Si微細加工を利用した新しい原理に基づくマイクロチャネル型ガス比例計数管の研究

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最近SR光などの強力な光源の普及や高速計算機によるデータ処理技術の高度化に伴い、動画や3次元CTなどの測定の可能な2次元画像が直接得られる高速な放射線検出器の需要が各方面で高まっている。本研究では、微細加工技術を用いて、シリコン平板上に底面が一辺100μmの逆四角錘形の貫通チャネルを作成し、それらを積層構造に100μm程度の間隔でガス中に配置し、各平板間に強い電場をかけるような、新しいガス型の2次元X線検出器を考案し、設計計算及び製作を行った。本検出器においては、放射線の入射に伴いガス中に生成した電子は、シリコン平板を通過する際には収束し、シリコン平板間では電子雪崩を起こす。この構造によれば、電子雪崩により生じたイオンの方は、チャネル形状が電子の進行方向に絞りこんであるため、逆流しにくく、アバランシェを起こす領域を広く取ることができるため、超高計数率動作が可能であるなどの特長を有する検出器が実現可能なものと考えられる。本研究では、この素子についてシリコン基板上の異方性エッチングを用いて実際に各電極の試作を行い、PRガス中において、動作試験を行った。設計計算においては、100μm程度のギャップを持たせた電極間に100V程度の電圧を印加することで10^3程度のガス増幅率が得られることが見込まれていたが、試作素子を用いた実験では、リ-ク電流が大きく、電圧を高くすることができなかった。そのため、ガス増幅を十分に行わせることが不可能であった。現在、原因を突明中であるとともに、リ-ク電流を減らすための形状、その他の構造についても検討中である。