專利名稱：對電離輻射進行檢測的檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對電離輻射的檢測，特別涉及對X射線的檢測，更特別涉及一種對電離輻射進行檢測的檢測裝置，用于平面光束射線照相術(shù)的檢測裝置，以及對電離輻射進行檢測的方法。
相關(guān)技術(shù)的描述和發(fā)明背景氣態(tài)檢測裝置通常對能量約低于10keV的光子有很強的吸附作用，其優(yōu)點是和固態(tài)的檢測裝置相比，制造該裝置比較便宜，而且它可以使用氣體的倍增強烈(指振幅)放大信號的振幅，但是，當光子能量小于10keV時，隨著氣體停止能量的快速減小和光子能量的增加，氣體檢測裝置的吸附力漸漸減小，由于所謂的長射程電子的拉長的軌跡，導(dǎo)致了一個被嚴重損壞了的空間分辨率，這是X射線被吸附的結(jié)果。
一種用于平面光束射線照相術(shù)的氣態(tài)檢測裝置可以得到一個提高的空間分辨率，此時，在光子和氣體原子的交互作用下，釋放的電子在與入射輻射基本上正交的方向上被分離提取，這種檢測裝置在我們自己的名稱為一種用于平面光束射線照相術(shù)的裝置和方法以及一種輻射檢測裝置，于1998年10月19日申請的國際申請No.PCT/SE98/01873中公開，另外一種檢測裝置在US專利5521956中被描述。
當設(shè)計的檢測裝置既檢測低能量的光子，又檢測能量范圍既包括高能量又包括低能量的X射線輻射時，該檢測器由于相對較短的長度，只能較低程度的吸引高能量的光子。
然而，在有些情況下，由于高能量光子能帶來低能量光子的清楚信息，也希望能對高能量光子進行檢測，例如，在放射學中，骨骼和組織的吸收系數(shù)，會分別的根據(jù)光子的能量有很大的變化。
發(fā)明概述相應(yīng)的，本發(fā)明的目的是提供一種利用電子雪崩，在一個大的能量范圍可以工作的，特別是入射輻射的能量比先前技術(shù)中的檢測裝置輻射能量高的情況下，對電離輻射進行檢測的裝置。
本發(fā)明的一個特殊的發(fā)明目的是提供的檢測裝置可以提高空間分辨率和能量分辨率。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是可以有效地、快速地、準確地、可靠地、容易地裝設(shè)和使用該對電離輻射進行檢測的檢測裝置，并且價格低廉。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供的檢測裝置可以靈敏的，在X射線通量非常低的情況下，對電離輻射進行檢測。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供的檢測裝置可以在給定的長度上，在進入的輻射方向上獲得理想的停止能量，使對進入的大量輻射的檢測成為可能。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是，在光子和氣體原子的交互作用下，釋放的電子在與入射輻射基本上正交的方向上被提供的檢測裝置分離提取，從而對電離輻射進行檢測，因此，可以得到較高的空間清晰度。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供的檢測裝置可以在高X射線通量的情況下，不降低性能的對電離輻射進行檢測，并且該檢測裝置具有較長的壽命。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供的檢測裝置可以對各種輻射進行檢測，不但包括電磁輻射而且包括入射的粒子，還包括基本粒子。
按照本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如權(quán)利要求1所述的檢測裝置實現(xiàn)的，和按照本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如權(quán)利要求26所述的檢測裝置實現(xiàn)的。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供用在平面光束射線照相術(shù)的裝置，例如，包括至少一個如本發(fā)明的第一方面所述的檢測裝置的縫隙或掃描射線照相術(shù)。
本發(fā)明在這方面的另一個發(fā)明目的是提供一種只有少量X射線光子照射下就可以使物體成像的，并且可以獲得高質(zhì)量圖像的裝置。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供用于平面光束射線照相術(shù)的裝置，在檢測裝置中可以得到入射的X射線光子的一個主要系數(shù)，用來計數(shù)或積分，從而獲得圖像每一個像素的值。
本發(fā)明還具有的一個發(fā)明目的是提供用于平面光束射線照相術(shù)，可以檢測到在物體中散射輻射產(chǎn)生的圖像干擾，并對這些檢測到的圖像干擾進行強烈濾波的裝置。
本發(fā)明還具有的一個發(fā)明目的是提供用于平面光束射線照相術(shù)，可以檢測到由于X射線能量光譜的擴散而產(chǎn)生的圖像干擾，并對這些圖像干擾進行濾波的裝置。
本發(fā)明還具有的一個發(fā)明目的是提供用在平面光束射線照相術(shù)，可以在高X射線通量的情況下，不降低性能的工作裝置，并且該檢測裝置具有較長的壽命。
按照本發(fā)明的第三個方面，本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如權(quán)利要求18所述的檢測裝置實現(xiàn)的，以及按照本發(fā)明的第四個方面，本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如權(quán)利要求36所述的檢測裝置實現(xiàn)的。
本發(fā)明還具有的一個發(fā)明目的是一種利用電子雪崩，在一個大的能量范圍可以有效工作的，特別是入射輻射的能量比先前技術(shù)中的檢測方法的輻射能量高的情況下，對電離輻射進行檢測的裝置。
