JP2002221578A

JP2002221578A - 放射線および中性子イメージ検出器

Info

Publication number: JP2002221578A
Application number: JP2001019831A
Authority: JP
Inventors: Masaki Katagiri; 政樹片桐
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2002-08-09
Anticipated expiration: 2021-01-29
Also published as: JP4552020B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】非常に高い強度の中性子が入射しても効率よく
実時間で連続的に２次元中性子イメージを得る中性子イ
メージ検出器を提供する。【解決手段】中性子入射方向に対して最初に中性子イメ
ージングプレート検出器、その後部に中性子イメージ検
出器を配置して２次元中性子イメージ検出器を構成す
る。中性子用イメージングプレートの信号読み出し系に
は、ポリゴンミラーとＣＣＤ素子から構成されるマルチ
チャンネル光検出器を用いる。その信号読み出しには波
長シフトファイバを用い、隣接した波長シフトファイバ
の間の同時計数測定による中性子入射位置決定法を適用
することにより高位置分解能化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線検出体としてシ
ンチレータあるいは蛍光体を用いて２次元放射線あるい
は２次元中性子イメージを得る検出器とイメージングプ
レートを用いて２次元放射線あるいは２次元中性子イメ
ージを得る高位置分解能イメージ検出器に関するもので
ある。最終的には、積分型検出器であるイメージプレー
トと微分型検出器である蛍光体あるいはシンチレータを
用いたイメージング検出器とを組み合わせたハイブリッ
ド型イメージ検出器を構成することにより、放射線ある
いは中性子が高い入射率で入った場合でも検出器を飽和
することなく、効率良くかつ高位置分解能で２次元放射
線あるいは２次元中性子イメージを高速に取得できるこ
とを特長としている。

【０００２】特に、イメージングプレートと中性子コン
バータと組み合わせた２次元中性子イメージングも可能
としているため、大強度陽子加速器を用いて発生するパ
ルス中性子を用い飛行時間法（ＴＯＦ）を適用した中性
子散乱等による物性物理研究や構造生物学の研究の進展
に寄与することが大きい。中性子源として原子炉を用い
た同種の研究にも利用できる。また、大強度放射光を用
いたＸ線散乱等による物性物理研究や構造生物学の研究
の進展にも寄与することが大きい。

【０００３】一方、Ｘ線発生装置や加速器を用いた医療
Ｘ線診断、Ｘ線あるいは中性子を用いたオートラジオグ
ラフィなどに使用される。さらに、加速器を用いた高エ
ネルギー物理研究用の放射線イメージ検出器やラジオグ
ラフィ等の高速処理及び実時間放射線イメージ検出を用
いた動的な事象の把握に使用可能であるとともに原子炉
や核融合炉における中性子を含めた放射線の高機能な分
布モニタ装置などにも使用される。

【０００４】

【従来技術】従来、Ｘ線管を用いたＸ線源あるいは原子
炉を用いた中性子源などを用いたＸ線あるいは中性子散
乱実験に使用される高位置分解能を有する放射線イメー
ジ検出器あるいは中性子イメージ検出器としては、蛍光
体あるいはシンチレータ及びこれらと中性子コンバータ
を組み合わせた放射線及び中性子イメージ検出器が使用
されてきた［Nucl. Instr. and Meth., A430(1999)311-
320、特願平10-366679、特願2000-259443］。図３９に
示すように蛍光体シートあるいシンチレータ板の上面と
下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置
し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イ
メージを取得している。この方法では、放射線あるいは
中性子が入射し蛍光が放出された際、その蛍光が入射点
に近い何本かの波長シフトファイバに入射するため、各
波長シフトファイバの蛍光強度の差を利用して、最も近
い波長シフトファイバを決定する方法などを用いて位置
分解能を確保してきた。従って、これらの方法では蛍光
強度の差を求めるための回路が複雑になり、かつ高計数
率に対応することは困難であった。

