(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外部電極と、
前記外部電極に内包され、前記外部電極の一端側から他端側に軸方向に延在する棒状の内部電極と、
前記一端側において、前記外部電極と前記内部電極との間に設けられ、前記内部電極の側壁を囲む筒状のガード電極と、
前記一端側において、前記内部電極と前記ガード電極との間に設けられた絶縁部と、
前記ガード電極の先端よりも前記他端側に広がる領域Ａに設けられた電気絶縁材料からなる電子遮蔽部と、を備える電離箱。
【請求項２】
前記領域Ａは、空気で満たされていると仮定したときに、Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＳＤＳ）法による計算により発生するイオンの運動軌跡を求め、上記ガード電極に到達するイオンが発生した領域である、請求項１に記載の電離箱。
【請求項３】
前記電子遮蔽部は、前記領域Ａのうち、該領域Ａよりも前記他端側に広がる領域Ｂと接する部分に設けられる、請求項２に記載の電離箱。
【請求項４】
前記電子遮蔽部が、前記領域Ａの全体に設けられてなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電離箱。
【請求項５】
前記電気絶縁材料が、空気よりも高密度を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電離箱。
【請求項６】
前記電気絶縁材料が、樹脂材料および無機材料の少なくとも一つからなる、請求項５記載の電離箱。
【請求項７】
前記電子遮蔽部は少なくとも前記ガード電極の先端を覆うように形成されてなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電離箱。
【請求項８】
筒状の外部電極と、前記外部電極に内包され、前記外部電極の一端側から他端側に軸方向に延在する棒状の内部電極と、前記一端側において、前記外部電極と前記内部電極との間に設けられ、前記内部電極の側壁を囲む筒状のガード電極と、前記一端側において、前記内部電極と前記ガード電極との間に設けられた絶縁部とを有する電離箱の製造方法であって、
前記電離箱内が空気で満たされていると仮定し、Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＳＤＳ）法による計算を行って発生するイオンの運動軌跡を求め、上記ガード電極に到達するイオンが発生した領域を推定するステップと、
前記推定された領域に電気絶縁材料からなる電子遮蔽部を形成するステップと、を含む、前記電離箱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電離箱とその製造方法に関する。
本願は、２０１８年９月１３日に、日本に出願された特願２０１８−１７１９１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
放射線によるがん治療は、がん細胞の放射線への耐性が、正常細胞に比べて低いことを利用している。この耐性の違いは一般的にはそれほど大きくないため、正常細胞にダメージを与えずに放射線治療を行うには、放射線の投与量（線量）を正確に決めなくてはならない。がん治療に用いられる線量は水吸収線量［Ｇｙ＝Ｊ／ｋｇ］であり、これは、単位質量の水に放射線が与えるエネルギー量として定義される。国立研究開発法人産業技術総合研究所は、水吸収線量の一次標準を整備しており、ユーザー（主に病院）から持ち込まれる空気式の電離箱（例えば、非特許文献１参照。）に、校正定数Ｎ［Ｇｙ／Ｃ］を与えている。ユーザーは、電離箱を照射したときの電離箱の電荷出力Ｑ［Ｃ］を用いて、水吸収線量をＮＱ［Ｇｙ］で決定している。これにより、水中の特定の一点（基準点）での線量を正確に決定することができる。【０００３】
治療を行う患者は、有限な大きさを有し、呼吸などに伴って臓器の位置が変化するので、放射線量は、患者の位置ごと、時間ごとに違う（線量分布）。このため、基準点で線量を決めるだけでは不十分であることは明白である。放射線治療では、モンテカルロ法などを用いた線量計算によって、患者の体内の線量分布を予想し、基準点の線量との関係を決定することにより、患者の大きさによらず、治療できるようになっている。一方、治療中の患者の臓器の位置の変化については、なるべく患者が動かないように固定するなどの対策が取られているが、抜本的な対策とはなっていない。【０００４】