本發(fā)明還具有的一個發(fā)明目的是提供一種可以獲得提高的空間分辨率和提高的能量分辨率的方法。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供一種對電離輻射進行檢測的檢測方法，該方法可以有效地、快速地、準確地、可靠地、容易地施行，并且施行起來簡單，有效。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供一種可以靈敏的、在X射線通量非常低的情況下，對電離輻射進行檢測的方法。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供一種可以對大量的入射輻射進行檢測的方法。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供對電離輻射進行檢測的方法，在光子和氣體原子的交互作用下，釋放的電子在與入射的輻射基本上正交的方向上被分離提取，從而對電離輻射進行檢測的檢測方法，因此，可以得到較高的空間分辨率。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供一種可以在高X射線通量的情況下，對電離輻射進行檢測的方法。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供一種不但可以對電磁輻射而且可以對入射粒子，還可以對基本粒子的各種電離輻射進行檢測的方法。
按照本發(fā)明的第五個方面，本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如權(quán)利要求22所述的方法實現(xiàn)的，按照本發(fā)明的第六個方面本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如權(quán)利要求37所述的方法實現(xiàn)的。
本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點將在隨后對優(yōu)選實施例和相應(yīng)的附圖詳細描述中進一步的明確表示出。
附圖的簡單說明本發(fā)明將在以下具體實施例和相應(yīng)的附

圖1-7的詳細描述中被更完全地理解，這僅僅是舉例說明，并不能使本發(fā)明的保護范圍受到限制。
圖1是用于平面光束射線照相術(shù)對應(yīng)于本發(fā)明具體實施例的檢測裝置的剖面示意2是在標準的溫度和壓力(STP)下，X射線由于吸收氬、氪、氙，分別對應(yīng)的X射線能量平均自由行程函數(shù)3是在標準的溫度和壓力(STP)下，電子由于在氬、氪、氙中的散射，分別對應(yīng)的電子能量實際交互范圍函數(shù)4是由于X射線被人體的組織和骨骼吸收，X射線能量分別對應(yīng)的吸收系數(shù)函數(shù)5是沿圖1中A-A截面的本發(fā)明具體實施例部分放大的剖面示意6是對應(yīng)于本發(fā)明具體實施例中的X射線源以及由通過分段讀出條形成的電極的具體示意7是對應(yīng)于本發(fā)明其它的具體實施例，用在平面光束射線照相術(shù)的成組的檢測裝置優(yōu)選實施例的具體描述以下描述是用來解釋而不是限制本發(fā)明的，具體的細節(jié)描述，例如特定的技術(shù)和應(yīng)用使本發(fā)明有一個更清楚的理解，但是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，本發(fā)明可以明顯的在這些特定實施例以外的實施方案中獲得應(yīng)用，另外，省略了對公知方法和裝置的詳細描述，就不會使本發(fā)明由于不必要的描述而不清楚。
圖1是用于平面光束射線照相術(shù)的檢測裝置在X射線束平面上的二維正交截面圖，依照本發(fā)明的具體實施方案，檢測裝置包括一個X射線源3，該射線源和一個狹窄的第一準直器窗口5一起，產(chǎn)生扇形的平面X射線束1，對物體7進行照射，使該物體成像，第一個狹窄的準直器窗口5可以被其它能產(chǎn)生基本上是二維的X射線束的裝置替代，例如，X射線衍射鏡，或者是X射線透鏡。
通過物體7傳輸?shù)墓馐竭_檢測裝置9，一個狹窄裂縫或是第二個準直器窗口11可以被隨意設(shè)置，使之與X射線束在一條直線上，形成X射線束進入檢測裝置的入口。
在檢測裝置中可以獲得入射X射線的一個主要系數(shù)，該檢測裝置包括一個腔室，一個電子雪崩放大器15，一個讀出裝置29，檢測裝置定位的使X射線束橫向進入第一電極17、19和第二電極21形成的電壓分別為U1、U2的區(qū)域，也就是電場區(qū)域，該電場區(qū)域用來偏移在腔室中的電子和離子。
第一偏移電極裝置17、19包括第一負極極板17和第二負極極板19，分別的，第二偏移電極裝置21包括一個正極極板21，負極極板17和正極極板21間設(shè)置的電壓為U1，負極極板19和正極極板21間設(shè)置的電壓為U2，U1和U2可以是相等的，但是優(yōu)選的U2比U1要大，這樣可以在腔室13中產(chǎn)生一個幅值恒定的電場，優(yōu)選的電極裝置是在腔室第一部分中的負極17和正極21是相互平行的，而且它們之間的距離為d1，在腔室第二部分中的負極19和正極21間的距離d2與d1相比要長，這將在下面被詳細描述。
腔室13具有轉(zhuǎn)換和偏移功能，里面充滿了電離氣體，輻射進入腔室13對腔室中的氣體進行電離，由于電壓U1和U2產(chǎn)生的電場區(qū)域，在偏移區(qū)域13中導(dǎo)致電子向正極極板21偏移，這樣電子就可以向電子雪崩放大器15運動，離子向負極極板17和19偏移。
腔室13中充滿的氣體是一種混合氣體，它可以包括例如90％的氪和10％的二氧化碳，或者是80％的氙和20％的二氧化碳，這些氣體在一定的壓力下，優(yōu)選的壓力范圍是1-20atm，因此，檢測裝置包括一個具有狹窄的入口窗口33的氣態(tài)密封的外殼31，通過入口窗口33，X射線束可以進入檢測裝置，該窗口是用可以被輻射透射的材料制成的，例如Mylar，或者鋁薄膜，這對本發(fā)明的其它功能來說，有更特殊的作用，氣態(tài)雪崩放大器9檢測進入的橫向光束，與先前使用的氣態(tài)雪崩放大器相比，它可以設(shè)計為使進入的輻射與正、負極板垂直，這就要求該窗口覆蓋一個大的范圍，窗口在這種方式下可以制作的狹窄一些，這樣可以減少在窗口X射線光子被吸收的數(shù)量。
在實際操作中，入射X射線通過隨意設(shè)置的狹縫或者瞄準儀窗口進入檢測裝置，該狹縫或者瞄準儀窗口位于負極極板17和正極極板21之間中間，優(yōu)選的位置是在圖1示出的負極極板17和正極極板21之間中間的平面上，X射線這樣進入檢測裝置，并且在幾乎和電極極板17、19、21平行的方向上通過腔室中的氣體，并被吸收，這樣就電離了腔室中氣體分子。
電子雪崩放大裝置15設(shè)置為使釋放的電子向雪崩放大裝置15偏移，并進入雪崩放大裝置中的一組雪崩放大器23，優(yōu)選的通過雪崩負極裝置，在那里，它們將被雪崩放大裝置的負極25和雪崩放大裝置的正極27間的電壓Ua增大。
