(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電離可能物質で満たされたチャンバ（１３）と、第１（１７、１８）及び第２（２７、２９）の電極部と、放射線入射口（３３）と、電子なだれ増幅手段と、読取り部（２９）を含む検出器において電離放射線をスペクトル分解して検出するための方法であって、
第１と第２の電極部との間にそれらとほぼ平行に、電離可能物質を電離するための放射線ビーム（１）をチャンバ内に入射する段階であって、前記放射線ビーム（１）は広帯域スペクトルの放射線から構成される前記段階と、
電離中に生成された電子を電子なだれにより増幅する段階と、を含む前記方法において、
読取り部（２７、２９）によって、入射放射線ビームの方向に区切られたチャンバの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNを個別に検出する段階と、
前記電離可能物質における前記広帯域放射線の吸収に対するスペクトル分解された吸収データを提供する段階と、
吸収データから、前記広帯域放射線（１）の異なるスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM 及びチャンバの異なる前記区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN に対する重み付け係数Ｗ11、Ｗ21、・・・、ＷM1、Ｗ12、Ｗ22、・・・、ＷM2、・・・、Ｗ1N、Ｗ2N、・・・、ＷMNを求める段階と、
チャンバの異なる区間での電離から主として得られる前記検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNと前記重み付け係数とによって、それぞれの検出電子なだれ、及び／又は前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるこれに応じて発生したイオンＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを求める段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記各重み付け係数は、それぞれの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN のそれぞれのスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM の光束Φ11、Φ21、・・・、ΦM1、Φ12、Φ22、・・・、ΦM2、・・・、Φ1N、Φ2N、・・・、ΦMNにほぼ比例することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、
前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを、数式、すなわち、
【数１】
0004969755.tif 000005
を解くことによって求める段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、チャンバ区間の数Ｎに等しいことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、チャンバ区間の数Ｎより小さいことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、少なくとも２であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、少なくとも３であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、少なくとも５であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、少なくとも７であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、このスペクトルにおけるスペクトル上の細部、特に、狭帯域の共鳴ピーク又は二重ピークに分解されるように、広帯域放射線のスペクトルによって選択されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法であって、
電離可能物質は、気体、液体、又は固体であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
電離可能物質は、不活性気体から構成されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法であって、
電子は、気体、液体、又は固体材料において、なだれ増幅されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
電子は、不活性気体から構成される物質において、なだれ増幅されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の方法であって、
チャンバの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN の長さが異なることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の方法であって、
広帯域放射線のスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM のスペクトル幅が異なることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の方法であって、
チャンバの区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNを、前記電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンによって誘起されたパルスをカウントすることによって個別に検出する段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の方法であって、
チャンバの区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNを、前記電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンによって誘起されたパルスを積分することによって個別に検出する段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
パルスの積分は、パルスの振幅値の和から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれかに記載の方法であって、
前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの求められた検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを、既知の基準スペクトルを用いて更に較正することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれかに記載の方法であって、更に、
チャンバ内に平面放射線ビーム（１）の形態で放射線ビームを入射する段階と、
読取り部（２９）によって、前記平面放射線ビームの縦方向に区切られた部分Ｙ1 、Ｙ2 、・・・、ＹK による電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳY1、ＳY2、・・・、ＳYKを個別に検出する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記平面放射線ビームの縦方向に区切られた各部分Ｙ1 、Ｙ2 、・・・、ＹK に対して、
