輻射探測器、用在平面束射線照相中的設備及檢測電離輻射的方法
2023-07-07 14:32:21 3
專利名稱：輻射探測器、用在平面束射線照相中的設備及檢測電離輻射的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序用來探測電離輻射的探測器，涉及一種根據根據權利要求25的前序用在平面束射線照相中的設備，及涉及一種根據根據權利要求29的前序用來檢測電離輻射的方法。
上述種類的一種探測器和一種設備在共同待決PCT申請PCT/SE98/01873中描述，該申請通過參考包括在這裡。在參考資料中描述的探測器包括一個氣體平行板雪崩腔室。該探測器提供良好的解析度、較高的X射線探測效率、及計數吸收在探測器中的每個光子的可能性。當處理諸如能量探測之類的探測信號、從一定能量範圍中的光子或從在離陽極或陰極一定距離範圍處入射的光子分辨探測信號時，這進一步給出大量可能性。
當在平面束X射線照相，例如縫隙或掃描射線照相，中使用這種類型的探測器時，實現一種提供要成象的物體僅需要用低劑量X射線光子照射的設備，同時得到高質量的圖象。
在本發明分領域的上述種類的另一種探測器和設備公開在EP-A1-0810 631中。
對於氣體平行板雪崩腔室，已經認為必要的是，雪崩陽極和陰極板是平行的，並且已經進行較大努力以在板之間實現高平行度。然而，關鍵在於，其中電子經受雪崩放大的距離，即電子雪崩的長度，在氣體平行板雪崩腔室中的不同位置處沒有差別。其原因於在於，放大強烈取地決於從開始點至雪崩結束點的距離。然而，雪崩陽極和陰極在它們延伸的平面中與它們之間的距離相比具有較大尺寸。因此，得到這些距離或間隙的足夠均勻性一直是非常複雜的，並且是高成本的。
本發明的一個主要目的在於，提供一種用來探測電離輻射的探測器，該探測器採用雪崩放大，提供良好定義的雪崩，及能以簡單和成本有效的方式製造。
這種和其他目的由根據權利要求1的一種探測器實現。
通過權利要求1的特徵也實現這樣一種探測器，該探測器能在進入輻射的方向上給出一個用來實現一個希望停止功率的長度，這使得有可能探測進入輻射的主要部分。
通過權利要求1的特徵也實現這樣一種探測器，其中在基本上垂直於入射輻射的方向上能吸引由在光子與氣體原子之間的相互作用釋放的電子。由此有可能得到非常高的位置解析度。
通過權利要求1的特徵也實現這樣一種探測器，該探測器能提供良好的解析度、較高X射線探測效率，並且計數入射在探測器中的光子的主要部分。
也得到一種能給出對於X射線的良好能量解析度的探測器。
也實現這樣一種探測器，該探測器能在高X射線通量下操作而沒有性能降低，並且具有場壽命。
通過權利要求1的特徵也實現一種用於任何種類輻射的有效探測的探測器，這些輻射包括電磁輻射、以及包括基本粒子的入射粒子。
本發明的一個目的還在於，提供一種用在平面束射線照相中的設備，該設備包括用來探測電離輻射的至少一個一維探測器，該探測器採用雪崩放大，提供良好定義的雪崩，及能以簡單和成本有效的方式製造。
這種和其他目的由根據權利要求25的一種設備實現。
通過權利要求25的特徵也實現一種用在平面束射線照相，例如縫隙或掃描射線照相，中的設備，該設備能提供要成象的物體僅需要用低劑量X射線光子照射，同時得到高質量的圖象。
也實現一種用在平面束射線照相中的設備，其中能檢測入射在探測器上的X射線光子的主要部分，以便進一步計數或積分從而得到一個用於圖象的每個象素的值。
也實現一種用在平面束射線照相中的設備，其中強烈減小由散射在要檢查的物體中的輻射引起的圖象噪聲。
也實現一種用在平面束射線照相中的設備，其中減小由X射線能量譜的散布引起的圖象噪聲。
也實現一種用在平面束射線照相中的設備，包括一個簡單和便宜的探測器，該探測器能藉助於較高X射線探測效率和藉助於對於X射線的良好能量解析度操作。
