JP2000019255A

JP2000019255A - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2000019255A
Application number: JP18271298A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Fujita; 良雄藤田; Masayoshi Sawara; 正芳佐原; Kazuaki Wada; 一哲和田; Shoichi Kosugi; 昭一小杉; Yuji Yoshizawa; 祐二吉澤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】小型かつ高感度な放射線検出器を提供する。【解決手段】放射線検出器１０は、放射線の入射に伴
い光を放出するシンチレータ１２と、シンチレータ１２
から放出された光を検出する光電子増倍管１４とを備え
て構成される。光電子増倍管１４は、ガラス管１６の内
部に、主光電面１８、側部光電面２０、集束電極２２、
電子増倍部２４を備えて構成される。主光電面１８は、
ガラス管１６を構成する２つの端面のうち、光入射面１
６ａの内壁に、全面にわたって形成されている。また、
側部光電面２０は、ガラス管１６の側面１６ｂのうち、
光入射面１６ａの周縁部に隣接する部分の内壁に形成さ
れている。また、ガラス管１６の外側であって、主光電
面１８と側部光電面２０に対応する部分は、シンチレー
タ１２によって覆われている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射線検出器に関
し、特にシンチレータと光電子増倍管とを備えた放射線
検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放射線を用いた診断、非破壊検査などに
用いられる放射線検出器として、シンチレータと光電子
増倍管とを用いた放射線検出器が広く知られている。か
かる放射線検出器は、筒状の密閉ガラス管の一方の端面
（光入射面）の内壁に光電面を形成した光電子増倍管の
当該光入射面にシンチレータを密着させた構成を有して
いる。上記放射線検出器は、上記構成により、放射線の
入射に伴ってシンチレータ内で発生した光が光電子増倍
管の光電面に入射し、光電面から発生する電子を捕集す
ることで放射線を検出する。

【０００３】また、実開昭６２−９１３５号公報には、
光電子増倍管の光入射面を球面状に形成した放射線検出
器が開示されている。光電子増倍管の光入射面を球面状
に形成することで、シンチレータ内で発生した光のうち
光電子増倍管の光入射面で全反射する光の割合が減少
し、光電子増倍管への光入射効率が向上する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如く光
電子増倍管の光入射面にシンチレータを密着させた放射
線検出器は、放射線検出器の小型化に伴い光入射面が小
さくなり、放射線検出感度が低下するという問題点があ
る。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決し、小型かつ
高感度な放射線検出器を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の放射線検出器は、放射線の入射に伴い光を
放出するシンチレータと、シンチレータから放出された
光を検出する光電子増倍管とを備えた放射線検出器であ
って、光電子増倍管は、透光性の筒状密閉容器と、筒状
密閉容器の一方の端面の内壁に形成された主光電面と、
筒状密閉容器の側面であって上記一方の端面の周縁部に
隣接する部分の内壁に形成された側部光電面とを有し、
シンチレータは、筒状密閉容器の外側であって、主光電
面の全面と側部光電面のうち少なくとも一部とを覆う部
分に形成されていることを特徴としている。

【０００７】光電子増倍管が、筒状密閉容器の側面に形
成された側部光電面を有することで、筒状密閉容器の側
面から入射した光を有効に検出することができる。すな
わち、光電面が一方の端面（光入射面）にのみ形成され
ている光電子増倍管と比較して、実質的な受光面積を大
きくすることができる。

【０００８】さらに、筒状密閉容器の外側であって、側
部光電面のうち少なくとも一部を覆う部分にシンチレー
タが形成されていることで、放射線の入射に伴って発生
する光を効率よく側部光電面に入射させることができ
る。

【０００９】本発明の放射線検出器は、光電子増倍管
が、主光電面と側部光電面とに電圧を供給するための電
極を有し、上記電極は、一部が側部光電面に接するよう
に、筒状密閉容器の側面全周にわたって帯状に形成され
ていることを特徴としても良い。

【００１０】電極を、一部が側部光電面に接するよう
に、筒状密閉容器の側面全周にわたって帯状に形成する
ことで、この電極部分が遮光作用を奏し、かかる電極部
分から外乱光が光電子増倍管内に入射することを防止す
ることができる。

【００１１】本発明の放射線検出器は、シンチレータ
が、筒状密閉容器の外側であって、主光電面の全面、側
部光電面の全面及び電極うち少なくとも一部とを覆う部
分に形成されていることを特徴としても良い。