読取り部（２９）によって、入射放射線ビームの方向に区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳXn,Yk （ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）を個別に検出する段階と、
チャンバの異なる区間から主として得られる前記検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳXn,Yk （ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）と前記重み付け係数とによって、前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳEm,Yk （ｍ＝１、２、・・・、Ｍ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）を求める段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２０のいずれかに記載の方法であって、
放射線ビーム（１）は、チャンバに入射される前に、対象物を透過又は対象物で反射されることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、
前記広帯域放射線の各スペクトル成分の値をそれぞれ提供する段階と、
前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの求められた検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを各スペクトル成分の前記提供された値からそれぞれ差し引くことによって、前記対象物によるＸ線放射線のスペクトル分解された吸収に対する吸収スペクトルを提供する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１乃至２０のいずれかに記載の方法であって、２度繰返され、
一度は、放射線ビーム（１）が、チャンバに入射される前に、測定対象物（７）を透過又は測定対象物（７）で反射され、
一度は、放射線ビーム（１）が、前記測定対象物を透過又は前記測定対象物で反射されずに、チャンバ内に入射され、更に、
前もって前記測定対象物を透過又は前記測定対象物で反射させた前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの求められた電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンを、前もって前記測定対象物を透過又は前記測定対象物で反射させない前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの求められた電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンから、差し引くことによって、前記対象物によるＸ線放射線のスペクトル分解された吸収に対する吸収スペクトルを提供する段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載の方法であって、
放射線ビームが、前記対象物を透過することによって、前記対象物と干渉し、更に、
前記対象物に含まれる様々な要素Ｍ1 、Ｍ2 、・・・、ＭL の数Ｌを識別する段階と、
前記各要素Ｍl （ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）に対して、光子エネルギに依存する単位長さあたりの吸収値Ａml（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）を提供する段階と、  前記対象物によるＸ線放射線のスペクトル分解された吸収に対する前記得られた吸収スペクトルと、前記提供された光子エネルギに依存する単位長さあたりの吸収値Ａml（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）とによって、前記放射線ビームが透過する前記各要素の量ｃl （ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）を求める段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
前記放射線ビームが透過する前記各要素の量ｃl （ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）が、以下の数式、すなわち、ＳEm（ａｂｓ）（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）が、前記対象物によるＸ線放射線のスペクトル分解された吸収に対する前記得られた吸収スペクトルである場合、
【数２】
0004969755.tif 000006
を解くことによって求められることを特徴とする方法。
【請求項２８】
電離可能物質で満たされたチャンバ（１３）と、第１（１７、１８）及び第２（２７、２９）の電極部と、放射線入射口（３３）と、電子なだれ増幅手段と、読取り部（２９）を含む検出器において電離放射線をスペクトル分解して検出するための装置であって、
第１と第２の電極部との間にそれらとほぼ平行に、電離可能物質を電離するための放射線ビーム（１）がチャンバ内に入射し、前記放射線ビーム（１）は広帯域スペクトルの放射線から構成され、
電子なだれ増幅手段は、電離中に生成された電子を電子なだれにより増幅するために構成される前記装置において、
読取り部（２７、２９）は、入射放射線ビームの方向に区切られたチャンバの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNを個別に検出するために構成され、
処理手段は、
（ｉ）前記電離可能物質における前記広帯域放射線の吸収に対するスペクトル分解された吸収データを保持する段階と、
（ｉｉ）吸収データから、前記広帯域放射線（１）の異なるスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM 及びチャンバの異なる前記区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN に対する重み付け係数Ｗ11、Ｗ21、・・・、ＷM1、Ｗ12、Ｗ22、・・・、ＷM2、・・・、Ｗ1N、Ｗ2N、・・・、ＷMNを求める段階と、
（ｉｉｉ）チャンバの異なる区間での電離から主として得られる前記検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNと前記重み付け係数とによって、それぞれの検出電子なだれ、及び／又は前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるこれに応じて発生したイオンＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを求める段階と、
のために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置であって、
前記各重み付け係数は、それぞれの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN のそれぞれのスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM の光子束Φ11、Φ21、・・・、ΦM1、Φ12、Φ22、・・・、ΦM2、・・・、Φ1N、Φ2N、・・・、ΦMNにほぼ比例することを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２８又は２９に記載の装置であって、
処理手段は、前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを、数式、すなわち、
【数３】
0004969755.tif 000007