也實現一種用在平面束射線照相中的設備，包括一個能在高X射線通量下操作而沒有性能降低並且具有長壽命的探測器。
本發明的一個目的還在於，提供一種用來探測電離輻射的方法，該方法採用雪崩放大，提供良好定義的雪崩，及能以簡單和成本有效的方式實施。
這種和其他目的由根據權利要求29的一種設備實現。
通過權利要求29的特徵也實現一種方法，藉助於該方法有可能探測進入輻射的主要部分。
通過權利要求29的特徵也實現一種方法，其中在垂直於入射輻射的方向上能吸引由在光子與氣體原子之間的相互作用釋放的電子。由此有可能得到非常高的位置解析度。
也實現一種能在高X射線通量下使用的方法。
圖1以整體視圖示意表明一種根據本發明一個一般實施例用於平面束射線照相的設備。
圖2a是根據本發明一個第一特定實施例的一種探測器的、在圖1中的II-II處得到的示意、部分放大剖視圖。
圖2b是根據本發明一個第二特定實施例的一種探測器的、在圖1中的II-II處得到的示意、部分放大剖視圖。
圖2c是根據本發明一個第三特定實施例的一種探測器的、在圖1中的II-II處得到的示意、部分放大剖視圖。
圖3是由讀出帶條形成的一個X射線源和一個電極的一個實施例的示意圖。
圖4是由分段讀出帶條形成的一個X射線源和一個電極的一個第二實施例的示意俯視圖。
圖5是根據本發明一個實施例帶有疊置探測器的示意剖視圖。
圖6是根據本發明另一個實施例帶有疊置探測器的示意剖視圖。
圖1是根據本發明在與一種用於平面束射線照相的設備的一個平面X射線束9的平面正交的一個平面中的剖視圖。該設備包括一個X射線源60，X射線源60與一個第一細準直窗口61一起產生一個用於要成象的物體62的照射的平面扇形X射線束9。第一細準直窗口61能由用來形成一個基本平面X射線束的其他裝置，如X射線衍射鏡或X射線透鏡，等代替。穿過物體62的束進入一個探測器64。與X射線束對準的一個細縫隙或第二準直窗口10可選擇地形成用於X射線束9至探測器64的進口。在探測器64中探測入射X射線光子的主要部分，探測器64包括一個轉換和漂移體積13、和用於電子雪崩放大的裝置17，並且這樣取向，從而X射線光子在兩個電極裝置1、2之間橫向進入，在這兩個電極裝置1、2之間生成一個用於在轉換和漂移體積13中的電子和離子的漂移的電場。
在本申請中，平面X射線束是例如由準直器61準直的束。
下面將進一步描述探測器和其操作。X射線源60、第一細準直窗口61、操作準直窗口10及探測器64由某一裝置65例如機架或支撐65相對彼此連接和固定。用於射線照相的如此形成設備能作為一個單元運動以掃描要檢查的物體。在單個探測器系統中，如圖1中所示，掃描能通過樞軸運動-繞經例如X射線源60或探測器64的一根軸線轉動單元。軸線的位置取決於設備的用途或使用，並且在某些用途中有可能軸線也能穿過物體62。在其中運動探測器和準直器、或運動要成象的物體的轉移運動中也能進行。在一種其中疊置多個探測器的多線配置中，如以後解釋的那樣，聯繫圖5和6，能以各種方式進行掃描。在多種情況下，如果固定用於射線照相的設備，並且運動要成象的物體，則能是便利的。
探測器64包括一個是一塊陰極板2的第一漂移電極裝置和一個是一塊陽極板1的第二漂移電極裝置。它們相互平行，並且其之間的空間包括一個是轉換和漂移體積的細氣體填充間隙或區域13、和一個電子雪崩放大裝置17。要不然，板是不平行的。一個電壓施加在陽極板1與陰極板2之間，並且一個或幾個電壓施加在電子雪崩放大裝置17上。這產生一個引起間隙13中的電子和離子漂移的漂移場、和在電子雪崩放大裝置17中的電子雪崩放大場。與陽極板1連接的是用於提供的電子雪崩探測的讀出元件的一個布置15。最好讀出元件布置15也構成陽極電極。要不然，讀出元件布置15能形成與陰極板2或電子雪崩放大裝置17相連接。它也能形成在通過一個介電層或基片與陽極或陰極電極分離的陽極或陰極板上。在這種情況下，陽極或陰極電極必須是半可透過的以產生脈衝，例如形成為條或墊。聯繫下面的圖3和4，表示讀出元件的不同可能布置15。
