第Ⅰ部 概論 1 |
1 放射光利用実験に用いられる検出器の基礎 3 |
1.1 放射光と放射光利用実験 3 |
1.1.1 放射光とは 3 |
1.1.2 放射光利用実験の具体例 4 |
1.2 検出器の基礎 5 |
1.2.1 検出のしくみ 5 |
1.2.2 電荷の収集と増幅 7 |
1.2.3 検出器システム 9 |
1.2.4 測定の種類と検出器の性能 10 |
1.3 放射光利用実験における検出器の選び方 12 |
第Ⅱ部 光の強度を測る 15 |
2 電離箱 17 |
2.1 電離箱の原理と特徴 17 |
2.2 検出器の構成および実際の測定方法 20 |
2.2.1 寸法 20 |
2.2.2 電流測定 21 |
2.2.3 ガス 22 |
2.2.4 再結合 23 |
2.2.5 光子数への換算 24 |
2.3 応用例 25 |
2.4 まとめと展望 26 |
3 シリコンフォトダイオード 28 |
3.1 シリコンフォトダイオードの原理と特徴ヘ 28 |
3.1.1 概要 28 |
3.1.2 特徴 29 |
3.1.3 動作原理 30 |
3.2 実際の測定方法と測定の際の注意点 32 |
3.2.1 電流の測定方法 32 |
3.2.2 感度に影響を与える要素 33 |
3.2.3 エネルギー依存性に関する注意点 35 |
3.2.4 放射光利用実験で用いる際の注意点 36 |
3.3 感度を決定する方法 37 |
3.3.1 極低温放射計を用いた感度測定 37 |
3.3.2 多段電極型電離箱を用いた方法 39 |
3.4 まとめと展望 41 |
4 フィルム線量計 43 |
4.1 フィルム線量計の原理と特徴 43 |
4.2 装置の構成および実際の測定方法 45 |
4.2.1 ガフクロミツクフィルム 45 |
4.2.2 読み取り 47 |
4.2.3 校正 48 |
4.3 利用例 48 |
4.4 まとめと展望 50 |
第Ⅲ部 エネルギーを測る 53 |
5 半導体検出器 55 |
5.1 半導体検出器の動作原理と特徴 55 |
5.1.1 動作原理 55 |
5.1.2 エネルギー分解能 56 |
5.1.3 検出効率 57 |
5.1.4 応答関数 57 |
5.2 検出器の構成および実際の測定方法 60 |
5.2.1 高純度ゲルマニウム検出器 60 |
5.2.2 シリコンドリフト検出器 61 |
5.2.3 検出器の選択 62 |
5.2.4 取り扱い 63 |
5.3 測定例および検出器の補正例 64 |
5.3.1 エネルギースペクトル測定(蛍光X線測定,磁気コンプトン測定) 64 |
5.3.2 エネルギー弁別計数(蛍光XAFS測定) 66 |
5.4 まとめと展望 69 |
6 極低温超伝導検出器 71 |
6.1 極低温超伝導検出器とは 71 |
6.1.1 超伝導検出器の種類 72 |
6.1.2 超伝導トンネル接合検出器の原理 73 |
6.1.3 超伝導トンネル接合検出器の特徴 75 |
6.2 超伝導検出器を搭載した蛍光収量XAFS測定装置 77 |
6.2.1 測定装置の構成 78 |
6.2.2 放射光軟X線分光で要求される性能 79 |
6.2.3 超伝導トンネル接合アレイ検出器の検出性能 81 |
6.3 超伝導検出器による蛍光収量XAFS測定例 82 |
6.4 まとめと展望 83 |
第Ⅳ部 光の数を測る 85 |
7 アバランシエフォトダイオード 87 |
7.1 アバランシェフォトダイオードの原理と特徴 87 |
7.2 検出器の構成および測定方法 89 |
7.2.1 検出器の構成 89 |
7.2.2 パルス観察と計数率測定 90 |
7.3 応用例 93 |
7.3.1 X線高計数率測定システム 93 |
7.3.2 時間分光測定への応用例 94 |
7.4 まとめと展望 95 |
8 シンチレーション検出器 97 |
8.1 シンチレーション検出器の原理と特徴 97 |
8.1.1 概要と原理 97 |
8.1.2 シンチレーターの特性と検出器の性能 99 |
8.2 検出器の使用方法 100 |
8.2.1 シンチレーターの選択 100 |
8.2.2 高電圧印加とX線ビーム入射による損傷 101 |
8.3 応用例tYAP(Ce)シンチレーション検出器による計数率測定 101 |
8.4 まとめと展望 102 |
第Ⅴ部 タイミングを測る 105 |
9 X線ストリークカメラ 107 |
9.1 X線ストリークカメラの原理と特徴 107 |
9.1.1 概要と原理 107 |
9.1.2 分光感度特性 109 |
9.1.3 時間分解能 110 |
9.2 検出器の構成および使用方法 111 |
9.2.1 使用方法 111 |
9.2.2 電圧掃引方法の種類 111 |
9.3 応用例 113 |
9.4 まとめと展望 115 |
10 高速フォトデイテクタ 116 |
10.1 高速フォトデイテクタの概要と原理 116 |
10.2 使用方法 117 |
10.3 応用例 : ピコ秒時間分解XAFS測定への応用 118 |