近年、線量分布の決定精度をより良くする可能性のある、放射線治療装置が開発されている。この放射線治療装置は、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）の撮影装置を備えており、ＭＲＩをリアルタイムで撮影しながら放射線を照射することにより、患者の臓器の位置変化にも対応できる構成となっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ社  Ｅｘｒａｄｉｎチャンバ  製品カタログURL: https://www.standardimaging.com/uploads/files/Exradin_BR_1180-27.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の放射線治療装置には、ＭＲＩ画像を取得するため、テスラオーダーの直流の強磁場が常時印加されている。電離箱に入射する電子は、この強磁場によるローレンツ力を受けるため、その軌道が大きく曲げられる。このため電離箱の出力が、磁場の方向とその方向に平行な面にある電離箱の軸方向とのなす角度によって変化することが知られている。この現象は、磁場中で電離箱の出力（感度）から放射線量を決める上で問題となっている。【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、磁場中においても、磁場方向に対する電離箱の軸方向による電離箱の感度変化を低減することが可能な電離箱およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。【０００９】
（１）本発明の一態様に係る電離箱は、筒状の外部電極と、上記外部電極に内包され、上記外部電極の一端側から他端側に軸方向に延在する棒状の内部電極と、上記一端側において、上記外部電極と上記内部電極との間に設けられ、上記内部電極の側壁を囲む筒状のガード電極と、上記一端側において、上記内部電極と上記ガード電極との間に設けられた絶縁部と、上記ガード電極の先端よりも上記他端側に広がる領域Ａに設けられた電気絶縁材料からなる電子遮蔽部と、を備える。【００１０】
上記態様によれば、ガード電極の先端よりも上記他端側に広がる領域Ａに電気絶縁材料からなる電子遮蔽部が設けられている。領域Ａと領域Ａの他端側に広がる領域との間を行き来する電子を遮蔽することで、電離箱に印加された磁場に対して電離箱の軸方向が変化したときに、その行き来する電子の影響を低減する。その結果、電子が付着したイオンの内部電極に到達する数の変動を抑制することができる。したがって、上記態様の電離箱では、磁場中においても、磁場方向に対する磁場方向と平行な面内における電離箱の軸方向による電離箱の感度変化、すなわち、電離箱の感度の方向特性の異方性を低減することができる。【００１１】
（２）前記（１）に記載の電離箱において、前記領域Ａは、空気で満たされていると仮定したときに、Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＳＤＳ）法による計算により発生するイオンの運動軌跡を求め、上記ガード電極に到達するイオンが発生した領域であることが好ましい。【００１２】
（３）前記（２）に記載の電離箱において、前記電子遮蔽部は、前記領域Ａのうち、該領域Ａよりも前記他端側に広がる領域Ｂと接する部分に設けられることが好ましい。【００１３】
（４）前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の電離箱において、前記電子遮蔽部が、前記領域Ａの全体に設けられてなることが好ましい。【００１４】
（５）前記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の電離箱において、前記電気絶縁材料が、空気よりも高密度を有することが好ましい。【００１５】
（６）前記（５）に記載の電離箱において、前記電気絶縁材料が、樹脂材料および無機材料の少なくとも一つからなることが好ましい。【００１６】
（７）前記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の電離箱において、前記電子遮蔽部は少なくとも前記ガード電極の先端を覆うように形成されてなることが好ましい。【００１７】
