特表 2023-534675 撮像検出器を装着するためのデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-10

(54)【発明の名称】撮像検出器を装着するためのデバイス

(51)【国際特許分類】

   G01T 3/00 20060101AFI20230803BHJP

   G01T 1/18 20060101ALI20230803BHJP

【ＦＩ】

G01T3/00 C

G01T1/18 A

G01T1/18 D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023501861

(86)(22)【出願日】2021-07-13

(85)【翻訳文提出日】2023-01-12

(86)【国際出願番号】 US2021070866

(87)【国際公開番号】W WO2022020836

(87)【国際公開日】2022-01-27

(31)【優先権主張番号】63/053,889

(32)【優先日】2020-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/371,859

(32)【優先日】2021-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520327227

【氏名又は名称】ベイカー ヒューズ オイルフィールド オペレーションズ エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｂａｋｅｒ Ｈｕｇｈｅｓ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】バウス、エドワード

(72)【発明者】

【氏名】オースティン、ランディ

【テーマコード（参考）】

2G188

【Ｆターム（参考）】

2G188AA27

2G188BB09

2G188CC03

2G188CC05

2G188DD42

(57)【要約】

複数のセンサを含む、検出器アセンブリ。各センサは、内部に貫通孔を有する管と、管の貫通孔内に配設されたワイヤであって、管から電気的に絶縁されている、ワイヤと、センサの長さに沿って剛性を提供するように構成されている、管の全長に沿って固定された支持ブラケットと、を含み得る。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサであって、
内部に貫通孔を有する管と、
前記管の前記貫通孔内に配設されたワイヤであって、前記管から電気的に絶縁されている、ワイヤと、
前記センサの長さに沿って剛性を提供するように構成されている、前記管の全長に沿って固定された支持ブラケットと、を備える、センサ。

【請求項2】

前記管が、カソードとして荷電され、前記ワイヤが、アノードとして荷電される、請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

前記管の前記貫通孔が、Ｈｅ－３ガスで充填されている、請求項２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記支持ブラケットが、前記センサをフレームに取り付ける、請求項１に記載のセンサ。

【請求項5】

前記支持ブラケットが、少なくともボルト上を介して前記フレームに取り付けられる、請求項４に記載のセンサ。

【請求項6】

前記支持ブラケットが、Ｌ字型又はＴ字型である、請求項１に記載のセンサ。

【請求項7】

前記支持ブラケットが、前記フレーム内の相補的形状のチャネル内に配設される、請求項１に記載のセンサ。

【請求項8】

前記支持ブラケットが、前記管から半径方向外向きに延在する、請求項１に記載のセンサ。

【請求項9】

前記管の遠位端部上に配設された第１のキャップと、前記管の近位端部上に配設された第２のキャップと、を更に備え、前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが、前記管を前記ワイヤから電気的に絶縁する、請求項１に記載のセンサ。

【請求項10】

前記センサが、前記第１のキャップにおける第１の表面及び前記第２のキャップにおける第２の表面に取り付けられる、請求項９に記載のセンサ。

【請求項11】

前記ブラケットが、半径方向に延在する部分と、装着部分と、を備える、請求項１に記載のセンサ。

【請求項12】

検出器アセンブリであって、
複数のセンサであって、各センサが、
内部に貫通孔を有する管と、
前記管の前記貫通孔内に配設されたワイヤであって、前記管から電気的に絶縁されている、ワイヤと、
前記センサの長さに沿って剛性を提供するように構成されている、前記管の全長に沿って固定された支持ブラケットと、を備える、複数のセンサを備える、検出器アセンブリ。

【請求項13】

前記管が、カソードとして荷電され、前記ワイヤが、アノードとして荷電される、請求項１２に記載の検出器アセンブリ。

【請求項14】

前記管の前記貫通孔が、Ｈｅ－３ガスで充填されている、請求項１３に記載の検出器アセンブリ。

【請求項15】

前記支持ブラケットが、前記複数のセンサの各々をフレームに固定する、請求項１４に記載の検出器アセンブリ。

【請求項16】

前記支持ブラケットが、少なくともボルト上を介して前記フレームに固定される、請求項１５に記載の検出器アセンブリ。

【請求項17】

前記支持ブラケットが、Ｌ字型又はＴ字型である、請求項１６に記載の検出器アセンブリ。

【請求項18】

前記支持ブラケットが、前記管から半径方向外向きに延在する、請求項１７に記載の検出器アセンブリ。

【請求項19】

前記管の遠位端部上に配設された第１のキャップと、前記管の近位端部上に配設された第２のキャップと、を更に備え、前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが、前記管を前記ワイヤから電気的に絶縁する、請求項１８に記載の検出器アセンブリ。

【請求項20】

前記複数のセンサの各々が、前記第１のキャップにおける第１の表面及び前記第２のキャップにおける第２の表面に固定される、請求項１９に記載の検出器アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年７月２０日に出願された「ＤＥＶＩＣＥＳ ＦＯＲ ＭＯＵＮＴＩＮＧ ＩＭＡＧＥ ＤＥＴＥＣＴＯＲＳ」と題する、米国特許出願第６３／０５３，８８９号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
撮像検出器に構造的支持を提供するために、あるタイプの撮像検出器を装着するためのデバイス、システム、及び方法が提供される。