を解くことによって求めるために、構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項２８乃至３０のいずれかに記載の装置であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、チャンバ区間の数Ｎに等しいことを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項２８乃至３０のいずれかに記載の装置であって、
前記広帯域放射線のスペクトル成分の数Ｍは、チャンバ区間の数Ｎより小さいことを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項２８乃至３２のいずれかに記載の装置であって、
電離可能物質は、気体、液体、又は固体であることを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の装置であって、
電離可能物質は、不活性気体から構成されることを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項２８乃至３４のいずれかに記載の装置であって、
電子は、気体、液体、又は固体材料において、なだれ増幅されることを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置であって、
電子は、不活性気体から構成される物質において、なだれ増幅されることを特徴とする装置。
【請求項３７】
請求項２８乃至３６のいずれかに記載の装置であって、
チャンバの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN の長さが異なることを特徴とする装置。
【請求項３８】
請求項２８乃至３７のいずれかに記載の装置であって、
広帯域放射線のスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM のスペクトル幅が異なることを特徴とする装置。
【請求項３９】
請求項２８乃至３８のいずれかに記載の装置であって、
チャンバの区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNを、前記電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンによって誘起されたパルスをカウントすることによって個別に検出するために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４０】
請求項２８乃至３９のいずれかに記載の装置であって、
チャンバの区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNを、前記電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンによって誘起されたパルスを積分することによって個別に検出するために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４１】
請求項１８に記載の装置であって、
パルスの振幅値の和によってパルスの積分を行なうために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４２】
請求項２８乃至４１のいずれかに記載の装置であって、
平面放射線ビーム（１）の形態の放射線ビームがチャンバ内に入射可能であり、
読取り部（２９）は、前記平面放射線ビームの縦方向に区切られた部分Ｙ1 、Ｙ2 、・・・、ＹK による電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳY1、ＳY2、・・・、ＳYKを個別に検出するために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４３】
請求項４２に記載の装置であって、
前記読取り部（２９）は、前記平面放射線ビームの縦方向に区切られた各部分Ｙ1 、Ｙ2 、・・・、ＹK に対して、入射放射線ビームの方向に区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として得られる電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳXn,Yk （ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）を検出するために構成され、
前記処理手段は、前記平面放射線ビームの縦方向に区切られた各部分Ｙ1 、Ｙ2 、・・・、ＹK に対して、チャンバの異なる区間から主として得られる前記検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳXn,Yk （ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）と前記重み付け係数とによって、前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳEm,Yk （ｍ＝１、２、・・・、Ｍ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）を求めるために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４４】
請求項２８乃至４１のいずれかに記載の装置であって、
放射線ビーム（１）は、チャンバに入射される前に、対象物を透過又は対象物で反射されることを特徴とする装置。
【請求項４５】
請求項４４に記載の装置であって、処理手段は、
前記広帯域放射線の各スペクトル成分の値を保持する段階と、
前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの求められた検出電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを各スペクトル成分の前記提供された値からそれぞれ差し引くことによって、前記対象物によるＸ線放射線のスペクトル分解された吸収に対する吸収スペクトルを提供する段階と、
のために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４６】
請求項２８乃至４１のいずれかに記載の装置であって、２度の検出のために構成され、
一度は、放射線ビーム（１）が、チャンバに入射される前に、測定対象物（７）を透過又は測定対象物（７）で反射され、
一度は、放射線ビーム（１）が、前記測定対象物を透過又は前記測定対象物で反射されずに、チャンバ内に入射され、
前記処理手段は、前もって前記測定対象物を透過又は前記測定対象物で反射させた前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの求められた電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンを、前もって前記測定対象物を透過又は前記測定対象物で反射させない前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られるそれぞれの求められた電子なだれ及び／又はこれに応じて発生したイオンから、差し引くことによって、前記対象物によるＸ線放射線のスペクトル分解された吸収に対する吸収スペクトルを提供するために構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４７】
請求項４５又は４６に記載の装置であって、放射線ビームは、前記対象物を透過することによって、前記対象物と干渉するように構成され、更に、前記処理手段は、
前記対象物に含まれる様々な要素Ｍ1 、Ｍ2 、・・・、ＭL の数（Ｌ）の識別を保持する段階と、
