阴极/转换器制造技术

一种多金属丝比例室光子探测器电离室用的阴极／转换器联合装置，该装置的一铅层（２）上有用电火花加工制成的矩形井（３）阵列．各井壁（３ａ、ｂ、ｃ、ｄ）和井底板（３０）的厚度借助于加大阴极／转换器（１）的表面面积对体积的比值来使探测器的效率达到最大限度．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术，总的说来，涉及用于诸如探测高能光子(例如X射线或γ射线)等用的充气辐射探测器中的阴极/转换器联合装置，特别是(但并非专门)用于辐射医疗给病人拍摄三维X光照片用的“正电子摄影机”中的阴极/转换器联合装置。辐射医疗中拍摄照片大多数是在体内采用标记为99Tcm的辐射性药物用γ射线摄影机进行拍摄的。在注射药物后三小时拍摄出的照片可以是平面静态性的、动态性的或断层性的。由于多数显影剂并不是某一疾病专用的，因而对异常和正常功能显示出来的对比度往往很差。电脑式单光子辐射的层析X射线摄影法(SPECT)可以改善这种对比度。这种摄影法通常是令γ射线摄影机绕着病人转动，从不同角度拍摄多面图象，用计算机图象再现技术拍摄出身体的剖面图象。然而γ射线摄影机采用一般准直仪时其灵敏度仅为0.1%，拍摄出来的图象在病人身体中心的空间分辨率约为2厘米。能获得更高的空间分辨率和灵敏度的另一种拍摄方法是正电子辐射层析X射线摄影法(PET)，这是采用能辐射出正电子的放射性核素进行的。各正电子在组织中总的相互作用在距辐射点约1毫米的数量级处进行，并产生彼此相差180度辐射的两个光子;然后用两个配置在物体相对侧的两个探测器检测重合情况。PET探测器无需使用准直仪，因而它本质上具有所要求的良好程度的空间分辨率和灵敏度。但现行使用的探测器过于昂贵，在辐射医疗中用作例行检查的适应性不好，因此需要有一个价廉而高效的光子探测器。这种探测器可以根据，例如，多丝比例室(MWPC)技术制造。在这种探测器中，高密度转换器受光子的冲击，从而发射出高速度的电子，用通常由一个或多个阳极和阴极组成的比例室和诸如氩/甲烷混合气体的室气即可探测出该高速电子。迄今制造的这类探测器多数都是根据两个设计策略制造的。第一种策略是在高密度转换器后面安置一个MWPC平面，形成一般为1厘米厚流道的一部分。转换器由其上冲有许多孔的多层铅板的构件组成，或由铅玻璃管基体组成。511千电子伏特的光子在铅板中被转换成快速电子，这些电子从铅板逸出跑进孔/管中，使室气体中产生电离。由此产生的电子流在所加电场的作用下向下流到管中，由MWPC进行检测。这种系统最高的固有空间分辨率为2毫米，最佳时间分辨能力为2～40毫微秒(在氖气中)。另一种方法是制造成堆的MWPC阳极平面，该阳极平面交替夹衬有薄铅板，这些薄铅板作为阴极兼转换器用。这样做的好处是可以使时间分辨能力提高到2～10毫微秒(在异丁烷中)，空间分辨率提高到～5毫米。所有按MWPC制造的系统其主要缺点是灵敏度较低，因而与诸如多晶体环系统的其它系统相比，成象时间长，信噪比低。据发现，采用排成阵列的敞开式小室阴极/转换器可以显著提高探测器的效率。但用一般制造阴极/转换器用的材料(例如铅或铅合金)制造阵列小室有困难，因为这类材料往往较软，不易机械加工成所要求的小尺寸。还发现，电火花腐蚀加工(也叫电气放电加工或EDM，这种加工工艺原先是用在硬质合金上)用以制造阴极/转换器所要求的小室结构，可获得令人惊奇的良好结果。因此本专利技术提供的是适用于作为充气探测器用的阴极/转换器联合装置，并具有下列特征的一种构件该构件包括排成阵列用电火花加工转换器材料制成的小室。各小室可方便地用电火花腐蚀法加工一层适当的阴极/转换器材料制成，这些材料最好是铅或铅与锑、铋或铜的合金。因此本专利技术还提供制造一种有一层铅或其它适当材料的阴极/转换器的方法，该方法采用电火花腐蚀法加工铅层，以此来制造排成阵列的小室。排成阵列的各小室最好是穿通转换器材料正规排列的矩形槽，壁厚在40至80微米范围内。模式间距和井深最好都在0.5至1.5毫米的范围内。“蜂窝”铅可由一层下层是一层玻璃增强塑料、上层是一层铜(与电子设备印刷电路板用的那种板类似)的薄层衬底支撑。本专利技术阴极/转换器的使用方法完全和普通的阴极/转换器一样，即交替夹衬在阳极堆之间，该阳极可由例如金属丝网制成，金属丝网周围为氩气/甲烷混合气体之类的室气所包围。电离电子的检测方式与普通MWPC一样，过程的处理和分析可采用普通的支援硬件和软件。