【背景技術】

【0003】

中性子散乱は、試料の分子組成を観察するために使用され得る技術である。中性子散乱事象の現象を検出するために、検出器は、試料内で散乱された中性子の位置データを収集するために、試料に近接して配設されなければならない。散乱検出器構成は、中性子などのエネルギー粒子が衝突し、そこから「散乱」として進むターゲットを含むことができる。構成はまた、散乱エネルギー粒子（例えば、散乱中性子）を受け取るための領域にわたって位置付けられた複数の検出器管を含むことができる。様々な特性、特徴、及び他の情報は、散乱事象からの検出器管上の散乱衝突場所によって識別され得る。複数の管は、管の長さに沿った別個の支持点で支持ブラケットを使用してシャーシアセンブリ上に支持され得る。

【0004】

しかしながら、支持ブラケットは、異なる検出器管の異なる支持点において異なる量のサグ、ディップなどを許容する場合があり、これは、検出器管による測定値の変動を引き起こす可能性がある。

【発明の概要】

【0005】

一態様では、検出器アセンブリは、複数のセンサを含む。各センサは、内部に貫通孔を有する管と、管の貫通孔内に配設されたワイヤであって、管から電気的に絶縁されている、ワイヤと、センサの長さに沿って剛性を提供するように構成されている、管の全長に沿って固定された支持ブラケットと、を含み得る。

【0006】

以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組み合わせに含まれ得る。例えば、管は、カソードとして荷電され得、ワイヤは、アノードとして荷電され得る。ブラケットは、フレームのチャネル内に配設され得る。ブラケットは、少なくともボルト上を介して、フレームに固定され得る。ブラケットは、Ｌ字型又はＴ字型であり得る。ブラケットは、管から半径方向外向きに延在する。アセンブリは、管の遠位端部上に配設された第１のキャップと、管の近位端部上に配設された第２のキャップと、を更に含み得、第１のキャップ及び第２のキャップは、管をワイヤから電気的に絶縁する。ブラケットは、管をその長さに沿って構造的に補強するように構成され得る。複数のセンサの各々は、第１のキャップにおける第１の表面及び第２のキャップにおける第２の表面に固定され得る。

【0007】

別の態様では、センサは、内部に貫通孔を有する管と、管の貫通孔内に配設されたワイヤであって、管から電気的に絶縁され得る、ワイヤと、センサの長さに沿って剛性を提供するように構成されている、管の全長に沿って固定された支持ブラケットと、を含む。

【0008】

以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組み合わせに含まれ得る。例えば、管は、カソードとして荷電され得、ワイヤは、アノードとして荷電され得る。ブラケットは、フレームのチャネル内に配設され得る。ブラケットは、少なくともボルト上を介して、フレームに固定され得る。ブラケットは、Ｌ字型又はＴ字型であり得る。ブラケットは、管から半径方向外向きに延在する。アセンブリは、管の遠位端部上に配設された第１のキャップと、管の近位端部上に配設された第２のキャップと、を更に含み得、第１のキャップ及び第２のキャップは、管をワイヤから電気的に絶縁する。ブラケットは、管をその長さに沿って構造的に補強するように構成され得る。センサは、第１のキャップにおける第１の表面及び第２のキャップにおける第２の表面に固定され得る。ブラケットは、半径方向に延在する部分と、装着部分と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

各図面の簡単な説明は、本開示の発明を実施するための形態で使用される図面をより十分に理解するために提供される。

【図1A】例示的な実施形態によるエネルギー粒子衝突を検出するための検出器管の概略斜視図を示している。

【図1B】図１Ａの線１Ｂ－１Ｂに概ね沿った検出器管の断面概略図を示している。

【図1C】支持フレームの一実施形態に配設された図１Ｂの検出器管の概略図を示している。

【図2A】例示的な実施形態によるエネルギー粒子衝突を検出するための検出器管の概略斜視図を示している。

【図2B】図２Ａの線２Ｂ－２Ｂに概ね沿った検出器管の断面概略図を示している。

【図2C】支持フレームの一実施形態に配設された図２Ｂの検出器管の概略図を示している。

【図2D】支持フレームの一実施形態に配設された図２Ｂの検出器管の概略図を示している。

【図3A】例示的な実施形態によるエネルギー粒子衝突を検出するための検出器管の概略斜視図を示している。

【図3B】図３Ａの線３Ｂ－３Ｂに概ね沿った検出器管の断面概略図を示している。

【図3C】支持フレームの一実施形態に配設された図３Ｂの検出器管の概略図を示している。

【図3D】支持フレームの一実施形態に配設された図３Ｂの検出器管の概略図を示している。

【0010】

上に参照された図面は、本開示の基本原理を例示する様々な特徴の幾分簡略化された表現を提示し、必ずしも縮尺通りではないことを理解されたい。例えば、特定の寸法、向き、位置、及び形状を含む本開示の特定の設計特徴は、特定の意図された用途及び使用環境によって部分的に決定される。

【発明を実施するための形態】

【0011】

ここでは、本明細書に開示されるデバイス、及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の全体的な理解をもたらすために、特定の例示的な実施形態を記載する。これらの実施形態の１つ以上の例が、添付の図面に示されている。当業者は、本明細書に明確に記載され、添付の図面に例示されるデバイス、及び方法が、非限定的な例示的な実施形態であること、及び本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。例示的な一実施形態に関連して図示又は記載される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされ得る。かかる修正及び変形は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。

