JP2001208850A - Radiation detector - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線検出器に係
り特に放射線を光に変換して光ファイバにより伝送する
光ファイバ式の放射線検出器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detector and, more particularly, to an optical fiber type radiation detector which converts radiation into light and transmits the light through an optical fiber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、シンチレータと波長変換手段と
光ファイバとを有する放射線検出器としては、大別する
と、平板状のシンチレータの側面に溝を設け、これに波
長変換手段を埋め込む方式と、円柱形のシンチレータの
中心軸位置に波長変換手段を挿入する方式との二方式が
ある。波長変換手段としては、コアに蛍光物質を添加し
てあるプラスチック光ファイバで構成され、シンチレー
ション光の波長の光に応じて所望の波長からなる光を放
出する蛍光物質を添加してある波長変換ファイバを使用
している。2. Description of the Related Art Generally, a radiation detector having a scintillator, a wavelength conversion means, and an optical fiber can be roughly classified into a method in which a groove is provided in a side surface of a flat scintillator and a wavelength conversion means is embedded in the groove. There are two methods: a method of inserting a wavelength converting means at the center axis position of a scintillator of a shape. The wavelength converting means is a wavelength converting fiber comprising a plastic optical fiber having a core doped with a fluorescent substance, and doped with a fluorescent substance which emits light having a desired wavelength in response to light having a wavelength of scintillation light. You are using
【０００３】上記の如き二方式のうち、円柱形のシンチ
レータの中心軸位置に波長変換ファイバを挿入する後者
の方式の従来の放射線検出器を図１３に示す。FIG. 13 shows a conventional radiation detector of the latter type in which a wavelength conversion fiber is inserted at the center axis position of a cylindrical scintillator among the above two types.
【０００４】即ち、図１３に示す放射線検出器は、外部
からシンチレータ２に放射線が入射すると、該シンチレ
ータ２内で発光し、その光がシンチレーション光とな
る。シンチレーション光は、波長変換ファイバ３に入射
すると、該ファイバ３によりシンチレーション光が波長
変換されると、コア内から等方的に放射する。その場
合、波長変換ファイバ３がシンチレーション光を波長変
換し、等方的に放射するため、伝送効率が改善される。
また、シンチレーション光は一般的に波長が短いため、
光ファイバによる伝送損失が大きいが、波長変換により
波長が長くなるので、伝送損失が低減される。一方、放
射した波長変換光の一部は、伝送用光ファイバ８により
伝送され、光電子変換素子９に入る。光ファイバ８内で
はファイバの中心軸を中心とした狭い角度方向の光のみ
が伝送されるため、光ファイバ８に入射したシンチレー
ション光のうち、そのまま光ファイバ８で伝送される光
は極めて少ない。That is, in the radiation detector shown in FIG. 13, when radiation enters the scintillator 2 from the outside, the radiation is emitted inside the scintillator 2 and the light becomes scintillation light. When the scintillation light enters the wavelength conversion fiber 3, when the scintillation light is wavelength-converted by the fiber 3, the scintillation light radiates isotropically from inside the core. In this case, the wavelength conversion fiber 3 converts the wavelength of the scintillation light and emits the light isotropically, so that the transmission efficiency is improved.
Also, scintillation light generally has a short wavelength,
Although the transmission loss due to the optical fiber is large, the wavelength becomes longer due to the wavelength conversion, so that the transmission loss is reduced. On the other hand, a part of the emitted wavelength converted light is transmitted by the transmission optical fiber 8 and enters the optoelectronic conversion element 9. Since only light in a narrow angle direction about the center axis of the fiber is transmitted in the optical fiber 8, of the scintillation light incident on the optical fiber 8, very little light is transmitted by the optical fiber 8 as it is.
【０００５】そして、光ファイバ８を経たシンチレーシ
ョン光が光電変換素子９に入ると、該光電変換素子９に
よりその光量に応じて電圧変換され、該変換された電圧
が前置増幅器１０を介し増幅器１１により増幅され、こ
れが波高弁別器１２を通過することにより電気的ノイズ
が低減された後、カウンタ１３により一定時間内のパル
ス数がカウントされ、その出力に基づき演算装置１４が
演算して放射線の線量当量率が求められ、その結果を表
示装置１５により出力される。[0005] When the scintillation light passing through the optical fiber 8 enters the photoelectric conversion element 9, the voltage is converted by the photoelectric conversion element 9 in accordance with the amount of light, and the converted voltage is transmitted through the preamplifier 10 to the amplifier 11. After the electric noise is reduced by passing through the wave height discriminator 12, the number of pulses within a predetermined time is counted by the counter 13, and the arithmetic unit 14 calculates based on the output to calculate the radiation dose. The equivalent ratio is obtained, and the result is output by the display device 15.
【０００６】なお、この種に関する装置として、特開平
4−221154号公報，同6−201835号公報，同6−258446 号
公報等が挙げられる。An apparatus relating to this type is disclosed in
JP-A-4-221154, JP-A-6-201835, JP-A-6-258446 and the like.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、放射
線検出位置での耐環境性に優れるという利点があるもの
の、エネルギーの異なる放射線に対する感度が一様にな
らないという問題があった。The above prior art has the advantage of being excellent in environmental resistance at the radiation detection position, but has the problem that the sensitivity to radiation of different energy is not uniform.