【０００５】高計数率に対応する方法としては、図４０
に示すように波長シフトファイバの間に金属ワイヤを配
置し、最初から位置分解能を犠牲にして形で入射位置を
決定する方法などが用いられてきた［J. Neutron Resea
rch, Vol. 4(1996)123-127］。また、蛍光体に中性子コ
ンバータとして⁶ＬｉＦを混合し、図３９と同様な方法
によって中性子イメージを取得している。

【０００６】また、積分型の高位置分解能イメージ検出
器として、放射線検出媒体として輝尽性蛍光体を用いた
イメージングプレートあるいは中性子用イメージングプ
レートが使用されてきた［Nucl. Instr. and Meth. A
349(1994)521-525］。現在、富士フィルムから市販され
ているイメージングプレートはＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を主
とした構成の輝尽性蛍光体が使用されている。また、中
性子用イメージングプレートとしては、図４１に示すよ
うな輝尽性蛍光体であるＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺にＧｄ₂Ｏ₃
を混合した材料を用い同じく富士フィルムからＢＡＳ
ＮＤとして市販されている［Nucl. Instr. and Meth.
A377(1996)119-122］。中性子コンバータとして⁶Ｌｉ
を含んだ材料、たとば⁶ＬｉＦなどを用いた中性子用イ
メージングプレートも試作されている［Nucl. Instr. a
nd Meth.，A349(1994)521-525］。

【０００７】これらのイメージングプレートの読み取り
装置は、一般には図４２に示すような装置により以下の
ように動作して読み取りを行う。放射線を照射したイメ
ージングプレートは搬送用ベルトに装着した後、移動し
ながら、励起用光源から発生した励起光を細く絞りガル
バノミラーにより反射させイメージングプレートの面上
を走査する。通常、励起光としてはレーザー光を用いて
いる。励起光の照射により発生した輝尽性蛍光は、光フ
ァイバ等を束ねた集光用ガイドにより導かれ、輝尽性蛍
光波長を中心波長とするバンドパス光学フィルタを通し
た後、光電子増倍管で検出される。その後、信号処理装
置によりその強度に応じてデジタル信号化し、放射線イ
メージとして構成することによりイメージングプレート
内に２次元的に記録された放射線イメージを読み出して
いる［Nucl. Instr. and Meth.,A246, p572-578(1986),
現代科学、No.223,p29-36(1989)］。

【０００８】また、イメージングプレートの搬送方法と
して、イメージングプレートをドラムに巻き付けて回転
させ移動する方法も使用されている［Nucl. Instr. and
Meth., A310, p366-368(1991), 放射線,Vol.23, No.2,
p43-51(1995)］。

【０００９】しかし、イメージングプレートは積分型の
検出器であること、イメージングプレート内に蓄積され
た放射線量を読み取るには上記で説明したように読み取
り装置を必要とし、オフラインで使用されるため、実時
間での実験には使用不可能であった。このため、イメー
ジングプレートを高速で読み取り実時間で用いることを
可能としたイメージングプレート高速読み取り法が考案
された［特開2000-162724］。

【００１０】本読み取り法においては、図４３に示すよ
うに励起光源から出力された励起光を照射・走査機構を
用いてイメージングプレートの前面から照射し走査する
際に、長方形状の励起光を用いて、イメージングプレー
トの縦方向に移動させてイメージングプレートを走査す
る。イメージングプレートの後面から放出される輝尽性
蛍光は、イメージングプレートの後面に配置した輝尽性
蛍光の波長を中心波長とするバンドパス光学フィルタを
通した後、長方形状の励起光に直角に配置した面状に並
べた構造の波長シフトファイバ束に導かれ、波長シフト
ファイバ毎に輝尽性蛍光が波長シフトされる。波長シフ
トした蛍光を励起光の走査と同期して並列にマルチチャ
ネル光検出器で検出することによりイメージングプレー
ト内に記録された放射線イメージを読み取ることができ
る。

【００１１】マルチチャンネル検出器としては、光電子
増倍管を多数個並べる方式が一般的な検出器であるが、
その後の増幅器および信号処理回路を考慮すると大規模
な光検出システムとなってしまう。

