比例計數管的製作方法

2023-04-29 00:41:41 4

專利名稱：比例計數管的製作方法
技術領域：
本發明涉及射線的能量區分所使用的比例計數管。
背景技術：
一般，X射線用的比例計數管具有是陰極的管狀外殼，在外殼內的軸心配
置陽極，在外殼內封入吸收x射線，並電離的氣體，在外殼的一部分形成使x 射線入射的x射線入射窗。
然後，若x射線透過x射線入射窗，入射至外殼內，與外殼內的氣體相互
作用時，氣體產生電離，生成電子與離子對。這時，電子與離子對的數量成為
與入射的x射線的能量相對應的數量。這裡生成的電子因施加在陽極與陰極之
間的電位差而被陽極吸引，利用陽極附近的強電場而被放大，這作為電脈衝信
號向外部輸出。由於該電脈衝信號的波峰取決於入射的x射線能量，因此從電 脈衝信號的波峰值，可知入射的x射線的能量(例如，參照日本專利特開平
5-28958號公報(第2頁、圖1-2))。
一般，在比例計數管中，作為封入內部的氣體，具有在稀有氣體中加入少 量的添加氣體的氣體組成，作為該添加氣體，多使用CH4 (甲烷)、C3H8 (丙垸) 等碳氫化合物、C02 (二氧化碳)等分子氣體(例如，參照Glenn F. Knoll射 線測量手冊第3版日刊工業新聞社P. 196)。原來，該添加氣體是為了吸收 稀有氣體離子複合時產生的紫外線、使工作穩定的目的而加入的，多使用吸收 紫外線能力強的分子氣體。當比例計數管在高射線場中使用時，若使用碳氫化 合物作為添加氣體，則由於射線引起聚合，在陽極或陰極形成是絕緣物的高分 子層，有可能妨礙正常的工作，因此市售的比例計數管中，多使用二氧化碳作 為添加氣體。

發明內容
一般，在比例計數管中已知，若混入附著電子而生成負離子的例如氧、水、 滷素化合物等氣體，則導致能譜的解析度降低及氣體放大倍數降低等，對工作 產生惡劣影響。另外，二氧化碳雖然不像氧那樣，但具有附著電子的能力，因 此在使用二氧化碳作為添加氣體時，解析度也多少會降低。
另外，比例計數管的氣體放大倍數容易受氣體的分壓及成分的影響。由於 根據測定條件的不同，對內部構件會發生氣體吸附或放出，因此若例如放置數 周而不使用之後，使比例計數管工作，則有時會看到從開始使用起氣體增益慢 慢地降低的現象。這種情況下，在放置期間中氣體會被構件吸附，在該狀態下 開始工作，則因入射的X射線等的作用，使得被吸附的氣體從一部分構件放出， 氣體增益降低，直到氣體的出入處於平衡狀態為止。通常，該降低為1%以下， 而且如果連續地持續使用，就會飽和，但對於在需要高精度的測定裝置中使用 的比例計數管，有時將成為問題。
本發明是鑑於這一點而提出的，其目的在於提供一種比例計數管，該比例 計數管不擔心因射線引起的添加氣體的聚合，而且與使用二氧化碳作為添加氣 體時相比，具有高解析度，而且氣體增益變化小。
為了達到解決前述問題的目的，本發明的比例計數管按下述構成。
本發明具備形成陰極的管狀外殼；在該外殼內的軸心配置的陽極；封入 前述外殼內的吸收射線、並電離的氣體；以及前述外殼上設置的使射線入射的 射線入射窗，前述氣體中含有氮。
另外，本發明具備形成陰極的管狀外殼；在該外殼內的軸心配置的陽極； 封入前述外殼內的吸收射線、並電離的氣體；以及前述外殼上設置的使射線入 射的射線入射窗，前述氣體中含有氮及氫。