【0012】

更に、本開示では、実施形態の類似する名称の構成要素は、概して類似の特徴を有しており、ゆえに、特定の実施形態内で各類似する名称の構成要素の各特徴は、必ずしも完全には詳述していない。加えて、開示されたシステム、デバイス、及び方法の説明において線形又は円形の寸法が使用される限り、かかる寸法は、かかるシステム、デバイス、及び方法と共に使用され得る形状のタイプを限定することを意図するものではない。当業者であれば、このような線形及び円形の寸法の等価物は、任意の幾何学的形状について容易に決定され得ることを認識するであろう。システム及びデバイス、並びにそれらの構成要素のサイズ及び形状は、少なくとも、システム及びデバイスが使用される対象の解剖学的構造、システム及びデバイスが使用される構成要素のサイズ及び形状、並びにシステム及びデバイスが使用される方法及び手技に依存し得る。加えて、「約」及び「実質的に」という用語は、製造変動並びに温度及び他のパラメータにわたる変動に基づく範囲として定義される。

【0013】

中性子検出器モジュールは、画定されたアレイ内に位置付けられたセンサの分布を含む。各センサは、中性子と反応するための中性子感知ガスの供給を含むことができ、この反応は、イオン化反応生成物を生成する。ヘリウム－３（Ｈｅ－３）センサでは、中性子がＨｅ－３と反応して、トリトン及び陽子を生成する。これらの反応生成物は、ガス中にそれらの運動エネルギーを蓄積してイオン対を生成し、イオン対は、電子が他のガス分子をイオン化するのに十分な運動エネルギーを得る検出器内に確立された電界内で分離し、それによって、電気信号を増幅し、その結果、検出器の出力において測定可能な電流パルスが生じる。複数の検出器管は、一般的に支持フレームと呼ぶことができる何らかのタイプの支持構造体によって支持され得る。多くの場合、センサは、サブグループ又はバンドルパックにグループ化された検出器管であり、各パック内の管は、互いに対して固定され、各パックは、支持フレームに共通に固定される。

【0014】

センサは、散乱エネルギー粒子（例えば、散乱中性子）を受け取るための領域にわたって位置付けられた多数の管を含み得る。複数の管は、管の長さに沿った別個の支持点で支持ブラケットを使用してシャーシアセンブリ上に支持され得る。中性子検出器モジュールは、多数の導電体を含むことができ、導電体の各々は、センサのうちの１つに位置付けられ、イオン化反応生成物は、導電体に電流パルスを発生させる。

【0015】

検出器モジュールの感度に起因して、検出器管／パックの装着場所の精度は、少なくともある程度重要であり得る。一例では、全ての管が、それぞれの細長い中心軸が単一平面内に位置するように延在するように、検出器管／パックを配置する（例えば、支持フレーム上に装着する）ことが望ましい。しかしながら、支持ブラケットは、異なる検出器管の異なる支持点において異なる量のサグ、ディップなどを許容する場合があり、これは、検出器管による測定値の変動を引き起こす可能性がある。

【0016】

したがって、検出器管の変形による測定値の変動を低減するために、検出器管を支持構造体に装着するための改善されたデバイス、システム、及び方法が必要とされている。これらのタイプの支持構造体は、センサの長さに沿って剛性を提供するために、管の全長に沿って配設されたフィンなどの支持ブラケットを含むことができる。ブラケットは、管の全長に沿って延在するので、管の各部分は、同様に支持され、これは、支持ブラケットが管の長さに沿って別個の異なる場所にある場合、支持されていない部分における管の撓み又は変形の可能性を低減する。

【0017】

本開示の用途は、比例カウンタ及び位置感知検出器のセンサを含む。比例カウンタは、イオン化放射線の粒子を測定するために使用される気体イオン化検出器デバイスの一種である。重要な特徴は、イオン化事象に起因して検出器によって吸収される放射線エネルギーに比例する検出器出力パルスを生成することによって、入射放射線のエネルギーを測定するその能力である。位置感知検出器は、センサの長さに沿ったイオン化事象の位置を決定するために、信号が位置感知検出器の両方の端部から測定されることを除いて、比例カウンタと同じ基本原理で動作する。これらの位置感知検出器は、多くの場合、位置分解能を増加させるために、比例カウンタと比較したときにより小さい直径を有する、近接して離間されたセンサ管を使用した。

【0018】

ここで図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本開示の例示的な実施形態によるセンサ１００の例示的な画像が全体的に示されている。一般的に、センサ１００は、管１０２と、支持ブラケット１０４と、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂと、ワイヤ１１０と、を含む。管１０２は、近位端部１０２Ａ及び遠位端部１０２Ｂを含み、端部キャップ１０６Ａは、近位端部１０２Ａに装着され、端部キャップ１０６Ｂは、遠位端部１０２Ｂに装着される。管１０２は、管１０２内にチャンバ１１２を形成する貫通孔を含み得る。チャンバ１１２は、管１０２及び端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂによって画定され得る。ワイヤ１１０は、チャンバ１１２内に配設され、かつその長さに沿って延在する。ワイヤ１１０は、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂにそれぞれ固定される、ワイヤマウント１０８Ａ、１０８Ｂによって所定位置に保持される。端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂは、いずれか／両方が帯電しているときに、ワイヤ１１０を管１０２から電気的に絶縁し得る。

【0019】

ワイヤ１１０は、Ｚ軸に沿って管１０２を通って軸方向又は長手方向に延在する。いくつかの実装形態では、ワイヤ１１０は、管内の中心に位置し、かつ管１０２の両方の端部に又は両方の端部に隣接して固定される。ワイヤ１１０は、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂを通って延在し、プロセッサに接続され得る。