前記各要素Ｍl （ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）に対して、光子エネルギに依存する単位長さあたりの吸収値Ａml（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）を保持する段階と、  前記対象物によるＸ線放射線のスペクトル分解された吸収に対する前記得られた吸収スペクトルと、前記提供された光子エネルギに依存する単位長さあたりの吸収値Ａml（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）とによって、前記放射線ビームが透過する前記各要素の量ｃl （ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）を求める段階と、
のために構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、一般的に、電離放射線の検出に関し、特に、Ｘ線の検出に関する。
また特に、本発明は、電離放射線のスペクトル分解による検出のための方法と、電離放射線のスペクトル分解による検出のための検出器とに関する。
【０００２】
発明の関連技術及び背景の説明
一般的に、気体検出器は、約１０ＫｅＶ未満の光子エネルギでは、極めて有用である。気体検出器の主な利点は、固体検出器に比べて製造コストが安く、また気体増幅を用いて、信号の振幅を大きく（桁違いに）増幅し得ることである。しかしながら、１０ＫｅＶを超えるエネルギでは、気体の阻止能力が、光子エネルギの増加に伴い急速に減少するため、気体検出器の有用性が減ずる。この結果、Ｘ線吸収により発生する所謂長距離電子の軌跡が長くなるため、空間分解能が大幅に劣化する。
【０００３】
空間分解能は、平面光ラジオグラフィに用いる気体検出器によって改善されるが、ここで、光子と気体原子との間の相互作用によって放出される電子は、入射放射線にほぼ垂直な方向に抽出し得る。このような種類の検出器については、同時係属出願中の国際特許第ＰＣＴ／ＳＥ９８／０１８７３号、表題“平面光ラジオグラフィのための方法と装置及び放射線検出器”（出願日１９９８年１０月１９日）に記載されている。
【０００４】
関心の対象は、Ｘ線光子のエネルギ測定である。しかしながら、通常、エネルギ検出用のＸ線検出器で測定されるのは、Ｘ線が検出器の材料と相互作用する際に放出されるエネルギである。この相互作用において、１つ以上の一次電子が、Ｘ線が相互作用する原子から放出される。これらの電子は、各々運動エネルギを持っているが、このエネルギは、例えば、電荷（絶縁体中の電子や半導体中の電子正孔対）又はシンチレーション材料の光の形態で、材料の電子と原子との間の更なる相互作用によって、材料に伝えることが可能である。
【０００５】
放出電荷すなわち発光は、計測器を用いて検出され、また、その結果生じる信号すなわち積分信号のピーク値は、放出された一次電子（群）の運動エネルギの目安である。また、この信号は、入射Ｘ線光子のエネルギの目安としても用いられる。
【０００６】
しかしながら、生じた一次電子（群）の運動エネルギは、Ｘ線が多くの様々な方法で吸収材料と相互作用し得るため、Ｘ線エネルギには正比例しない。
Ｘ線光子が、光電効果によって材料と相互作用する場合、放出された一次電子の運動エネルギは、Ｘ線のエネルギから電子の結合エネルギを差し引いたものであるが、この結合エネルギは、どの軌道（すなわち、Ｋ殻、Ｌ殻、Ｍ殻等）から電子が出てきたかに依存する。また、往々にして、コンバータ材料は、結合エネルギが異なる幾つかの様々な要素から成る。
【０００７】
更に、光電子は、原子の正孔が外周軌道からの電子で埋められる際放出される１つ以上のオージェ電子を伴う場合とそうでない場合がある。このオージェ電子は、放出された一次電子と、その場所に収まる電子とに依存する多くの様々なエネルギを有し得る。
【０００８】
またＸ線光子は、コンプトン散乱によって吸収材料と相互作用し得るが、ここでは、電子が、最初よりもエネルギが小さい新しいＸ線と共に放出される。新しいＸ線は、検出器内で検出される又はすり抜ける場合があり、従って、様々な蓄積エネルギが与えられる。放出されたコンプトン電子は、ゼロとほぼ全Ｘ線エネルギとの間のエネルギを有し得る。
【０００９】
Ｘ線が、吸収材料と相互作用し得る方法は、可能性は低いが他にも幾つかある。これらの影響の結果、信号の振幅と入射放射線のエネルギとの間の相関関係が不明瞭になり、これによってエネルギ分解能が減ずる。
【００１０】
発明の概要
従って、本発明の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための方法であって、上述の課題を幾つか克服し、広帯域のエネルギ範囲の入射放射線において動作でき、またエネルギ分解能が改善された方法を提供することである。
【００１１】
この点において、高空間分解能も提供するこのような方法を提供することは、本発明の特別な目的である。
本発明の他の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための方法であって、実効的で、高速で、正確で、高信頼度で、実行が容易で、且つ、簡単で安価な方法を提供することである。
【００１２】
また本発明の他の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための方法であって、検出力が高く、従って、極めて密度の小さい放射線束において動作し得る方法を提供することである。
【００１３】
また本発明の他の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための検出器であって、所望の阻止能力を達成するために入射放射線の方向に長さが与えられ、入射放射線の主要部分の検出を可能にする検出器を提供することである。
【００１４】
また本発明の他の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための方法であって、光子と気体原子の間の相互作用によって放出される電子が、入射放射線に基本的に垂直に抽出し得る方法を提供することである。これによって、特に、高いスペクトル及び空間分解能を提供し得る。
【００１５】
また本発明の他の目的は、電磁放射線並びに素粒子等の入射粒子を含むあらゆる種類の電離放射線をスペクトル分解して検出するための方法を提供することである。
【００１６】
また本発明の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための装置であって、広帯域のエネルギ範囲の入射放射線において動作でき、またエネルギ分解能が改善された装置を提供することである。
【００１７】
この点において、高空間分解能も提供するこのような装置を提供することは、本発明の特別な目的である。
本発明の他の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための装置であって、実効的で、高速で、正確で、高信頼度で、据付や使用方法が簡単で、且つ、安価な装置を提供することである。
【００１８】
また本発明の他の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための装置であって、検出力が高く、従って、極めて密度の小さい放射線束において動作し得る装置を提供することである。
【００１９】
また本発明の他の目的は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための装置であって、光子と気体原子の間の相互作用によって放出される電子が、入射放射線に基本的に垂直に抽出し得る装置を提供することである。これによって、特に、高いスペクトル及び空間分解能を提供し得る。
【００２０】
また本発明の他の目的は、電磁放射線並びに素粒子等の入射粒子を含むあらゆる種類の電離放射線をスペクトル分解して検出するための装置を提供することである。
【００２１】
本発明に基づくこれらの及びその他の目的は、添付の請求項で主張される方法と装置とによって達成される。