（８）本発明の一態様に係る電離箱の製造方法は、筒状の外部電極と、上記外部電極に内包され、上記外部電極の一端側から他端側に軸方向に延在する棒状の内部電極と、上記一端側において、上記外部電極と上記内部電極との間に設けられ、上記内部電極の側壁を囲む筒状のガード電極と、上記一端側において、上記内部電極と上記ガード電極との間に設けられた絶縁部とを有する電離箱の製造方法であって、上記電離箱内が空気で満たされていると仮定し、ＳＤＳ法による計算を行って発生するイオンの運動軌跡を求め、上記ガード電極に到達するイオンが発生した領域を推定するステップと、上記推定された領域に電気絶縁材料からなる電子遮蔽部を形成するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１８】
上記態様によれば、上記電離箱内が空気で満たされていると仮定し、ＳＤＳ法による計算を行って発生するイオンの運動軌跡を求め、上記ガード電極に到達するイオンが発生した領域に電気絶縁材料からなる電子遮蔽部が設けられている。電子遮蔽部によってガード電極と外部電極とで挟まれた領域と、そのガード電極の先端よりも上記他端側に広がる領域との間を行き来する電子を遮蔽することで、電離箱に印加された磁場に対して電離箱の軸方向が変化したときに、その行き来する電子の影響を低減して、電子が付着したイオンの内部電極への到達数の変動を抑制することができる。したがって、上記態様の製造方法では、磁場中においても、磁場方向に対する磁場方向と平行な面内における電離箱の軸方向による電離箱の感度変化、すなわち、電離箱の感度の方向特性の異方性を低減した電離箱を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施形態に係る電離箱の要部断面図である。
【図２】電離箱を駆動した際に形成される電位分布（ａ）とイオンの運動（ｂ）について、シミュレーションした結果を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）変形例となる電離箱の要部断面図である。
【図４】実施例１の電離箱の構成および有感領域と不感領域の分布について、シミュレーションした結果を示す図である。
【図５】実施例２の電離箱の構成および有感領域と不感領域の分布について、シミュレーションした結果を示す図である。
【図６】実施例３の電離箱の構成および有感領域と不感領域の分布について、シミュレーションした結果を示す図である。
【図７】実施例４の電離箱の構成および有感領域と不感領域の分布について、シミュレーションした結果を示す図である。
【図８】実施例５の電離箱の構成および有感領域と不感領域の分布について、シミュレーションした結果を示す図である。
【図９】（ａ）比較例１の電離箱の有感領域における出力について、測定した結果とシミュレーションした結果を比較したグラフである。（ｂ）比較例１の電離箱の不感領域における出力について、シミュレーションした結果を示すグラフである。（ｃ）比較例１の電離箱の有感領域における出力と不感領域における出力について、シミュレーション結果同士を合成したグラフである。
【図１０】本発明の実施例６、比較例２の電離箱の出力を比較したグラフである。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）実施例２〜５の電離箱についての実施例７〜１０と比較例３〜６の出力を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した実施形態に係る電離箱とその製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２１】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電離箱１００の構成を模式的に示す要部断面図である。電離箱１００は、軸方向に延在する外部電極１０１と、外部電極と同一の軸方向に延在する内部電極（中心電極）１０２と、ガード電極１０３と、絶縁部１０４と、電子遮蔽部１０５と、を備えている。図１（ａ）は、外部電極１０１、内部電極１０２の軸方向に沿った断面図であり、図１（ｂ）は、軸方向と垂直な方向に沿った断面図である。図１（ａ）において、磁場Ｂが紙面の奥から手前に印加されている。実線矢印は、電離箱に対する電子の入射方向を表し、破線矢印は、ローレンツ力を受けた電子が進む方向を表している。
【００２２】
外部電極１０１は、導電性部材、例えばグラファイト、金属等からなり、一端１０１ａ側が開口し、他端１０１ｂ側が塞がった筒状の電極であり、電離箱１００の外枠を構成している。外部電極１０１で囲まれる空間は、室温で大気圧の空気で満たされている。