圖l所示為本發明的一個實施形態的比例計數管的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照圖l說明本發明的一個實施形態。
如圖1所示，比例計數管11具有作為陰極的外殼12，該外殼12使用例如sus (不鏽鋼)作為材料，形成為管狀密閉結構。
在外殼12內，封入是X射線吸收氣體的氣體13，該氣體13以吸收作為射 線的X射線、並電離的例如Ne、 Ar、 Kr、 Xe等稀有氣體為主要成分，添加了 幾個百分比的分子氣體。作為分子氣體，含有壓力比為O. 1%以上的氮、及壓力 比為0. 01%以上的氫。
在外殼12內的軸心，配置陽極14,該陽極14的兩端利用絕緣物15保持 在外殼12上。陽極14為了增大該陽極14附近的電場強度從而增大氣體放大 倍數，而縮小直徑。
在外殼12的側面形成作為射線入射口的X射線入射口 16，該X射線入射 口 16用作為射線入射窗的X射線入射窗17封閉。該X射線入射窗17的材料 是使用X射線的透射率優異的例如Be (鈹)。
在外殼12的一端，配置連接陰極即外殼12和陽極14的連接器18。
下面，說明比例計數管11的工作。
若X射線透過X射線入射窗17入射至外殼12內，與外殼12內的氣體13 相互作用，則氣體13產生電離，生成電子與離子對。這時，電子與離子對的 數量成為與入射的X射線的能量相對應的數量。這裡生成的電子因施加在陽極 14與陰極即外殼12之間的電位差而被陽極14吸引，利用陽極14附近的強電 場而被放大，這作為電脈衝信號從連接器18向外部輸出。由於該電脈衝信號 的波峰取決於入射的X射線能量，因此從電脈衝信號的波峰值，可知入射的X 射線的能量。
下面，對於比例計數管11的解析度的改進進行說明。 由於二氧化碳不像碳氫化合物那樣引起聚合，而且是廉價、穩定的氣體，
因此一般用作為比例計數管11的添加氣體，但具有降低解析度的缺點。作為
改進這一點用的方案，考慮使用氮作為添加氣體的方案。
氮在化學上也是惰性的、穩定的氣體，而且氮分子不附著電子。紫外線的
吸收截面積雖沒有二氧化碳那樣大，但通過增大添加量，能夠調整紫外線的吸
收能力。
進行了將添加氣體從二氧化碳變為氮的實驗，得到結果，放射性同位素 Cd-109所產生的X射線(22. lkeV)的譜解析度比添加二氧化碳時改善6%左右。
下面，是添加的濃度，通常，在使用二氧化碳或甲垸等碳氫化合物作為添
加氣體時，根據工作條件及目的的不同，可使用全壓的O. 1% 100%左右。若低
於該下限，則利用添加氣體來吸收紫外線不充分，有可能使得比例計數管ll 不能穩定工作。在使用氮作為添加氣體時，也可以在該範圍內使用，氮為全壓
的O. 1%以下時，與其它的氣體相同，有可能使得工作不穩定。另外，由於氮在
化學上是穩定的，因此也可以用作為以吸收x射線、並電離為目的的氣體，這
時的氮也可以是100%。
接著，對於比例計數管11的譜峰降低的改進進行說明。 如前所述，若長期放置後開始使用，則氣體增益為1%以下，短期間內降低， 這種現象可以認為是氣體出入構件的原因。作為解決這一問題的方案，除了使 用難以引起出入的氣體、或實現難以引起出入的構件等根本性的措施以外，也 可以考慮添加即使引起出入也難以影響特性的氣體的方案。
作為該氣體，最好是氫。由於氫的紫外線吸收少，另外也不引起電子附著， 因此即使分壓變化，對比例計數管11的氣體增益的影響也極小。因而，通過 混合氫，使得出入構件的氣體即使一部分為氫，也能夠抑制氣體增益的變化。
關於氫的混合量，根據實驗的結果，由於從氮量的1/10左右起，可以看 到抑制譜峰移動的效果，因此最好為全壓的0.01%以上。在全壓的0.01%以下，
利用氫不能得到充分抑制氣體增益變化的效果。
另外，由於氫的紫外線的吸收截面積與其它氣體相比非常小，因此在以紫 外線吸收為目的而混合氫時，與其它的氣體相比，必須以高壓裝入，這不理想。
另外，氫與其它物質相比，x射線的吸收明顯少，若氫的組分佔有比較多， 則比例計數管11的x射線靈敏度將顯著降低。因而，使用氫作為以吸收x射
線並進行電離為目的的氣體是不理想的。所以，最好是使稀有氣體或氮等承擔
x射線吸收及電離的任務，使氮承擔紫外線吸收的任務，對此再以顯現出抑制
氣體增益變化的效果的程度混合氫。B卩，最好將對x射線的靈敏度降低的影響
較小的10%左右作為上限。
這樣，通過對比例計數管11的氣體13使用氮及氫，能夠實現一種比例計
數管ll，該比例計數管11不擔心因射線而引起添加氣體的聚合，而且與使用 二氧化碳作為添加氣體的比例計數管相比，具有高解析度，再有氣體增益變化
小。如果使用該比例計數管11，則能夠構築穩定、可靠性高的譜測定系統。
另外，本發明不限定於前述實施形態，當然在不脫離本發明的要點的範圍
內能夠實施各種變形。 工業上的實用性
根據本發明，通過封入外殼內的氣體含有氮，能夠提供一種比例計數管， 該比例計數管不擔心因射線而引起添加氣體的聚合，而且與使用二氧化碳作為 添加氣體時相比，具有高解析度。再有，通過氣體中含有氮，能夠提供氣體增 益變化小的比例計數管。
權利要求
1.一種比例計數管，其特徵在於，具備形成陰極的管狀外殼；在該外殼內的軸心配置的陽極；封入所述外殼內的吸收射線並電離的氣體；以及設置所述外殼上的使射線入射的射線入射窗，所述氣體中含有氮。
2. 如權利要求l所述的比例計數管，其特徵在於， 所述氣體中含有氫。
3. —種比例計數管，其特徵在於，具備 形成陰極的管狀外殼； 在該外殼內的軸心配置的陽極； 封入所述外殼內的吸收射線並電離的氣體；以及 設置在所述外殼上的使射線入射的射線入射窗， 所述氣體中含有氮及氫。
全文摘要
封入外殼(12)內的氣體(13)中含有氮及氫。利用氮，不擔心因射線引起添加氣體的聚合，而且與使用二氧化碳作為添加氣體時相比，能夠得到高解析度。利用氫，能夠減小氣體增益變化。
文檔編號H01J47/06GK101371162SQ20078000283
公開日2009年2月18日 申請日期2007年11月16日 優先權日2006年11月17日
發明者關英治, 疋田憲之, 石澤和哉 申請人:株式會社東芝;東芝電子管器件株式會社