如看到的那樣，要探測的X射線橫向入射在探測器上，並且進入在陰極板2與陽極板1之間的轉換和漂移體積13。X射線最好在與陰極板2和陽極板1平行的方向上進入探測器，並且可以經一個細縫隙或準直窗口10進入探測器。以這種方式，能容易地使探測器帶有一條長得足以允許入射X射線光子的主要部分相互作用和被檢測的相互作用路徑。在使用一個準直器的情況下，這最好應該這樣布置，從而細平面束進入靠近電子雪崩放大裝置17和與其平行的探測器。
間隙或區域13填充有一種氣體，該氣體能是一種例如90％氪和10％二氧化碳的混合物或一種例如80％氙和20％二氧化碳的混合物。該氣體能處於壓力下，最好在範圍1-20個大氣壓內。因此，探測器包括一個帶有一個縫隙進口窗口92的氣密殼體91，穿過該窗口92 X射線束9進入探測器。窗口由對於輻射可透過的材料例如Mylar或薄鋁箔製成。這是本發明一個特別有利的輔助影響，與設計成用於與陽極和陰極板垂直的輻射入射的以前使用的氣體雪崩腔室相比，探測在一個氣體雪崩腔室64中的橫向入射束，要求覆蓋較大面積。以這種方式能使窗口較細，因而減小在窗口中吸收的X射線光子的數量。
在操作中，入射X射線9經如果存在則靠近電子雪崩放大裝置17的可選擇細縫隙或準直窗口10進入探測器，並且在與電子雪崩放大裝置17平行的一個方向上穿過氣體體積。每個X射線光子作為與一個氣體原子相互作用的結果在氣體中產生一個初級電離電子-離子對。這種產生由光電效應、康普頓效應或俄歇效應引起。產生的每個初級電子11經與新氣體原子的相互作用失去其動能，引起電子-離子對(次級電離電子-離子對)的進一步產生。典型地在該過程中從一個20keV X射線光子產生在幾百與幾千之間的次級電離電子-離子對。次級電離電子16(與初級電離電子11一起)由於在轉換和漂移體積13中的電場向電子雪崩放大裝置17漂移。當電子電子雪崩放大裝置17的聚焦場線的區域時，它們經受雪崩放大，這在下面進一步描述。
雪崩電子和離子的運動在用於電子雪崩探測的讀元件的布置15中產生電信號。聯繫電子雪崩放大裝置17、陰極板2或陽極板1、或所述位置的兩個或多個的組合拾波這些信號。諸信號進一步由讀出電路14放大和處理，以得到X射線光子相互作用點的準確測量、和可選擇的X射線光子能量。
圖2a表示根據本發明一個第一特定實施例的一種探測器的、在圖1中的II-II處得到的示意、部分放大剖視圖。如看到的那樣，陰極板2包括一個介電基片6和一個是一個陰極電極的導電層5。陽極1包括一個介電基片3和一個是一個陽極電極的導電層4。在間隙13與陽極1之間，布置一個電子雪崩放大裝置17。該放大裝置17包括一個雪崩放大陰極18和一個雪崩放大陽極19，由一個介電層24分離。這能是攜帶陰極18和陽極19的氣體或固體基片24，如圖中所示。如看到的那樣，陽極電極4和19由相同導電元件形成。藉助於用來在一個雪崩放大區域25中生成一個非常強的電場的一個直流電源7，在陰極18與陽極19之間，施加一個電壓。雪崩區域25形成在彼此面對著的雪崩陰極18的邊緣之間和其周圍的一個區域中，其中由於施加的電壓將出現一個集中電場。直流電源7也與陰極5和陽極電極4(19)相連接。選擇施加的電壓，從而在間隙13上生成一個較弱的電場、漂移場。在轉換和漂移體積13中通過相互作用釋放的電子(初級和次級電子)，由於漂移場將向放大裝置17漂移。它們將進入非常強的雪崩放大場並且被加速。加速的電子11、16將與區域25中的其他氣體原子相互作用，引起另外的電子-離子對產生。這些產生的電子也將在場中被加速，並且與新的氣體原子相互作用，引起另外的電子-離子對產生。該過程在電子在雪崩區域中向陽極19的行進期間繼續，並且形成一種電子雪崩。在離開雪崩區域之後，電子將向陽極19漂移。如果電場足夠強，則電子雪崩可能繼續到陽極19。
