の個別検出が可能になる。この方法で、１次元画像化が可能になる。
【００３１】
読取り装置が個別構成である場合、陽極３５および３９は、ストリップを有さない一体型電極として形成し得る。
陽極／読取り装置の代替構成（図示せず）では、ストリップは更に、入射Ｘ線の方向で、互いに電気的に絶縁されたセグメントに分割される。好ましくは、入射Ｘ線に垂直に延びる小さな空間が、当該のストリップの各セグメントの間に形成される。各セグメントは、個別信号導体によって処理電子回路に接続され、各セグメントからの信号は個別に処理されるのが好ましい。この読取り装置は、Ｘ線の更なるエネルギー分解検出が必要なときに使用され得る。
【００３２】
さらに、電圧Ｕ１およびＵ２（すなわち、それによって生成される電場）を、操作中に十分高く維持可能であり、空間１３内で電子なだれ増幅をもたらすが、それは固体スラブ２５内でもそうでなくてもよい。
【００３３】
あるいは、空間１３内で、場合によっては固体スラブ２５内で放出された電子（およびホール）を検出前に増幅すべく、他のなだれ増幅装置または電場集中手段も使用し得る。
【００３４】
気体検出器部分のための可能ななだれ増幅装置は、「Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ，　ａｎ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｐｌａｎａｒ　ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｉｏｎｉｚｉｎｇ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ」という名称の１９９９年４月１４日出願の、本願と同時係属のスウェーデン特許出願９９０１３２５−２号にさらに記載されているので、本願明細書に援用する。固体検出器部分に使用され得るなだれ増幅装置は、上述した米国特許およびその参考文献にさらに記載されている。
【００３５】
操作の際、入射Ｘ線１は、存在する場合は任意選択の細いスリットまたはコリメータ窓１１を通って検出器に進入し、陰極１７と陽極１９の間に、好ましくは、図１に示されるようにそれらの間の中心面に進入する。次いで、入射Ｘ線１は、好ましくは電極１７および１９と殆ど平行な方向にガス体を通って進み、吸収され、それにより空間１３内のガス分子をイオン化する。Ｘ線１のいくらかは、空間１３を通過し、固体スラブ２５に進入し、内部のイオン化半導体材料をイオン化する。
【００３６】
したがって、いくらかのＸ線が空間１３内の領域２７内で吸収され、いくらかのＸ線は、半導体２５内部の領域２９内で吸収される。空間１３内で吸収されたＸ線は電子を放出し、電子は、陰極１７と陽極１９の間に印加される電圧Ｕ１により陽極１９方向にドリフトする。それに対応して、固体ウェハ２５で吸収されたＸ線は、電子およびホールを放出し、それらは、陰極２１と陽極２３の間に印加される電圧Ｕ１によりそれぞれ陽極２３および陰極２１方向にドリフトする。電圧が十分高く維持される場合、および／または電場集中手段が提供される場合（上述）、放出された電子は、陽極への進行中になだれ増幅される。電子は、読取り装置のストリップ内、すなわち図１および２の例示検出器内の陽極ストリップ３５および３９内で電荷を誘発し、これが検出される。なだれ増幅が行われない場合、信号の大部分は自由電荷の収集によるものである。
【００３７】
各入射Ｘ線光子は、１つ（または複数の）陽極ストリップ内で通常は１つの誘発パルスを発生する。パルスは、最終的にパルスを成形する処理電子回路内で処理され、この回路が、１つの画素を表す各ストリップからのパルスを積分、またはカウントする。パルスはまた、各画素ごとにエネルギーの大きさを提供するように処理され得る。
【００３８】
Ｘ線とイオン化材料との相互作用が起こる空間１３および／または固体ウェハ２５内の深さは、使用される材料のＸ線吸収率によって統計的に支配される。高エネルギーＸ線は通常、より低いエネルギーのＸ線よりも大きな浸透深さを有する。
【００３９】
Ｘ線は、好ましくは、陰極プレート１７および陽極プレート１９に平行な方向で検出器に進入するので、検出器は、入射Ｘ線光子の大部分を相互作用させて検出すべく十分な長さの相互作用経路を有するように簡単に作製され得る。
【００４０】
更に、狭い電極間ギャップ、すなわちそれぞれ陰極１７と陽極１９の間、および第２の陰極２１と第２の陽極２３との間の短い距離を有する検出器を設計することにより、検出器に入射する散乱放射線（すなわち電極と非平行に進む放射線）が、幾何的に大きく区別される（すなわち、吸収されずに、したがって位置およびエネルギー分解能に悪影響を及ぼさずに電極間のガス体を出る）。散乱放射線の９９％以上を簡単に区別可能であることが検証されている。
【００４１】
各電極間距離は、電極の長さ、すなわち入射放射線ビームの方向での寸法よりも小さい、またははるかに小さいことが好ましい。典型的には、この距離は２ｍｍ未満であり、より好ましくは１ｍｍ未満であり、最も好ましくは０．１ｍｍと１ｍｍの間である。
【００４２】
本発明による検出器は、広帯域Ｘ線放射線が使用されるときに特に有用である。そのような場合、検出器９は、広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線の大部分がイオン化ガスによって吸収され、広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線の大部分がイオン化半導体材料によって吸収されるように適応し得る。そのようにして、検出器は、放射線のエネルギーが分解されて検出される。