【００１２】シンチレータを、主光電面の全面、側部光
電面の全面及び電極うち少なくとも一部とを覆う部分に
形成することで、シンチレータと上記電極とが一部重な
り、広範囲にわたり遮光作用を奏する。その結果、外乱
光の光電子増倍管内への入射を広範囲にわたり防止でき
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態にかかる
放射線検出器について図面を用いて説明する。まず、本
実施形態にかかる放射線検出器の構成について説明す
る。図１は、本実施形態にかかる放射線検出器の断面図
である。

【００１４】放射線検出器１０は、放射線の入射に伴い
光を放出するシンチレータ１２と、シンチレータ１２か
ら放出された光を検出する光電子増倍管１４とを備えて
構成される。

【００１５】光電子増倍管１４は、透光性の筒状密閉容
器であるガラス管１６の内部に、主光電面１８、側部光
電面２０、集束電極２２、電子増倍部２４を備えて構成
される。

【００１６】ガラス管１６は、直径２８ｍｍ、全長６０
ｍｍの円柱形状を有している。

【００１７】主光電面１８は、ガラス管１６を構成する
２つの端面のうち、光を入射させる側の端面（以下、光
入射面１６ａという）の内壁に、全面にわたって形成さ
れている。また、側部光電面２０は、ガラス管１６の側
面１６ｂのうち、光入射面１６ａの周縁部に隣接する部
分の内壁に形成されている。より具体的には、光入射面
１６ａの周縁部から２０ｍｍの幅をもって、ガラス管１
６の側面の周方向に全周にわたって形成されている。上
記構成より、主光電面１８と側部光電面２０とは、光入
射面１６ａの周縁部で接触しており、全体として１つの
光電面を形成している。

【００１８】主光電面１８及び側部光電面２０を形成す
る材料としては、シンチレータ１２によって発生する波
長の光を高感度で検出するため、例えば、Ｓｂ−Ｒｂ−
Ｃｓ、Ｓｂ−Ｎａ−Ｋ、Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓなどのバイアル
カリ光電面が用いられている。また、用途によってはマ
ルチアルカリ光電面、紫外光電面等も用いることができ
る。

【００１９】さらに、側部光電面２０の下部には、側部
光電面２０に一部を接するように、ガラス管１６の側面
１６ｂの全周にわたり、主光電面１８及び側部光電面２
０に対して電圧を印加するためのアルミニウム蒸着膜に
よって形成した電極２６が帯状に形成されている。電極
２６を介して主光電面１８及び側部光電面２０に電圧を
印加することで、シンチレータ１２から放出された光の
入射に伴って主光電面１８及び側部光電面２０から電子
が放出される。

【００２０】集束電極２２は、ガラス管１６の内部であ
って光入射面１６ａに対向する位置に配置されている。
集束電極２２には、主光電面１８及び側部光電面２０よ
りも高い電圧が印加されており、主光電面１８及び側部
光電面２０から放出された電子を第１段ダイノード２８
ａに集束することが可能となっている。また、集束電極
２２の中央部には、集束された電子を光電子増倍部２４
に導入するための開口２２ａが設けられている。

【００２１】集束電極２２の下部には、電子の入射に伴
って２次電子を放出する複数のダイノード２８と、最終
段のダイノード２８から出力された電子を捕集する陽極
３０を備えたボックス型の光電子増倍部２４が設けられ
ている。ここで、各ダイノード２８には、所定の電圧が
印加されており、集束電極２２の開口２２ａから導入さ
れた電子の数を順次増倍することができるようになって
いる。

【００２２】また、ガラス管１６の他方の端面、すなわ
ち光入射面１６ａに対して反対側の端面には、複数のス
テムピン３１が設けられており、このステムピン３１を
介して、主光電面１８、側部光電面２０、集束電極２
２、各ダイノード２８等への電圧供給が行われ、また、
陽極３０に集められた電子が電流として外部に出力され
る。

【００２３】シンチレータ１２は、直径５０．８ｍｍ、
高さ５０．８ｍｍの円柱形状のプラスチックシンチレー
タの底面中央部に、光電子増倍管１４を挿入するための
直径２９ｍｍ、深さ２０ｍｍの孔を形成した形状となっ
ており、光電子増倍管１４の光入射面１６ａ側の部分
が、この孔に挿入されている。

【００２４】光電子増倍管１４の光入射面１６ａ側の部
分がこの孔に挿入されることで、ガラス管１６の外側で
あって、主光電面１８と側部光電面２０のうち少なくと
も一部とが、シンチレータ１２によって覆われることに
なる。特に、本実施形態にかかる放射線検出器１０にお
いては、側部光電面２０が光入射面１６ａの周縁部から
２０ｍｍの幅をもって形成されており、また、シンチレ
ータ１２に設けられた光電子増倍管１４を挿入するため
の孔の深さも２０ｍｍであることから、側部光電面２０
の全てがシンチレータ１２によって覆われることにな
る。また、帯状の電極２６は、側部光電面２０と一部が
接するように設けられていることから、シンチレータ１
２は、電極２６の一部をも覆っている。