【０００８】また上記従来技術の放射線検出器では、放
射線がシンチレータ２に入射することによってシンチレ
ーション光が発生した場合、そのシンチレーション光に
基づいて放射線を検出するものの、波長変換ファイバ３
がシンチレータ２内に一本配置されただけであるので、
放射線が入射して光ったときの波長変換ファイバへの入
射光が少なく、そのため、長距離伝送をすることができ
ない問題があった。In the above-described conventional radiation detector, when scintillation light is generated by the radiation incident on the scintillator 2, the radiation is detected based on the scintillation light.
Are arranged only in the scintillator 2, so that
There is a problem that the amount of light incident on the wavelength conversion fiber when the radiation is incident and emitted is small, so that long-distance transmission cannot be performed.
【０００９】このような問題を解決すべく本出願の先願
である特願平8−331770 号では、図３に示すように放射
線の入射により内部にシンチレーション光を発生させる
シンチレータと、シンチレータの内部に設けられ、シン
チレーション光を波長変換する波長変換ファイバと、波
長変換された光を伝送する伝送用光ファイバとを有し、
波長変換ファイバは、シンチレータ内において、シンチ
レータの中心軸を中心とする同一半径位置に複数本配置
する構成としている。In order to solve such a problem, Japanese Patent Application No. 8-331770, which is a prior application of the present invention, discloses a scintillator which internally generates scintillation light upon incidence of radiation as shown in FIG. Provided in the, having a wavelength conversion fiber for converting the wavelength of the scintillation light, and a transmission optical fiber for transmitting the wavelength-converted light,
A plurality of wavelength conversion fibers are arranged in the scintillator at the same radial position about the center axis of the scintillator.
【００１０】しかし、このような構成にしても波長変換
ファイバで得られた光を波長変換ファイバの一端からの
み取り出していたため検出器感度の向上が図れなかっ
た。However, even with such a configuration, the light obtained by the wavelength conversion fiber is extracted only from one end of the wavelength conversion fiber, so that the detector sensitivity cannot be improved.
【００１１】本発明の目的は感度を向上させることが出
来、放射線検出部と信号処理部間の距離を長くできる放
射線検出器を提供することにある。An object of the present invention is to provide a radiation detector capable of improving the sensitivity and increasing the distance between the radiation detection unit and the signal processing unit.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、シンチレータと、シンチレータ内に挿入されてシ
ンチレータの発光を取り込む波長変換ファイバと、波長
変換ファイバから光を取り込む伝送用光ファイバとを備
えた放射線検出器において、波長変換ファイバは、シン
チレータ内において、シンチレータの中心軸を中心とす
る同心円状の位置に、波長変換ファイバをシンチレータ
の長さ方向に往復して設け、波長変換ファイバ内で発光
した光を波長変換ファイバの両端に設置された伝送用光
ファイバにて収集することで解決される。In order to achieve the above object, a scintillator, a wavelength conversion fiber inserted into the scintillator to take in light emitted from the scintillator, and a transmission optical fiber to take in light from the wavelength conversion fiber are provided. In the radiation detector provided, the wavelength conversion fiber is provided in the scintillator at a concentric position centered on the center axis of the scintillator, and the wavelength conversion fiber is reciprocated in the length direction of the scintillator. The problem is solved by collecting the emitted light using transmission optical fibers installed at both ends of the wavelength conversion fiber.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面によ
り説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１４】本発明の光ファイバ放射線検出器の一実施
例を図１及び図４を用いて以下に説明する。光ファイバ
放射線検出器は、図１に示すように一般に検出部２０と
信号処理部２１を結ぶ伝送用光ファイバ８で構成する。
また、本実施例では、シンチレータ２として円柱形のタ
リウム活性化ヨウ化ナトリウム（以下ＮａＩ（Ｔｌ）と
記する）結晶を用い、蛍光物質を含む透光性部材として
波長変換ファイバ３を用い、１本の波長変換ファイバを
シンチレータの中心軸を中心とする円状の位置にシンチ
レータ２の長さ方向に３回往復して設ける。ここでシン
チレータ２の長さ方向に往復するとは、図１２（ａ）に
示すように波長変換ファイバ３をシンチレータ２の一方
の面から挿入して折り返すことをいう。従って図１２
（ｂ）のＡの部分もシンチレータ２の長さ方向に往復し
ているという。An embodiment of the optical fiber radiation detector according to the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the optical fiber radiation detector generally includes a transmission optical fiber 8 connecting a detection unit 20 and a signal processing unit 21.
In this embodiment, a columnar thallium-activated sodium iodide (hereinafter referred to as NaI (Tl)) crystal is used as the scintillator 2, and a wavelength conversion fiber 3 is used as a light-transmitting member containing a fluorescent substance. The wavelength conversion fibers are provided in a circular position about the center axis of the scintillator so as to reciprocate three times in the length direction of the scintillator 2. Here, reciprocating in the length direction of the scintillator 2 means that the wavelength conversion fiber 3 is inserted from one surface of the scintillator 2 and turned back as shown in FIG. Therefore, FIG.