由于雪崩正極和雪崩負極間的電壓Ua，使電子從腔室13經(jīng)過雪崩負極到雪崩正極的過程中被加速，這導(dǎo)致了電子的倍增，這樣，倍增的雪崩電子到達雪崩正極27，讀出裝置29和雪崩正極27相連接，它可以檢測由于電子雪崩激發(fā)產(chǎn)生的脈沖，在這種方式下，單個光子的檢測就可以實現(xiàn)。
優(yōu)選的，讀出裝置29也可以由雪崩正極極板27組成，因此，裝置27和29可以被集成為一個部分，可選擇的，讀出裝置29既可以和電子雪崩放大裝置17的其它部分連接，也可以和偏移電極極板17、19連接，也可以制成一個不導(dǎo)電層或基板(圖1中未示出)，在這種情況下，就要求負極和正極對進入的脈沖必須是半透射的，例如制成條或襯墊，關(guān)于其它幾種可能的不同讀出裝置15將和附圖6隨后作進一步的描述。
X射線源3，第一個薄的瞄準儀窗口5，隨意設(shè)置的瞄準儀窗口11和檢測裝置9通過一定的方式彼此連接固定在一起，例如框架或支架(圖1中未示出)。
用上述方法制造的用于射線照相術(shù)中的裝置可以作為一個移動的元件對物體進行掃描，物體從而得到檢測，在圖1示出的一個單獨檢測系統(tǒng)，可以繞軸旋轉(zhuǎn)運動著進行掃描，繞一個通過例如X射線源或檢測裝置9的軸旋轉(zhuǎn)所述元件，依據(jù)如何更好的使裝置得到應(yīng)用，合理的選擇軸的位置，軸還要盡可能的通過物體7，在一些應(yīng)用中，檢測裝置和瞄準儀也可以制作為可以移動，或者成像的物體也是可以移動的，當有成堆的許多檢測裝置時，一種多線外形輪廓將和附圖7一起將在后面被描述，掃描可以用各種不同方式來施行，在許多情況下，用于射線照相術(shù)中的裝置和被成像的可以移動物體的固定連接是有用的。
已經(jīng)提到，優(yōu)選的進入檢測裝置的X射線的方向是與負極極板17和正極極板21平行的，在這種方式下，檢測裝置的相互作用的路徑就可以做的足夠長，從而可以使進入的X射線光子交互作用的一個主要系數(shù)被檢測到，檢測裝置9中正極極板17、19上的與進入的輻射在平行方向上的長度在下面將作進一步的描述。
當X射線光子撞擊惰性氣體原子并和惰性氣體原子出現(xiàn)交互作用，就產(chǎn)生了一個在K殼或L殼里的洞，并且一個動能為E＝hυ-Eshell的光電子被釋放。在腔室13內(nèi)，出現(xiàn)交互作用，交互作用受在氣體或混合氣體中的x射線的吸收率支配。圖2表示出了x射線由于在氬、Ar、氪、Ke、氙、Xe中被吸收的平均自由行程γ，在標準的溫度和壓力(STP)下，一個X射線的能量系數(shù)hυ被分別表示出，在這幅圖中，平均自由行程隨著X射線光子能量從0到50keV的不同而在0到70cm之間發(fā)生變化。
根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置在使用寬頻帶X射線輻射時有著特殊作用，因此，在一個很大的動能范圍內(nèi)，具有不同動能的光電子被釋放，具有較小動能的電子被表示為短射程電子，這些電子具有一個較短的平均自由行程，具有較大動能的電子相應(yīng)的被表示為長射程電子。
具有較高動能的電子(大于100keV)被稱為長射程電子，相應(yīng)地，這些在氣體中的電子在減速并停止(失去其動能)前要經(jīng)過一個長的路程(1atm下1-20mm)，圖3表示出了電子由于在氬、Ar、氪、Ke、氙、Xe中的散射，電子實際交互作用的范圍σe，以及在標準的溫度和壓力(STP)下，一個電子能量系數(shù)Ee被分別的在該圖中表示出，在這幅圖中，電子交互作用的長度隨著電子能量從0到50keV的不同而在0到5cm之間發(fā)生變化。
當K或L殼中的洞充滿了從高能量級上來的電子時，出現(xiàn)了一個具有俄歇效應(yīng)的電子和/或一個熒光電子，所述具有俄歇效應(yīng)的電子是一個短射程電子。
一個短射程電子是一個具有低動能的電子(典型的是1-5keV)，相應(yīng)的，這些在氣體或氣體混合物中的電子在停止(失去其動能)前，要經(jīng)過一個短的路程(1atm下0.01-0.1mm)。
因此，在一個X射線光子和一個例如氪或者氙原子的氣體原子單獨進行交互作用時，在多種情況下可以同時釋放既有長射程又有短射程的幾個電子，此外，在交互作用時，將發(fā)射出熒光電子。
電子在氣體中運動時，長射程和短射程電子都將產(chǎn)生軌跡，該軌跡是由二次電離電子產(chǎn)生的，當電子具有非常高的動能(例如20-30keV)時，在元件的單位行程上，釋放的電子(二次電離電子)的數(shù)量是較少的。當電子具有非常低的動能(典型的是1-4keV)時，在元件的單位行程上，釋放的電子(二次電離電子)的數(shù)量是較多的。
已經(jīng)提到，長射程電子在大氣壓下的典型的軌跡長度大約是1-20mm，因而，這是空間分辨率的一個實際缺陷，上面已經(jīng)提到，熒光電子被發(fā)射也產(chǎn)生電離，這個電離取代最初具有交互作用的、遙遠的，一個典型的在大氣壓下衰減長度為1.5-250mm的電離，這個電離也將使空間的分辨率變壞，并將產(chǎn)生背景噪音。
檢測所有的電子、包括電離熒光光子而釋放的電子，這在現(xiàn)在的所有存在的氣態(tài)檢測裝置中，都可以被檢測到，當光子的能量超過10keV時，空間分辨率就劇烈的變壞，只要電極極板的間隙足夠大，所有的電子都可以被檢測到。
典型的，一個單獨的20keV的X射線光子在這個過程中可以產(chǎn)生數(shù)量在上百和一千之間的電子對，二次電離電子(和最初的電離電子一起)由于在偏轉(zhuǎn)和偏移裝置13中的電場區(qū)域中，將向電子雪崩放大器裝置17偏移，當這些電子進入電子雪崩放大裝置17聚焦范圍線這個區(qū)域時，它們將經(jīng)歷雪崩放大器的作用。
雪崩電子和離子的運動將在讀出裝置29中產(chǎn)生用來檢測電子雪崩的電信號，讀出裝置29優(yōu)選的裝設(shè)在電子雪崩正極27的附近，但是，這些信號可以由其它地方獲得，例如在距離負極極板17和19很近的地方或者在雪崩負極25上，或者在兩個或多個位置結(jié)合的地方，信號進一步由讀出裝置(沒有在圖1中示出)放大和處理，可以獲得對X射線光子準確的測量，讀出裝置設(shè)置于合適的地方，可以使在腔室的特定位置，主要的導(dǎo)出從電離中獲得的電子雪崩(例如在負極極板17和正極極板21之間，例如在位置35處，并且在負極極板19和正極極板21之間，例如在位置37處)，因此，可以得到一個對X射線能量進行分析檢測的檢測裝置，在那里，我們至少得到一個統(tǒng)計的觀點，能量較低的X射線在腔室13的電極極板間距為d1的第一部分被吸收，能量較高的X射線在腔室13電極極板間距為d1的第二部分被吸收。