説明される本発明は、Ｘ線が吸収材料内で相互作用した深度を測定することによって、上述のものよりも曖昧さを改善してＸ線のエネルギを検出するための技術である。この技術によって、単一Ｘ線のエネルギは決定できないが、入射Ｘ線束のエネルギスペクトルは高精度で求め得る。
【００２２】
本発明の他の特徴及びその利点は、添付の図面に示す以下の本発明による好適な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
本発明は、後述する本発明の実施形態の詳細な説明及び添付の図１乃至１２から理解がより完全になるが、これらの実施形態は、図示のみを目的としており、従って、本発明を制限するものではない。
【００２３】
好適な実施形態の詳細な説明
以下の説明では、本発明の理解を完全にするために、制約ではなく説明の目的上、特定の技術や用途等の詳細を具体的に示す。しかしながら、本発明が、これら具体的な詳細以外の他の実施形態でも実現し得ることは、当業者には明らかであろう。他の例の場合、公知の方法や装置の詳細な説明は、不要な詳細説明で本発明の記述が不明瞭にならないように割愛する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に基づく平面光ラジオグラフィ用装置の平面Ｘ線ビームの面に直交する面の概略断面図である。
この装置は、Ｘ線源３を含み、Ｘ線源３は、細いコリメータ窓５と共に、投影される対象物７へ照射するための平面扇形のＸ線ビームを生成する。コリメータ窓５は、Ｘ線回折鏡又はＸ線レンズ等、基本的に平面のＸ線ビームを形成するための他の手段と置き換え得る。
【００２５】
対象物７を透過した光は、検出器９に入射する。オプションとして、Ｘ線ビームと位置合わせされ、また、検出器９へのＸ線ビームの入射口を形成する細いスリット又はコリメータ窓１１が設けられている。入射Ｘ線光子の大部分が、検出器９で検出されるが、検出器９は、チャンバ１３、及び電極部１７、１８と、２１と、２７、２９とをそれぞれ含む。検出器９は、Ｘ線ビームが、第１１７、１８と第２２１電極部との間に横向きに入射するように配置されており、この間に電圧Ｕd を印加し得る。電極部は、互いにほぼ平行で且つわずかに分離していることが好ましい。
【００２６】
チャンバ１３は、変換・ドリフト部を構成し、また、電離可能な物質で満たされるが、この物質は、気体、液体、又は固体でもよい。チャンバ１３は、区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN （Ｎは正の整数）に分割し得るが、これらの区間は、入射Ｘ線の方向に区切られている。チャンバ１３内に入射する放射線は、この物質を電離し、また、電圧Ｕd で生じた電界によって、領域１３にドリフト場が生じ、電極２１側及びなだれ増幅領域又は手段１５側への電子ドリフトと、電極１７、１８側へのイオンドリフトとが生じる。好適には、チャンバ１３は、気体で満たすが、この気体は、例えば、９０％のクリプトンと１０％の二酸化炭素の混合気、又は８０％のキセノンと２０％の二酸化炭素の混合気でもよい。気体は、好適には１乃至２０気圧の範囲で加圧できる。このような例において、検出器は、スリットの入射窓３３を備える気密筐体３１を含み、これを通して、Ｘ線１は検出器に入射する。窓部は、放射線透過性材料製である。
【００２７】
検出器９は、放出電子が、好適には、電極部２１を通り、電子なだれ増幅領域側へドリフトし入射するように配置されている。ここで、放出電子は電圧Ｕa によって増倍されるが、この電圧は、電極部２１と電極部２７、２９との間に印加し得る。電圧Ｕa は、電極２１を通過するチャンバ１３からの電子が、電極部２７、２９側に加速されて電子増倍が生じ、また、多数のなだれ電子が、電子なだれによって誘起されるパルスを検出するための検出器９の読取り機構を構成する電極部２７、２９に到達するように、選択される。別の選択肢として、読取り機構は、電極部２７、２９とは分離して形成してよい（図１には示さず）。
【００２８】
更に、読取り機構２７、２９は、信号処理手段３５に接続されるが、これは、検出パルスを更に処理するための適切なソフトウェアを備えるマイクロコンピュータでもよい。この処理については、本説明において詳細に後述する。
【００２９】
異なるＸ線光子による電離で得られるパルスは、個別に検出可能であり、従って、単一光子検出が実現される。更に、パルスの積分値であるパルス高さは、ある程度、入射光子エネルギに比例する。従って、装置は、パルスから得られるパラメータに基づき、好適にはパルス高さすなわち積分パルス値によって、このようなパルスを区別するために配置する処理手段を備えてよい。
【００３０】
Ｘ線源３、コリメータ窓５、オプションのコリメータ窓１１、及び検出器９は、例えば、支持体（図１には示さず）等の適切な手段によって互いに接続・固定してもよい。
【００３１】
Ｘ線は、電極に平行な方向に検出器へ入射するため、検出器は、大部分の入射Ｘ線光子が相互作用し検出し得るに充分な相互作用経路長で容易に作製し得る。
次に、図１のＡ−Ａ断面の部分拡大概略図を示す図２において、検出器９について更に説明する。しかしながら、本発明は、この設計に制限されないものとする。例えば、他に考え得るなだれ増幅手段や読取り機構の設計については、同時系属出願中のスウェーデン特許出願第９９０１３２５−２号、表題“放射線検出器、平面光ラジオグラフィ用装置、及び電離放射線の検出方法”（出願日１９９９年４月１４日）において更に詳述されており、この出願を本明細書中に参照引用する。
【００３２】
なだれ増幅手段は、固体装置でもよく又は液体の増幅領域を備えてもよいことが理解されよう。
第１電極部１７、１８は、誘電体基板１７と、陰極である導電層１８とを備え、また、第２電極部２１もなだれ陰極と呼ばれ、また、第３の電極部２７、２９は、誘電体基板２９と、帯状導電層すなわちパッド２７とを備え、なだれ陽極及び読取り要素である。
【００３３】
誘電体４９は、なだれ陰極２１となだれ陽極２７との間に配置してもよい。これは、図２に示す如く、陰極２１と陽極２７を担持する気体又は固体基板４９でよい。電圧Ｕa は、陰極２１と陽極２７の間に印加し得るが、好適には、気体を充填した複数のなだれ増幅領域５３に電界５１を生成する。なだれ領域５３は、互いに対向するなだれ陰極２１の端部の間とその周囲の領域に形成され、また、より小規模ながら、なだれ陰極２１となだれ陽極２７との間に形成されるが、ここで、印加電圧により集中電界が発生する。
【００３４】
印加電圧は、より弱い電界すなわちドリフト場がチャンバ１３全体に形成され、また、領域５３において強い電界が形成されるように選択する。チャンバ１３において相互作用により放出される電子（一次及び二次電子）は、ドリフト場のため、なだれ増幅手段１５側にドリフトする。これらの電子は、極めて強いなだれ増幅場に入射し、加速される。加速電子は、１つの領域５３において他の物質（例えば、原子、分子等）と相互作用して、新たな電子・イオン対を生成させる。また、これらの発生電子は、電界中で加速され、新しい材料と繰返し相互作用して、新たな電子・イオン対を生成させる。このプロセスは、なだれ領域において電子が、なだれ領域の底部に在るなだれ陽極２７側へ移動している間続いて、なだれが発生する。
【００３５】
なだれ領域５３は、陰極２１及び、もしあれば、誘電体基板４９の開口部又はチャネルによって形成される。開口部又はチャネルは、例えば、上から見て円形又は正方形あるいは陰極２１の２つの端部間に連続的に長手方向に延在する任意の形状でもよい。開口部又はチャネルは、上から見て円形又は正方形である場合、複数列に配置されるが、開口部又はチャネルの各列は、複数の開口部又はチャネルを含む。複数の長手方向の開口部又はチャネルあるいはチャネル列は、互いに隣接して、互いに又は入射Ｘ線に平行に形成される。別の選択肢として、開口部又はチャネルは、他のパターンで配置し得る。
【００３６】