It is said that the portion A in (b) reciprocates in the length direction of the scintillator 2.
【００１５】伝送用光ファイバ８の信号処理部２１側に
は、光信号を電気信号に変換する光電子変換素子９を接
続する。光電子変換素子９には、電源１６が定電圧を供
給する。光電子変換素子には普通光電子増倍管が用いら
れるが、アバランシェフォトダイオードなど他の光電子
変換素子を用いてもよい。光電子変換素子９の出力信号
は、ＮａＩ（Ｔｌ）結晶にエネルギーを与えた１放射線
に対して１パルス出力され、また、パルス電圧は光電子
変換素子９まで伝送された波長変換光４２の光子数に比
例する。前置増幅器１０，増幅器１１は信号を増幅し、
波高弁別器１２は、主に電気ノイズを削減するために一
定電圧範囲の信号を抽出し、カウンタ１３は一定時間内
のパルス数を計数する。演算装置１４は、予め記憶した
校正定数を計数結果に掛けて、計数結果を線量当量率に
変換し、表示装置１５に表示する。校正定数は、光ファ
イバ放射線検出器を実際に供用する前に校正測定を実施
して定める。An optoelectronic conversion element 9 for converting an optical signal into an electric signal is connected to the signal processing unit 21 side of the transmission optical fiber 8. A power supply 16 supplies a constant voltage to the photoelectric conversion element 9. Although a photomultiplier tube is usually used for the photoelectron conversion device, another photoelectron conversion device such as an avalanche photodiode may be used. The output signal of the photoelectric conversion element 9 is output as one pulse for one radiation that gives energy to the NaI (Tl) crystal, and the pulse voltage is determined by the number of photons of the wavelength-converted light 42 transmitted to the photoelectric conversion element 9. Proportional. The preamplifier 10 and the amplifier 11 amplify the signal,
The wave height discriminator 12 extracts a signal in a certain voltage range mainly to reduce electric noise, and the counter 13 counts the number of pulses in a certain time. The arithmetic unit 14 multiplies the counting result by a calibration constant stored in advance, converts the counting result into a dose equivalent rate, and displays the same on the display unit 15. The calibration constant is determined by performing calibration measurement before actually using the optical fiber radiation detector.
【００１６】図４は、本発明の光ファイバ放射線検出器
の軸方向で切断した断面図である。FIG. 4 is a sectional view of the optical fiber radiation detector of the present invention cut in the axial direction.
【００１７】ＮａＩ（Ｔｌ）結晶で出来ているシンチレ
ータ２は吸湿性があるため一般に気密封入して使用する
が、気密性保持のため、波長変換ファイバを挿入する孔
部壁面は石英ガラス５で覆い、また、ＮａＩ（Ｔｌ）結
晶の外表面も反射材４を塗布した上石英ガラス５で覆
い、最後に遮光性の被覆６で被覆する。被覆６はシンチ
レータ２及び波長変換ファイバ３を保護する被覆ケース
部６ａと、波長変換ファイバ３，ロッド型カプラ７と伝
送用光ファイバ８を光学的に接続するコネクタを取り付
ける被覆キャップ部６ｂから構成される。入射する放射
線のエネルギー損失が少ないこと、結晶を保護する十分
な強度があることから、被覆６は例えばアルミニウムで
製作する。ＮａＩ（Ｔｌ）結晶は、石英ガラス５と遮光
性の被覆６により、外気から遮断されているが、吸湿性
のないシンチレータを使用する場合には、シンチレータ
を気密封入する必要がないため、シンチレータ外表面に
反射材を塗布して遮光性の容器に納める。また、被覆６
内で、シンチレータ２から突き出た波長変換ファイバ３
を保持するため、エポキシ系接着剤等の充填材３２が波
長変換ファイバ３を固定する。The scintillator 2 made of NaI (Tl) crystal is generally used in a hermetically sealed state because it has a hygroscopic property. However, in order to maintain airtightness, the wall surface of the hole into which the wavelength conversion fiber is inserted is covered with quartz glass 5. The outer surface of the NaI (Tl) crystal is also covered with a quartz glass 5 coated with a reflecting material 4 and finally covered with a light-shielding coating 6. The coating 6 includes a coating case 6a for protecting the scintillator 2 and the wavelength conversion fiber 3, and a coating cap 6b for attaching a connector for optically connecting the wavelength conversion fiber 3, the rod-type coupler 7, and the transmission optical fiber 8. You. The coating 6 is made of, for example, aluminum because of low energy loss of incident radiation and sufficient strength to protect the crystal. The NaI (Tl) crystal is shielded from the outside air by the quartz glass 5 and the light-shielding coating 6, but when a scintillator having no hygroscopicity is used, it is not necessary to hermetically seal the scintillator. Apply a reflective material to the surface and place in a light-tight container. In addition, coating 6
Within the wavelength conversion fiber 3 protruding from the scintillator 2
In order to hold the wavelength conversion fiber 3, the filler 32 such as an epoxy adhesive fixes the wavelength conversion fiber 3.