在腔室第一部分中的電極極板間距為d1的優(yōu)選選取，可以使在檢測低能量光子時，獲得高的空間分辨率，這樣，優(yōu)選的d1要比熒光(X射線)光子的衰減長度短，這導(dǎo)致了一大部分熒光光子不能在轉(zhuǎn)換和偏轉(zhuǎn)區(qū)域被電離。
當檢測裝置的腔室第一部分的極板間距為d1時，空間分辨率將會得到進一步的提高，d1將比長射程電子的電子軌跡長度(例如交互長度)短，這導(dǎo)致了在腔室第一部分，大量的熒光電子和大量的長射程電子的能量不能完全消失。
距離d1優(yōu)選的選取可以識別一大部分熒光光子和/或長射程電子，也就是說，一大部分熒光光子在轉(zhuǎn)換和偏移間隙內(nèi)不能引起電離和/或一大部分長射程電子不能被減速到一定水平，在這兒，將在腔室的第一部分的每一個單位行程上，產(chǎn)生大量的二次電離電子。
當腔室第一部分中的電極極板間距為d1時，還可以獲得提高的空間分辨率，這個距離基本上是短射程電子電子軌跡(例如交互長度)長度的幾倍，例如五倍于短射程電子電子軌跡的長度，導(dǎo)致在腔室第一部分，大量的熒光電子和大量的長射程電子的能量在轉(zhuǎn)換和偏移區(qū)域里不能完全消失，當然，d1的長度將比短射程電子的電子軌跡長度(例如交互長度)短，然而在短射程電子到達電極極板，被完全電離前，效果將下降。
通過對長射程電子和熒光電子的幾何識別，比不進行識別，可以獲得大量由短射程電子產(chǎn)生的被檢測到的雪崩，因為長射程電子和熒光電子引起的雪崩距離入射X射線的交互位置遠，可以提高空間分辨率，更多的長射程電子和熒光光子被鑒別，在短射程電子引起的被檢測到的雪崩和長射程電子和熒光電子引起的被檢測到的雪崩中，將得到更高的比率，也將因此得到更高的空間分辨率。
腔室第一部分在入射的X射線方向上的長度L1的設(shè)置，使低能量輻射部分在腔室第一部分基本上被吸收。
腔室第二部分中的電極極板間距為d2的優(yōu)選選取，可以檢測到高能量光子，這樣，優(yōu)選的d2基本上要比d1長，從而可以使最初的長射程電子得到減速，并電離氣體分子，這樣，釋放短射程電子，可以起到提高在檢測高能量光子時引起的變壞的空間分辨率的功效。
但是，優(yōu)選的在腔室第一部分中的電極極板間距d2要比熒光(X射線)光子的衰減長度短，這導(dǎo)致了一大部分熒光電子不能在轉(zhuǎn)換和偏轉(zhuǎn)區(qū)域被電離。
當腔室第二部分中的電極極板間距為d2時，可以進一步的提高空間分辨率，這個距離基本上是長射程電子電子軌跡(例如交互長度)長度的幾倍，例如五倍于長射程電子電子軌跡的長度。
腔室第二部分在入射的X射線方向上的長度L2的設(shè)置，使高能量輻射部分在腔室第二部分基本上被吸收。
當然，電極極板間距d1和d2，腔室部分的長度L1、L2的選取要根據(jù)每一個特殊的應(yīng)用和特殊的光譜，以得到理想的檢測效果，并得到滿意的空間和能量分辨率。
電性能的識別，也可以提高空間分辨率和能量分辨率，已經(jīng)提到，短射程電子在每一個單位行程上產(chǎn)生大量的二次電離電子，高能量的電子在每一個單位行程上產(chǎn)生少量的二次電離電子，因此，對短射程電子，在讀出裝置上的雪崩放大脈沖是高的和/或?qū)挼?，然而，相對于腔室第一部分的長射程電子來說，它們是少量的，通過對電子學中具有從適當?shù)男盘柕玫降呐R界值參數(shù)的讀出，例如，幅值或積分值，在腔室第一部分中的長射程電子得到的脈沖可以被電性能的識別，并且因此，空間分辨率和能量分辨率得到進一步的提高。
類似的，在腔室第二部分，高能量電子得到足夠的減速，并且因此，這樣的電子比短射程電子整個的將釋放出更大數(shù)量的電子，這樣，長射程電子產(chǎn)生的被檢測到的雪崩脈沖幅值比短射程電子產(chǎn)生的被檢測到的雪崩脈沖幅值要高和/或?qū)?，這樣，高能量的光子產(chǎn)生長射程電子，在腔室第二部分中的能量分解率通過具有由信號導(dǎo)出的參數(shù)，對脈沖進行電性能的識別，可以得到進一步的提高，例如，在一個特定臨界值下的幅值或臨界值。
本發(fā)明的另一個具體實施例中的腔室第一部分和第二部分被流體密封地分開，但是輻射具有可滲透性，在這種方式(圖1未示出)下，每一個單獨的腔室都充滿具有預(yù)先設(shè)定壓力的電離氣體，腔室部分被流體密封的墻分開，在該墻中的輻射透射窗口的適當設(shè)置(和窗口33一樣)，使通過該窗口的X射線進入腔室第二部分，通過控制混合氣體的成分和單獨控制每一個腔室的氣壓，可以更進一步的提高能量和空間的分辨率。
現(xiàn)在描述涉及圖4的本發(fā)明的一個特定實施例，在這里，它可以用來測量人體的骨質(zhì)密度，圖4示出了由于X射線被人體的組織和骨骼分別吸收而具有的吸收系數(shù)α，用該吸收系數(shù)α作為X射線能量的一個參數(shù)，在這幅圖中，吸收系數(shù)隨著X射線光子能量從0到150keV的不同而在1到約為0.4的范圍內(nèi)發(fā)生變化，微分的吸收系數(shù)(表示出的組織和骨骼)也被表示出，這表明了在組織和骨骼中X射線光子的選擇性的吸收，可以作為光子能量的一個參數(shù)。
通常，骨骼總是被不知道數(shù)量的組織包圍著，通常采用評估這些數(shù)量的骨骼的方法是檢測通過的具有兩種不同X射線能量的X射線，根據(jù)骨骼和組織對X射線吸收的不同，對X射線能量進行曝光，典型的，在40keV時，不同的吸收系數(shù)有一個最大值，看圖4，X射線通過骨骼和組織時被吸收，以同一種方式對該X射線進行吸收能量的另一個曝光，典型的，在能量超過100keV時，再次看圖4，從這兩種測量中，這些數(shù)量的骨骼被評估，然而，這需要檢測裝置能檢測到低能量(40keV左右)和高能量(超過100keV)的X射線，這常常是一個問題，此外，在低能量時獲得具有狹窄能量分配的光束，進入的具有一個廣闊的光譜的X射線通量將被強烈的過濾，在X射線管裝入一個大的負荷，這兩個在不同時間進行的不同曝光，由于物體在這兩次曝光之間的運動使問題加大。
本發(fā)明描述了一種能對具有廣闊能量范圍的X射線進行檢測的裝置和方法，由于短的吸收長度，低能量的X射線將優(yōu)選的在腔室狹窄的第一部分被檢測，主要是橫穿檢測裝置的腔室第一部分的高能量X射線在腔室厚的第二部分被檢測到，本發(fā)明允許使用同一個檢測裝置有效的檢測具有不同能量的X射線，還可以用通常的裝置兩次使用曝光方法。
優(yōu)選的，兩個檢測裝置可以同時對進入的X射線進行測量，該X射線具有廣闊的光譜，第二個優(yōu)選的方案要求對X射線進行較少量的過濾，并且放入X射線管較少的負荷，此外，同時檢測兩種能量時，由于曝光時運動產(chǎn)生的間隔問題得到減小。