導電層要素２７は、これも読取り要素を形成するが、なだれ領域５３を形成する開口部又はチャネルと共に配置される。好適には、少なくとも１つの要素２７が、各開口部又はチャネルに備えられる。要素２７は、互いに電気的に絶縁されており、また、処理手段に個別に接続されている（図２には示さず）。
【００３７】
図２に示す如く、複数の読取り要素２７を備えることによって、検出器９が実現されるが、ここで、平面放射線ビーム１の縦方向に区切られた部分による電離で主として生じる電子なだれは、個別に検出可能である。これによって、検出器９は、一次元撮像を行なうが、後述の議論を参照されたい。
【００３８】
上述した実施形態において、陽極、陰極、及び読取り部の詳細な位置や幾何学的配置について説明する。しかしながら、本発明に関連して、数多くの等しく適切な他の位置や幾何学的配置が存在する。
【００３９】
次に、図１のＢ−Ｂの概略断面図を示す図３において、なだれ陽極及び読取り部２７、２９の好適な構成を示す。図３にも平面Ｘ線ビーム１を示すが、前記光は、縦方向に区切られた部分Ｙ1 、Ｙ2 、・・・、ＹK （Ｋは正の整数）に分割される。
【００４０】
この配置は、互いに電気的に絶縁された誘電体基板２９上のＮ×Ｋ個の導電性パッド２７で形成され、ここで、各導電性パッドは、それぞれのパッドで誘起されるパルスが個別に検出できるように、処理手段３５に個別に接続されている。パッド２７は、行列状に配置されており、入射光１の方向にＲ1k、Ｒ2k、・・・、ＲNk（ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）で示し、それに垂直な方向にＲn1、Ｒn2、・・・、ＲnK（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）で示す。好適には、パッド２７は、図２に示す如く、開口部又はチャネルあるいは開口部又はチャネルの列の下に配置される。
【００４１】
パッド２７は、フォトリソグラフィ法又は電鋳法等によって形成してよい。
パッド２７は、各位置において入射Ｘ線光子の方向と平行に延在するが、これによって、空間分解能が改善される。すなわち、検出像の視差誤差の補正がなされる。従って、Ｘ線ビーム１は、実際、光線の発散束であるため、パッド２７は、好適には、（図３の如く）互いに平行には配置せず、（光源が点光源の場合）Ｘ線源と重なる共通点を指す方向に（すなわち、扇形に）配置する。
【００４２】
パッド２７の幅及びパッド２７間のスペース幅は、所望の（最適な）空間分解能を得るために、個々の検出器に対して選択される。通常の値は、パッド幅が０．０１乃至１ｍｍ、パッド間スペースが０．０１乃至１ｍｍである。入射光１の方向に垂直なパッドＫの数は、所望の（最適な）幅の平面光１を検出するために選択される。通常の値は、乳房造影法の場合、２０ｃｍ、一般的なＸ線透視（例えば、胸部Ｘ線）の場合、４０ｃｍである。しかしながら、この幅は、場合によっては単一の極細の帯状まで極端に小さくてもよい。
【００４３】
パッドの長さは、所望の（最適な）スペクトル分解能を得られるよう調整するが、これについては更に後述し、また、入射光１の方向におけるパッドＮの数は、所望の（最適な）帯域幅の広帯域光１を検出するために、選択される。好適には、パッド２７の長さとチャンバ区間Ｘ1 、・・・、ＸN の長さは、同じであり、従って、パッドＲnkは、チャンバ区間Ｘn の下に直線状に配置する（ここで、ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）。長さの通常の値は、１乃至２０ｃｍである。
【００４４】
一般的に、本発明では、各入射Ｘ線光子が、１つの（又はそれ以上の）検出器電極要素において１つのパルスを誘起する。パルスは、処理装置で処理されるが、この装置により最終的にパルスが形成され、また各パッドからのパルスを積分又はカウントする。
【００４５】
また、一般的に、本発明では、内部電極部が極めて薄く、そのため、イオンが急速に除去され、空間電荷の蓄積が少なく又は無くなる。これにより高速動作が可能になる。また距離が短いことで、動作電圧が低くなり、その結果、起こりうるスパークのエネルギが小さくなるが、このことは、装置にとっては好都合である。また、なだれ手段内で電気力線が密集することは、ストリーマの形成を抑制するのに好都合である。これによって、スパークの危険性が低減される。
【００４６】
更に、このような例において、そのままでは空間分解能及び感度を劣化させる蛍光Ｘ線及び長距離電子等、望ましくない放射線や電子を幾何学的に区別することが可能である。このような検出については、同時系属出願中のスウェーデン特許出願第９９０１３２６−０号、表題“電離放射線検出方法、放射線検出器、及び平面光ラジオグラフィ用装置”（出願日１９９９年４月１４日）、及び００００９５７−１・表題“電離放射線を検出するための検出器及び方法”（出願日２０００年３月２１日）において更に詳述されている。これらの出願は、本明細書中に参照引用する。
【００４７】
全ての実施形態に対する他の選択肢として、変換・ドリフト間隙（部）における電界は、電子なだれ増幅を引き起こし、それによって事前増幅モードで用いられるに充分な程強く維持し得る。
【００４８】
更に、他の選択肢として、電極部２１は省いてもよく、また、層１８と要素２７との間の電界は、領域１３及び５３で画成される全域内で電子なだれ増幅を引き起こすに充分な程強く維持し得る。
【００４９】
更に、全ての電極表面は、測定に悪影響を及ぼし、検出器の電子機器を破壊し得る潜在的なスパークのエネルギを低減するために、高抵抗の又は半導体の材料で覆ってよい。このような抵抗層については、同時系属出願中のスウェーデン特許出願第９９０１３２７−８号、表題“放射線検出器、及びラジオグラフィ用装置”（出願日１９９９年４月１４日）において更に詳述されている。この出願は、本明細書中に参照引用する。
【００５０】
次に、電離放射線をスペクトル分解して検出するためのプロセスの概略ブロック図を示す図４において、本発明による方法の第１の簡単な実施形態を示す。この方法は、簡単な装置を用いるが、図１乃至３の装置の処理手段３５で実現してもよい。
【００５１】
読取り部２７、２９によって、入射放射線ビームの方向に区切られたチャンバ１３の区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から主として生じ得る電子なだれ及び／又は対応して生成されるイオンが、ステップ６１において、個別に検出される。光１に垂直な各線上のパッド２７は、ここで、Ｒ1 、Ｒ2 、・・・、ＲN の一次元配列を形成するように共にグループ化され、又は他の選択肢として、このような各線上の唯１つのパッドが検出に用いられる。後者の場合、平面放射線ビームは不要である。所定の時間帯において誘起され、また、チャンバの各区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から得られるパルスの数は、ＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNで表す。
【００５２】
他の選択肢として、信号ＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNは、それぞれのチャンバの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN での電離から得られる積分信号による。積分信号は、パルスの全積分値又は積分振幅値から得てもよい。
【００５３】
次に、ステップ６３において、前記電離可能な気体における前記広帯域放射線の吸収のスペクトル分解による吸収データが提供される。前記吸収データは、各スペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM それぞれに対するチャンバのそれぞれの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN における吸収確率から構成される。吸収確率は、チャンバのそれぞれの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN の入射放射線方向への深度を考慮して、Ｘ線光子の使用電離物質とのそれぞれ光電効果とコンプトン散乱に対する複合断面から決定される。