【００１８】波長変換ファイバ３は、シンチレータ２内
部を３回往復し、また、ロッド型カプラ７が波長変換フ
ァイバ３の両端を１本の伝送用光ファイバ８に結合す
る。接合部の保護と強度維持のため、波長変換ファイバ
３，ロッド型カプラ７と伝送用光ファイバ８は、エポキ
シ系接着材等を用いて、それぞれ波長変換ファイバ用フ
ェルール３１ａ，ロッド型カプラ用フェルール３１ｂ，
伝送用光ファイバ用フェルールに固定する。ロッド型カ
プラ用コネクタ３０ａは、波長変換ファイバ用フェルー
ル３１ａとロッド型カプラ用フェルールを、被覆キャッ
プ部６ｂにネジ止めし、伝送用光ファイバ用コネクタ３
０ｂは、伝送用光ファイバ用フェルール３１ｃを、波長
変換ファイバ・ロッド型カプラ用コネクタに、ネジ止め
する。光の伝送損失を低減するため、波長変換ファイバ
３とロッド型カプラ７の境界面やロッド型カプラと伝送
用光ファイバの境界面には、シリコンオイルやオプチカ
ルグリースを塗布してもよい。また、波長変換ファイバ
３とロッド型カプラ７、あるいは、ロッド型カプラ７と
伝送用光ファイバ８は直接オプチカルセメントで接着し
てもよい。波長変換ファイバ３と伝送用光ファイバ８の
接続は、ロッド型カプラ７の代わりに、プラスチックフ
ァイバに熱を加えて変形させて複数本をまとめて径を絞
ったものや、レンズを用いたカプラを用いてもよい。The wavelength conversion fiber 3 reciprocates three times inside the scintillator 2, and the rod type coupler 7 couples both ends of the wavelength conversion fiber 3 to one transmission optical fiber 8. In order to protect the joint and maintain the strength, the wavelength conversion fiber 3, rod type coupler 7 and transmission optical fiber 8 are made of a wavelength conversion fiber ferrule 31a and a rod type coupler ferrule 31b using an epoxy-based adhesive or the like. ,
Fix to the ferrule for transmission optical fiber. The connector 30a for a rod-type coupler includes a ferrule 31a for a wavelength conversion fiber and a ferrule for a rod-type coupler, which are screwed to the covering cap 6b.
0b screws the transmission optical fiber ferrule 31c to the wavelength conversion fiber rod type coupler connector. Silicon oil or optical grease may be applied to the interface between the wavelength conversion fiber 3 and the rod-type coupler 7 or the interface between the rod-type coupler and the transmission optical fiber in order to reduce light transmission loss. Further, the wavelength conversion fiber 3 and the rod-type coupler 7 or the rod-type coupler 7 and the transmission optical fiber 8 may be directly bonded by optical cement. The connection between the wavelength conversion fiber 3 and the transmission optical fiber 8 may be replaced with a rod-type coupler, a plastic fiber which is deformed by applying heat to reduce the diameter of a plurality of fibers, or a coupler using a lens. May be used.
【００１９】波長変換ファイバは、シンチレータ内にお
いて、シンチレータの中心軸を中心とする同心円状の位
置に、波長変換ファイバをシンチレータの長さ方向に往
復して設け、波長変換ファイバ内で発光した光を波長変
換ファイバの両端に設置された伝送用光ファイバにて収
集することで、単に波長変換ファイバ１本１本を真直に
シンチレータに挿入するのと比べ以下の理由で高感度化
することができる。In the scintillator, the wavelength conversion fiber is provided at a concentric position around the center axis of the scintillator so as to reciprocate in the length direction of the scintillator, and emits light emitted in the wavelength conversion fiber. By collecting with the transmission optical fibers installed at both ends of the wavelength conversion fiber, it is possible to increase the sensitivity for the following reason as compared with a case where each wavelength conversion fiber is simply inserted straight into the scintillator.
【００２０】波長変換ファイバは、シンチレータ内に
おいて、シンチレータの中心軸を中心とする同心円状の
位置に、波長変換ファイバをシンチレータの長さ方向に
往復して設けることによる効果 図５は、直径２mmの波長変換ファイバへのシンチレーシ
ョン光の入射効率を示すが、シンチレーション光はシン
チレーション光発生位置で等方的に発光するため、入射
効率はシンチレーション光発生位置と波長変換ファイバ
間の距離に反比例する。このため、本実施例のように波
長変換ファイバをシンチレータの軸方向の対称軸に平行
に設け、さらにシンチレータの対称軸に垂直な面の同心
円状に複数回屈曲して挿入するようにすれば、シンチレ
ータの表面近くで発光する低エネルギー放射線によるシ
ンチレーション光は発光位置近くに配置された波長変換
ファイバで効率よく集光できるとともに、シンチレータ
全体で発光する高エネルギー放射線によるシンチレーシ
ョン光は波長変換ファイバ全体で効率よく集光できるた
め、シンチレータのエネルギー特性を均一に改善でき
る。The effect of the wavelength conversion fiber provided by reciprocating the wavelength conversion fiber in the scintillator in the length direction of the scintillator at a concentric position about the center axis of the scintillator is shown in FIG. The scintillation light incident efficiency to the wavelength conversion fiber is shown. Since the scintillation light is emitted isotropically at the scintillation light generation position, the incident efficiency is inversely proportional to the distance between the scintillation light generation position and the wavelength conversion fiber. For this reason, if the wavelength conversion fiber is provided in parallel with the axis of symmetry of the scintillator in the axial direction as in the present embodiment, and is bent and inserted a plurality of times concentrically on a plane perpendicular to the axis of symmetry of the scintillator, Scintillation light due to low-energy radiation emitted near the surface of the scintillator can be efficiently collected by the wavelength conversion fiber located near the light emission position, and scintillation light due to high-energy radiation emitted from the entire scintillator is efficiently emitted by the entire wavelength conversion fiber. Since the light can be collected well, the energy characteristics of the scintillator can be uniformly improved.