【００１２】このため、図４４に示すようにレンズなど
の光学系を通した後、ストリーク管の横軸に入射し、時
間により掃引するストリーク管の縦軸をイメージングプ
レートの縦方向の読み出し位置に対応して掃引させるこ
とによって、ストリーク管の蛍光面に得られるストリー
ク像を、ＣＣＤ素子で検出し蓄積し、蓄積された信号を
信号処理装置により読み出しデジタル化し放射線イメー
ジとして構成することによりイメージングプレート内に
２次元的に記録された放射線イメージを読み出すストリ
ークカメラ方式が考案された［特開2000-162724］。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】放射光を用いた大強度
Ｘ線あるいは大強度陽子加速器を用いた大強度パルス中
性子源が最近使用されるようになり、Ｘ線の強度および
エネルギーが上がるにつれ、またパルス中性子の強度お
よび発生する中性子エネルギー範囲が広がるにつれ、高
位置分解能を維持したまま高計数率に対応し、検出器を
飽和させることなく、かつ簡便に２次元Ｘ線あるいは２
次元中性子イメージを読み出すことが可能な放射線およ
び中性子イメージ検出器の開発が不可欠である。

【００１４】それに加えて、パルス中性子の場合、エネ
ルギー弁別を行いながらイメージングを行うには通常飛
行時間（ＴＯＦ）法が用いられるため、幅広い中性子エ
ネルギー範囲にわたって中性子イメージを検出する必要
がある。

【００１５】さらに、中性子イメージングを行う際に
は、蛍光体及び中性子コンバータ自身の蛍光に対する透
過度の問題があるため中性子検出媒体の厚さをできるだ
け薄くする必要があり、中性子に対して捕獲断面積が大
きくかつ透過度の良い中性子コンバータが要求されてい
る。

【００１６】また、中性子イメージングを行う際には中
性子検出媒体自身が発生するガンマ線あるいは周囲から
来るガンマ線がバックグラウンドとなるため、中性子／
ガンマ線比をできるだけ低減することが要求される。ま
た、その他の電気的雑音も低減する必要がある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】高位置分解能を維持した
まま高計数率に対応し、かつ簡便に２次元Ｘ線あるいは
２次元中性子イメージを読み出すことが可能な放射線お
よび中性子イメージ検出器に関しては、従来の蛍光体あ
るいはシンチレータと波長シフトファイバから構成する
検出器の新しい構造を考案すると共に、入射位置を決定
する方法とし横に並んだ隣接する波長シフトファイバに
ついて同時計数法を適用する方法を考案し、高速にかつ
簡便に位置決定を行うことを可能とした。

【００１８】中性子イメージングに不可欠な中性子／ガ
ンマ線比の低減に関しては、真の信号とガンマ線バック
グラウンド信号との蛍光強度の差を同時計数法を用いる
ことにより拡大し低減する方法を考案した。

【００１９】高位置分解能、広いダイナミックレンジ、
広い検出面積を持つイメージングプレートを用いて実時
間計測を可能としたイメージングプレート高速読み取り
法について、価格が高価なストリークカメラに代わるマ
ルチチャンネル光検出器として、ポリゴンミラーと高感
度ＣＣＤ素子から構成されるイメージングプレート読み
取り用マルチチャンネル光検出器システムを考案し、簡
単化及び低コスト化を可能とした。

【００２０】また、上記イメージングプレート高速読み
取り法に必要な裏面読み取り型イメージングプレートを
考案し、位置分解能の向上を図った。さらに、中性子イ
メージ検出器を用いて、パルス中性子イメージングを行
うには通常飛行時間（ＴＯＦ）法が用いられるため、幅
広いエネルギー範囲にわたって中性子イメージを計測す
る必要がある問題に対しては、複数の中性子コンバータ
を用いることにより、この問題を解決した。