圖5是從圖1的A-A截面得到的本發(fā)明具體實施例的部分放大剖面圖，詳細的示出了雪崩放大裝置，然而，在實際操作中，它不應(yīng)當被本發(fā)明的這個方式所限制，其它樣式的雪崩放大裝置在我們于1999年4月14日申請的，名稱為輻射檢測裝置，用于平面放射線照相術(shù)中對電離輻射進行檢測的方法的，申請?zhí)枮镹o.9901325-2的瑞典專利申請中得到進一步的詳細描述，該申請也因此在本發(fā)明中得到應(yīng)用，實際操作中，雪崩放大裝置也可以是固態(tài)裝置或者包括一個流體放大區(qū)域。
第一極板17包括不導(dǎo)電的極板41和作為負極極板的導(dǎo)電層，并且第二極板43和雪崩負極25是同一個裝置，雪崩正極27包括一個不導(dǎo)電的極板45和導(dǎo)電層47。
一個不導(dǎo)電的構(gòu)件49可以被設(shè)置在雪崩負極25和雪崩正極27之間，可以是氣態(tài)或固體的基板49支持著圖中的負極25和正極27，通過直流電源(未在圖5中示出)，在裝置17和裝置21、25之間設(shè)置了一個第一電壓，在負極25和正極27之間設(shè)置了一個第二電壓，從而獲得一個電場區(qū)域51，這個雪崩放大區(qū)域53中的電場區(qū)域是非常強烈的，雪崩放大區(qū)域53形成在雪崩負極25之間和周圍的位置，這些區(qū)域彼此面對，并且也形成在雪崩負極25和雪崩正極27之間，在這里，由于施加的電壓得到了一個集中的電場區(qū)域。
選擇施加的電壓，可以產(chǎn)生一個弱的電場偏轉(zhuǎn)區(qū)域，該區(qū)域在腔室第一部分的上方，通過交互作用釋放的電子(初始的電子和二次電子)，例如在位置35，由于處于偏轉(zhuǎn)區(qū)域，將向雪崩放大裝置偏移，他們將進入強烈的雪崩放大區(qū)域，并被加速，加速的電子將和其它的氣體原子在一個區(qū)域53中發(fā)生交互作用，引起電子-粒子對的進一步產(chǎn)生，這些產(chǎn)生的電子在這個區(qū)域里也將被加速，并和新的氣體原子發(fā)生交互作用，進一步產(chǎn)生電子-粒子對，此過程在電子在雪崩區(qū)域里向正極27運動時持續(xù)著，從而形成電子雪崩。
雪崩區(qū)域53是通過負極25和不導(dǎo)電的基板49中的孔道或通道形成的，如果可能，孔道或通道可以制成任意的形狀，例如，圓環(huán)形或正方形，從上面看，或者是在基板49和負極25的兩個邊緣之間呈連續(xù)的縱向延伸的形狀，在這種情況下，從上面看，這些孔道或通道是呈圓形被成行設(shè)置的，每一行的孔道或通道包括大量的圓形孔道或通道，大量的縱向孔道或通道或成行的通道被設(shè)置為彼此緊挨在一起，并和進入的X射線相平行，這些孔道或通道也可以有選擇的設(shè)置成其它樣式。
讀出裝置29的讀出部分也可以形成在導(dǎo)電層47上，該導(dǎo)電層被設(shè)置為與上述孔道或通道彼此相連，形成雪崩區(qū)域53，優(yōu)選的，一層對應(yīng)著每一個孔道或通道或成行的孔道或通道，所述層在它們的長度上被分成幾個區(qū)域，這里，一個區(qū)域以襯墊的形式對應(yīng)著每一個孔道或通道或大量的孔道或通道，而進行進一步討論，如果可能，這些層或者截面將被電性能的彼此分開，每一個檢測裝置的極板部分，也就是層或者截面，優(yōu)選的，分別和電子學的處理程序相聯(lián)系(未在圖5中示出)。
通過給圖5中示出的檢測器9提供大量的讀出片條47，可以在這里把平面輻射光束里導(dǎo)出的主要電子雪崩分別的檢測到，因此，通過使用檢測裝置9可以得到一個空間的圖像。
讀出部分也可以有選擇的設(shè)置在基板的背面上，在這種方式下，用來產(chǎn)生脈沖的正極極板4，19是半透射的就是必要的，與圖6相聯(lián)系的各種可能裝置的讀出部分將在下面圖6中示出。
舉一個例子，縱向孔道有一個范圍為0.01-1mm的寬度范圍，孔道的寬度范圍在0.01-1mm之間，不導(dǎo)電的基板49(被雪崩負極25和正極27分開)的厚度在范圍0.01-1mm之間。
不導(dǎo)電層43和47也可以有選擇的被具有阻抗的載體所取代，例如，矽，導(dǎo)電的玻璃或金剛石，并且，不導(dǎo)電的基板41和45也可以被導(dǎo)電層替代。
從圖1的與A-A截面平行方向上得到的剖面圖，除了腔室13的間隙非常大外，和圖5是一樣的，通過在腔室13相應(yīng)部分的下面提供單獨的讀出片條，可以得到檢測裝置，在這里，具有不同能量的主要從電離的X射線中導(dǎo)出的電子雪崩被分別的檢測出。
在上面的具體實施例中，描述了負極裝置和正極裝置在特殊位置被設(shè)置的檢測裝置，然而，大量的具有其它放置位置的裝置和本發(fā)明相關(guān)的同樣裝置也是適合的。
涉及圖6的一個雪崩正極裝置(和讀出裝置29)的可能構(gòu)造被示出，該裝置由導(dǎo)電的片條47和63形成。
大量的片條47和63被緊挨著放置，從放射源開始，在彼此的位置上，片條47和63延伸的方向和進入的X射線光子的方向平行，優(yōu)選的，片條47被放置在腔室第一部分的下面，片條63被放置在腔室第二部分的下面，這些片條在基板上形成，通過在它們(沒有在圖1中示出)之間留下的一定距離，被彼此電性能的隔離，這些片條可以通過照相平板印刷的方法或附加的電鑄方法來獲得。
可以根據(jù)特定的檢測裝置調(diào)整片條47的距離和寬度，從而獲得理想的(最佳的)空間分辨率，這樣，片條63要比片條47寬，因為在檢測高能量的X射線時，得到的空間分辨率不管怎樣都是很壞的。
片條47要放置在圖5中的孔道或通道或成行的孔道或通道的下面，同樣的，片條63相應(yīng)的，要放置在腔室第二部分中的孔道或通道或成行的孔道或通道下面，孔道或通道或成行的孔道或通道形成在雪崩放大裝置中。
每一個片條47，63通過單獨的信號傳導(dǎo)裝置和電子學的處理程序聯(lián)系在一起，在這里，從每一個片條得到的信號被優(yōu)選的得到獨立的處理，如果正極和負極片條構(gòu)成檢測片條，信號傳導(dǎo)裝置也和特定的片條通過適當?shù)鸟詈吓c高電壓直流源相連接。
如在圖6中示出的，片條47，63對準X射線源3，這可以補償檢測到的圖像的視差。
如果讀出裝置29是一個獨立的裝置，正極電極27可以被制成單一的沒有片條和調(diào)節(jié)間距的電極。
一種可選擇的讀出裝置具有片條47和/或片條63(沒有舉例)的構(gòu)形，在入射的X射線的方向上被分成幾部分，這幾部分被彼此的電性能的隔離，優(yōu)選的，在獨立的片條之間的每一個部分，在入射的X射線垂直方向上延伸一段小的距離，每一部分通過獨立的信號傳導(dǎo)裝置和信號處理程序相連接，在這里，優(yōu)選的，信號和每一個部分被單獨的分開。