【００４３】
広帯域Ｘ線放射線と材料（例えば空間１３内のガス）との相互作用により、大きな範囲の運動エネルギーの光電子が放出される。より高い運動エネルギー（最大１００ｋｅＶ）の電子は長距離電子と表され、材料内で遅くなり停止する（その運動エネルギーを失う）までに比較的長い経路（典型的には１気圧で１〜２０ｍｍ）を進み、より低い運動エネルギーの電子は、短距離電子と表される。
【００４４】
材料のイオン化が緩和されるとき、通常は、オージェ電子および／または蛍光（Ｘ線）光子が放出される。オージェ電子は、低い運動エネルギー（典型的には１〜５ｋｅＶ）を有する短距離電子であり、ガス中で停止するまでに比較的短い経路（１気圧で０．０１〜０．１ｍｍ）を進む。したがって、長距離電子であれ短距離電子であれ、Ｘ線光子とガス原子（例えばＫｒまたはＸｅ）との単一の相互作用中に、多くの場合にはいくつかの電子が同時に放出される。さらに、相互作用中に、蛍光光子が放出される場合もある。
【００４５】
長距離電子と短距離電子はどちらも、ガス中を進む間に、電子によって生成される２次イオン化電子の電子軌跡を生成する。電子が高い運動エネルギー（例えば２０〜３０ｋｅＶ）を有するとき、放出される電子（２次イオン化電子）の数は、経路単位あたりで小さい。低い運動エネルギー（典型的には１〜４ｋｅＶ）を有する電子では、経路単位あたりで放出される電子（２次イオン化電子）の数はより大きい。
【００４６】
長距離電子の典型的な軌跡長さは大気圧で約１〜２０ｍｍであるので、そのような尺度は空間分解能の物理的制限となる。上述のように、放出される蛍光光子が、イオン化をもたらす場合もある。このイオン化は、大気圧で１．５〜２５０ｍｍの典型的な減衰長さを有して１次相互作用から遠く離れて生じる。このイオン化はまた、空間分解能を悪化させ、バックグラウンド雑音を生成する。
【００４７】
したがって、陰極１７と陽極１９の間の距離は、高空間分解能のより低いエネルギーの光子を検出すべく選択されることが好ましい。したがって、この距離は、蛍光（Ｘ線）光子の減衰長さよりも短いことが好ましい。これにより、多数の蛍光光子が空間１３内でイオン化を生じなくなる。
【００４８】
空間分解能の更なる改良は、検出器が、長距離電子の電子軌跡の長さ（すなわち相互作用長さ）よりも短い、陰極１７と陽極１９の間との距離を有する場合に達成される。これにより、さらに多数の蛍光光子および多数の長距離電子が、第１の空間セクション内で完全なエネルギー損失を受けなくなる。
【００４９】
空間分解能の更なる改良は、検出器が、短距離電子の電子軌跡の長さ（すなわち相互作用長さ）よりも短い、または殆ど等しい、またはその数倍である、例えば短距離電子の電子軌跡の長さの１〜５倍である、陰極１７と陽極１９の間の距離を有する場合に達成される。これにより、多数の蛍光光子およびより多数の長距離電子が空間１３内で完全なエネルギー損失を受けなくなる。距離が短距離電子の電子軌跡の長さよりも短い場合、短距離電子もイオン化が完了する前に電極プレートに到達するので、効率が落ちる。
【００５０】
長距離電子および蛍光光子のそのような幾何的な区別によって、検出される電子のより大きな量が、短距離電子によってもたらされ、長距離電子および蛍光光子は入射Ｘ線の相互作用位置から遠く離れた電子の放出をもたらすので、空間分解能が改良される。
【００５１】
陰極２１と陽極２３の間の距離（すなわち、固体ウェハ２５の厚さ）は、より高いエネルギーの光子を検出し得るべく選択されることが好ましい。したがって、陰極２１と陽極２３の間の距離は、１次長距離電子が減速されて固体状態ウェハの半導体材料をイオン化するようにし、それにより短距離電子が放出されるような十分な長さにすることが好ましい。したがって、より高いエネルギーの光子を検出する効率は、空間分解能の悪化を犠牲にして改善される。
【００５２】
しかし、好ましくは、陰極２１と陽極２３の間の距離は、蛍光（Ｘ線）光子の減衰長さよりも短い。これにより、多数の蛍光光子が半導体材料内でイオン化を生じなくなる。
【００５３】
空間分解能のさらなる改良は、検出器が、長距離電子の電子軌跡の長さ（すなわち相互作用長さ）の殆ど数倍、例えば長距離電子の電子軌跡の長さの１〜５倍である、陰極２１と陽極２３の間の距離を有する場合に達成される。
【００５４】
確かに、それぞれ陰極１７と陽極１９の間、および陰極２１と陽極２３の間の距離、入射放射線と平行な方向での空間１３および固体ウェハ２５の長さ、空間１３内のガス混合物の組成、その圧力、ならびに固体ウェハ２５の材料は、所望の検出効率、必要な空間、およびエネルギー分解能を達成するために使用される各特定の適用例および各特定の放射線スペクトルのために設計される。しかし、通常は、０．１〜５ｍｍの範囲の厚さ、１０〜２００ｍｍの範囲のガス空間長さ、０．１〜１０ｍｍの範囲の固体ウェハ長さを採用する。
【００５５】