【0020】

ワイヤ１１０が管１０２内に固定され、管が所望のガス又はガス混合物で充填された後、管は、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂによって気密封止される。任意の好適な手技が、これを行うために使用され得る。ワイヤマウント１０８Ａを有する端部キャップ１０６Ａは、管１０２の一方の端部を閉じるために使用され得、アノードワイヤ１１０は、その端部キャップ１０６Ａを通って管１０２の外部に延在し、ワイヤマウント１０８Ｂを有する端部キャップ１０６Ｂは、管１０２の一方の端部を閉じるために使用され得、アノードワイヤ１１０は、その端部キャップ１０６Ｂを通って管１０２の外部に延在する。

【0021】

管１０２は、金属などの剛性材料を含み得る。いくつかの実装形態では、ハウジング材料は、チタン、アルミニウム、ステンレス鋼、又はそれらの合金を含むことができる。しかしながら、管材料は、これに限定されるものではなく、他の様々な材料を使用することができる。端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂはまた、剛性材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂは、管１０２と同じ金属材料を含むことができ、管１０２は、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂから電気的に絶縁される。いくつかの実装形態では、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂは、管１０２とは異なる材料を含むことができる。例えば、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂは、セラミックを含むことができる。いくつかの実装形態では、センサ１００は、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂにおいて壁又は表面に固定され得る。例えば、センサ１００は、チャンバ内に懸架され、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂをいずれかのチャンバ壁に固定することによって、いずれかの側のチャンバ壁に装着することができる。支持ブラケット１０４は、管１０２を支持し、端部キャップ１０６Ａ、１０６Ｂから装着されたときに剛性を増加させることによって、管１０２がその長さに沿って曲がるのを防止するのに役立つ。

【0022】

いくつかの実装形態では、ワイヤ１１０の上部と管１０２の内側表面との間の距離は、０．１２５～１２インチであり、管１０２の長さは、２～１２０インチである。管１０２は、１～１２０インチの有効長さを有し得る。いくつかの実装形態では、管１０２の直径は、０．１２５～１２インチであり、より具体的な例として、管１０２の直径は、０．３０～０．３５インチであり得る。いくつかの実装形態では、管１０２の壁の厚さは、０．００５～０．０９０インチである。

【0023】

実施形態では、管１０２及びワイヤ１１０は、アノードとして作用するワイヤ１１０に向かって荷電粒子を引き付けるために、荷電粒子が管１０２からワイヤ１１０に移動するのにつれて増加する印加電圧を有する。例えば、管１０２は、５００Ｖの印加電圧を有し得、ワイヤ１００は、２，０００Ｖの印加電圧を有し得る。同様に、別の実施形態では、管１０２は、－２，０００Ｖの印加電圧を有し得、ワイヤ１００は、０Ｖの印加電圧を有し、接地に接続され得る。

【0024】

センサ１００は、Ｈｅ－３などの中性子感知ガスで充填されている。センサ１００の動作中、センサ１００を通過する中性子は、センサ１００内のガスと相互作用する。また、動作中、管１０２及びワイヤ１１０は、管１０２がカソードとして作用し、かつワイヤ１１０がアノードとして作用するように荷電される。この相互作用は、ワイヤ１１０内に電気パルス信号をもたらし、ワイヤ１１０内のパルスは、プロセッサによって収集及び分析される。センサ１００の分布は、多数の管を含むことができる。

【0025】

支持ブラケット１０４は、Ｚ軸に沿って管１０２の全長に沿って固定される。支持ブラケット１０４は、シーム１１４に沿って管１０２に結合され得る。シーム１１４は、管１０２と支持ブラケット１０４との間のレーザ溶接部分であり得る。支持ブラケット１０４は、－Ｙ方向において管１０２の半径方向外向きに延在する。いくつかの実装形態では、支持ブラケット１０４は、管１０２と同じ材料であり得るか、又は異なる非導電性材料であり得る。いくつかの実装形態では、支持ブラケット材料は、チタン、アルミニウム、又はそれらの合金を含むことができる。しかしながら、ハウジング材料は、これに限定されるものではなく、セラミック等の種々の他の材料を用いることができる。

【0026】

管１０２と、その全長に沿って結合された支持ブラケット１０４との間の関係により、支持ブラケット１０４は、管１０２を補強して、磁気浸漬効果による管１０２の歪みを防止するのに役立つ。磁気ディップ効果は、センサ１００が動作している間の管１０２とワイヤ１１０との間の大きな電位電荷差によって引き起こされる。動作中に、管１０２がワイヤ１１０に接触するのに十分に撓んだ場合、ワイヤ１１０は、構成要素内の大きな電圧のために管１０２に溶着し、センサ１００を使用不能にする。更に、センサ１００の下側に配設された支持ブラケット１０４の配設は、中性子がセンサ１００の前側に配設されたブラケットを通過する必要がないので、検出信号の歪みを排除するのに役立つ。これは、より小さい直径のセンサ１００が検出器アレイにおいて使用されることを可能にし得、センサがより直線的であり、ともにより近接しているので、より微細な分解能につながる。

【0027】

図１Ｃは、複数のセンサ１００から形成された検出器アセンブリ１０を示している。図１Ｃに示すセンサ１００の配設では、センサ１００は、平行な列に配設されている。隣接するセンサ１００の管１０２間の間隙は、約０．００１～０．００５インチであり、より具体的には、０．００２インチに設定される。この均一な空間配設は、支持ブラケット１０４を使用して、センサ１００をフレーム１２０に装着することによって達成され得る。支持ブラケット１０４が管１０２の全長に沿って延在するので、管１０２の長さに沿って追加の支持ブラケット又はフレームは不必要であり得る。