【００２１】現在、富士フィルムから市販されている中
性子イメージングプレートには、中性子コンバータとし
てＧｄが使用されているが、Ｇｄの場合、熱中性子領域
を過ぎたあたりから急激に中性子の捕獲断面積が小さく
なることから、エネルギーが高くなるにつれて検出効率
が減少する。このため、イメージングプレートの背後に
置く中性子イメージ検出器で使用する中性子コンバータ
として、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ材料
を用いることによりこの欠点を補うことができる。つま
り、中性子用イメージングプレートをほとんど透過して
きてしまう中性子を蛍光体あるいはシンチレータと中性
子コンバータを組み合わせた中性子イメージ検出器を用
いることにより検出する。

【００２２】陽子加速器を用いて核破砕により発生する
パルス中性子のエネルギー分布は、核破砕用ターゲット
の周囲に配置されるモデレータの種類に依存するがどの
ようなモデレータを用いても熱中性子エネルギーより高
いエネルギーになると急激にその強度が弱まるため、計
数方式である蛍光体あるいはシンチレータを用いても十
分中性子イメージを計測することが可能である。

【００２３】また、中性子イメージングを行う際には、
蛍光体及び中性子コンバータ自身の蛍光に対する透過度
の問題があるため中性子検出媒体の厚さをできるだけ薄
くする必要があり、中性子に対して捕獲断面積が大きく
かつ透過度の良い中性子コンバータが要求される。この
ため、¹⁰Ｂ元素を含み蛍光に対する透過度が優れかつ捕
獲断面積が大きＬＢＯを中性子コンバータとして用いる
こととした。

【００２４】本発明の最終目的である非常に高い計数率
でＸ線あるいは中性子が検出器に入射する場合に対処す
る方法として、積分型イメージ検出器と微分型イメージ
検出器をハイブリッド化する方法を考案した。

【００２５】イメージングプレートが積分型イメージ検
出器であることから、入射してくる放射線あるいは中性
子の計数率が非常に高い場合でも計測可能であることを
利用し、最初にイメージングプレートで入射してくる放
射線あるいは中性子イメージを検出する。次に、イメー
ジングプレートを透過し減衰して出て来る放射線あるい
は中性子を蛍光体あるいはシンチレータ及びこれらと中
性子コンバータを組み合わせた放射線及び中性子イメー
ジ検出器で計測する検出するシステムを構築する。

【００２６】つまり、非常に強い放射線あるいは中性子
が入っても計測可能なイメージングプレートで計測する
と共に放射線あるいは中性子の強度を減衰させ、減衰し
た放射線あるいは中性子イメージを計数方式である蛍光
体あるいはシンチレータ及びこれらと中性子コンバータ
を組み合わせた放射線及び中性子イメージ検出器などで
計測する。同時に、イメージングプレートの検出媒体と
して輝尽性蛍光体が使用されているが蛍光の透過度が小
さく励起光を照射して輝尽性蛍光を効率良く検出するに
はあまり厚くすることができず、必ず放射線あるいは中
性子が透過してしまい検出効率をロスする欠点を本方式
を用いることにより補うことができる。.

【実施例】（実施例１）実施例１として、本発明による
２次元中性子イメージ検出器について、図１を参照して
述べる。本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｚ
ｎＳ：Ａｇと中性子コンバータ⁶ＬｉＦを混合して作製
した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用い
る。中性子イメージングシートの上面と下面に、図１に
示すようにそれぞれ縦軸と横軸として直角に波長シフト
ファイバを並列に配置する。ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長は
４５０ｎｍであり、蛍光寿命は２００ｎｓである。

【００２７】波長シフトファイバとしては、４５０ｎｍ
の蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する
Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１Ａを用いる。波長シフト
ファイバの太さについては、中性子検出媒体の厚さが
０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることと
し、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用い
る。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出
器に接続する。