這時，X射線的能量檢測裝置將進一步用到讀出裝置，通過統(tǒng)計的方法，我們可以復(fù)原具有良好能量分辨率的入射光子的光譜，例如，見E.L.Kosarev et al.，Nucl.208(1983)637的裝置和方法以及G..F.Karabadjak et al.，Nucl.217(1983)56的裝置和方法。
通常在所有的具體實施例中，每一個入射的X射線光子在一個(或多個)檢測裝置的電極部分引起一個感應(yīng)的脈沖，電子學處理程序?qū)υ撁}沖進行處理，使最后的脈沖成形，對每一個片條(墊片或成組的墊片)上的脈沖進行積分和計數(shù)，代表一個像素，對脈沖的處理也可以得到每一個測量能量的像素。
當檢測裝置的電極在負極基板的邊上時，感應(yīng)信號的區(qū)域比在陰極基板邊上的區(qū)域要廣闊的多(與進入的X射線的方向相垂直的方向上)，因此，電子學處理程序優(yōu)選的對這些信號進行處理。
圖7圖解性的表述了按照本發(fā)明的具體實施例，具有一組彼此緊挨著的檢測裝置9的檢測裝置，在這個具體實施例中，可以獲得多線掃描的方式，這可以減小總的掃描距離和掃描時間，該具體實施例中的檢測裝置包括一個X射線源3，大量的瞄準儀窗口5，X射線源3和大量的瞄準儀窗口5一起產(chǎn)生大量用來對成像物體進行放射的平面扇形X射線束，這些光束隨機的通過物體7，并通過大量的第二瞄準儀窗口11，進入獨立的成組檢測裝置9，第二瞄準儀窗口和X射線束排成一線，第一瞄準儀窗口被設(shè)置在第一個剛性結(jié)構(gòu)(沒有在圖7中式出)中，隨機的第二瞄準儀窗口依附著檢測裝置9或獨立的排列在檢測裝置上，被設(shè)置在第二個剛性結(jié)構(gòu)中。
X射線源3，第一個剛性結(jié)構(gòu)和可能的包括瞄準儀窗口11的第二個剛性結(jié)構(gòu)，以及成組的檢測裝置分別被彼此固定在一起，通過某一種裝置彼此連接和固定，例如，一個框架或支架(未在圖7中示出)，用這種方式制成的用于射線照相術(shù)的裝置可以作為一個可移動的元件，對物體進行掃描，并檢測該物體，在這個多線的構(gòu)造中，在與X射線束橫向的垂直方向上進行掃描，上面已經(jīng)提到，當所述用于射線照相術(shù)的裝置被固定在一起，并且被成像的物體可以移動時，該裝置依然有用，可選擇的，瞄準儀和檢測裝置可以通過一個常見的控制機器被同步移動。
使用成組構(gòu)造的進一步好處是，和大的單獨的氣態(tài)檢測裝置相比，可以減少X射線光子通過物體時產(chǎn)生的背景噪音，這些散射的在與入射的X射線束不平行的各種方向上的X射線光子將在成組的其它的一個檢測裝置9中，產(chǎn)生錯誤的信號或雪崩，如果穿過正極和負極極板進入這樣一個腔室，這將有效的減少X射線光子被正極極板和負極極板之間的氣體原料吸收，或者有效的減少在瞄準儀11的散射。
在成組的檢測裝置中間提供狹窄的吸收極板(沒有表示出)可以進一步減少背景噪音，這些用來吸收電子的極板或薄板可用例如鎢這樣具有高原子數(shù)量的原料制得。
對所有的具體實施例，氣體組織是非常狹窄的，這導(dǎo)致了粒子的快速移動，引起空間電荷的減少或沒有積聚，這可以使在可能的高效率下，進行實際的操作。
對所有的具體實施例通常還有這樣的特點，短的距離引起低的工作電壓，導(dǎo)致可能產(chǎn)生的火化能量較低，這在電子學中是有利的。
在具體實施例中的聚焦范圍線對排除形成的電子流也是有利的，這減少了火化的危險。
在所有具體實施例中，可選擇的，轉(zhuǎn)換和偏移縫隙中的電場區(qū)域可以被保持足夠高，從而引起電子雪崩，因此可被用在一個預(yù)先放大的模式中。
進一步可選擇的，電極極板裝置21、25可以和電極極板裝置17、19以及負極裝置27之間的電場區(qū)域一起進行分配，并保持足夠高的電壓，來引起電子雪崩放大，上述區(qū)域在范圍13和23、53確定的完全區(qū)域內(nèi)。
進一步的，所有的電極極板可以覆蓋一層有阻抗的原料，可以減小產(chǎn)生火花時的危險，這將影響測量，并且可能損壞檢測裝置中的電氣設(shè)備，該阻抗層在我們于1999年4月14日申請的，名稱為輻射檢測裝置，用于平面放射線照相術(shù)對電離輻射進行檢測的方法，申請?zhí)枮镹o.9901325-2的瑞典專利申請中得到進一步的詳細描述，該申請也因此在本發(fā)明中得到應(yīng)用。
很明顯的，本發(fā)明可以作多種形式的改變，例如，只要能產(chǎn)生描述的電場區(qū)域，電壓可以通過其它的方式施加。
所述變化并不是分離在本發(fā)明的保護范圍之外的，所有這些包含在附加的權(quán)利要求中的變形對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種對電離輻射進行檢測的檢測裝置，包括一個充滿了電離氣體的腔室(13)，還包括第一(17、19)和第二(21)電極裝置，所述電極裝置基本上相互平行，所述電極裝置間存在第一電壓(U1、U2)；輻射入口(33)，設(shè)置得使輻射(1)能進入位于第一電極裝置和第二電極裝置之間并和所述電極裝置基本上平行的腔室，對電離氣體進行電離；電子雪崩放大裝置(15)，包括雪崩陰極裝置(25)和雪崩陽極裝置(27)，雪崩陰極裝置和雪崩陽極裝置之間存在第二電壓(Ua)；讀出裝置(29)，其中施加第一電壓使電離過程中產(chǎn)生的電子向電子雪崩放大裝置偏移，施加第二電壓用來對所述電子進行雪崩放大，讀出裝置的設(shè)置用來對電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子進行檢測；其特征在于所述腔室設(shè)置得使輻射通過輻射入口首先進入腔室第一部分，所述腔室第一部分具有第一和第二電極裝置間的第一距離(d1)，然后進入腔室第二部分，腔室第二部分具有第一和第二電極裝置間的第二距離(d2)，第一距離(d1)和第二距離(d2)基本上不相同，并且讀出裝置被設(shè)置得使電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子在腔室不同的地方被分別檢測到，所述電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子主要是從電離中得到的。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其中第一距離(d1)比熒光光子的衰減長度要短，所述熒光光子在電離過的電離氣體中被發(fā)射。
3.如權(quán)利要求1、2所述的檢測裝置，其中第一距離(d1)比第二距離(d2)短。