雪崩區域25由在陰極18和如果存在的介電基片24中的一個開口或通道形成。開口或通道從上方看能是圓形的，或者在如果存在的基片24的兩個邊緣與陰極18之間連續縱向延伸。在當從上方看時開口或通道是圓形的情況下，它們並排布置，每一行開口或通道包括多個圓形開口或通道。多個縱向開口或通道或圓形通道的行彼此相近地、彼此平行或與入射X射線平行地形成。要不然，能以其他圖案布置圓形開口或通道。
陽極電極4、19也以聯繫形成雪崩區域25的開口或通道提供的帶條的形式形成讀出元件20。對於每個開口或通道或者開口或通道的行布置一個帶條。諸帶條沿其長度能劃分成段，其中為每個圓形開口或通道或者為多個開口或通道能以墊的形式提供一段。帶條和段，如果存在的話，則彼此電氣絕緣。每個檢測器電極元件，即帶條或段，最好獨立地連接到處理電子電路14上。要不然，讀出元件能布置在基片的後側(相對著陽極電極4、19的側)。在這種情況下，陽極電極4、19必須是半可透過的以產生脈衝，例如以帶條或墊的形式。聯繫下面的圖3和4，表示讀出元件的不同可能布置15。
作為一個例子，縱向通道能具有在範圍0.01-1mm內的寬度，圓形通道能具有在範圍0.01-1mm內的圓直徑，及介電層24(在雪崩陰極18與陽極19之間的隔離層)的厚度在範圍0.01-1mm內。
要不然，導電層5、4能由例如一氧化矽、導電玻璃或金剛石的一個電阻載體代替，使介電基片3、6由一個導電層代替。在這樣一種情況下，當導電層和讀出元件20與漂移電極裝置相連接地布置時，一個介電層或載體最好布置在它們之間。
圖2b表示根據本發明一個第二特定實施例的一種探測器的、在圖1中的II-II處得到的示意、部分放大剖視圖。該實施例與根據圖2a的實施例的不同之外在於陽極電極4和19由不同的導電元件形成，由一個能是固體或氣體的介電層隔開；並且開口或通道也形成在雪崩陽極電極19中。雪崩放大陽極19連接到直流電源7上。在陽極電極4與19之間的介電層是固體的情況下，它包括穿過介電層的開口或通道，開口或通道基本上與形成雪崩區域25的開口或通道相對應。一個電場生成在陽極電極4與19之間。該場能是一個漂移場，即一個弱場，或者是一個雪崩放大場，即一個非常強的電場。聯繫下面的圖3和4，表示讀出元件的不同可能布置15。
圖2c表示根據本發明一個第三特定實施例的一種探測器的、在圖1中的II-II處得到的示意、部分放大剖視圖。該探測器如上所述包括一個陰極2、一個陽極1、及一個雪崩放大裝置17。一個是一個轉換和漂移體積的間隙13提供在陰極2與雪崩放大裝置17之間。間隙13被氣體填充，並且如上述那樣形成陰極2。漂移陽極1提供在一個介電基片26，例如一個玻璃基片，的一個後表面上，交替地提供雪崩放大陰極18和陽極19帶條。陰極18和陽極19帶條是導電帶條，並且連接到直流電源7上，用於在一個陰極帶條18與一個陽極19帶條之間的每個區域中生成一個集中電場，即一個雪崩放大場。陽極1和陰極2也連接到直流電源7上。選擇施加的電壓，從而在間隙13上生成一個較弱電場、漂移場。要不然，介電基片26能由一種氣體代替。然後把陽極和陰極支撐在例如其相應端部。