【００２１】従って、従来の放射線エネルギーに対する
感度の特性を改善することができる。Therefore, the conventional sensitivity characteristic to radiation energy can be improved.
【００２２】波長変換ファイバ内で発光した光を波長
変換ファイバの両端に設置された伝送用光ファイバにて
収集することによる効果 このようにシンチレータ内に挿入する波長変換ファイバ
の両端が伝送用光ファイバと結合する構成とすることに
より、波長変換ファイバ３内でファイバの軸に沿って両
方向に進む波長変換光４２を利用できるため、光ファイ
バ放射線検出器の検出部２０の感度は、シンチレータ内
に挿入する波長変換ファイバの一端が伝送用光ファイバ
と結合する従来構成の光ファイバ放射線検出器の感度の
２倍となる。Effect of Collecting Light Emitted in Wavelength Conversion Fiber by Transmission Optical Fibers Installed at Both Ends of Wavelength Conversion Fiber In this manner, both ends of the wavelength conversion fiber inserted into the scintillator have transmission optical fibers. The wavelength conversion light 42 traveling in both directions along the fiber axis within the wavelength conversion fiber 3 can be used in the wavelength conversion fiber 3, so that the sensitivity of the detection unit 20 of the optical fiber radiation detector can be inserted into the scintillator The sensitivity of the conventional optical fiber radiation detector in which one end of the wavelength conversion fiber to be coupled to the transmission optical fiber is twice as high.
【００２３】シンチレータ内に波長変換ファイバが充
填されることによる効果 シンチレータとの接触面積を大きくとることが出来るた
め、シンチレータが発光するシンチレーション光を効率
良く収集可能である。Effect of Filling Scintillator with Wavelength Conversion Fiber Since the contact area with the scintillator can be increased, scintillation light emitted by the scintillator can be collected efficiently.
【００２４】カプラに接続する波長変換ファイバの本
数を少なくすることによる効果 先願である特願平9−331880 号に記載された発明ではカ
プラに接続する波長変換ファイバと伝送用光ファイバの
本数比が増加するほど、ロッド型カプラにおける光の伝
送損失は増加する。本実施例の放射線検出器では、波長
変換ファイバと伝送用光ファイバの本数比は２：１と小
さく、カプラにおける光の伝送損失を低減できるため、
シンチレータ内に複数本挿入する波長変換ファイバの一
端が伝送用光ファイバと結合する先願の構成の放射線検
出器と比較して感度の低下を抑えることが出来る。Effect of Reducing the Number of Wavelength Converting Fibers Connected to Coupler In the invention described in Japanese Patent Application No. 9-331880, the ratio of the number of wavelength converting fibers connected to a coupler to the number of transmission optical fibers is disclosed. Increases, the transmission loss of light in the rod-type coupler increases. In the radiation detector of this embodiment, the number ratio of the wavelength conversion fiber to the transmission optical fiber is as small as 2: 1 and the transmission loss of light in the coupler can be reduced.
A decrease in sensitivity can be suppressed as compared with a radiation detector having the configuration of the prior application in which one end of a plurality of wavelength conversion fibers inserted into a scintillator is coupled to a transmission optical fiber.
【００２５】改善された放射線エネルギー感度のグラフ
を図６に示す。点線が先願の放射線検出器であり実線が
本実施例の放射線検出器である。入射放射線エネルギー
に対する感度が一定であり、先願の検出器よりも感度が
向上していることが分かる。A graph of the improved radiation energy sensitivity is shown in FIG. The dotted line is the radiation detector of the prior application, and the solid line is the radiation detector of the present embodiment. It can be seen that the sensitivity to the incident radiation energy is constant and the sensitivity is improved as compared with the detector of the prior application.
【００２６】以上より本実施例は放射線検出器の感度を
向上でき、放射線検出部と信号処理部間を長距離化出来
る。As described above, according to this embodiment, the sensitivity of the radiation detector can be improved, and the distance between the radiation detection unit and the signal processing unit can be increased.