【0028】

更に図１Ｃを参照すると、フレーム１２０は、フレーム１２０内に配設されたチャネル１２２を更に含み得る。チャネル１２２は、センサ１００の支持ブラケット１０４の形状に対応し得る。支持ブラケット１０４は、接着剤、溶接材料、又は機械的手段を用いて、チャネル内に保持され得る。例えば、センサ１００をフレーム１２０に結合するために、摩擦嵌合が使用され得る。更に、支持ブラケット１０４をフレーム１２０に固定するために、ねじ又はボルトが使用され得る。

【0029】

当業者によって理解されるように、異なる実装形態では、検出器アセンブリ１０は、異なる数のセンサ１００を提供され得、検出器アセンブリ１０は、広範囲の数にわたる任意の好適な数のセンサ１００を提供され得る。例えば、いくつかの実施形態では、検出器アセンブリ１０は、１～１００個のセンサ１００を有し得る。他の実施形態では、モジュールには、異なる長さの管１０２が提供され得る。他の実装形態は、本明細書で明示的に説明されるものよりも多い又は少ない比例管１００を有し得る。

【0030】

ここで図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本開示の例示的な実施形態によるセンサ２００の例示的な画像が全体的に示されている。一般的に、センサ２００は、管２０２と、支持ブラケット２０４と、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂと、ワイヤ２１０と、を含む。管２０２は、近位端部２０２Ａ及び遠位端部２０２Ｂを含み、端部キャップ２０６Ａは、近位端部２０２Ａに装着され、端部キャップ２０６Ｂは、遠位端部２０２Ｂに装着される。管２０２は、管２０２内にチャンバ２１２を形成する貫通孔を含み得る。チャンバ２１２は、管２０２及び端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂによって画定され得る。ワイヤ２１０は、チャンバ２１２内に配設され、かつその長さに沿って延在する。ワイヤ２１０は、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂにそれぞれ固定される、ワイヤマウント２０８Ａ、２０８Ｂによって所定位置に保持される。端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂは、いずれか／両方が帯電しているときに、ワイヤ２１０を管２０２から電気的に絶縁し得る。いくつかの実装形態では、センサ２００は、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂにおいて壁又は表面に固定され得る。例えば、センサ２００は、チャンバ内に懸架され、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂをいずれかのチャンバ壁に固定することによって、いずれかの側のチャンバ壁に装着することができる。支持ブラケット２０４は、管２０２を支持し、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂから装着されたときに剛性を増加させることによって、管２０２がその長さに沿って曲がるのを防止するのに役立つ。

【0031】

ワイヤ２１０は、Ｚ軸に沿って管２０２を通って軸方向又は長手方向に延在する。いくつかの実装形態では、ワイヤ２１０は、管内の中心に位置し、かつ管２０２の両方の端部に又は両方の端部に隣接して固定される。ワイヤ２１０は、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂを通って延在し、プロセッサに接続され得る。

【0032】

ワイヤ２１０が管２０２内に固定され、管が所望のガス又はガス混合物で充填された後、管は、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂによって気密封止される。任意の好切な手技が、これを行うために使用され得る。ワイヤマウント２０８Ａを有する端部キャップ２０６Ａは、管２０２の一方の端部を閉じるために使用され得、アノードワイヤ２１０は、その端部キャップ２０６Ａを通って管２０２の外部に延在し、ワイヤマウント２０８Ｂを有する端部キャップ２０６Ｂは、管２０２の一方の端部を閉じるために使用され得、アノードワイヤ２１０は、その端部キャップ２０６Ｂを通って管２０２の外部に延在する。

【0033】

管２０２は、金属などの剛性材料を含み得る。いくつかの実装形態では、ハウジング材料は、チタン、アルミニウム、ステンレス鋼、又はそれらの合金を含むことができる。しかしながら、管材料は、これに限定されるものではなく、他の様々な材料を使用することができる。端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂはまた、剛性材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂは、管２０２と同じ金属材料を含むことができ、管２０２は、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂから電気的に絶縁される。いくつかの実装形態では、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂは、管２０２とは異なる材料を含むことができる。例えば、端部キャップ２０６Ａ、２０６Ｂは、セラミックを含むことができる。

【0034】

いくつかの実装形態では、ワイヤ２１０の上部と管２０２の内側表面との間の距離は、０．１２５～１２インチであり、管２０２の長さは、２～１２０インチである。管２０２は、１～１２０インチの有効長さを有し得る。いくつかの実装形態では、管２０２の直径は、０．１２５～１２インチであり、より具体的な例として、管２０２の直径は、０．３０～０．３５インチであり得る。いくつかの実装形態では、管２０２の壁の厚さは、０．００５～０．０９０インチである。

【0035】

実施形態では、管２０２及びワイヤ２１０は、アノードとして作用するワイヤ２１０に向かって荷電粒子を引き付けるために、荷電粒子が管２０２からワイヤ２１０に移動するのにつれて増加する印加電圧を有する。例えば、管２０２は、５００Ｖの印加電圧を有し得、ワイヤ２００は、２，０００Ｖの印加電圧を有し得る。同様に、別の実施形態では、管２０２は、－２，０００Ｖの印加電圧を有し得、ワイヤ２００は、０Ｖの印加電圧を有し、接地に接続され得る。