【００２３】
内部電極１０２は、導電性部材、例えば金属等からなり、外部電極１０１に内包され、外部電極の一端１０１ａ側から他端１０１ｂ側に、外部電極の軸方向Ｌに沿って延在する棒状の電極である。内部電極１０２の中心軸の位置は、外部電極の中心軸の位置に重なっている。
【００２４】
ガード電極１０３は、金属部材からなり、一端１０１ａ側において、外部電極１０１と内部電極１０２との間に設けられ、内部電極１０２の側壁を囲む筒状の電極である。ガード電極１０３の中心軸の位置も、外部電極の中心軸の位置に重なっている。
【００２５】
絶縁部１０４は、電気絶縁材料からなり、一端１０１ａ側において、外部電極１０１とガード電極１０３との間および内部電極１０２とガード電極１０３との間に設けられている。ガード電極１０３は、この絶縁部１０４に放射線が直接入射したときに、発生した電流が内部電極１０２に流れ込むのを防ぐ機能を有している。
【００２６】
電離箱１００を動作させる場合には、外部電極１０１は、電気的に接地され、外部電極１０１と内部電極１０２の間、および外部電極１０１とガード電極１０３の間には、それぞれ高電圧（数１００Ｖ）を印加する電源（不図示）が接続される。これにより、外部電極１０１から、内部電極１０２、ガード電極１０３、のそれぞれに向かう電場が発生した状態となる。なお、高電圧および接地する電極を上記の逆にしてもよい。
【００２７】
この状態で電離箱１００内に入射した電子は、空気分子と反応して多くのイオン対を発生させる。発生したイオン対のうち、陽イオンは外部電極１０１に、陰イオンは内部電極１０２に、それぞれ引き寄せられる。
【００２８】
空気中に生成されるイオン対の数は、電離箱に入射した電子が空気に与えるエネルギーに比例する。そのため、内部電極１０２と電源との間に計数装置を接続し、その出力結果から内部電極１０２に到達した陰イオンの数を測定することにより、入射電子数、ひいては放射線量を推定することができる。
【００２９】
上述したように、外部電極１０１と内部電極１０２、外部電極１０１とガード電極１０３の間に電圧を印加したとき、電離箱１００内の空間は、その電位分布から、外部電極１０１から内部電極１０２に向かう電場が発生する領域Ｒ１と、外部電極からガード電極に向かう電場が発生する領域Ｒ２とに分けられる。本明細書においては、領域Ｒ１、Ｒ２を、それぞれ有感領域Ｒ１、不感領域Ｒ２と定義する。電離箱１００においては、有感領域Ｒ１に発生したイオンのみから放射線量を測定することになる。
【００３０】
図１（ｃ）は、図１（ａ）における、ガード電極１０３の先端１０３ａの周辺領域Ｒを拡大した図である。不感領域Ｒ２は、ガード電極１０３と外部電極１０１とで挟まれた第一領域Ｒ２１と、ガード電極の先端１０３ａよりも他端側１０１ｂに広がる第二領域（領域Ａ）Ｒ２２とで構成されている。電離箱１００内の空間（外部電極１０１で囲まれる空間）において、第一領域Ｒ２１、第二領域Ｒ２２を除いた第三領域（領域Ｂ）Ｒ１が、有感領域Ｒ１となる。
【００３１】
電子遮蔽部１０５は、少なくとも第二領域Ｒ２２に設けられている。図１では、電子遮蔽部１０５が、第二領域Ｒ２２の全体に設けられている場合について例示されているが、変形例として後述するように、電子遮蔽部１０５は、少なくとも、有感領域Ｒ１と不感領域Ｒ２との間の境界部分に設けられていればよい。電子遮蔽部１０５は、ガード電極の先端１０３ａを覆うように形成されていることが好ましい。電子遮蔽部１０５は、電気絶縁材料からなり、空気よりも高密度の材料からなることが好ましい。電気絶縁材料は、樹脂材料、ガラスおよび無機材料、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２等の絶縁性の金属酸化物であることが好ましい。
【００３２】
電離箱１００内の空間（以下では、電離空洞と呼ぶことがある）における有感領域Ｒ１、不感領域Ｒ２（第一領域Ｒ２１、第二領域Ｒ２２）の分布は、実際には、電離箱１００内が空気で満たされていると仮定した上で、Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＳＤＳ）法による計算を行って求めることができる。具体的には、電離箱１００の形状を三次元ＣＡＤデータとして抽出し、このデータを、シミュレーションソフト（ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＳＥＲＶＩＣＥＳ社製ＳＩＭＩＯＮ（登録商標））を用いてコンピュータで読み込んで計算を行う。そして、電離箱が円筒対称（軸対称）であることを考慮し、外部電極１０１を接地し、内部電極１０２とガード電極１０３に数１００Ｖの高電圧を印加した場合について、電離箱１００内の電位分布を計算する。ＳＤＳ法は、電磁場が印加されている高密度な媒質中のイオンの運動を、イオンの拡散とイオンのドリフトを考慮して計算する方法である。