【００２８】光検出器としては、１６チャンネル光電子
増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いること
ができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は
増幅器で増幅した後、波高弁別器によりデジタルパルス
信号に変換する。なお、蛍光体から放出される蛍光は、
光子１個づつを計数する光子計数（フォトンカウンテイ
ング）法を用いて検出する。ただし、光電子増倍管及び
増幅器の性能により、１０ｎｓ以下の寿命を持つ蛍光体
については、従来の積分時定数が入って計数する蛍光計
数になるが、この場合でも光子計数（フォトンカウンテ
イング）法と同じ性能が得られる。

【００２９】また、上記では一片の長さが０．５ｍｍの
正方形波長シフトファイバを位置分解能に対応して１本
を１つの光検出器に接続しているが、図２に示すように
２本の一片の長さが０．２５ｍｍの正方形波長シフトフ
ァイバをまとめて０．５ｍｍの幅の波長シフトファイバ
とし、１つの光検出器に接続して使用しても良い。この
場合、上面に配置した波長シフト光ファイバの厚さが半
分になり、中性子入射面における波長シフトファイバの
影響を軽減することができる。

【００３０】中性子が入射すると、図１に示すように蛍
光が全方位にわたって放出される。中性子イメージング
シートは透明ではないので放出される蛍光に対して吸収
体としても働く。このため、放出された蛍光は、中性子
の入射位置と波長シフトファイバとの幾何学条件とその
間の距離に対応した蛍光吸収率により依存した数が入射
した位置の近辺の各波長シフトファイバに入射する。

【００３１】１本以上の波長シフトファイバに同時に蛍
光が入射すると入射位置の決定は困難であり、従来法で
述べた最も蛍光強度が強いものを波高分析して決定する
方法が用いられる。この方法では、波高分析と比較に時
間がかかりかつ回路が複雑でありコストもかかることに
なる。

【００３２】理想的には中性子検出媒体の厚さを波長シ
フトファイバの大きさより数分の１に小さくすれば蛍光
はほとんど最も近いところに配置した波長シフトファイ
バのみに入るため、１本の波長シフトファイバの信号を
用いて位置信号とすることができる。しかし、中性子コ
ンバータである⁶Ｌｉの中性子捕獲断面積を考慮すると
中性子検出媒体の厚さは０．４ｍｍ程度は必要となりこ
れ以上薄くすることは得策ではない。

【００３３】逆に、波長シフトファイバの太さを中性子
検出媒体の厚さよりも数倍大きくすれば良いがこの場合
位置分解能を良くすることはできない。このため、本発
明の実施例では、各検出場所に対応したデジタルパルス
信号とその信号の両隣の２つのデジタルパルス信号とに
ついて、３信号同時計数回路を用いて同時計数測定し、
同時計数した場合には真ん中に対応した場所に中性子が
入射した位置パルス信号とする。同時計数時間について
は、蛍光体であるＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００
ｎｓを用いることとする。

【００３４】２０ｍｍｘ２０ｍｍの面積で厚さ０．４ｍ
ｍの中性子検出媒体の上面に配置した５本の波長シフト
を用いて、本発明の有効性確認試験を行った。Ａｍ−Ｌ
ｉ中性子線源（７４ＧＢｑ）を用いてこの中性子検出媒
体に中性子を照射した。その結果、並んだ３つの波長シ
フトファイバの同時計数の計数割合を１とした場合、４
つの波長シフトファイバの同時計数割合（入射決定位置
の隣の位置にも信号が出る割合に対応）は０．２８、５
つの波長シフトファイバの同時計数割合（入射決定位置
の１つおいた隣の位置にも信号が出る割合に対応）は
０．０５となり、本発明により入射位置を決定できるこ
とを確認した。