【0036】

センサ２００は、Ｈｅ－３などの中性子感知ガスで充填されている。センサ１００の動作中、センサ２００を通過する中性子は、センサ２００内のガスと相互作用する。また、動作中、管２０２及びワイヤ２１０は、管２０２がカソードとして作用し、かつワイヤ２１０がアノードとして作用するように荷電される。この相互作用は、ワイヤ２１０内に電気パルス信号をもたらし、ワイヤ２１０内のパルスは、プロセッサによって収集及び分析される。センサ２００の分布は、多数の管を含むことができる。

【0037】

支持ブラケット２０４は、装着部分２０５を含み、かつＺ軸に沿って管２０２の全長に沿って固定される。いくつかの実装形態では、支持ブラケット２０４は、Ｔ字型である。支持ブラケット２０４は、シーム２１４に沿って管２０２に結合され得る。シーム２１４は、管２０２と支持ブラケット２０４との間のレーザ溶接部分であり得る。支持ブラケット２０４は、－Ｙ方向において管２０２の半径方向外向きに延在する。いくつかの実装形態では、支持ブラケット２０４は、管２０２と同じ材料であり得るか、又は異なる非導電性材料であり得る。いくつかの実装形態では、支持ブラケット材料は、チタン、アルミニウム、又はそれらの合金を含むことができる。しかしながら、ハウジング材料は、これに限定されるものではなく、セラミック等の種々の他の材料を用いることができる。

【0038】

管２０２と、その全長に沿って結合された支持ブラケット２０４との間の関係により、支持ブラケット２０４は、管２０２を補強して、磁気浸漬効果による管２０２の歪みを防止するのに役立つ。磁気ディップ効果は、センサ２００が動作している間の管２０２とワイヤ２１０との間の大きな電位電荷差によって引き起こされる。動作中に、管２０２がワイヤ２１０に接触するのに十分に撓んだ場合、ワイヤ２１０は、構成要素内の大きな電圧のために管２０２に溶着し、センサ２００を使用不能にする。更に、センサ２００の下側に配設された支持ブラケット２０４の配設は、中性子がセンサ２００の前側に配設されたブラケットを通過する必要がないので、検出信号の歪みを排除するのに役立つ。これは、より小さい直径のセンサ２００が検出器アレイにおいて使用されることを可能にし得、センサがより直線的であり、ともにより近接しているので、より微細な分解能につながる。

【0039】

図２Ｃは、複数のセンサ２００から形成された検出器アセンブリ２０を示している。図２Ｃに示すセンサ２００の配設では、センサ２００は、平行な列に配設されている。隣接するセンサ２００の管２０２間の間隙は、約０．００１～０．００５インチであり、より具体的には、０．００２インチに設定される。この均一な空間配設は、支持ブラケット２０４を使用して、センサ２００をフレーム２２０に装着することによって達成され得る。支持ブラケット２０４が管２０２の全長に沿って延在するので、管２０２の長さに沿って追加の支持ブラケット又はフレームは不必要であり得る。

【0040】

更に図２Ｃを参照すると、フレーム２２０は、フレーム２２０内に配設されたチャネル２２２を更に含み得る。チャネル２２２は、センサ２００の支持ブラケット２０４の形状に対応し得る。支持ブラケット２０４、具体的には、装着部分２０５は、接着剤、溶接材料、又は機械的手段を用いて、チャネル内に保持され得る。例えば、センサ２００をフレーム２２０に結合するために、摩擦嵌合が使用され得る。

【0041】

図２Ｄは、複数のセンサ２００から形成された検出器アセンブリ２２を示している。図２Ｄに示すセンサ２００の配設では、センサ２００は、平行な列に配設されている。隣接するセンサ２００の管２０２間の間隙は、約０．００１～０．００５インチであり、より具体的には、０．００２インチに設定される。この均一な空間配設は、支持ブラケット２０４及びボルト２２４を使用して、センサ２００をフレーム２２０に装着することによって達成され得る。支持ブラケット２０４が管２０２の全長に沿って延在するので、管２０２の長さに沿って追加の支持ブラケット又はフレームは不必要であり得る。複数の穴が、支持ブラケット２０４の装着部分２０５内に配設され得、対応する穴が、フレーム２２０内に配設される。支持ブラケット２０４はまた、接着剤を使用して、又はフレーム２２０に直接的に溶接されて、フレーム２２０に固定され得る。

【0042】

ここで図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本開示の例示的な実施形態によるセンサ３００の例示的な画像が全体的に示されている。一般的に、センサ３００は、管３０２と、支持ブラケット３０４と、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂと、ワイヤ３１０と、を含む。管３０２は、近位端部３０２Ａ及び遠位端部３０２Ｂを含み、端部キャップ３０６Ａは、近位端部３０２Ａに装着され、端部キャップ３０６Ｂは、遠位端部３０２Ｂに装着される。管３０２は、管３０２内にチャンバ３１２を形成する貫通孔を含み得る。チャンバ３１２は、管３０２及び端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂによって画定され得る。ワイヤ３１０は、チャンバ３１２内に配設され、かつその長さに沿って延在する。ワイヤ３１０は、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂにそれぞれ固定される、ワイヤマウント３０８Ａ、３０８Ｂによって所定位置に保持される。端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂは、いずれか／両方が帯電しているときに、ワイヤ３１０を管３０２から電気的に絶縁し得る。

【0043】

ワイヤ３１０は、Ｚ軸に沿って管３０２を通って軸方向又は長手方向に延在する。いくつかの実装形態では、ワイヤ３１０は、管内の中心に位置し、かつ管３０２の両方の端部に又は両方の端部に隣接して固定される。ワイヤ３１０は、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂを通って延在し、プロセッサに接続され得る。