最好雪崩陽極帶條19也形成讀出元件20，並且然後連接到處理電子電路14上。雪崩陰極帶條18能代之以形成讀出元件，或者與陽極帶條19一起形成。作為一個選擇例，陽極電極1能由能分段的帶條構成，並且彼此絕緣。這些帶條然後能單獨或者與陽極和/或陰極帶條一起形成讀出元件。起陽極/陰極和讀出元件作用的帶條，藉助於用於隔離的適當聯接連接到直流電源7和處理電子電路14上。在另一個選擇例中，陰極帶條18和/或陽級帶條19通過由一個例如一氧化矽、導電玻璃或金剛石製成的電阻頂部層覆蓋的下部導電層形成。這減小可能由於強電場能出現在氣體中的可能火花的功率。在讀出帶條一種布置的另外一個選擇例中，讀出帶條20布置在下面，並且與雪崩陽極帶條19平行。然後使讀出帶條20稍寬於雪崩陽極帶條19。如果它們布置在陽極1下方，則陽極電極必須是半可透過的以產生脈衝，例如以帶條或墊的形式。在又一個可選擇例中，能省去陽極1，因為藉助於陰極電極5、18和陽極電極19能生成必需的電場。
作為一個例子，玻璃基片是約0.1-0.5mm厚。而且，導電陰極帶條具有一個是約20-1000μm的寬度，而導電陽極帶條具有一個是約10-200μm的寬度，具有一個約50-2000μm的間距。陰極和陽極沿其延伸能劃分成諸段。
在操作中，X射線光子進入在圖2c的探測器中基本上與雪崩陰極18和陽極19帶條平行的空間13。在轉換和漂移體積13中，吸收入射X射線光子，並且如上述那樣產生電子-離子對。是由一個X射線光子引起的相互作用結果的一團初級和次級電子，向雪崩放大裝置17漂移。電子將進入在一個陽極帶條與一個陰極帶條之間的氣體填充區域中的非常強的電場，這是一個雪崩放大區域。在強電場中，電子啟動電子雪崩。結果，在陽極帶條上收集的電子數量比初級和次級電子數量高几個數量級(所謂的氣體倍增)。對於該實施例的一個優點在於，每次電子雪崩僅大都在一個陽極元件上或基本上在一個探測器電極元件上產生一個信號。在一個坐標中的位置解析度因此由間距確定。
在上述實施例中，已經描述了用於探測器電極裝置的不同位置。有多種變化，例如，藉助於帶條或段的不同方向彼此相鄰地、或在分離位置處，能提供多於一個探測器電極裝置。
參照圖3，表示探測器電極裝置4、5、15的一種可能配置。電極裝置4、5、15由帶條20′形成，並且也能起陽極或陰極電極以及探測器電極的作用。多個帶條20′挨著放置，並且在與在每個位置處的入射X射線光子方向平行的方向上延伸。帶條形成一個基片上，通過在它們之間留下一個空隙23彼此電氣絕緣。帶條可以由光刻法或電成形等形成。對於具體探測器調節空隙23、和帶條20′的寬度，以便得到希望的(最優的)解析度。在例如圖2a的實施例中，帶條20′應該放置在開口或通道或者開口或通道的行下方，並且基本上具有與開口或通道相同的寬度，或者稍寬。這對於探測器電極裝置布置成與陽極電極4分離的情形和對於探測器電極裝置也構成陽極電極4的情形都是有效的。
每個帶條20′藉助於一個分離信號導體22連接到處理電子電路14上，其中來自每個帶條的信號最好分別地處理。在陽極或陰極電極構成探測器電極的場合，信號導體22也通過用於分離的適當聯接把相應帶條連接到高壓直流電源7上。
如從圖中看到的那樣，帶條20′和空隙23對準X射線源60，並且帶條沿進入X射線光子的方向變寬。這種配置提供對於傾斜誤差的補償。
圖3中所示的電極裝置最好是陽極，但可選擇地或共同地陰極能具有描述的構造。在探測器電極裝置15是一種分離的裝置時，陽極電極4能形成為整體電極而沒有帶條和空隙。同樣這分別對於陰極電極或陽極電極也是有效的，此時只有其另一個包括探測器裝置。然而，如果探測器電極裝置布置在一個基片上在對於陰極或陽極電極的相對側，則陽極或陰極電極是半可透過的以產生脈衝，例如形成為帶條或墊。
在圖4中，表示一個電極的一種可選擇配置。帶條已經劃分成彼此電氣絕緣的段21。最好在相應帶條的每段21之間提供垂直於進入X射線延伸的一個小空隙。每段藉助於一個分離信號導體22連接到處理電子電路14上，其中來自每段的信號分離地處理。如在圖3中那樣，在陽極或陰極電極構成探測器電極的場合，信號導體22也把相應帶條連接到高壓直流電源7上。