【００５４】
次に、ステップ６５において、前記広帯域放射線１の異なるスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM 及びチャンバの異なる前記区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN に対する重み付け係数Ｗ11、Ｗ21、・・・、ＷM1、Ｗ12、Ｗ22、・・・、ＷM2、・・・、Ｗ1N、Ｗ2N、・・・、ＷMNは、吸収データから求められる。各重み付け係数は、それぞれの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN におけるそれぞれのスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM の光束Φ11、Φ２１、・・・、ΦM1、Φ12、Φ22、・・・、ΦM2、・・・、Φ1N、Φ2N、・・・、ΦMNにほぼ比例する。重み付け係数には、例えば、光電効果及びコンプトン散乱を含む全ての種類の減衰や散乱を考慮する。
【００５５】
最後に、ステップ６７及び６９において、チャンバの異なる区間での電離から主として得られる検出信号ＳX1、ＳX2、・・・、ＳXNと重み付け係数を用いて、前記広帯域放射線のそれぞれのスペクトル成分による電離から得られる信号ＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMが求められる。
【００５６】
この計算は、ステップ６７において、次の数式、すなわち、
【００５７】
【数４】
0004969755.tif 000002
を形成し、ステップ６７で、この数式を解いてそれぞれの信号ＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを求めることによって実現される。
【００５８】
このようにして、検出や処理を行うと、成分ＳE1、ＳE2、・・・、ＳEMを有するスペクトル分解信号が得られる。
検出信号のスペクトル成分の数Ｍは、チャンバ区間の数Ｎすなわち光１の方向にある検出点の数以下である。
【００５９】
検出信号のスペクトル成分の数Ｍは、特定の用途に対して、また用いられる広帯域放射線１の特性により選択される。従って、図５ａ‐ｃにおいて、本発明を用いることで検出可能な３つの異なる広帯域放射線スペクトルを概略的に示す。
【００６０】
図５ａにおいて、広帯域制動放射すなわち連続発光スペクトル、及び狭帯域輝線を含み、検出器９に入射する放射線ビームのスペクトルを示す。同様に、図５ｂは、狭帯域輝線の無いすなわち広帯域制動放射のみを含む入射放射線ビームの放射線スペクトルを示す。図５ａと同様に、図５ｃでは、入射放射線ビームスペクトルは、わずかなエネルギ分だけ離れた２本の狭帯域輝線を含む。これらのスペクトルは、普通のＸ線管からの通常の出力スペクトルである。
【００６１】
従って、検出信号のスペクトル成分の数Ｍは、このスペクトルにおけるスペクトル上の細部、特に、図５ａ−ｃに示す狭帯域の共鳴ピーク又は二重ピークに分解されるように、広帯域区間のスペクトルによって選択される。
【００６２】
本発明の好適な例において、前記検出信号のスペクトル成分の数Ｍは、少なくとも３であり、第２の好適な例において、数Ｍは、少なくとも５であり、第３の好適な例において、数Ｍは、少なくとも７であり、第４の好適な例において、数Ｍは、少なくとも９である。
【００６３】
チャンバの区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN の長さは、例えば、放射線ビーム１の方向に大きくし得ることに留意されたい。同様に、広帯域放射線のスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM のスペクトル幅は、異なってもよく、例えば、エネルギの増加に対して大きくしてよい。
【００６４】
次に、図６において、図１乃至３に示す装置のドリフトチャンバ１３内への進入深度Ｘの関数として、検出信号Ｓの通常の代表的な図を示す。この信号は、図４のステップ６１で測定されたものである。図示の場合のＮは、信号が連続信号に見えるような大きさであることに留意されたい。しかしながら、図は、進入深度距離（すなわち、チャンバ区間）の各有限数Ｎに対する単一の信号値を含むものとする。
【００６５】
図７は、例えば、文献データ又は実施された測定値から得られた様々な光子エネルギＥ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM に対して、図１乃至３に示す装置のドリフトチャンバ１３内で用いる電離可能な気体内への進入深度Ｘの関数として、Ｘ線光子の通常の代表的な光束を示す図である。このような図は、図４のステップ６５で実施される重み付け係数を求めるために用いられる。
【００６６】
最後に、図８は、Ｘ線源と検出器との間に対象物が置かれていない場合、図４に概略を示すように、電離放射線（すなわち、図５ａに示す放射線スペクトル）をスペクトル分解して検出するための第１実施形態による方法を用いることによって検出される光子エネルギＥ（すなわち、Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM ）の関数として、信号Ｓ（すなわち、ＳE1、ＳE2、・・・、ＳEM）の代表的な図を示す。
【００６７】
次に、図９は、電離放射線をスペクトル分解して検出するためのプロセスの概略ブロック図を示し、ここで、本発明の第２実施形態による方法を示す。
ステップ７１において、検出器９が基準スペクトルを記録し得るように、全ての対象物がＸ線源と検出器との間にあれば取り除く。このことは、ステップ７２で達成されるが、ステップ７２は、図４を参照して議論しそこで番号６１乃至６９で示したように、信号検出、データ提供、重み付け係数の推定、数式の作成と計算のステップを含む。次に、ステップ７３において、この基準スペクトルは、ＳEm（ｒｅｆ）（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）として記憶される（このような検出スペクトルの例については図８を参照）。
【００６８】
次に、ステップ７５において、Ｘ線源と検出器との間に測定対象物７を置き、その後、ステップ７６において、図４のステップ６１乃至６９を繰返すことによって、対象物７を透過した放射線のスペクトルが記録される。このスペクトルは、ステップ７７において、ＳEm（ｏｂｊ）（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）として記憶される。
【００６９】
最後に、ステップ７９において、対象物７によるＸ線放射線のスペクトル分解による吸収に対する吸収スペクトルが、以下の信号として計算される。すなわち、
【００７０】
【数５】
ＳEm（ａｂｓ）＝ＳEm（ｒｅｆ）−ＳEm（ｏｂｊ）（但し、ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）
【００７１】
他の選択可能な実施形態において、基準又は較正スペクトルは、検出器９によって測定されないが、他のやり方、例えば、他の装置による測定や文献データから得ることで提供される。
【００７２】
図１０は、本発明に基づき、人体部分等の対象物をＸ線源と検出器との間に置いた場合における光子エネルギＥ（すなわち、Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM ）の関数として検出信号Ｓ（ｏｂｊ）（すなわち、ＳE1（ｏｂｊ）、ＳE2（ｏｂｊ）、・・・、ＳEM（ｏｂｊ））を示す代表的な図である。
【００７３】