検出器の厚さおよび電極のギャップのさらなる説明は、本出願人の本願と同時係属の、「Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｉｏｎｉｚｉｎｇ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ，　ａ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ａｎｄ　ａｎ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｐｌａｎａｒ　ｂｅａｍ　ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ」という名称の１９９９年４月１４日出願のスウェーデン特許出願第９９０１３２６−０号、および「Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｏｎｉｚｉｎｇ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ」という名称の２０００年２月８日出願の第００００３８８−９号に見られる。これらの特許出願を本願明細書に援用する。
【００５６】
ここで図３を参照して、ヒトの骨の無機質密度を測定するための本発明の特定の適用例を説明する。図３は、Ｘ線エネルギーの関数として、ヒトの身体のそれぞれ組織および骨での吸収によるＸ線の吸収係数αを示す図である。この図では、吸収係数は、Ｘ線光子エネルギーが０から１５０ｋｅＶまで変化するときに、１からほぼ０．４まで変化する。
【００５７】
また、差分吸収係数も示されており（組織−骨で示されている）、これは、光子エネルギーの関数として、組織と骨の間での吸収選択性を示す。
通常、骨は、未知の量の組織によって囲まれている。骨の量を評価するための１つの一般に使用されている方法は、２つの異なるＸ線エネルギーで、透過されるＸ線を検出することである。１つは、Ｘ線吸収が骨と組織とで非常に異なるＸ線エネルギーで行われる。通常は、差分吸収係数が最大値を有する４０ｋｅＶである（図４を参照）。もう１つは、Ｘ線吸収が骨も組織も同様であるＸ線エネルギーで行われる。通常は、１００ｋｅＶを超えるエネルギーである（ここでも図３を参照）。これら２つの測定値から、骨の量が評価される。しかし、これは、検出器が、低いエネルギー（約４０ｋｅＶ）のＸ線および高いエネルギーのＸ線（＞１００ｋｅＶ）を検出可能である必要があり、これはしばしば問題となる。さらに、低エネルギーで狭いエネルギー分散を有するビームを得るために、広いスペクトルを有する入射Ｘ線量は大幅にフィルタする必要があり、Ｘ線管に大きな負荷をかける。また、異なる時間に行われる２つの個別測定が、２つの測定の間の物体の移動により問題を生じる。
【００５８】
本発明は、広いエネルギー範囲にわたってＸ線を測定し得る、ガス−固体の組合せ検出器を説明する。低エネルギーＸ線は、好ましくは、その短い吸収長さにより検出器の第１の気体部分で検出される。高エネルギーＸ線は、主に検出器の第１のセクションを横切り、第２の固体部分で検出される。本発明は、一般に使用される２回測定方法を使用して、この検出器でかなり異なるエネルギーでのＸ線を効率良く検出すべく、この検出器を使用し得る。
【００５９】
あるいは、２つの測定を、入射Ｘ線の広いＸ線スペクトルを使用して同時に実施可能である。この第２の代替形態は、Ｘ線のフィルタリングをほとんど必要とせず、Ｘ線管に負荷をほとんどかけない。さらに、２つのエネルギー間隔を同時に検出することによって、露出間の移動の問題が軽減される。
【００６０】
図１の装置は、検査される物体を走査するためにユニットとして移動し得る。単一検出器システムでは、走査は、例えばＸ線源３または検出器９を通る軸の周囲をユニットを回転させる回動によって実施可能である。軸の位置は、適用例または装置の使用法に応じており、場合により、いくつかの適用例では軸が物体７を通って進む場合もある。また、検出器およびコリメータが移動される、または画像化すべき物体が移動される並進移動での実施も可能である。
【００６１】
いくつかの検出器が積層されるマルチライン構成では、走査を様々な方法で実施し得る。多くの場合、Ｘ線撮影用装置が固定され、画像化すべき物体が移動される場合に有利になる。
【００６２】
図４に、互いに並列に積層された本発明の複数の検出器９を有する本発明の１実施形態によるマルチライン構成９１を概略的に示す。この実施形態により、マルチライン走査は達成可能であり、これは全体の走査距離および走査時間を短縮する。この実施形態の装置は、Ｘ線源３を含み、Ｘ線源３は、いくつかのコリメータ窓５と共に、画像化すべき物体７を照射するためのいくつかの平面扇形状Ｘ線ビーム１を生成する。物体７を透過するビームは、任意選択で、Ｘ線ビームと位置合わせされているいくつかの第２のコリメータ窓１１を通って別々の積層検出器９に進入する。第１のコリメータ窓５は第１の剛性構造（図７には図示せず）で構成され、任意選択の第２のコリメータ窓１１は、検出器９に取り付けられた第２の剛性構造（図７には図示せず）で構成され、または検出器上に個別に構成される。
【００６３】
それぞれＸ線源３、第１の剛性構造、および場合によってはコリメータ窓１１を含めた第２の剛性構成と、互いに固定された積層検出器９とは、何らかの手段、例えばフレームまたは支持機構（図４には図示せず）によって互いに接続され固定される。そのように形成されたＸ線撮影用装置は、ユニットとして動かして、検査すべき物体を走査し得る。このマルチライン構成では、走査を、上述したようにＸ線ビームに垂直な横方向移動で実施し得る。また、Ｘ線撮影用装置が固定され、画像化すべき物体が移動される場合に有利になることもある。あるいは、コリメータおよび検出器を、共通に制御されるモータによって同期して移動させることが可能である。
【００６４】