當要測量每個X射線光子的能量時，能使用這種電極，因為一個統計具有較高能量的X射線光子在比低能量X射線光子長的穿過氣體路徑之後，引起初級電離。藉助於這種電極，既能探測X射線光子相互作用的位置，又能探測每個X射線光子的能量。通過統計方法，能以非常高的能量解析度恢復入射光子的頻譜。見例如E.L.Kosarev等的Nucl.Instr和methods208(1983)637和G.F.Karabadjak等的Nucl.Instr和methods217(1983)56。
一般對於所有實施例，每個入射X射線光子在一個(或多個)探測器電極元件中引起一個誘導脈衝。脈衝在處理電子電路中處理，該電路最終成形脈衝，並且積分或計數來自表示一個象素的每個帶條(墊或墊組)的脈衝。也能處理脈衝，以便為每個象素提供一種能量度量。在探測器電極在陰極側的場合，誘導信號的面積比在陽極側寬(在垂直於X射線光子的入射的方向上)。因此，在處理電子電路中的信號的加權是希望的。
圖5示意表示本發明的一個實施例，使多個發明的探測器64一個疊置在另一個的頂部上。通過該實施例，能實現多線掃描，這減小整個掃描距離、以及掃描時間。該實施例的設備包括一個X射線源60，X射線源60與多個準直窗口61一起為要成象的物體62的照射產生多個平面扇形X射線束9。穿過物體62的束經多個第二準直窗口10可選擇地進入各個疊置的探測器64，第二準直窗口10與X射線束對準。第一準直窗口61布置在一種第一剛性結構66中，並且可選擇第二準直窗口10布置在固定到探測器64上的第二剛性結構67中，或者分離地布置在探測器上。
X射線源60；剛性結構66；及分別包括準直窗口61、10、及彼此固定的疊置探測器64的可能結構67，藉助於某一裝置65，例如機架或支撐65相對於彼此連接和固定。用於射線照相的如此形成設備能作為一個單元運動以掃描要檢查的物體。在這種多線配置中，如上所述，能以垂直於X射線束的橫向運動進行掃描。如果固定用於射線照相的設備而移動要成象的物體，則也可能是便利的。
與大單體積氣體探測器相比，使用一種疊置配置的一個另外的優點在於，減小由散射在物體62中的X射線光子引起的背景噪聲。在不平行於入射X射線束的方向上傳播的這些散射X射線光子，如果通過陽極和陰極板並且進入這樣一個腔室，則在疊置的其他探測器64之一中引起「虛假」信號或雪崩。這種減小通過在陽極和陰極板、或準直器67的材料中顯著吸收(散射的)X射線光子實現。
通過在疊置探測器64之間提供薄的吸收板68能進一步減小這種背景噪聲，如圖6中所示。疊置探測器類似於圖5的，不同之處在於薄吸收材料片放置在每個相鄰探測器64之間。這些吸收板或片能由高原子數材料例如鎢製成。
作為用於所有實施例的一個可選擇例，在轉換漂移間隙(體積)中的電場能保持高得足以引起電子雪崩，因此以預放大模式使用。
對於所有實施例一般是，氣體體積非常薄，這引起離子的快速除去，這導致空間電荷的低或無積累。這使得高速率下的操作是可能的。
對於所有實施例一般的還有，小距離導致低操作電壓，這導致在可能火花中的低能量，這對於電子電路是希望的。
為了抑制電子流形成，在實施例中的場線的會聚也是希望的。這導致對於火花的減小危險。
作為一個另外的可選擇實施例，間隙或區域13可以包括一種諸如液體介質或固體介質來代替所述氣體介質之類的電離介質。所述固體或液體介質可以是一個轉換和漂移體積及一電子雪崩體積。
液體電離介質例如可以是TME(三甲基乙烷)或TMP(三甲基戊烷)或具有類似性質的其他液體電離介質。
固體電離介質例如可以是一種半導體材料，例如矽或鍺。當電離介質是固體時，能除去繞探測器的殼體。