【００３５】さらに、原子炉から発生する冷中性子を用
いて位置分解能確認試験を行った。試験の概要を図３に
示す。原子炉から発生した波長５Åの冷中性子ビームは
導管を通り中性子コリメータに入る。中性子コリメータ
は、厚さ０．５ｍｍのＣｄの板であり、直径１ｍｍの穴
があいた構造である。コリメートされて出てくる冷中性
子ビームの直径は１ｍｍである。この中性子ビームをＸ
Ｙ位置設定器のマウント台に取り付けた上記実施例で述
べたイメージ検出部に照射し、位置を変化させてイメー
ジング検出部の１つ中心波長シフトファイバ（３同時計
数結果）の計数変化を測定した。横（Ｘ）軸方向の位置
を０．２ｍｍ間隔で動かして測定した結果を図４に示
す。測定された中性子ビーム幅は１．２ｍｍであり、コ
リメートされた中性子ビームの幅を測定できることを確
認した。試験目的である検出器位置分解は、計数変化の
立ち上がりあるいは立ち下がりデータに対応するが、
０．５ｍｍが得られた。この値は波長シフトファイバの
太さにあたっており、高位置分解能で中性子イメージを
検出できることが確認された。また、０．５ｍｍｘ０．
５ｍｍピクセルに対する検出効率は、１２．８％であっ
た。

【００３６】(実施例２）実施例２として、本発明によ
る２次元中性子イメージ検出器について、図５を参照し
て述べる。本実施例の構成は、実施例１で示した構成と
中性子イメージングシートの面に検出媒体の厚さ以下の
厚さの透明なシートあるいは板を配置し、そのシートあ
るいは板の上に波長シフトファイバを並列に配置するこ
とが異なる。

【００３７】本実施例の場合には、透明シートとしてプ
ラスチックシートを用いることとし、その厚さは、中性
子イメージングシートの厚さが０．４ｍｍであることを
考慮し０．１ｍｍとする。本構成とすることにより、中
性子が波長シフトファイバの直下でかつ非常に中性子イ
メージングシートの表面に近い場所に入射した場合でも
両隣の波長シフトファイバに蛍光が入射することができ
るようになる。この結果、波長シフトファイバの直下に
中性子が入射した場合にも、両隣の波長シフトファイバ
に蛍光が入射可能となり、３信号同時計数回路を用いて
同時計数測定することにより中性子が入射した位置パル
ス信号と得ることができる。

【００３８】（実施例３）実施例３として、本発明によ
る２次元中性子イメージ検出器について、図６を参照し
て述べる。本実施例の構成は、実施例１で示した構成と
中性子イメージングシートの面に検出媒体の厚さ以下の
厚さの蛍光波長に対して吸収特性を示すシート状減光フ
ィルタを配置し、そのシート状減光フィルタの上に波長
シフトファイバを並列に配置することが異なる。本実施
例の場合には、シート状減光フィルタとしてフィルム減
光フィルタを用いることとする。透過率としては蛍光体
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長である４５０ｎｍにおいて２５
％の性能のものとし、その厚さは中性子イメージングシ
ートの厚さが０．４ｍｍであることを考慮し０．１ｍｍ
とする。本構成とすることにより、中性子イメージング
シート内で中性子により放出された蛍光が波長シフトフ
ァイバに入射する量を調整し、３本の波長シフトファイ
バとそれ以外の波長シフトファイバに入射する蛍光の割
合の差を大きくし、同時計数の確率の差を上げることが
できる。また、中心から離れた波長シフトファイバに蛍
光が入射する場合、斜めに入射するため離れるに従い蛍
光の透過率が急速に減少することを利用して同時計数の
確率の差を上げることができる。このように減光フィル
タを用いることにより、中性子入射位置の決定精度を上
げることができる。

【００３９】（実施例４）実施例４として、本発明によ
る２次元中性子イメージ検出器について、図７を参照し
て述べる。本実施例の構成は、実施例１で述べた中性子
イメージングシートと同じものを使用する。中性子イメ
ージングシートの大きさは、１２８ｍｍｘ１２８ｍｍの
大きさのものを用いることとする。中性子イメージング
シートの上面に２５６本の波長シフトファイバ、下面に
２５６本波長シフトファイバを配置し、縦軸と横軸の波
長シフトファイバ束とする。波長シフトファイバ束はそ
れぞれ多チャンネル光電子増倍管に接続され、増幅器及
び波高弁別器及び３信号同時計数回路を用いて位置パル
ス信号を生成する。縦軸及び横軸から発生する位置パル
ス信号の同時計数測定を行うため、上面と下面に配置さ
れた２５６本の波長シフトファイバからの位置パルス信
号は、それぞれ８ビット信号変換回路に入力され、それ
ぞれ８ビット出力信号に変換される。この２つの８ビッ
ト出力信号は、縦軸と横軸の８ビット信号の同時計数を
とることができる8 X 8ビット２次元同時計数システム
に入力される。8 X 8ビット２次元同時計数システムと
しては、ドイツＦＡＳＴＣＯＭＴＥＣ社製デュアルマル
チパラメータシステムＭＰＡ３２型などが使用でき
る。この二次元同時計数システムにより同時計数が行わ
れ、２５６チャネルｘ２５６チャネルの中性子イメージ
を得ることができる。