図１１は、電離放射線をスペクトル分解して検出するための第２実施形態による方法を用いて検出された光子エネルギＥ（すなわち、Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM ）の関数として対象物での吸収Ａ（すなわち、Ａ1 、Ａ2 、・・・、ＡM ）を示す代表的な図である。
【００７４】
次に、図１２は、電離放射線をスペクトル分解して検出するためのプロセスの概略ブロック図であり、ここで、本発明の第３の実施形態による方法を示す。
本方法では、図１乃至３において説明した検出器９と、ステップ８１において、各区間Ｘn において縦方向に区切られたそれぞれの部分Ｙk による電離から主として得られる信号ＳXn,Yk （ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）（すなわち、例えば、検出パルス数）を個別に検出するための図３に示すように縦方向に区切られた部分Ｙ1 、Ｙ2 、・・・、ＹK を有する平面光３とを用いる。
【００７５】
次に、ステップ８３において、図４のステップ６３と同様に、前記電離可能な気体での前記広帯域放射線の吸収に対するスペクトル分解による吸収データが与えられる。この吸収データを用いて、ステップ８５では、広帯域放射線１の異なるスペクトル成分Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM 及びチャンバの様々な区切られた区間Ｘ1 、Ｘ2 、・・・、ＸN に対する重み付け係数Ｗ11、Ｗ21、・・・、ＷM1、Ｗ12、Ｗ22、・・・、ＷM2、・・・、Ｗ1N、Ｗ2N、・・・、ＷMNを求めるが、このステップは、図４のステップ６５と基本的に同じである。前述の如く、各重み付け係数Ｗmn（ｍ＝１、・・・、Ｍ、及びｎ＝１、・・・、Ｎ）は、それぞれの区間Ｘn におけるそれぞれのスペクトル成分Ｅm のそれぞれの光子束Φmnにほぼ比例する。
【００７６】
この後、ステップ８７及び８９において、検出信号ＳXn,Yk （ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）と上述の重み付け係数によって、前記広帯域放射線の縦方向に区切られたそれぞれの部分におけるそれぞれのスペクトル成分による電離から主として得られるそれぞれの信号ＳEm,Yk （ｍ＝１、２、・・・、Ｍ、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ）が求められる。
【００７７】
この算出は、ステップ８７において、次の数式、
【００７８】
【数６】
0004969755.tif 000003
を作成し、ステップ８９において、この数式を解いてそれぞれの信号ＳEm,Yk （ｍ＝１、・・・、Ｍ、ｋ＝１、・・・、Ｋ）を求めることによって達成される。
【００７９】
このようにして、検出と処理を行なうと、スペクトル分解及び空間分解された信号が得られる。信号は、一方の軸に距離をとり、他方の軸にエネルギをとった２次元表示で表現し得る。
【００８０】
図１に示す検出器システムによって対象物７を走査して、２次元画像を描画し得る。このような画像の各画素は、それぞれ放射線のスペクトル情報を含む。同様に、この画像の各画素は、それぞれの画素を不明瞭にする対象物の部分に関するスペクトル吸収情報を含む。画像は、２次元表示で表現してもよく、ここでは、例えば、平均エネルギ又は平均吸収エネルギを異なる色又は階調で示してもよい。
【００８１】
次に、本発明の第４の実施形態による方法を示す。この方法は、図９のステップ７９で計算されたように、対象物によるＸ線放射線をスペクトル分解して吸収するための吸収スペクトルから始まる。すなわち、
【００８２】
【数７】
ＳEm（ａｂｓ）＝ＳEm（ｒｅｆ）−ＳEm（ｏｂｊ）（但し、ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）
【００８３】
ＳEm（ｒｅｆ）は、本発明の検出器によって、又は他のやり方、例えば、他の装置による測定や文献データから得る等、既に測定されたものでもよい。
次に、対象物は、Ｌ個の異なる既知の材料又は要素、Ｍ1 、Ｍ2 、・・・、ＭL から構成されるものとする。これらの各材料又は要素Ｍl は、光子エネルギに依存する吸収係数、すなわち（単位長あたりの）吸収Ａl ＝Ａl （Ｅ）（ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）を有する。これを離散値Ｅ、すなわち、Ｅ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM に変換することによって、Ａl ＝Ａl1、Ａl2、・・・、ＡlM＝（ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）が得られる。
【００８４】
これらの吸収値が、例えば、既知である又は何らかの方法による測定で与えられるとすると、次の数式が成り立つ。
【００８５】
【数８】
0004969755.tif 000004
ここで、Ｃl は、放射線ビームが通過した対象物の材料又は要素ｌの量すなわち厚さ又は長さである。
【００８６】
この数式を解いてｃl ：ｓを求めることによって、測定対象物内における異なる材料又は要素の濃度を測定できる。
本発明の第４の実施形態による方法は、対象物の様々な材料又は要素の含有量を求めるための多点測定技術を利用するために、本発明の第３の実施形態による方法と組み合わせ得ることが理解されよう。
【００８７】
この方法は、例えば、放射線分野において人体の骨、生体組織、脂肪等の含有量の測定、また、例えば、食品産業においてソーセージ製品の肉や脂肪の含有量の推定に用い得る。
更にまた、この方法は、例えば、人体の様々な部分における造影剤の濃度測定にも用い得る。
【００８８】
本発明は、複数の方法で変更し得ることは明らかである。このような変更は、本発明の範囲から逸脱するとは見なさない。当業者には明らかなように、このような修正は全て、添付の請求項の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に基づく平面光ラジオグラフィ用装置を示す概略図。
【図２】  図１のＡ−Ａ断面を示す部分拡大概略図。
【図３】  図１のＢ−Ｂ断面において入射平面Ｘ線ビームを示す概略図。
【図４】  電離放射線をスペクトル分解して検出するための第１実施形態による方法を示す概略ブロック図。
【図５】  ａ乃至ｃは、本発明を用いて検出可能な様々な広帯域放射線スペクトルを示す概略図。
【図６】  図１乃至３に示す装置のドリフト部への進入深度Ｘの関数として検出信号Ｓを示す概略図。
【図７】  異なる光子エネルギＥ1 、Ｅ2 、・・・、ＥM に対する図１乃至３に示す装置のドリフトチャンバで用いられる電離可能な気体内への進入深度Ｘの関数としてＸ線光子束を示す概略図。
【図８】  電離放射線をスペクトル分解して検出するための第１実施形態による方法を用いて検出される光子エネルギＥの関数として信号Ｓを示す概略図。
【図９】  電離放射線をスペクトル分解して検出するための第２実施形態による方法を示す概略ブロック図。
【図１０】  本発明に基づく、人体部分等の対象物をＸ線源と検出器との間に置いた場合の光子エネルギＥの関数として検出信号Ｓを示す概略図。
【図１１】  電離放射線をスペクトル分解して検出するための第２実施形態による方法を用いて検出される光子エネルギＥの関数として対象物での吸収Ａを示す概略図。
【図１２】  電離放射線をスペクトル分解して検出するための第３の実施形態による方法を示す概略ブロック図。
【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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【図１２】
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