4.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，其中第二距離(d2)比熒光光子的衰減長度要短，所述熒光光子在電離過的電離氣體中被發(fā)射。
5.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，其中輻射入口(33)被設(shè)置得使具有寬頻帶能量光譜的輻射進入腔室，低能量輻射的電離釋放出短射程電子，高能量輻射的電離釋放出長射程電子，第一距離(d1)比長射程電子的交互長度要短。
6.如權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其中第一距離(d1)比短射程電子的交互長度短幾倍。
7.如權(quán)利要求5或6所述的檢測裝置，其中第二距離(d2)比長射程電子的交互長度短幾倍。
8.如權(quán)利要求5-7中的任一項所述的檢測裝置，其中第一腔室部分和第二腔室部分被流體密封地分隔開，但是輻射具有可滲透性的方式，每一個腔室被分別地充滿具有預(yù)先設(shè)定壓力的電離氣體。
9.如權(quán)利要求5-8中的任一項所述的檢測裝置，其中在入射X射線的方向上，恰當?shù)脑O(shè)置電離氣體和腔室各自部分的長度(11、12)，使低能量輻射部分基本上在第一腔室部分被吸收，高能量輻射部分基本上在第二腔室部分被吸收，設(shè)置讀出裝置(29)對檢測到的能量進行能量分析。
10.如權(quán)利要求1-9中的任一項所述的檢測裝置，第一和第二電極裝置都是二維的。
11.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，其中輻射入口(33)被恰當?shù)卦O(shè)置使平面輻射光束(1)能進入腔室，讀出裝置(29)具有大量并排排列的讀出片條(47、63)，讀出裝置在與每一個所述平面輻射光束平行的方向上延伸，從而使電子雪崩和/或主要從所述平面輻射光束橫向分開部分電離中得到的相應(yīng)產(chǎn)生的離子分別被檢測到。
12.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，進一步包括一個信號處理裝置，所述信號處理裝置對一個信號進行識別，所述信號是從檢測到的電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的電子得到的，所述信號依賴于一個信號導(dǎo)出參數(shù)。
13.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，其中電子雪崩放大裝置(15)包括大量的雪崩區(qū)域(53)。
14.如權(quán)利要求13所述的檢測裝置，其中雪崩陰極裝置(25)有開孔。
15.如權(quán)利要求13或14所述的檢測裝置，其中雪崩陽極裝置(27)包括大量的片條(47、63)或襯墊。
16.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，其中第二電極裝置(21)和雪崩陰極裝置(25)構(gòu)成一個單獨的裝置。
17.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，其中雪崩陽極裝置(27)和讀出裝置(29)構(gòu)成一個單獨的裝置。
18.一種用于平面光束射線照相術(shù)的裝置，其特征在于包括X射線源(3)，用來在所述X射線源和成像物體(7)之間形成基本上是平面的X射線束(1)的裝置(5)，在合適的地點裝設(shè)上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置(9)，可以對穿過所述物體或從所述物體反射過來的X射線束進行檢測。
19.如權(quán)利要求18所述的檢測裝置，其中所述X射線源(3)，所述形成基本上是平面的X射線束(1)的裝置(5)和所述檢測裝置(9)被彼此聯(lián)系地固定在一起。
20.如權(quán)利要求18或19所述的檢測裝置，進一步包括第二檢測裝置(9)和上述權(quán)利要求1-17中的任一項所述的檢測裝置(9)，這些檢測裝置組合成一個檢測單元，裝置(5)用來形成對應(yīng)于每一個檢測裝置、基本上是平面的X射線束(1)，所述裝置(5)位于所述X射線源(3)和所述物體(7)之間，在合適的地點裝設(shè)所述每一個檢測裝置，可以對穿過所述物體或從所述物體反射過來的X射線束進行檢測。
21.如權(quán)利要求20所述的檢測裝置，包括位于檢測裝置(9)之間用來吸收散射的X射線光子的吸收極板。
22.一種在檢測裝置中對電離輻射進行檢測的方法，檢測裝置包括腔室(13)，所述腔室充滿了電離氣體，還包括第一(17、19)和第二(21)電極裝置，所述電極裝置基本上相互平行，輻射入口(33)，包括雪崩陰極裝置(25)和雪崩陽極裝置(27)的電子雪崩放大裝置(15)，讀出裝置(29)，所述方法包括引入輻射光束(1)到在第一和第二電極裝置之間，并與第一和第二電極裝置基本上平行的腔室，所述光束對電離氣體進行電離；在第一(17、19)和第二(21)電極裝置之間施加第一電壓(U1、U2)，用來使電離產(chǎn)生的電子向電子雪崩放大裝置偏移；在雪崩陰極裝置(25)和雪崩陽極裝置(27)之間施加第二電壓(Ua)，用來對所述電子進行雪崩放大，以及通過讀出裝置檢測電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子，其特征在于首先使輻射光束(1)進入腔室第一部分，所述腔室第一部分中的第一和第二電極裝置間有第一距離(d1)，然后進入腔室第二部分，腔室第二部分中的第一和第二電極裝置間有第二距離(d2)，第一距離(d1)和第二距離(d2)基本上不相同，并且通過讀出裝置單獨檢測電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子，所述電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子主要是在腔室的不同地方被電離得到的。
23.如權(quán)利要求22所述的檢測方法，進一步包括依據(jù)通過事先設(shè)定的動能，選擇第一距離(d1)或第二距離(d2)，在腔室(13)中用幾何步驟識別具有預(yù)先設(shè)定的動能的電子。
24.如權(quán)利要求22或23所述的檢測方法，進一步包括使用電子儀器這種方法對電子雪崩和/或相對的產(chǎn)生的離子進行識別，所述的電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子主要通過分開具有信號參數(shù)的脈沖，從具有預(yù)先設(shè)定能量的輻射中得到，該信號參數(shù)是相應(yīng)于預(yù)先設(shè)定能量輻射的一個特定幅值或積分值。