【００２５】さらにシンチレータ１２の外表面、より具
体的には底面と孔を除く外周部分には反射部材３２が形
成されている。かかる反射部材３２により、放射線の入
射に伴ってシンチレータ１２内で発生した光が反射さ
れ、当該光を効率よく光電子増倍管１４の光入射面１６
ａに導くことができると同時に、外部から入射する放射
線以外の光（可視光等）を反射し、外乱光の影響を除去
することができる。

【００２６】また、シンチレータ１２及び光電子増倍管
１４は、光電子増倍管１４の保護のためにソケット３４
に挿入されており、上部ホルダー３６、下部ホルダー３
８によって固定されている。

【００２７】続いて、本実施形態にかかる放射線検出器
１０の作用及び効果について説明する。本実施形態にか
かる放射線検出器１０は、光電子増倍管１４が、ガラス
管１６の光入射面１６ａの内壁に形成された主光電面１
８に加えて、ガラス管１６の側面の内壁に形成された側
部光電面２０を有している。従って、放射線の入射に伴
ってシンチレータ１２内で発生した光のうち、光入射面
１６ａから光電子増倍管１４の内部に入射した光は、主
光電面１８によって電子を発生させるとともに、光入射
面１６ａの周縁部に隣接した側面から光電子増倍管１４
の内部に入射した光は、側部光電面２０によって効率よ
く電子を発生させる。従って、光入射面１６ａの面積、
すなわち光電子増倍管１４の大きさを大きくすることな
く、実質的に光電面の面積を大きくすることが可能とな
る。その結果、本実施形態にかかる放射線検出器１０は
小型に構成することが可能となるとともに、感度を高め
ることができる。

【００２８】また、本実施形態にかかる放射線検出器１
０は、ガラス管１６の外側であって、側部光電面２０を
覆う部分にシンチレータ１２が形成されていることで、
上記側部光電面２０を覆う部分においても、放射線の入
射に伴って光が発生することになる。従って、側部光電
面２０に対しても、放射線の入射に伴って発生した光を
効率よく入射させることができる。その結果、放射線検
出感度をさらに高めることが可能となる。

【００２９】さらに、本実施形態にかかる放射線検出器
１０は、ガラス管１６の外側であって、側部光電面２０
を覆う部分にシンチレータ１２が形成され、シンチレー
タ１２の外周には反射部材３２が設けられていること
で、かかるシンチレータ１２が形成されている部分を介
して光電子増倍管１４内に外乱光が入射することを防止
することができる。また、本実施形態にかかる放射線検
出器１０は、電極２６の一部が側部光電面２０に接する
ように、ガラス管１６の側面１６ｂ全周にわたって帯状
に形成されていることから、この電極２６が遮光作用を
奏し、電極２６の部分から外乱光が光電子増倍管１４内
に入射することを防止することができる。さらに、本実
施形態にかかる放射線検出器１０は、シンチレータ１２
が、主光電面１８の全面、側部光電面２０の全面及び電
極２６の一部とを覆う部分に形成されていることから、
シンチレータ１２の外表面に形成された反射部材３２と
電極２６との一部が重なり、広範囲にわたり遮光作用を
奏し、外乱光の光電子増倍管１４内への入射を広範囲に
わたり防止できる。その結果、外乱光の影響が除去さ
れ、感度が向上する。

【００３０】以下に、本実施形態にかかる放射線検出器
１０の有効性を示す実験結果について述べる。比較対象
にかかる放射線検出器としては、側部光電面を有さず、
光入射面にのみ光電面が形成された光電子増倍管を用い
た放射線検出器を用いた。側部光電面を有しないこと以
外は、本実施形態にかかる放射線検出器１０と同様の構
成である。

【００３１】有効性の評価は、以下のように行った。す
なわち、放射線源として²⁴¹Ａｍのγ線を用い、この放
射線源から放射される放射線を放射線検出器の光入射面
及び側面のそれぞれに入射させ、それぞれエネルギー分
解能を計測した。以下、エネルギー分解能の測定結果を
表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１からわかるように、本実施形態にかか
る放射線検出器１０は、比較対象にかかる放射線検出器
と比較してエネルギー分解能が高いことがわかる。特
に、側面から入射した放射線を検出するエネルギー分解
能については顕著な差が認められる。