【００３３】
図２（ａ）、（ｂ）は、電離箱を駆動した際に形成される電位分布とイオンの運動について、シミュレーションした結果を示す図である。図２（ａ）を参照するに、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ社製のＡ１ＳＬＭＲ電離箱１００Ａ内の電位分布について計算した結果を示す図である。外部電極１０１Ａに０Ｖ、内部電極１０２Ａに＋３００Ｖの電圧を印加している。電離箱１００Ａ内の空間に、等電位線Ｐが描かれている。外部電極１０１Ａからの距離が、内部電極１０２Ａとガード電極１０３Ａとで異なるため、電離箱のステム１００Ｓのところで、等電位線Ｐが大きく曲がっている。
【００３４】
電離空洞に生じるイオンの初期運動エネルギーは、理想気体の状態方程式を考慮すると、ＭＶ２／２＝３kＢＴ／２と評価することができる。ここで、Ｍは空気の平均分子質量（おおよそ２８．９５ｕ）、Ｖはイオンの平均速度、kＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度を意味している。温度Ｔを室温と仮定すると、イオンの初期運動エネルギーは、０．０４ｅＶ程度と見積もることができる。
【００３５】
図２（ｂ）を参照するに、電離箱中に発生したイオンの運動をＳＤＳ法で計算した結果を示す図である。ここでは、平均分子質量のイオンを、外部電極１０１Ａ付近において軸方向Ｌに等間隔で発生させている。イオンが、衝突によって運動エネルギーを頻繁に失うため、等電位面にほぼ垂直に運動している。この結果より、イオンの軌跡が、ガード電極１０３と内部電極１０２とに別れている境界が不感領域Ｒ２と有感領域Ｒ１の境界であり、この境界Ｃを推定することができる。
【００３６】
なお、強磁場を印加した場合であっても、ローレンツ力ｑｖＢが速度に比例する力であり、衝突によりイオンの速度が失われるので、イオンの運動軌跡に磁場の影響が表れにくくなることが分かっている。
【００３７】
図１に戻り、電子遮蔽部１０５が設けられた第二領域Ｒ２２では、電子が動きにくくなるため、第二領域Ｒ２２の電子は、有感領域（第三領域）Ｒ１に飛び出しにくい。また、第一領域Ｒ２１の電子も、第二領域Ｒ２２の電子遮蔽部１０５が壁となって、有感領域Ｒ１に飛び出しにくい。つまり、電子遮蔽部１０５を設けることによって、不感領域Ｒ２から有感領域Ｒ１に向かって、電子が移動するのを妨げることができる。一方、電子遮蔽部１０５は、有感領域Ｒ１から入ろうとする電子を跳ね返すことができ、その結果として、電子遮蔽部１０５は、有感領域Ｒ１から不感領域Ｒ２に向かって、電子が移動するのを妨げることもできる。
【００３８】
図３（ａ）、（ｂ）は、図１に示した電離箱１００の変形例の要部断面図である。電離箱１００では、電子遮蔽部１０５が、不感領域Ｒ２を構成する第二領域Ｒ２２の全体に設けられている。これに対し、図３（ａ）に示す電離箱では、電子遮蔽部１０５が、第二領域Ｒ２２のうち、第二領域Ｒ２２よりも他端１０１ｂ側に広がる有感領域Ｒ１（第三領域）と接する部分（有感領域Ｒ１との境界近傍）のみに設けられている。この電離箱の他の構成については、電離箱１００の構成と同様であり、電離箱１００と対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。電子が動きにくくなる電子遮蔽部１０５が小さく設けられた電離箱でも、電離箱１００ほどではないが、有感領域Ｒ１と不感領域Ｒ２との間での電子の行き来を遮蔽する機能を有する。
【００３９】
図３（ｂ）に示す電離箱では、電子遮蔽部１０５が、ガード電極１０３の先端を含む第二領域Ｒ２が形成され、それに加えて第一領域Ｒ１にも形成されている。すなわち、第一領域Ｒ１および第二領域Ｒ２が電気絶縁材料で形成されている。この電離箱の他の構成については、電離箱１００の構成と同様であり、電離箱１００と対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。電子が動きにくくなる電子遮蔽部１０５が第一領域Ｒ１および第二領域Ｒ２に設けられているので、電離箱１００と比べて、有感領域Ｒ１と不感領域Ｒ２との間での電子の行き来を遮蔽する機能が高い。なお、電子遮蔽部１０５は、絶縁部１０４の少なくとも一部を覆うように形成されていてもよい。