25.如上述權(quán)利要求22-24中的任一項所述的檢測方法，進一步包括使平面的輻射光束(1)進入腔室，通過讀出裝置(29)單獨檢測電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子，電子雪崩和/或相對的產(chǎn)生的離子在所述平面輻射光束的橫向的單獨部分電離得到。
26.一種對輻射電離進行檢測的檢測裝置，包括充滿電離物質(zhì)的腔室(13)，還包括第一(17、19)和第二(27、45、47)電極裝置，所述電極基本上相互平行；輻射入口(33)，設(shè)置得使輻射(1)能進入在第一電極裝置和第二電極裝置之間，并和所述極板基本上平行的腔室，對電離物質(zhì)進行電離；電子雪崩放大裝置，用來對電離產(chǎn)生的電子進行雪崩放大；讀出裝置(29、45、47、63)，用來對電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子進行檢測；其特征在于所述腔室設(shè)置得使輻射通過輻射入口首先進入第一腔室部分，所述第一腔室部分具有第一和第二電極裝置間的第一距離，然后進入第二腔室部分，第二腔室部分具有第一和第二電極裝置間的第二距離，第一距離和第二距離基本上不相同，并且讀出裝置被設(shè)置得使電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子在腔室不同地方被分別檢測到，所述電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子主要是從電離中得到的。
27.如權(quán)利要求26所述的檢測裝置，其中第一距離比熒光光子的衰減長度要短，所述熒光光子在已經(jīng)電離的電離氣體中被發(fā)射。
28.如權(quán)利要求26或27所述的檢測裝置，其中第一距離比第二距離短。
29.如上述權(quán)利要求26-28中的任一項所述的檢測裝置，第二距離比熒光光子的衰減長度要短，所述熒光光子在已經(jīng)電離的電離氣體中被發(fā)射。
30.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置，輻射入口(33)被設(shè)置得使具有寬頻帶能量光譜的輻射進入腔室，低能量輻射的電離釋放出短射程電子，高能量輻射的電離釋放出長射程電子，第一距離(d1)比長射程電子的交互長度短。
31.如權(quán)利要求30所述的檢測裝置，第一距離比短射程電子的交互長度短幾倍。
32.如權(quán)利要求30或31所述的檢測裝置，第二距離比長射程電子的交互長度短幾倍。
33.如權(quán)利要求30-32中的任一項所述的檢測裝置，第一腔室部分和第二腔室部分被流體密封地分隔開，但是輻射具有可滲透性的方式，每一個腔室被分別充滿具有預(yù)先設(shè)定的壓力的電離物質(zhì)。
34.如權(quán)利要求30-33中的任一項所述的檢測裝置，在入射的X射線的方向上，恰當設(shè)置電離物質(zhì)和腔室各自部分的長度(11、12)，使低能量輻射部分基本上在第一腔室部分被吸收，高能量輻射部分基本上在第二腔室部分被吸收，設(shè)置讀出裝置對檢測到的能量進行能量分析。
35.如權(quán)利要求26-34中的任一項所述的檢測裝置，其中第一和第二電極裝置都是二維的。
36.一種用于平面光束射線照相術(shù)的裝置，其特征在于包括X射線源(3)，用來在所述X射線源和成像物體(7)之間形成基本上是平面X射線束(1)的裝置(5)，在合適的地點安裝上述權(quán)利要求中的任一項所述的檢測裝置(9)，可以對穿過所述物體或從所述物體反射過來的X射線束進行檢測。
37.一種在檢測裝置中對電離輻射進行檢測的方法，檢測裝置包括腔室(13)，所述腔室充滿了電離物質(zhì)，還包括第一(17、19)和第二(21、45、47)電極裝置，所述電極基本上相互平行，輻射入口(33)，電子雪崩放大裝置(15)，讀出裝置(29、45、47、63)，所述方法包括引入輻射光束(1)到在第一和第二電極裝置之間，并與第一和第二電極裝置基本上平行的腔室，所述光束對電離物質(zhì)進行電離；雪崩放大電離產(chǎn)生的電子，其特征在于首先使輻射光束(1)進入第一腔室部分，所述第一腔室部分中的第一和第二電極裝置間有第一距離(d1)，然后進入第二腔室部分，第二腔室部分中的第一和第二電極裝置間有第二距離(d2)，第一距離(d1)和第二距離(d2)基本上是不相同的，并且通過讀出裝置單獨檢測電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子，所述電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子主要在腔室不同地方電離得到的。
38.如權(quán)利要求37所述的檢測方法，進一步包括依據(jù)通過事先設(shè)定的動能，選擇第一距離(d1)或第二距離(d2)，在腔室(13)中用幾何步驟識別具有預(yù)先設(shè)定動能的電子。
39.如權(quán)利要求37或38所述的檢測方法，進一步包括使用電子儀器這種方法對電子雪崩和/或相對的產(chǎn)生的離子進行識別，所述的電子雪崩和/或相應(yīng)產(chǎn)生的離子主要通過分開具有信號參數(shù)的脈沖，從具有預(yù)先設(shè)定能量的輻射得到，該信號參數(shù)是相應(yīng)于預(yù)先設(shè)定能量輻射的一個特定幅值或積分值。
全文摘要
一種電離輻射檢測裝置具有一個充滿電解質(zhì)的腔室(13)，一個第一電極(17，19)和一個第二電極(21)，所述兩個電極設(shè)置得使輻射(1)進入在兩個電極之間、并和兩個電極平行的所述腔室，并被電離，一個電子雪崩放大裝置，一個讀出裝置(29)，其中所述電極偏移電離產(chǎn)生的電子，雪崩放大裝置放大所述的電子，讀出裝置檢測到電子雪崩。輻射先進入腔室的電極間第一距離為(d1)的第一部分，然后進入電極間第二距離為(d2)的第二部分，第一距離和第二距離是不同的，讀出裝置設(shè)置得使從輻射中產(chǎn)生的電子雪崩在腔室的不同地點被分別檢測出。
文檔編號G01T1/00GK1432134SQ01807030
公開日2003年7月23日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月8日
發(fā)明者T·弗蘭克 申請人:愛克斯康特公司