根据另一方面，本专利技术提供根据本专利技术上述第一方面的构件，而且其中各小室各端部是敞开的。根据又一个方面，本专利技术提供这样一种中性粒子探测器，该探测器有一个界定一个室用的装置，室中充有电离室气且至少配置有一堆阴极/转换器联合装置，有孔的阳极与该转换器交插配置。该阴极/转换器联合装置是这样的一些构件，该构件包括在转换器材料中形成的小室阵列，该小室阵列是用电火花加工法在转换器材料中形成的。本专利技术还可用于采用一对或多对探测器的正电子探测器，其中各对探测器构件系彼此对向配置。下面参照附图并通过非限制性实例进一步说明本专利技术的内容。附图中图1 是本专利技术一个实施例的阴极/转换器的部分近视图。图2 是本专利技术一堆MWPC和阴极/转换器的示意图。图3 是采用正电子摄影机进行拍摄时的示意图。图4 是本专利技术的另一个实施例。图5 是本专利技术阴极/转换器各个铅小室中电场的示意图。图6 是本专利技术一个实施例20层MWPC的效率与小室壁厚的关系曲线图。图7 是测试阴极/转换器效率时的布局示意图。图1是本专利技术阴极/转换器(1)工作部分的一部分，该部分是排成阵列的开口矩形小室(3)，该等矩形小室则是在薄层铅合金(2)中进行电火花腐蚀形成的。各小室(3)的横截面呈方形，由四个壁(3a-3d)所界定，并完全延伸贯穿铅合金层(2)。铅合金层由上层是铜(6)下层是玻璃增强塑料(7)的薄层衬底(5)支撑。各小室壁厚约为40～80微米，合金的间距和深度在0.5至1.55毫米范围内。不言而喻，整个阴极/转换器是由成百，有时是成千如图1所示的小室组成。许多阴极/转换器(1)装在光子探测器中，如图2所示。探测器包括成堆平行叠置的阴极/转换器(8)，其间交插有数量相当的阳极平面(9)。各阴极/转换器由两铅层组成，各铅层厚125微米，叠合在薄塑料片两侧。在此实施例中，塑料薄片厚75微米。各铅层表面复制有如图1所示的“盒”式结构(图2中未示出)。如图所示，各铅层还由条间狭缝分隔成狭条。这样做可以确定所探测过程的座标，下面即将谈到。狭缝宽度不到1毫米。阴极/转换器平面(8)上的狭条取X或Y的方向(垂直于纸面)成行排列，如图2所示。阳极由20微米的镀金钨丝组成。阳极与阴极间的间隙约2.5毫米，钨丝在阳极平面上的间距约为1-2毫米。如图所示，阳极平面平行于阴极/转换器平面。阳极和阴极形成比例室的电极，其上加有适当的偏压。各阴极狭条在顺次各平面内正交取向，这样可以确定探测到的入射光子的X座标和Y座标，达到几毫米的精确度。入射光子在其中一个阴极/转换器平面内产生高速电子。高速电子逸出，借助于它在比例室内气体中产生的二次电子流在比例室中被检测出来。电子流是在阳极上检测出的，同时在两相邻阴极平面上诱发出脉冲。这样，通过各狭条在各顺次阴极平面上的交替取向可以确定事件的X座标和Y座标。Z座标由阳极上相应的脉冲确定。对来自探测器各信号的后面部分的处理是采用普通的电子设备来进行的。现在谈谈用电火花腐蚀加工法制造铅或铅合金阴极/转换器的制造过程。按所要求的结构从石墨、铜或钨材料切取带镜象的阳极，于是就可以用它将型板腐蚀成平面铅板。把阳极的电位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构件（１），适宜作为充气辐射探测器的阴极／转换器联合装置，其特征在于，该构件包括用电火花加工由转换器材料制成的小室（３）阵列。

【技术特征摘要】
GB 1986-3-12 86060861.一种构件(1)，适宜作为充气辐射探测器的阴极/转换器联合装置，其特征在于，该构件包括用电火花加工由转换器材料制成的小室(3)阵列。2.根据权利要求1的构件，其特征在于，小室(3)阵列由铅或铅合金制成。3.根据权利要求1或2的构件，其特征在于，小室(3)是等边的。4.根据以上任何一项权利要求的构件，其特征在于，小室(3)是立方形的。5.根据以上任何一项权利要求的构件，其特征在于，各小室(3)之间的壁厚在25至125微米的范围，各小室的间距和深度在0.5至1.5毫米的范围。6.根据以上任何一项权利要求的构件，其特征在于，小室(3)阵列由薄层衬底(5)支撑，该衬底由一层玻璃纤维板(7)和一层铜(6)组成。7.根据以上任何一项权利要求的构件，其特征在于，各小室的底部是封闭的。8.根据权利要求1至7任何一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗肯尼思马斯登，
申请(专利权)人：保罗肯尼思马斯登，
类型：发明
国别省市：GB[英国]