【0044】

ワイヤ３１０が管３０２内に固定され、管が所望のガス又はガス混合物で充填された後、管は、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂによって気密封止される。任意の好適な手技が、これを行うために使用され得る。ワイヤマウント３０８Ａを有する端部キャップ３０６Ａは、管３０２の一方の端部を閉じるために使用され得、アノードワイヤ３１０は、その端部キャップ３０６Ａを通って管３０２の外部に延在し、ワイヤマウント３０８Ｂを有する端部キャップ３０６Ｂは、管３０２の一方の端部を閉じるために使用され得、アノードワイヤ３１０は、その端部キャップ３０６Ｂを通って管３０２の外部に延在する。

【0045】

管３０２は、金属などの剛性材料を含み得る。いくつかの実装形態では、ハウジング材料は、チタン、アルミニウム、ステンレス鋼、又はそれらの合金を含むことができる。しかしながら、管材料は、これに限定されるものではなく、他の様々な材料を使用することができる。端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂはまた、剛性材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂは、管３０２と同じ金属材料を含むことができ、管３０２は、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂから電気的に絶縁される。いくつかの実装形態では、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂは、管３０２とは異なる材料を含むことができる。例えば、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂは、セラミックを含むことができる。いくつかの実装形態では、センサ３００は、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂにおいて壁又は表面に固定され得る。例えば、センサ３００は、チャンバ内に懸架され、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂをいずれかのチャンバ壁に固定することによって、いずれかの側のチャンバ壁に装着することができる。支持ブラケット３０４は、管３０２を支持し、端部キャップ３０６Ａ、３０６Ｂから装着されたときに剛性を増加させることによって、管３０２がその長さに沿って曲がるのを防止するのに役立つ。

【0046】

いくつかの実装形態では、ワイヤ３１０の上部と管３０２の内側表面との間の距離は、０．１２５～１２インチであり、管３０２の長さは、２～１２０インチである。管は、１～１２０インチの有効長さを有し得る。いくつかの実装形態では、管３０２の直径は、０．１２５～１２インチであり、より具体的な例として、管３０２の直径は、０．３０～０．３５インチであり得る。いくつかの実装形態では、管３０２の壁の厚さは、０．００５～０．０９０インチである。

【0047】

実施形態では、管３０２及びワイヤ３１０は、アノードとして作用するワイヤ３１０に向かって荷電粒子を引き付けるために、荷電粒子が管３０２からワイヤ３１０に移動するのにつれて増加する印加電圧を有する。例えば、管３０２は、５００Ｖの印加電圧を有し得、ワイヤ３００は、２，０００Ｖの印加電圧を有し得る。同様に、別の実施形態では、管３０２は、－２，０００Ｖの印加電圧を有し得、ワイヤ３００は、０Ｖの印加電圧を有し、接地に接続され得る。

【0048】

センサ３００は、Ｈｅ－３などの中性子感知ガスで充填されている。センサ３００の動作中、センサ３００を通過する中性子は、センサ３００内のガスと相互作用する。また、動作中、管３０２及びワイヤ３１０は、管３０２がカソードとして作用し、かつワイヤ３１０がアノードとして作用するように荷電される。この相互作用は、ワイヤ３１０内に電気パルス信号をもたらし、ワイヤ３１０内のパルスは、プロセッサによって収集及び分析される。センサ３００の分布は、多数の管を含むことができる。

【0049】

支持ブラケット３０４は、装着部分３０５を含み、かつＺ軸に沿って管３０２の全長に沿って固定される。いくつかの実装形態では、支持ブラケット３０４は、Ｌ字型である。支持ブラケット３０４は、シーム３１４に沿って管３０２に結合され得る。シーム３１４は、管３０２と支持ブラケット３０４との間のレーザ溶接部分であり得る。支持ブラケット３０４は、－Ｙ方向において管３０２の半径方向外向きに延在する。いくつかの実装形態では、支持ブラケット３０４は、管３０２と同じ材料であり得るか、又は異なる非導電性材料であり得る。いくつかの実装形態では、支持ブラケット材料は、チタン、アルミニウム、又はそれらの合金を含むことができる。しかしながら、ハウジング材料は、これに限定されるものではなく、セラミック等の種々の他の材料を用いることができる。

【0050】

管３０２と、その全長に沿って結合された支持ブラケット３０４との間の関係により、支持ブラケット３０４は、管３０２を補強して、磁気浸漬効果による管３０２の歪みを防止するのに役立つ。磁気ディップ効果は、センサ３００が動作している間の管３０２とワイヤ３１０との間の大きな電位電荷差によって引き起こされる。動作中に、管３０２がワイヤ３１０に接触するのに十分に撓んだ場合、ワイヤ３１０は、構成要素内の大きな電圧のために管３０２に溶着し、センサ３００を使用不能にする。更に、センサ３００の下側に配設された支持ブラケット３０４の配設は、中性子がセンサ３００の前側に配設されたブラケットを通過する必要がないので、検出信号の歪みを排除するのに役立つ。これは、より小さい直径のセンサ３００が検出器アレイにおいて使用されることを可能にし得、センサがより直線的であり、ともにより近接しているので、より微細な分解能につながる。