【００２７】図７は、本発明の他の実施例である放射線
検出器を示している。本実施例は伝送用光ファイバを２
本用いている。本実施例では、波長変換ファイバ３の両
端をロッド型カプラ等により１本の伝送用光ファイバ８
に接続する代わりに、波長変換ファイバ３の両端にコネ
クタ３０で１本ずつ伝送用光ファイバ８を接続し、両端
に接続した２本の伝送用光ファイバ８が波長変換ファイ
バ３内で発生した波長変換光４２を光ファイバ放射線検
出器の信号処理部まで伝送する構成である。本構成にお
いても、波長変換ファイバ３内でファイバの軸に沿って
両方向に進む波長変換光４２を利用できるため、光ファ
イバ放射線検出器の検出部２０の感度は、シンチレータ
内に挿入する波長変換ファイバの一端が伝送用光ファイ
バと結合する従来構成の光ファイバ放射線検出器の感度
の２倍となり伝送用光ファイバの長距離化が図れる。FIG. 7 shows a radiation detector according to another embodiment of the present invention. This embodiment uses two transmission optical fibers.
I use this book. In this embodiment, both ends of the wavelength conversion fiber 3 are connected to one transmission optical fiber 8 by a rod-type coupler or the like.
Instead, the transmission optical fibers 8 are connected one by one to the both ends of the wavelength conversion fiber 3 by the connectors 30, and the two transmission optical fibers 8 connected to both ends are connected to the wavelength generated in the wavelength conversion fiber 3. The configuration is such that the converted light 42 is transmitted to the signal processing unit of the optical fiber radiation detector. Also in this configuration, since the wavelength-converted light 42 traveling in both directions along the fiber axis in the wavelength-converting fiber 3 can be used, the sensitivity of the detection unit 20 of the optical fiber radiation detector depends on the wavelength-converting fiber inserted into the scintillator. Is twice as high as the sensitivity of the conventional optical fiber radiation detector in which one end of the optical fiber is coupled to the transmission optical fiber, and the transmission optical fiber can be made longer.
【００２８】図８は、本発明の他の実施例で、波長変換
ファイバは、シンチレータ内において、シンチレータの
中心軸を中心とする円状の位置に、波長変換ファイバを
シンチレータの一方の面から挿入して折り返すことを繰
り返しシンチレータの他の面から引き出す構成になって
いる。このような構成によっても従来の光ファイバ放射
線検出器の感度の２倍以上になり、伝送用光ファイバの
長距離化が図れる。FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In the scintillator, the wavelength conversion fiber is inserted from one surface of the scintillator into a circular position around the center axis of the scintillator. It is configured to repeatedly pull out from the other surface of the scintillator. Even with such a configuration, the sensitivity becomes twice or more the sensitivity of the conventional optical fiber radiation detector, and the transmission optical fiber can be made longer.
【００２９】図９は、本発明の光ファイバ放射線検出器
を用いた周辺環境放射線分布監視システム概念図であ
る。放射性物資や核燃料物質を取り扱ったり、放射線発
生装置を有する原子力発電所等の放射線施設において
は、常時、敷地内の放射線を監視する必要がある。モニ
タリングポスト６２は光ファイバ放射線検出器検出部
（図示せず）を具備し、原子力発電所敷地内の各所に設
置される。光ファイバ放射線検出器検出部は電源を必要
としないため、モニタリングポスト６２を設置する際
に、新たに電源は必要なく、設置コストが低減できる利
点がある。モニタリングポスト６２で検出された放射線
は、波長変換光４２として伝送用光ファイバ８を通じて
原子炉建屋６０内の中央制御室６１に伝送される。本発
明の光ファイバ放射線検出器によれば、光伝送距離を２
倍以上長距離化できるため、本システムにより広域の放
射線監視が実現できる。FIG. 9 is a conceptual diagram of an ambient environment radiation distribution monitoring system using the optical fiber radiation detector of the present invention. In radiation facilities such as nuclear power plants that handle radioactive materials and nuclear fuel materials and that have radiation generators, it is necessary to constantly monitor radiation on the premises. The monitoring post 62 includes an optical fiber radiation detector detection unit (not shown) and is installed at various locations on the site of the nuclear power plant. Since the optical fiber radiation detector detection unit does not require a power supply, a new power supply is not required when the monitoring post 62 is installed, and there is an advantage that the installation cost can be reduced. The radiation detected by the monitoring post 62 is transmitted as wavelength converted light 42 to the central control room 61 in the reactor building 60 through the transmission optical fiber 8. According to the optical fiber radiation detector of the present invention, the optical transmission distance is 2
Since the distance can be increased twice or more, wide-area radiation monitoring can be realized by this system.