【００４０】
上述した電離箱は、どのような手順で製造してもよいが、例えば次の手順で製造することができる。まず、電離箱において、有感領域Ｒ１と不感領域Ｒ２の境界の位置を推定し、少なくとも境界部分が遮蔽されるように、電子遮蔽部の形状・サイズを決定する。境界の位置は、電離箱内が空気で満たされていると仮定し、ＳＤＳ法による計算を行って求めることができる。具体的には、外部電極１０１から内部電極１０２に向かう電場が発生する有感領域Ｒ１と、外部電極１０１からガード電極１０３に向かう電場が発生する不感領域Ｒ２の分布を計算して求め、それらの境界の位置を推定する。
【００４１】
推定される境界の位置に基づき、所定の形状（リング状等）・サイズの電子遮蔽部１０５を作製するための鋳型を準備する。この鋳型に電子遮蔽部１０５用の材料を載置し、固化させる。続いて、鋳型から固化した電子遮蔽部１０５を外し、これを、筒状の金属部材からなる外部電極１０１の内壁面、または棒状の金属部材からなる内部電極１０２の外壁面の所定の位置に勘合させる。
【００４２】
続いて、外部電極の一端１０１ａ側から、電子遮蔽部１０５が外部電極１０１と内部電極の間に勘合されるように、外部電極１０１で囲まれる空間に、内部電極１０２およびガード電極１０３を挿入する。このとき、外部電極１０１、内部電極１０２、ガード電極１０３の中心軸同士が揃うようにする。なお、電子遮蔽部１０５と外部電極１０１の内壁面、電子遮蔽部１０５と内部電極１０２の外壁面のうち一方または両方を、接着剤等を用いて接着させてもよい。最後に、内部電極１０２、ガード電極１０３との間に、絶縁部１０４の材料を充填することにより、上述したような電離箱を得ることができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る電離箱１００では、第一領域Ｒ２１と第二領域Ｒ２２からなる不感領域Ｒ２と、その外部にある有感領域Ｒ１との間に、電子遮蔽部１０５が設けられており、有感領域Ｒ１と不感領域Ｒ２との間での電子の行き来を、妨げられるように構成されている。そのため、磁場に対する電離箱１００の向きの変化に伴い、有感領域Ｒ１と不感領域Ｒ２との間を行き来する電子の数が変化する問題を回避することができ、その結果として、内部電極１０２に到達する電子が付着したイオンの数の変動を抑えることができる。したがって、本実施形態に係る電離箱１００では、磁場がある環境においても、磁場に対して回転させることによる測定結果の変化（方向特性）を小さく抑えることができ、安定した出力を得ることができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。【００４５】
実施例１〜５として、様々な形状・サイズの電離箱に対してＳＤＳ法による計算を行い、内部空間における電位分布を求めて内部空間を有感領域と不感領域とに区分けした。【００４６】
図４〜８は、実施例１〜５の電離箱１３０〜１３４の構成と内部空間を有感領域Ｒ１と不感領域Ｒ２とを示す図である。電離箱１３０〜１３４は、図１に示した電離箱１００と同様の構成を有している。電離箱１３０〜１３４においても、不感領域Ｒ２は、外部電極１０１とガード電極１０３とで挟まれた第一領域Ｒ２１と、そこから外部電極の他端１０１ｂ側に突出した第二領域Ｒ２２とで構成され、第二領域Ｒ２２よりも他端１０１ｂ側の領域が有感領域Ｒ１となっている。ただし、電離箱１３０〜１３４は、それぞれ、電離箱１００と形状・サイズが異なる部分を有する。【００４７】
次に、比較例１として、図４の実施例１の電離箱１３０のうち電子遮蔽部１０５を除いて空気で置換したものを用い、０．３５Ｔの磁場の方向に対して電離箱の軸方向を回転させた場合に、有感領域において、回転角度ごとに得られる出力電流のシミュレーション（モンテカルロコード（ＥＧＳ５））を行った。また、比較例１の電離箱を用い、有感領域において回転角度ごとに得られる出力電流の実測も行った。【００４８】
図９（ａ）は、比較例１の電離箱によるシミュレーション結果と実測の結果を比較するグラフである。グラフの横軸は、磁場に対する電離箱の回転角度［°］を示している。グラフの縦軸は、内部電極に接続した計数装置で検出される出力電流（電離箱出力）を回転角度０°における出力電流で規格化した相対出力電流を示している。【００４９】