【0051】

図３Ｃは、複数のセンサ３００から形成された検出器アセンブリ３０を示している。図３Ｃに示すセンサ３００の配設では、センサ３００は、平行な列に配設されている。隣接するセンサ３００の管３０２間の間隙は、０．００１～０．００５インチであり、より具体的には、０．００２インチに設定される。この均一な空間配設は、支持ブラケット３０４を使用して、センサ３００をフレーム３２０に装着することによって達成され得る。支持ブラケット３０４が管３０２の全長に沿って延在するので、管３０２の長さに沿って追加の支持ブラケット又はフレームは不必要であり得る。

【0052】

更に図３Ｃを参照すると、フレーム３２０は、フレーム３２０内に配設されたチャネル３２２を更に含み得る。チャネル３２２は、センサ３００の支持ブラケット３０４の形状に対応し得る。支持ブラケット３０４、具体的には、装着部分３０５は、接着剤、溶接材料、又は機械的手段を用いて、チャネル内に保持され得る。例えば、センサ３００をフレーム３２０に結合するために、摩擦嵌合が使用され得る。

【0053】

図３Ｄは、複数のセンサ３００から形成された検出器アセンブリ３２を示している。図３Ｄに示すセンサ３００の配設では、センサ３００は、平行な列に配設されている。隣接するセンサ３００の管３０２間の間隙は、０．００１～０．００５インチであり、より具体的には、０．００２インチに設定される。この均一な空間配設は、支持ブラケット３０４及びボルト３２４を使用して、センサ３００をフレーム３２０に装着することによって達成され得る。支持ブラケット３０４が管３０２の全長に沿って延在するので、管３０２の長さに沿って追加の支持ブラケット又はフレームは不必要であり得る。複数の穴が、支持ブラケット３０４の装着部分３０５内に配設され得、対応する穴が、フレーム３２０内に配設される。支持ブラケット３０４はまた、接着剤を使用して、又はフレーム３２０に直接的に溶接されて、フレーム３２０に固定され得る。

【0054】

本明細書に記載されるように、本開示の例示的な実施形態による検出器は、磁気浸漬効果による管の撓みを防止するために管に剛性及び剛直性を提供するために管の全長に沿って延在する支持ブラケットを含む、センサを含む。

【0055】

本明細書に開示されるシステム、デバイス、及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の全体的な理解を提供するために、特定の例示的な実装形態を記載してきた。これらの実装形態の１つ以上の例が添付の図面に示されている。当業者は、本明細書に明確に記載され、添付の図面に例示されるシステム、デバイス、及び方法が、非限定的な例示的な実装形態であること、及び本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。例示的な一実装形態に関連して図示又は記載される特徴は、他の実装形態の特徴と組み合わされ得る。かかる修正及び変形は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。更に、本開示では、実装形態の類似する名称の構成要素は、概して類似の特徴を有しており、ゆえに、特定の実装形態内で各類似する名称の構成要素の各特徴は、必ずしも完全には詳述していない。

【0056】

本明細書及び特許請求の範囲全体を通して本明細書で使用するとき、近似の文言は、それが関連する基本機能の変化をもたらすことなく、許容可能に変化し得る、任意の定量的表現を修正するために適用され得る。したがって、「約」、「およそ」、及び「実質的に」など、１つ又は複数の用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例において、近似の文言は、値を測定するための器具の精度に対応し得る。本明細書において、本明細書及び特許請求の範囲全体を通して、範囲制限の組み合わせ及び／又は交換が行われ得、かかる範囲は識別され、文脈又は文言が別段の指示をしていない限り、そこに含まれる全ての部分範囲を含む。

【0057】

当業者は、上述の実装形態に基づいて本発明の更なる特徴及び利点を理解するであろう。したがって、本出願は、添付の特許請求の範囲によって示されるものを除き、特に示され説明されてきたものによって限定されるものではない。本明細書に引用される全ての刊行物及び参考文献は、それらの全体が参照により明示的に組み込まれる。

【0058】

本開示は、本明細書に記載の例示的な実施形態に限定されず、変形形態及び修正形態で具現化され得る。例示的な実施形態は、当業者が本開示の範囲を理解することを可能にするために単に提供され、これは、特許請求の範囲の範囲によって定義されるであろう。そのため、いくつかの実施形態では、プロセスの周知の動作、周知の構造、及び周知の技術の動作は、本開示の理解を不明瞭にすることを回避するために、詳細に記載されていない。本明細書全体を通して、同じ参照番号は、同じ要素を指す。

【0059】

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的とし、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。「含む（comprises）」及び／又は「含んでいる（comprising）」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、工程、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しないことが更に理解されよう。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上のいずれか及び全ての組み合わせを含む。

【0060】

本明細書で使用される場合、特に明記されない限り、又は文脈から明らかでない限り、「約」という用語は、当技術分野における通常の許容範囲内、例えば平均の２標準偏差以内であると理解される。「約」は、記述された値の１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、０．０５％、又は０．０１％以内として理解され得る。文脈から明らかでない限り、本明細書で提供される全ての数値は、「約」という用語によって修飾される。

【0061】

以上、本開示は、具体的な構成要素などの具体的事項、例示的な実施形態、及び図面によって記載されているが、それらは、単に本開示の全体の理解を補助するために提供される。したがって、本開示は、例示的な実施形態に限定されない。本開示がこの記載に関連する当業者によって、様々な修正及び変更が行われ得る。したがって、本開示の趣旨は、上記の例示的な実施形態に限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲、並びに特許請求の範囲に等しく又は同等に修正された全ての技術的趣旨は、本開示の範囲及び趣旨内にあると解釈されるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【国際調査報告】