大きな２次元検出器と比較した場合の、積層構成を使用するさらなる利点は、物体７内で散乱されたＸ線光子によって生じる雑音を低減することである。入射Ｘ線ビームに平行でない方向に進むこれらの散乱Ｘ線光子は、陽極および陰極プレートを通過し、そのような空間に進入する場合に、積層された他の検出器９の１つで「偽」信号またはなだれを生じる場合がある。この低減は、陽極および陰極プレート、またはコリメータ１１の材料内での（散乱された）Ｘ線光子の大幅な吸収によって達成される。この雑音は更に、積層検出器間に薄い吸収体プレート（図示せず）を備えることによって低減し得る。これらの吸収体プレートまたはシートは、高い原子数の材料、例えばタングステンから作製され得る。
【００６５】
次に、それぞれ平面ビームＸ線撮影用装置およびその検出器９’を断面図で概略的に示す図５および６を参照して、本発明の第２の例示実施形態を説明する。図５および６では、図１および２の実施形態のものと同一の詳細および構成要素は同一の参照番号を有し、これ以上は説明しない。
【００６６】
検出器９’は、図１および２の検出器９と同様に、陰極１７と、陽極１９と、イオン化ガスで充填し得る空間１３とを含む気体検出器部分を備える。
しかし、固体検出器部分を備えずに、検出器９’は、放射線入口３３を通って空間１３内に入った放射線ビーム１の一部が空間１３を通って伝播してシンチレーション材料５５に進入するように配置された、シンチレーション材料５５を含むシンチレータを基にした検出器セクション５１を備え、放射線はシンチレーション材料内部で光に変換される。さらに、シンチレータ部分５１は、生成された光を検出するための光検出装置５３を備える。シンチレーション材料５５は、アレイ内で位置合わせされた複数の細長いシンチレータ部品として構成されるのが望ましい。シンチレータ部分５１はさらに、各シンチレータ部品を隣接する部品から分離すべく、シンチレータ部品５５間に配設された間隙障壁５７を備える場合もある。間隙障壁５７は、シンチレータ材料内に進入した放射線、およびシンチレータ５５内で放出されたシンチレーションの光を吸収する材料からなる。
【００６７】
複数の細長いシンチレータ部品５５は、放射線ビーム１が当該の第１の端部から複数の細長いシンチレータ部品５５に進入するように構成され、光検出装置５３が当該の第２の端部に構成される。シンチレーション材料内で放出される光は、入射放射線ビームに平行な方向で検出されるのが好ましい。しかし、光はシンチレーション材料内で等方性をもって放出されるので、光に直角に、または実質的に任意の角度で検出され得る。
【００６８】
平面放射線ビームが検出器９’内に進入する場合、各検出器部分が１次元画像を提供する。
前の実施形態と同様に、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が検出器内に入る場合、広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線の大部分が空間１３内のイオン化ガスによって吸収され、広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線の大部分がシンチレーション材料５５内で光に変換される。そのようにして、検出器９’は、放射線に適応するエネルギー分解検出が可能になる。
【００６９】
更に、検出器９’は、空間１３内で放出される電子、およびシンチレーション材料内で放出される光を増幅するための増幅器を備える場合がある。別法として、または追加として、任意の他の適切な増幅手段を備える場合もある。
【００７０】
次に、平面ビームＸ線撮影用装置を断面図で概略的に示す図７を参照して、本発明の第３の例示実施形態を説明する。図７で、前の実施形態のものと同一の詳細および構成要素は同一の参照番号を有し、さらに説明しない。
【００７１】
図７の装置は、図１および２の検出器９と同様に、陰極１７と、陽極１９と、イオン化ガスで充填可能な空間１３とを含む気体検出器部分を備える検出器９”を備える。同様に、検出器９”は、第２の固体部分を備え、しかしこの部分は異なる形で構成されている。
【００７２】
さらに、この実施形態は、画像化すべき物体７を照射するための２つの平面ファン形状Ｘ線ビーム１、１”を生成するために、第２のＸ線源３”と、狭いコリメータ窓５”とを備える。
【００７３】
物体７を透過したビームは、入口窓３３、３３”を通って検出器９”に進入する。任意選択で、Ｘ線ビームと位置合わせされた２つの開口を有するシート１１”が入口窓３３、３３”の前に構成される。検出器９”は、ビーム１が、気体検出器部分、すなわち陰極１７と陽極１９の間の空間１３に進入し、ビーム１”が、検出器９”の第２の固体検出器部分に入るように向けられる。空間１３はケーシング３１”および入口窓３３、３３”によって密閉され、イオン化ガスで充填される。
【００７４】
第２の検出器部分は、気体検出器部分内に備えられているのと同じ陰極１７を使用可能であり、しかし代替方法として、個別の陰極（図示せず）も可能である。さらに、第２の検出器部分は、陰極１７と殆ど平行な陽極１９”と、陰極１７と陽極１９”の間に配置されたイオン化半導体材料からなる固体スラブ２５”とを備える。固体スラブ２５”は適切な材料からなり、放射線ビーム１”によってイオン化される。さらに、陰極１７と陽極１９”の間に電圧Ｕ２”を印加することが可能であり、陽極１９”に向かう半導体材料のイオン化中に生成される電子をドリフトする。
【００７５】
陽極１９”は、検出器９の陽極１９（図１および２）と同様に構成することが可能であり、すなわち導電読取りストリップ３９”が、誘電体層または基板４１”上に互いに電気的に絶縁して配置されて、読取り装置も構成する。ストリップは並べて構成され、ビーム１”の入射Ｘ線光子の方向に実質的に平行な方向に延びるのが望ましい。別法として、個別の読取り装置（図示せず）を提供する場合もある。