10.4 まとめと展望 121 |
11 マイクロチャンネルプレート 122 |
11.1 マイクロチャンネルプレートの原理と特徴 122 |
11.2 検出器の構成および実際の測定方法 124 |
11.2.1 動作方法 124 |
11.2.2 選定,入手方法,取り扱い 127 |
11.2.3 パルス計測 129 |
11.2.4 位置検出 130 |
11.2.5 放射光施設でのタイミング計測 132 |
11.3 応用例 : 同時計測法による“分子座標系光電子角度分布”の測定例 133 |
11.3.1 角度分解2次元位置敏感光電子-光イオン同時計測 134 |
11.3.2 多重同時計測運動量画像測定法 135 |
11.4 まとめと展望 137 |
第Ⅵ部 イメージを写す 139 |
12 CCD検出器 141 |
12.1 CCD検出器の原理と特徴 141 |
12.1.1 動作原理 142 |
12.1.2 CCD撮像素子の種類と特徴 144 |
12.2 可視光変換型X線画像検出器(間接X線カメラ) 147 |
12.2.1 蛍光面 148 |
12.2.2 可視光光学系 150 |
12.3 直接撮像型X線画像検出器(直接X線カメラ) 155 |
12.4 応用例 156 |
12.4.1 レンズカップル式間接X線カメラの使用例 156 |
12.4.2 直接X線カメラの使用例-積分型測定 156 |
12.4.3 直接X線カメラの使用例-エネルギー分解測定 158 |
12.5 まとめと展望 160 |
13 イメージングプレート 163 |
13.1 イメージングプレートの原理と特徴 163 |
13.1.1 概要163 |
13.1.2 X線像記録の原理 165 |
13.1.3 特徴 166 |
13.2 読み取り装置の構成と測定特性 166 |
13.2.1 読み出し機構 166 |
13.2.2 測定特性 168 |
13.3 応用例 172 |
13.3.1 タンパク質結晶構造解析 172 |
13.3.2 粉末回折 176 |
13.3.3 単結晶解析 177 |
13.4 まとめと展望 178 |
14 ビクセルアレイ検出器とフラツトバネル検出器 180 |
14.1 ピクセルアレイ検出器 180 |
14.1.1 原理と特徴 180 |
14.1.2 検出器の構成および実際の測定方法 183 |
14.1.3 応用例 186 |
14.2 フラットパネル検出器 188 |
14.2.1 概要 188 |
14.2.2 種類と特性 188 |
14.2.3 応用例 : 放射光による臨床応用例 190 |
14.3 今後期待される新しい2次元検出器 192 |
14.3.1 マイクロパターンガス検出器 192 |
14.3.2 SOIピクセル検出器 193 |
14.4 まとめと展望 195 |
第Ⅶ部 信号を処理する 197 |
15 アナログ回路系 199 |
15.1 アナログ技術の概要と基礎 199 |
15.2 電流型検出器のためのアナログ回路系 201 |
15.2.1 電流電圧変換回路 201 |
15.2.2 電流型検出器におけるVF変換器-カウンター系 201 |
15.3 パルス型検出器のためのアナログ回路系 202 |
15.3.1 エネルギー測定に重点を置いた信号処理系 203 |
15.3.2 タイミング測定に重点を置いた信号処理系 207 |
15.4 アナログ信号処理のために有用な知識 209 |
15.4.1 NIMモジュール 209 |
15.4.2 同軸ケーブルおよびコネクター 211 |
15.4.3 装置のインピーダンス 214 |
15.4.4 ノイズとグラウンド処理 215 |
15.5 今後に期待される展開 217 |
16 デジタル回路系癖 220 |
16.1 デジタル技術の概要と基礎 220 |
16.2 アナログ信号のデジタル化技術 222 |
16.2.1 波形情報のデジタル化 223 |
16.2.2 パルスの到達時間の測定 225 |
16.3 デジタル化された信号の処理とその高速化 225 |
16.3.1FPGAを用いたデジタルシグナルプロセッシング 226 |
16.3.2 データ圧縮 227 |
16.3.3 デジタル処理用ツール 228 |
16.4 処理されたデータの収集・転送について 229 |
16.4.1 規格の変遷 229 |
16.4.2 高速化・分散化(多チャンネル化) 232 |
16.4.3 ネットワークでのデータ収集 234 |
16.5 まとめと今後の展望 236 |
付録A 検出器の特性を表すパラメーター 241 |
A.l 感度,検出効率など 241 |
A.2 ダイナミックレンジ,計数率など 242 |
A.3 空間分解能 242 |
A.4 エネルギー分解能 242 |
A.5 時間分解能 243 |
付録B 放射光利用実験に関連する単位系と接頭語 244 |
B.1 SI単位系 244 |
B.2 SI接頭語 245 |
付録C 基礎物理定数 246 |