【００３０】図１０は、本発明の光ファイバ放射線検出
器を用いた周辺環境放射線分布監視システム構成図であ
る。原子力発電所敷地内の各所に設置されたモニタリン
グポスト内に設置された光ファイバ放射線検出器の検出
部２０は、伝送用光ファイバ８を介して波長変換光４２
を中央制御室６１内に設置した信号処理部２１に伝送す
る。各伝送用光ファイバ８は光スイッチ１７により並列
結合する。光スイッチ１７は一定時間毎に伝送用光ファ
イバ８を切り替え、監視するモニタリングポストを決定
する。光スイッチ１７は、選択した伝送用ファイバから
伝送される光信号を電気信号に変換する光電子変換素子
９に接続される。光電子変換素子には、電源１６より定
電圧を供給する。前置増幅器１０，増幅器１１は光電子
変換素子９からの電気信号を増幅し、波高弁別器１２
は、主に電気ノイズを削減するため一定電圧範囲の信号
を抽出し、カウンタ１３は一定時間内のパルス数を計数
する。演算装置１４は、予め記憶した校正定数を計数結
果に掛けて、計数結果を線量当量率に変換し、表示装置
１５にモニタリングポスト毎に表示する。計測した線量
当量率が予め設定した閾値を超えた場合、アラーム１８
はブザー音等の手段により原子力発電所運転員に注意を
促す。本システム例では、光スイッチによりモニタリン
グポストを選択したが、各伝送用光ファイバ８毎に光電
子変換素子９を設けて、波長変換光４２を電気信号に変
換した後、電気スイッチで監視するモニタリングポスト
を決定してもよい。FIG. 10 is a configuration diagram of a surrounding environment radiation distribution monitoring system using the optical fiber radiation detector of the present invention. The detection unit 20 of the optical fiber radiation detector installed in the monitoring posts installed at various places on the site of the nuclear power plant converts the wavelength-converted light 42 through the transmission optical fiber 8.
To the signal processing unit 21 installed in the central control room 61. Each transmission optical fiber 8 is connected in parallel by an optical switch 17. The optical switch 17 switches the transmission optical fiber 8 at regular intervals, and determines a monitoring post to be monitored. The optical switch 17 is connected to the photoelectric conversion element 9 that converts an optical signal transmitted from the selected transmission fiber into an electric signal. A constant voltage is supplied from the power supply 16 to the photoelectric conversion element. The preamplifier 10 and the amplifier 11 amplify the electric signal from the optoelectronic conversion element 9, and
Extracts a signal in a certain voltage range mainly to reduce electric noise, and the counter 13 counts the number of pulses within a certain time. The arithmetic unit 14 multiplies the counting result by a calibration constant stored in advance, converts the counting result into a dose equivalent rate, and displays the same on the display unit 15 for each monitoring post. If the measured dose equivalent rate exceeds a preset threshold, an alarm 18
Alerts nuclear power plant operators by means such as a buzzer. In this system example, the monitoring post is selected by the optical switch. However, after the photoelectric conversion element 9 is provided for each transmission optical fiber 8 to convert the wavelength-converted light 42 into an electric signal, the monitoring post is monitored by the electric switch. May be determined.
【００３１】図１１は、本発明の光ファイバ放射線検出
器を用いた建屋内放射線分布監視システム概念図であ
る。原子炉建屋６０内部の放射線を監視するため、エリ
アモニタ１は原子炉建屋６０の各所に配置される。エリ
アモニタ１が具備する光ファイバ放射線検出器の検出部
（図示せず）は波長変換光４２を伝送用光ファイバ８を
介して中央制御室６１に設置された信号処理部２１に伝
送する。また、エリアモニタ１と同構成の光ファイバ放
射線検出器をモニタリングポスト６２に適用してやれば
信号処理部２１が共用できる利点がある。FIG. 11 is a conceptual diagram of a radiation distribution monitoring system in a building using the optical fiber radiation detector of the present invention. In order to monitor the radiation inside the reactor building 60, the area monitors 1 are arranged at various parts of the reactor building 60. A detection unit (not shown) of the optical fiber radiation detector provided in the area monitor 1 transmits the wavelength-converted light 42 to the signal processing unit 21 installed in the central control room 61 via the transmission optical fiber 8. Further, if an optical fiber radiation detector having the same configuration as the area monitor 1 is applied to the monitoring post 62, there is an advantage that the signal processing unit 21 can be shared.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明の放射線検出器によれば、波長変
換ファイバを、シンチレータ内において、シンチレータ
の中心軸を中心とする円状の位置に、波長変換ファイバ
をシンチレータの長さ方向に往復して設け、波長変換フ
ァイバ内で発光した光を波長変換ファイバの両端に設置
された伝送用光ファイバにて収集することにより、放射
線検出器の感度を向上出来、放射線検出部と信号処理部
間の距離を長く出来る。According to the radiation detector of the present invention, the wavelength conversion fiber is reciprocated in the scintillator at a circular position around the center axis of the scintillator in the length direction of the scintillator. The sensitivity of the radiation detector can be improved by collecting the light emitted in the wavelength conversion fiber by the transmission optical fibers installed at both ends of the wavelength conversion fiber, and the distance between the radiation detection unit and the signal processing unit can be improved. The distance can be lengthened.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の一実施例である放射線検出器の構成
図。FIG. 1 is a configuration diagram of a radiation detector according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の放射線検出器のシンチレータ部分の横断
面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a scintillator part of the radiation detector of FIG.
【図３】本発明の先願の放射線検出器の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a radiation detector of the prior application of the present invention.
【図４】本発明の光ファイバ放射線検出器の軸方向断面
図。FIG. 4 is an axial sectional view of the optical fiber radiation detector of the present invention.
【図５】シンチレーション光の波長変換ファイバへの入
射効率を示す図。FIG. 5 is a diagram showing the efficiency of incidence of scintillation light on a wavelength conversion fiber.
【図６】本発明及び本発明の先願の光ファイバ放射線検
出器感度のエネルギー特性を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the energy characteristics of the optical fiber radiation detector sensitivity of the present invention and the prior application of the present invention.