能使使用固體或液體電離介質的探測器較薄，並且它們相對於來自由探測器探測的輻射物體的圖象的解析度對入射X射線的方向沒有類似的氣體探測器敏感。
電場最好在引起雪崩放大的區域中，但本發明也能工作在較低電場範圍下，即當在探測器中使用固體或液體電離介質時高得不足以引起電子雪崩。
儘管聯繫多個最佳實施例已經描述了本發明，但要理解，仍可以進行各種修改而不脫離由附屬權利要求書定義的本發明的精神和範圍。例如，電壓能以其他方式施加，只要生成描述的電場。
權利要求
1.一種用於電離輻射的探測的探測器，包括一個腔室，填充有一種電離氣體，第一和第二電極裝置，提供在所述腔室中，在它們之間有一個空間，所述空間包括一個轉換和漂移體積，用於電子雪崩放大的裝置，布置在所述腔室中，及至少一個讀出元件裝置，用於探測電子雪崩，該探測器的特徵在於提供一個輻射進口，從而輻射進入在第一與第二電極裝置之間的轉換和漂移體積，用於電子雪崩放大的裝置包括至少一個雪崩陰極和至少一個雪崩陽極，在它們之間施加一個電壓以便生成用於雪崩放大的至少一個電場，及用於電子雪崩放大的所述裝置包括多個雪崩區域。
2.根據權利要求1所述的探測器，其中用於電子雪崩放大的裝置包括場集中裝置。
3.根據權利要求2所述的探測器，其中所述場集中裝置包括提供有開口或孔的雪崩陰極。
4.根據權利要求1-3任一項所述的探測器，其中一個介電基片的一個表面在所述至少一個雪崩陰極與所述至少一個雪崩陽極之間形成用於局部雪崩放大的一個區域的至少一個限制表面。
5.根據權利要求1-4任一項所述的探測器，其中所述至少一個雪崩陰極和所述至少一個雪崩陽極形成在一個介電基片的一個第一側，使一個隔離層在所述至少一個雪崩陰極與所述至少一個雪崩陽極之間，所述隔離層形成用於局部雪崩放大的區域的限制表面。
6.根據權利要求1-5任一項所述的探測器，其中所述至少一個雪崩陰極和所述至少一個雪崩陽極包括導電帶條。
7.根據權利要求5或6所述的探測器，其中多個雪崩陰極和陽極交替地提供在所述基片上。
8.根據權利要求7所述的探測器，其中所述雪崩陰極和所述雪崩陽極包括帶有基本上與入射輻射平行的縱向邊緣的導電帶條。
9.根據權利要求4或5所述的探測器，其中所述至少一個雪崩陰極形成在所述介電基片的一個第一側，而所述至少一個雪崩陽極形成在所述介電基片的一個第二側，至少一個通道布置在所述至少一個雪崩陰極和所述介電基片中，並且所述至少一個雪崩陽極形成所述至少一個通道的一個壁。
10.根據權利要求4或5所述的探測器，其中所述至少一個雪崩陰極形成在所述介電基片的一個第一側，而所述至少一個雪崩陽極形成在所述介電基片的一個第二側，至少一個通道布置在所述至少一個雪崩陰極、所述介電基片、及所述至少一個雪崩陽極中。
11.根據權利要求9或10所述的探測器，其中所述至少一個通道具有一個基本圓形的橫截面。
12.根據權利要求9或10所述的探測器，其中所述至少一個通道具有一個基本方形的橫截面，並且在介電基片的兩個相對邊緣之間延伸。
13.根據任何以上權利要求所述的探測器，其中讀出元件包括帶有與入射輻射平行的縱向邊緣的細長帶條。
14.根據權利要求1-12任一項所述的探測器，其中讀出元件包括帶有與入射輻射垂直的縱向邊緣的細長帶條。
15.根據任何以上權利要求所述的探測器，其中第一電極裝置是一個漂移陰極，第二電極裝置是一個漂移陽極，讀出元件布置在漂移陽極與雪崩陽極之間。
16.根據權利要求1-14之一所述的探測器，其中第一電極裝置是一個漂移陰極，第二電極裝置是一個漂移陽極，漂移陽極布置在讀出元件與雪崩陽極之間。
17.根據權利要求1-14之一所述的探測器，其中第一電極裝置是一個漂移陰極，第二電極裝置是一個漂移陽極，漂移陽極布置在讀出元件與雪崩陰極之間。