【００７６】
どちらの場合でも、読取り装置は、陽極１９および２３”に向けてドリフトされる電子を個別に検出するように構成される。
前の実施形態と同様に、気体検出器部分は、好ましくは、より低いエネルギーの放射線を検出するように適応され、固体検出器セクションは、より高いエネルギーの放射線を検出するように適応される。
【００７７】
別法として、２つの放射線源を使用するのではなく、拡張された放射線源を使用可能であり、これは開口などの手段によって２つのビームに分割される。
さらに別法として、２つの放射線ビームを使用し、かつ場合によっては２つの検出器部分で同時に検出するのではなく、検出器を、単一の好ましくは広帯域の放射線ビームに垂直な方向で可動し得て、当該の入口窓を有する検出器セクションが、検出器セクションによる順次検出し得るように１つずつ放射線ビームと位置合わせされる。
【００７８】
さらに、検出器は、当該の検出器部分の前で適切なフィルタを備える場合がある。特に、そのような場合、より高いエネルギーの放射線のみを透過するフィルタが、固体検出器セクションの前に配置され、より低いエネルギー放射線のみを透過するフィルタが、気体検出器セクションの前に配置される。前の実施形態は、固体およびシンチレータベースの検出器部分の前にそのようなフィルタを備える場合がある。
【００７９】
さらに、本発明の別の実施形態（図示せず）は、図７の実施形態の幾何的概念を使用するが、固体検出器部分に対する代用としてシンチレータを基にした検出器部分を備える。
【００８０】
上述した実施形態および代替形態の任意のものを、さらに他の構成で組み合わせることが可能である。
さらに、様々な実施形態における検出器部分の電極を互いに非平行にすることが可能である。当該の陰極と陽極が互いに関して角度αで構成され、それにより放射線源に面する電極端部は、遠い端部よりも互いに近接して位置するのが望ましい。固体ベース検出器部分の場合、イオン化固体ウェハが放射線源に面する端部よりも薄いのが望ましい。この点については、本願明細書に援用する「Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ａｎｄ　ａｎ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｐｌａｎａｒ　ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ」という名称の１９９９年４月１４日出願の、本出願人の本願と同時係属のスウェーデン特許出願９９０１３２４−５号をさらに参照されたい。
【００８１】
そのような変形は本発明の範囲から逸脱するものとはみなされない。当業者に明らかなように、全てのそのような改変は頭記の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による平面ビームＸ線撮影用装置の概略断面図。
【図２】図１の検出器内に含まれているそれぞれ第１および第２の陽極の概略上面図。
【図３】Ｘ線エネルギーの関数として、ヒト身体のそれぞれ組織および骨の吸収によるＸ線の吸収係数を示す図。
【図４】積層構成で図１の検出器を複数有する装置の概略上面図。
【図５】本発明の第２の実施形態による平面ビームＸ線撮影用装置の概略断面図。
【図６】線Ａ−Ａに沿って取られた図５の装置内に含まれる検出器の概略断面図。
【図７】本発明の第３の実施形態による平面ビームＸ線撮影用装置の概略断面図。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年3月11日(2003.3.11)
【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】
所与の放射スペクトルを有するイオン化放射線を生成する放射線源（３）と、
間に第１の電圧（Ｕ１）を印加可能である第１の陰極（１７）および第１の陽極（１９）と、
イオン化ガスを充填可能であり、かつ前記第１の陰極と前記第１の陽極の間に少なくとも部分的に設定可能である空間（１３）と、
前記放射源によって生成された電離放射線（１）が前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の空間に進入して該イオン化ガスをイオン化することが可能であるように構成された放射線入口（３３）と、
読取り装置（１９、２３；１９、２３’’）と、
からなり、
前記第１の電圧が、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を該第１の陽極方向にドリフトすべく設定され、
前記読取り装置が、該第１の陽極方向にドリフトされる電子を検出すべく設定され、
前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の距離は、前記進入したイオン化放射線によるイオン化に続いて、所与の組成と所与の圧力とを有するイオン化ガス中に照射される蛍光光子の減衰長よりも短いこと、を特徴とする放射線撮影装置であって、
更に、
間に第２の電圧（Ｕ２、Ｕ２’’）を印加可能である第２の陰極（２１）および第２の陽極（２３、２３’’）と、
前記放射源によって生成されたイオン化放射線（１）が前記固体スラブに進入して、イオン化半導体材料をイオン化するために、前記第２の陰極と前記第２の陽極との間に設定された、イオン化半導体材料からなる固体スラブ（２５、２５’’）と、からなり、
