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ピクセル型電極構造のガス放射線検出器 新技術説明会

国内特許コード P09P005897
整理番号 KP06-069
掲載日 2010年1月15日
出願番号 特願2007-015255
公開番号 特開2008-180647
登録番号 特許第5082096号
出願日 平成19年1月25日(2007.1.25)
公開日 平成20年8月7日(2008.8.7)
登録日 平成24年9月14日(2012.9.14)
発明者
  • 越智 敦彦
出願人
  • 国立大学法人神戸大学
発明の名称 ピクセル型電極構造のガス放射線検出器 新技術説明会
発明の概要

【課題】マイクロパターンにより構成されるガス検出器において、高いガス増幅率を持ち、かつ安定動作するガス放射線検出器を提供する。
【解決手段】本発明は、マイクロメッシュとピクセル型電極によるガス放射線検出器において、両面基板11の裏面に形成される陽極12と、この陽極12に植設されるとともに、その上端面が両面基板11の表面に露出する円柱状陽極電極13と、この円柱状陽極電極13の上端面の回りに穴16が形成される陰極電極14と、この両面基板11の表面上に所定間隔を設けて平行に配設されるメッシュ電極15を具備する構成とする。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


現在計画中の高エネルギー物理実験や、物質構造解析のために稼動・計画されているビーム実験(放射光や中性子ビームなど)における共通の方向性として、新しい現象の発見や精度の向上を目指し、より強いビームを用いる高輝度化が挙げられる。
一方で、これら大強度の粒子線を有効に用いて結果を得るためには、対応する粒子線検出器が必要である。ワイヤーチェンバーなどのガス検出器は、個々の入射粒子に対する位置分解能、時間分解能に優れていることから、これまで粒子線検出器として広く使われてきた。しかし、ワイヤーを読出しに用いたものでは概ね10counts/mm2以上の高頻度入射粒子には対応できていない。



この限界を超えるガス検出器として、集積回路(IC)や電子回路基盤作製技術に支えられた微細加工技術を用いた、マイクロパターンガス検出器 (MPGD) が研究・開発されるようになった。かかるマイクロパターンガス検出器の代表的なものとしては、 ストリップ型電極による検出器MSGC(Micro Strip Gas Chamber;マイクロストリップガスチャンバー)や、CERN(欧州素粒子研究機構)にて開発され近年量産段階に入りつつあるGEM(Gas Electron Multiplier)などが挙げられる(例えば、特許文献1,特許文献2を参照。)。これらは数百μm 以下の非常に高い検出位置分解能を持ち、粒子線の入射頻度許容量がワイヤー式のガス検出器に比べて数百倍以上あることが特徴であることから、例えば高輝度X線を用いた物質構造解析などに用いられ一定の成果を上げている。



一方で、従来のMPGD は、一般に電極が絶縁体に接する部分が大きいため、単体ではワイヤーチェンバー並みの信号増幅率(10 以上)が得にくいこと、高めの増幅率においては、放電による電極破壊が生じやすいことが欠点として挙げられていた。これらの弱点を改良するため、発明者はこれまでにストリップ型電極による検出器(MSGC)の電極構造を大幅に改良したμ-PIC (Micro Pixel Chamber;マイクロピクセルチェンバー) を開発した(特許文献3)。これは高いガス増幅率を得ながら、放電現象を可能な限り起こさない電場構造を、電極構造の工夫により実現した検出器である。μ-PICについては、高い位置分解能の他に、ガス増幅器としては極めて不感時間が短いことが利点として挙げられ、高輝度の粒子線に対する検出器としても大きな期待が寄せられている。



また、現在、μ-PICは、X線を用いたテストでは毎秒1平方mm当たり10 カウント以上の輝度の下でも動作に支障がないことが確かめられ、製造上の良品に関しては、少なくとも数ヶ月程度の連続動作に耐えるものができている。
しかし実用に向けた開発では、十分な増幅率と動作安定性の確保のために、GEM(Gas Electron Multiplier)など他の検出器と組み合わせざるを得ないのが現状である。




【特許文献1】特開平10-300856号公報

【特許文献2】特開2000-214264号公報

【特許文献3】特開2002-6047号公報

産業上の利用分野


本発明は、ピクセル型電極構造を有するガス放射線検出器の増幅度及び動作安定性向上に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
両面基板の裏面に形成される陽極と、前記陽極に植設されると共に上端面が前記両面基板の表面に露出する円柱状陽極電極と、前記円柱状陽極電極の上端面の回りに穴が形成される陰極電極から構成されるピクセル型電極構造のガス放射線検出器において、
前記両面基板の表面上に所定間隔を設けて平行に配設されるメッシュ電極を備え
上記メッシュ電極は前記円柱状陽極電極の上部に配設され、
上記メッシュ電極に前記陰極電極に対して所定の負電圧が印加されることにより、前記円柱状陽極電極の周囲に3次元的に広がりを持つ高電場のガス増幅領域が形成され、上記メッシュ電極を設けない場合と比較してガス増幅率を向上させたことを特徴とするピクセル型電極構造のガス放射線検出器。

【請求項2】
前記メッシュ電極は、陽極電極表面と平行に50~1000μmの間隔で配設され、かつ、前記メッシュ電極は直径もしくは一辺10~180μm相当の孔が20~200μmの間隔で形成されていることを特徴とする請求項1記載のピクセル型電極構造のガス放射線検出器。

【請求項3】
前記円柱状陽極電極は、直径40~100μmで高さ50~150μmの形状に形成され、250~400μmの間隔で配置され、
前記陰極電極は一定間隔で直径200~300μmの孔が形成された、
請求項2記載のピクセル型電極構造のガス放射線検出器。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007015255thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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