【００３４】また、上記放射線を放射線検出器の光入射
面に入射させ、波高弁別装置にてピークチャネルを計測
した結果を図４に示す。図４に示す計測結果より、本実
施形態にかかる放射線検出器１０は、比較対象にかかる
放射線検出器と比較して約３．６倍の光量を検出できる
ことがわかった。

【００３５】本実施形態にかかる放射線検出器１０に
は、様々な変形が考えられる。図２は、第１の変形例に
かかる放射線検出器５０の断面図である。本変形例にか
かる放射線検出器５０が、上記実施形態にかかる放射線
検出器１０と構成上異なる点は、上記実施形態にかかる
放射線検出器１０は、側部光電面２０の全てがシンチレ
ータ１２によって覆われていたのに対して、本変形例に
かかる放射線検出器５０は、側部光電面２０の一部がシ
ンチレータ１２によって覆われている点である。このよ
うに、側部光電面２０を設け、側部光電面２０の一部を
シンチレータ１２で覆うことによっても、側部光電面２
０を設けない場合、側部光電面２０は設けるが側部光電
面２０をシンチレータ１２によって覆わない場合等と比
較して、放射線検出感度を高めることが可能である。

【００３６】また、図３に示す放射線検出器６０のよう
に、上記実施形態にかかる放射線検出器１０を構成する
光電子増倍管１４を複数個配列し、各光電子増倍管１４
の側部光電面２０を１つのシンチレータ１２で覆う構成
とすることも可能である。かかる構成とすることで、単
一の光電子増倍管１４を用いて放射線検出器１０を構成
する場合と比較して、感度を高めることが可能であると
ともに、放射線の入射位置を検出することが可能とな
る。

【００３７】さらに、上記実施形態にかかる放射線検出
器１０において、光電子増倍部２４は、ダイノード２８
がボックス型の構成となっていたが、これはボックス型
に限定されるものではなく、サーキュラゲージ型、ライ
ンフォーカス型などの様々な変形が考えられる。

【００３８】また、上記実施形態にかかる放射線検出器
１０において、シンチレータ１２は、プラスチックシン
チレータを用いていたが、これはプラスチックシンチレ
ータに限定されるものではなく、アントラセン、スチル
ベンなどからなる他の有機シンチレータあるいはＮａＩ
（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）などからなる無機シンチレー
タ等、様々な変形が可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明の放射線検出器は、光電子増倍管
が、筒状密閉容器の側面に形成された側部光電面を有
し、側部光電面のうち少なくとも一部を覆う部分にシン
チレータが形成されていることで、放射線の入射に伴っ
て発生する光を効率よく側部光電面に入射させることが
できる。その結果、放射線検出感度をさらに高めること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる放射線検出器の断面
図である。

【図２】本発明の実施形態にかかる放射線検出器の断面
図である。

【図３】本発明の実施形態にかかる放射線検出器の断面
図である。

【図４】放射線検出器の発光波高分布図である。

【符号の説明】

１０、５０、６０…放射線検出器、１２…シンチレー
タ、１４…光電子増倍管、１６…ガラス管、１８…主光
電面、２０…側部光電面、２２…集束電極、２４…光電
子増倍部、２６…電極、２８…ダイノード、３０…陽
極、３１…ステムピン、３２…反射部材、３４…ソケッ
ト、３６…上部ホルダ、３８…下部ホルダ

フロントページの続き (72)発明者和田一哲静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者小杉昭一静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者吉澤祐二静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内Ｆターム(参考） 2G088 EE01 GG16 GG18 LL11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線の入射に伴い光を放出するシンチ
レータと、前記シンチレータから放出された光を検出する光電子増
倍管とを備えた放射線検出器において、前記光電子増倍管は、透光性の筒状密閉容器と、前記筒状密閉容器の一方の端面の内壁に形成された主光
電面と、前記筒状密閉容器の側面であって前記一方の端面の周縁
部に隣接する部分の内壁に形成された側部光電面とを有
し、前記シンチレータは、前記筒状密閉容器の外側であって、前記主光電面の全面
と前記側部光電面のうち少なくとも一部とを覆う部分に
形成されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】前記光電子増倍管は、前記主光電面と前記側部光電面とに電圧を供給するため
の電極を有し、前記電極は、一部が前記側部光電面に接するように、前記筒状密閉容
器の側面全周にわたって帯状に形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】前記シンチレータは、前記筒状密閉容器
の外側であって、前記主光電面の全面、前記側部光電面
の全面及び前記電極うち少なくとも一部とを覆う部分に
形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射
線検出器。