前記第２の電圧が、前記半導体材料のイオン化中に生成される電子およびホールをそれぞれ該第２の陽極および陰極方向にドリフトすべく設定され、
前記読取り装置がさらに、該第１の陽極方向にドリフトされる電子の検出とは別に、それぞれ該第２の陽極および／または陰極方向にドリフトされる電子および／またはホールを検出すべく構成されている、放射線撮影装置。
【請求項２】
前記放射線入口が、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間に進入可能であるように構成され、それにより、短距離電子が前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出され、長距離電子が前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出され、前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の距離が、長距離電子の相互作用長よりも短い請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の陰極と前記第１の陽極の間の距離が、前記短距離電子の相互作用長よりも数倍短い請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の距離が、前記短距離電子の相互作用長よりも短い請求項２に記載の検出器。
【請求項５】
前記放射線入口が、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間内に進入し、同空間内で検出器が、前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線の大部分が前記イオン化ガスによって吸収され、前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線の大部分が前記イオン化半導体材料によって吸収されるように設定され、それにより読み出し装置が、放射線をエネルギーによって分解して検出するように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子をなだれ増幅するための気体なだれ増幅器から更になる請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記半導体材料のイオン化中に生成される電子を増幅するための増幅器から更になる請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記第２の陰極および前記第２の陽極が、イオン化された放射線が前記第２の陰極と前記第２の陽極との間の前記固体スラブに進入可能であるように構成されている請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記第２の陰極および前記第２の陽極が、イオン化された放射線が前記第２の陰極を通って、前記第２の陰極および前記第２の陽極に殆ど垂直に前記固体スラブに進入可能であるように構成されている請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記放射線入口が、平面放射線ビームが前記空間に進入するように構成され、前記読取り装置が、主に前記平面放射線ビームの横方向に分離された部分によってイオン化されて導き出された電子が個別に検出可能であるように構成されている請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の陰極と前記第１の陽極が互いに殆ど平行であり、前記第２の陰極と前記第２の陽極が互いに殆ど平行である請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の陰極と前記第１の陽極が互いに殆ど非平行であり、前記第２の陰極と前記第２の陽極が互いに殆ど非平行である請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
Ｘ線源と、同Ｘ線源と画像化すべき物体（７）との間に位置して、殆ど平面状のＸ線ビーム（１）を形成するための手段（５）、からなる請求項１乃至１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
イオン化半導体材料からなる前記固体スラブ（２５）が、前記放射線入口を通って前記空間に入った前記放射線の一部が前記空間を伝播して順次前記固体スラブに入るべく、前記第２の陰極と前記第２の陽極との間に設定された請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
イオン化半導体材料からなる前記固体スラブ（２５）が、固体スラブ中に入った前記イオン化放射線が前記空間に入ったイオン化放射線とは異なるように、前記第２の陰極と前記第２の陽極との間に設定された請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の陰極と第２の陰極が、単一の導電シートまたは導電層（１７）によって構成される請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
イオン化放射線の２つの分離されたビームを生成する手段であって、前記固体スラブ中に進入した前記イオン化放射線は前記ビームの１つから発生し、前記空間に進入したイオン化放射線は前記ビームの他の１つから発生する請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記固体スラブの前方の放射線経路中と、前記空間の前方の放射線経路中とにフィルタを含む請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１９】