シミュレーションおよび実測データは、電離箱の回転によって、得られる出力が５％程度変動することが分かる。また、シミュレーションが、実測データとほぼ一致していることから、ここで適用したシミュレーションの手法が、実測データを精度よく再現できていることが分かる。【００５０】
比較例１の電離箱の不感領域において、回転角度ごとに得られる出力電流のシミュレーションを行った。図９（ｂ）はその結果を示すグラフであり、グラフの横軸、縦軸は、図９（ａ）と同様である。図９（ａ）のグラフとの比較から、不感領域の方向特性は、有感領域と反対の方向特性を示していることが分かる。【００５１】
図９（ｃ）は、比較例１の電離箱において、シミュレーションにより、回転角度ごとに得られる有感領域と不感領域の合成出力を示すグラフであり、グラフの横軸、縦軸は、図９（ａ）、（ｂ）と同様である。このグラフから、電離箱の回転による出力変動は、電離箱全体としてはほぼ抑えられていることが分かる。【００５２】
次に、実施例６として図４の実施例１の電離箱１３０を用い、磁場に対して垂直な面内に配置された電離箱１３０の軸方向を回転させた場合に、回転角度ごとに得られる出力電流のシミュレーションを行った。不感領域全体（第一領域Ｒ２１および第二領域Ｒ２２）を電子遮蔽部１０５とし、その材料としては絶縁材料であるポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を用いた。また、比較例２として、電離箱１３０のうち電子遮蔽部１０５を除いたものを用い、実施例１と同じ条件で回転させ、回転角度ごとに得られる出力電流を測定した。【００５３】
図１０は、実施例６のシミュレーション結果、および比較例２の測定結果を示すグラフである。グラフの横軸、縦軸は、図９と同様である。【００５４】
回転角度ごとの実施例６の出力の変動が、比較例２の出力の変動に比べて大幅に減少しており、さらに、変動幅が、シュミューレーション結果の平均値の０．５％以内に抑えられている。この結果から、実施例６の電離箱では、磁場に対する電離箱出力の方向特性がほとんど消せていることが分かる。【００５５】
実施例７〜１０として、図５〜図８の実施例２〜５の電離箱１３１〜１３４を用い、磁場の方向に対して磁場の方向に平行な面内で電離箱１３１〜１３４の軸方向を回転させた場合に、回転角度ごとに得られる出力電流のシミュレーションを行った。【００５６】
比較例３〜６として、電離箱１３１〜１３４のうち電子遮蔽部１０５を除いて空気で置換したものを用い、実施例６と同じ条件で回転させ、回転角度ごとに得られる出力電流を測定した。【００５７】
図１１（ａ）は、実施例７と比較例３の結果を比較するグラフである。図１１（ｂ）は、実施例８と比較例４の結果を比較するグラフである。図１１（ｃ）は、実施例９と比較例５の結果を比較するグラフである。そして、図１１（ｄ）は、実施例１０と比較例６の結果を比較するグラフである。グラフの横軸、縦軸は、図８、９と同様である。【００５８】
図１１（ｂ）のグラフでは、実施例７の方向特性は、比較例３に対して若干小さくなっている。これは、電離箱内の空間の体積が大きい場合、方向特性に対しては、有感領域と不感領域の間での電子の行き来の寄与（行き来効果）より、ローレンツ力によって曲げられた電子の軌道の長さの寄与（曲げ効果）の方が大きくなっているためである。【００５９】
これに対し、図１１（ａ）、（ｃ）および（ｄ）のグラフでは、実施例７、９および１０の方向特性が、それぞれ比較例４〜６の方向特性に比べて大幅に小さくなっている。これは、電離箱内の空間の体積が小さく、方向特性に対して、曲げ効果の寄与よりも行き来効果の寄与の方が大きくなっており、電子遮蔽部の効果が顕著となっているためである。
【符号の説明】
【００６０】
１００、１００Ａ、１３０〜１３４・・・電離箱
１００Ｓ・・・ステム
１０１、１０１Ａ・・・外部電極
１０１ａ・・・外部電極の一端
１０１ｂ・・・外部電極の他端
１０２、１０２Ａ・・・内部電極
１０３、１０３Ａ・・・ガード電極
１０３ａ・・・ガード電極の先端
１０４・・・絶縁部
１０５・・・電子遮蔽部
Ｃ・・・境界
Ｌ・・・軸方向
Ｐ・・・等電位線
Ｒ・・・ガード電極の先端の周辺領域
Ｒ１・・・有感領域（第三領域、領域Ｂ）
Ｒ２・・・不感領域
Ｒ２１・・・第一領域
Ｒ２２・・・第二領域（領域Ａ）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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