【図７】本発明の放射線検出器の一実施例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing one embodiment of the radiation detector of the present invention.
【図８】本発明の放射線検出器の一実施例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing one embodiment of the radiation detector of the present invention.
【図９】本発明の光ファイバ放射線検出器を用いた周辺
環境放射線分布監視システム図。FIG. 9 is a diagram of a surrounding environment radiation distribution monitoring system using the optical fiber radiation detector of the present invention.
【図１０】本発明の光ファイバ放射線検出器を用いた周
辺環境放射線分布監視システム構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a surrounding environment radiation distribution monitoring system using the optical fiber radiation detector of the present invention.
【図１１】本発明の光ファイバ放射線検出器を用いた建
屋内放射線分布監視システム図。FIG. 11 is a diagram of a radiation distribution monitoring system in a building using the optical fiber radiation detector of the present invention.
【図１２】本発明の説明図。FIG. 12 is an explanatory diagram of the present invention.
【図１３】従来の放射線検出器の構成図。FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional radiation detector.
１…エリアモニタ、２…シンチレータ、３…波長変換フ
ァイバ、４…反射材、５…石英ガラス、６…被覆、６ａ
…被覆ケース部、６ｂ…被覆キャップ部、７…ロッド型
カプラ、８…伝送用光ファイバ、９…光電子変換素子、
１０…前置増幅器、１１…増幅器、１２…波高弁別器、
１３…カウンタ、１４…演算装置、１５…表示装置、１
６…電源、１７…光スイッチ、１８…アラーム、２０…
検出部、２１…信号処理部、３０…コネクタ、３０ａ…
ロッド型カプラ用コネクタ、30ｂ…光ファイバ用コネク
タ、３１ａ…波長変換ファイバ用フェルール、３１ｂ…
ロッド型カプラ用フェルール、３１ｃ…伝送用光ファイ
バ用フェルール、３２…充填材、３３…反射鏡、４２…
波長変換光、６０…原子炉建屋、６１…中央制御室、６
２…モニタリングポスト。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Area monitor, 2 ... Scintillator, 3 ... Wavelength conversion fiber, 4 ... Reflector, 5 ... Quartz glass, 6 ... Coating, 6a
... Coating case part, 6b ... Coating cap part, 7 ... Rod type coupler, 8 ... Optical fiber for transmission, 9 ... Optoelectronic conversion element,
10: preamplifier, 11: amplifier, 12: wave height discriminator,
13 ... Counter, 14 ... Computing device, 15 ... Display device, 1
6 ... power supply, 17 ... optical switch, 18 ... alarm, 20 ...
Detecting unit, 21 ... Signal processing unit, 30 ... Connector, 30a ...
Connector for rod type coupler, 30b: Connector for optical fiber, 31a: Ferrule for wavelength conversion fiber, 31b ...
Ferrule for rod type coupler, 31c: Ferrule for transmission optical fiber, 32: Filler, 33: Reflecting mirror, 42 ...
Wavelength converted light, 60: reactor building, 61: central control room, 6
2. Monitoring post.
フロントページの続き (72)発明者 出海 滋 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 海原 明久 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内Continued on the front page (72) Inventor Shigeru Izumi 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Power & Electricity Development Division, Hitachi, Ltd. No. 1 Inside the Omika Plant of Hitachi, Ltd.
Claims (3)
れてシンチレータの発光を取り込む波長変換ファイバ
と、前記波長変換ファイバから光を取り込む伝送用光フ
ァイバとを備えた放射線検出器において、前記波長変換
ファイバは、前記シンチレータ内において、前記シンチ
レータの中心軸を中心とする円状の位置に、前記波長変
換ファイバを前記シンチレータの長さ方向に往復して設
け、前記波長変換ファイバ内で発光した光を前記波長変
換ファイバの両端に設置された前記伝送用光ファイバに
て収集することを特徴とした放射線検出器。1. A radiation detector comprising a scintillator, a wavelength conversion fiber inserted into a scintillator to take in light emitted from the scintillator, and a transmission optical fiber to take in light from the wavelength conversion fiber, wherein the wavelength conversion fiber is In the scintillator, the wavelength conversion fiber is provided at a circular position around the center axis of the scintillator so as to reciprocate in the length direction of the scintillator, and the light emitted in the wavelength conversion fiber is converted into the wavelength. A radiation detector, wherein the radiation is collected by the transmission optical fibers provided at both ends of the conversion fiber.
前記波長変換ファイバの両端部を前記シンチレータの一
方の面から引き出されることを特徴とした放射線検出
器。2. The radiation detector according to claim 1, wherein
A radiation detector wherein both ends of the wavelength conversion fiber are drawn out from one surface of the scintillator.
いて、前記波長変換ファイバの両端をカプラに接続し、
前記カプラを前記伝送用光ファイバに接続したことを特
徴とする放射線検出器。3. The radiation detector according to claim 1, wherein both ends of the wavelength conversion fiber are connected to a coupler,
A radiation detector, wherein the coupler is connected to the transmission optical fiber.
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|---|---|---|---|
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