第１および第２の検出器部分からなる検出器（９；９”）内で電離放射線を検出するための方法であって、
イオン化ガスで充填され、第１の陰極（１７）と第１の陽極（１９；１９”）の間に少なくとも部分的に設定されている前記第１の検出器部分の空間（１３）内に電離放射線（１）を進入させる工程であって、前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の距離は、前記放射線によるイオン化に続いて、イオン化ガス中に照射される蛍光光子の減衰長よりも短いことと、
前記放射線によってイオン化ガスをイオン化する工程と、
前記第１の陰極と第１の陽極の間に第１の電圧（Ｕ１）を印加して、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を第１の陽極方向にドリフトする工程と、
読取り装置（１９、２３；１９、２３”）によって該第１の陽極方向にドリフトされる電子を検出する工程と、
イオン化半導体材料からなり、第２の陰極（２１；１７）と第２の陽極（２３；２３”）との間に設定されている前記第２の検出器部分の固体スラブ（２５、２５”）内に放射線を進入させる工程と、
前記固体スラブ内に進入した前記放射線によってイオン化半導体材料をイオン化する工程と、
前記第１の陰極と第１の陽極の間に第２の電圧（Ｕ２）を印加して、前記半導体材料のイオン化中に生成される電子を第２の陽極方向にドリフトする工程と、
前記読取り装置によって該第１の陽極方向にドリフトされる電子を検出するのとは別に、第２の陽極方向にドリフトされる電子を検出する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
第１のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、イオン化ガスで充填された空間内に進入する工程と、
第２のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、イオン化半導体材料の固体スラブ内に進入する工程と、からなり、
前記第２のエネルギーまたはエネルギー範囲が、前記第１のエネルギーまたはエネルギー範囲よりも高い請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
イオン化半導体材料の前記固体スラブ（２５）内に進入した放射線が、イオン化ガスで充填される空間（１３）内に進入して、前記空間を透過した放射線の一部と同一である請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記放射線入口が、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間に進入可能であるように構成され、それにより、短距離電子が前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出され、長距離電子が前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出されるべく設定されていることと、
前記第１の陰極と第１の陽極との距離が、長距離電子の相互作用長よりも短く設定され、好ましくは、短距離電子の相互作用長よりも数倍短く設定された請求項１９乃至２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
所与の放射スペクトルを有するイオン化放射線を生成する放射線源（３）と、
間に第１の電圧（Ｕ１）を印加可能である第１の陰極（１７）および第１の陽極（１９）と、
イオン化ガスを充填可能であり、かつ前記第１の陰極と前記第１の陽極の間に少なくとも部分的に設定可能である空間（１３）と、
前記放射源によって生成された電離放射線（１）が前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の空間に進入して該イオン化ガスをイオン化するように構成された放射線入口（３３）と、
読取り装置（１９）と、
からなり、
前記電圧が、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を該第１の陽極方向にドリフトすべく設定され、
前記読取り装置が、該第１の陽極方向にドリフトされる電子を検出すべく設定され、
前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の距離は、前記進入したイオン化放射線によるイオン化に続いて、所与の組成と所与の圧力とを有するイオン化ガス中に照射される蛍光光子の減衰長よりも短いこと、を特徴とする放射線撮影装置であって、更に
前記放射源によって生成されたイオン化放射線がシンチレーション材料に進入して、その内部で光に変換されるべく設定されたシンチレーション材料（５５）と、
前記光を検出するための光検出装置（５３）と
を含む電離放射線を検出するための放射線撮影装置。
【請求項２４】
前記放射線入口が、広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が空間に進入可能であるように設定され、それにより、短距離電子が前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出され、長距離電子が前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出されることと、