18.根據權利要求1-14之一所述的探測器，其中讀出元件也構成第一漂移電極裝置。
19.根據權利要求1-14之一所述的探測器，其中讀出元件也構成第二漂移電極裝置。
20.根據權利要求1-14之一所述的探測器，其中讀出元件也構成雪崩陽極裝置。
21.根據以上權利要求任一項所述的探測器，其中帶條形式的多個讀出元件布置在雪崩區域的行下方。
22.根據權利要求1-20任一項所述的探測器，其中帶條形式的一個讀出元件布置在每個雪崩區域或雪崩區域組下方。
23.根據以上權利要求任一項所述的探測器，其中一個細縫隙或準直窗口布置成與輻射進口連接，從而輻射靠近第一電極裝置入射。
24.根據權利要求1-22任一項所述的探測器，其中一個細縫隙或準直窗口布置成與輻射進口連接，從而輻射將靠近雪崩陰極入射。
25.根據以上權利要求任一項所述的探測器，其中所述腔室填充有電離液體或固體材料來代替所述電離氣體。
26.一種用在平面束射線照相中的設備，包括一個X射線源，用來形成一個基本平面X射線束的裝置，定位在所述X射線源與一個要成象的物體之間，該設備的特徵在於，它進一步包括一個根據權利要求1-25任一頂所述的探測器。
27.根據權利要求26所述的設備，其中多個探測器疊置以形成一個探測器單元，對於每個探測器布置用來形成一個基本上平面的X射線束的裝置，所述裝置定位在所述X射線源與要成象的物體之間，X射線源、用來形成一個基本平面的X射線束的所述裝置及所述探測器單元彼此相對地固定，以便形成一個能用來掃描物體的單元。
28.根據權利要求27所述的設備，其中吸收板布置在探測器之間，以便吸收散射的X射線光子。
29.根據權利要求26-28任一項所述的設備，其中一個細縫隙或準直窗口布置在面對著X射線源的每個探測器側。
30.一種用來探測電離輻射的方法，其中輻射與在氣體填充轉換和漂移體積中的氣體原子相互作用，用於長生釋放的電子，該方法的特徵在於電子在轉換和漂移體積中經受一個第一電場，所述第一電場基本上垂直於輻射的方向，在多個區域的每一個中，形成用來引起電子雪崩的一個集中電場，所述第一電場強迫電子進入具有一個集中電場的所述多個區域之一，及所述電子雪崩藉助於讀出元件探測。
31.根據權利要求30所述用來探測電離輻射的方法，其中具有一個集中電場的區域由場集中裝置形成。
32.根據權利要求30或31所述用來探測電離輻射的方法，其中具有一個集中電場的區域由提供有開口或孔的一個雪崩陰極形成。
33.根據權利要求30-32任一項所述用來探測電離輻射的方法，其中分離地探測在具有一個集中電場的每個區域中由電子雪崩引起的信號。
34.根據權利要求30-33任一項所述用來探測電離輻射的方法，其中分離地探測在具有一個集中電場的區域組中由電子雪崩引起的信號。
35.根據權利要求30-34任一項所述用來探測電離輻射的方法，其中輻射與代替氣體原子的屬於液體或固體材料的原子相互作用。
全文摘要
一種用於電離輻射的探測的探測器(64);一種用在平面束射線照相中、包括這樣一個探測器的設備;及一種用來探測電離輻射的方法。該探測器包括:一個腔室,填充有一種電離介質;第一和第二電極裝置(2、1、18、19),提供在所述腔室中,在它們之間有一個空間,所述空間包括一個轉換體積(13);用於電子雪崩放大的裝置(17),布置在所述腔室中;及至少一個讀出元件裝置(15),用於探測電子雪崩。提供一個輻射進口,從而輻射進入在第一與第二電極裝置之間的轉換體積。為了實現良好定義的雪崩,用於電子雪崩放大的裝置包括多個雪崩區域。
文檔編號G01T1/00GK1350646SQ0080742
公開日2002年5月22日 申請日期2000年3月30日 優先權日1999年4月14日
發明者湯姆·弗蘭克, 弗拉蒂米爾·帕斯科夫 申請人:埃克斯康特爾股份公司