二次元X線検出器の原理と性能--イメージングプレートversus X線CCD

摘要

IPとX線CCDの原理を述べ,それらの性能を比較しながら解説した。 IPは成熟した技術であり今後の飛躍的射性能向上はあまり期待できないが，現時点では感度,ダイナミックレンジ，有感面積の点でX線CCD（FOT－CCD）より優れている。 読み出し時間が律速にならない条件では，IPは精密な構造解析を必要とする実験に適している。 一方,X線CCDは読み出し時間が短く,測定時間を短縮できる点でIPより優れている。 したがって，X線CCDはfine sliceで実験を行う場合に適している。 fine sliceの場合，1枚の露光時間が短くなるので，寄生散乱の寄与が少なくなりカメラ系のS/N比が向上すること，CCDの暗電流の寄与が少なくなること，が有利な点である。 読み出し時間が短いので露光枚数が増えることも問題にはならない。 ところで，CCD素子は，今後の技術開発の余地があり，性能の向上は期待できる。 しかし，開発の方向は，高分解能化·小型化を目指していて，X線回折実験に好ましい大画素化による大面積化の方向には向いていない。 CCD素子の画素数の増加（2000×2000，または4000×4000/素子）による大面積化は行われているが，なお有感面積の大きさは不十分である。 また，1素子当たりの画素数の増加は，読み出し時間の増加につながるので，必ずしも得策ではない。 したがって，現在市販されているアレイ型X線CCDがさしあたっては現実的な大面積化の方法であろう。 ところで，大面積化に関しては，CCDではなくCMOS（注27）を用いたフラットパネル型検出器が将来使える可能性がある。現時点では，CCDに比べてノイズが10倍以上高く，感度が低いという問題点があるが，将来，ノイズが低減されれば二次元X線検出器として期待できる可能性がある。また，高時間分解能をもつ二次元X線検出器としては，PAD（Pixel Array Detector）やMSGC（Micro-Strip Gas Chamber）が現在開発中である。 このように将来は新しい二次元X線検出器が実現する可能性がある。 しかしながら，当分の間は，実験室で用いる二次元X線検出器としては，IPまたはX線CCDが現実的な選択肢であろう。