前記第１の陰極と第１の陽極との距離が、長距離電子の相互作用長よりも短く好ましくは、短距離電子の相互作用長よりも数倍短い請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子をなだれ増幅するための気体なだれ増幅器から更になる請求項２３または２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記シンチレーション材料が、アレイ状に設定された複数の細長いシンチレータ部品（５５）からなる請求項２３乃至２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
前記複数の細長いシンチレータ部品が、前記シンチレーション材料内に進入した前記放射線の一部が前記複数の細長いシンチレータ部品の第１の端部に進入し、前記光検出装置が細長いシンチレータ部品のそれぞれの第２の端部に設定されるべく構成されている請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
さらに、各シンチレータ部品を隣接する部品から分離すべく前記シンチレータ部品間に配設された間隙障壁（５７）からなり、前記間隙障壁が、前記シンチレーション材料内に進入した前記放射線の一部を吸収する材料からなる請求項２６または２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記放射線入口が、平面放射線ビームが前記空間に進入可能であるように設定され、前記読取り装置と前記光検出装置との両方が、前記平面放射線ビームの横方向に分離された部分のイオン化によって主に導き出された電子を個別に検出すべく設定される請求項２３乃至２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
前記シンチレーション材料（５５）が、前記放射線入口を通って前記空間に進入した前記イオン化放射線の一部が前記空間を通って伝播し、続いて前記固体スラブに進入するように設定された請求項２３乃至２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記シンチレーション材料（５５）が、前記固体スラブに進入した前記イオン化放射線が前記空間を通って進入した前記放射線とは異なるように設定された請求項２３乃至２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
イオン化放射線の分離された２つのビームが生成され、前記固体スラブ中に進入したイオン化放射線が一方のビームから生成し、前記空間中に進入したイオン化放射線が他方のビームを生成する請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
第１の検出器部分および第２の検出器部分からなる検出器（９’）内で電離放射線を検出するための方法であって、
イオン化ガスで充填可能であり、陰極（１７）と陽極（１９）の間に少なくとも部分的に構成されている前記第１の検出器セクションの空間（１３）内に電離放射線（１）を進入させる工程であって、前記第１の陰極と前記第１の陽極との間の距離は、前記イオン化放射線によるイオン化に続いて、イオン化ガス中に照射される蛍光光子の減衰長よりも短いことと、
前記放射線によってイオン化ガスをイオン化する工程と、
前記陰極と陽極の間に電圧（Ｕ１）を印加して、前記イオン化ガスのイオン化中に生成される電子を該陽極方向にドリフトする工程と、
読取り装置（１９）によって該陽極方向にドリフトされる電子を検出する工程と、
前記第２の検出器部分のシンチレーション材料（５５）内に放射線を進入させる工程と、
前記シンチレーション材料内に進入した前記放射線を光に変換する工程と、
前記光を検出する工程と、
からなる方法。
【請求項３４】
第１のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、イオン化ガスで充填された前記空間内に進入する工程と、
第２のエネルギーまたはエネルギー範囲の放射線が、シンチレーション材料内に進入し、前記第２のエネルギーまたはエネルギー範囲が、前記第１のエネルギーまたはエネルギー範囲よりも高いことと、からなる請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記シンチレーション材料内に進入した放射線が、イオン化ガスで充填された前記空間内に進入して、前記空間を透過した放射線の一部と同一である請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
広帯域エネルギー・スペクトルを有する放射線が前記空間内に入り、
短距離電子は、前記広帯域放射線のより低いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出され、長距離電子は、前記広帯域放射線のより高いエネルギーの放射線によるイオン化によって放出されることと、
前記第１の陰極と第１の陽極との距離が、長距離電子の相互作用長よりも短く、好ましくは、短距離電子の相互作用長よりも数倍短い請求項３５に記載の方法。
【国際調査報告】
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