【００４０】（実施例５）実施例５として、本発明によ
る２次元中性子イメージ検出器について、図８を参照し
て述べる。本実施例では、中性子検出媒体として、蛍光
体ＺｎＳ：Ａｇと中性子コンバータ⁶ＬｉＦを混合して
作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを
用いる。ＺｎＳ：Ａｇ中性子イメージングシートの上面
と下面に、図８に示すように、横軸及び縦軸方向に等間
隔に位置分解能に相当する開口部の光コリメータを配列
したコリメータ板を置く。光コリメータはコリメータ開
口部が０．5ｍｍｘ０．5ｍｍ、コリメータ構成材の薄さ
０．３ｍｍ、そしてコリメータの厚さ０．３ｍｍと正方
形光コリメータとする。構成材はアルミニウムとする。
縦軸と横軸に、各開口部に合わせて、それぞれ直角に波
長シフトファイバを並列に配置する。ＺｎＳ：Ａｇの蛍
光波長は４５０ｎｍであり、蛍光寿命は２００ｎｓであ
る。波長シフトファイバとしては、４５０ｎｍの蛍光に
感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒ
ｏｎ社製ＢＣＦ−９１Ａを用いる。波長シフトファイバ
の太さについては、光コリメータの開口部に合わせて、
一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配
置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接
続する。光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍
管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることがで
きる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅
器で増幅した後、波高弁別器によりデジタルパルス信号
に変換する。

【００４１】中性子が入射すると蛍光が全方位にわたっ
て放出されるが、光コリメータを用いることにより、放
出された蛍光は、中性子の入射位置に近い波長シフトフ
ァイバに最も強い強度で入射するため、中性子の入射位
置を決定することができる。

【００４２】（実施例６）実施例６においては、実施例
５で述べた中性子イメージング検出部に上記で述べた実
施例１と全く同じ構成の信号処理回路を用い、３信号同
時計数処理を行うことにより、さらに精度良く中性子の
入射位置を決定することができる。

【００４３】（実施例７）実施例７として、本発明によ
る中性子イメージ検出器について、図９を参照して述べ
る。本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｚｎ
Ｓ：Ａｇと中性子コンバータ⁶ＬｉＦを混合して作製し
た厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用い
る。ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長は４５０ｎｍであり、蛍光
寿命は２００ｎｓである。大きさは、横１０ｍｍ、縦１
００ｍｍとする。この中性子イメージングシートの上面
に１０本の波長シフトファイバを並列に配置し、配置さ
れた波長シフトファイバを１本ごと交互にそれぞれまと
め、５本の波長シフトファイバから構成される２つの波
長シフトファイバブロックを構成する。波長シフトファ
イバとしては、４５０ｎｍの蛍光に感度があり、４９０
ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９
１Ａを用いる。波長シフトファイバの太さについては、
一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。

【００４４】配置された２つの波長シフトファイバブロ
ックの一端を光検出器に接続する。光検出器としては、
光電子増倍管である浜松ホトニクスＲ６４７Ｐを用いる
ことができる。光電子増倍管から出力された各光電気信
号は増幅器で増幅した後、波高弁別器によりデジタルパ
ルス信号に変換する。２つのデジタルパルス信号を同時
計数回路により同時計数測定し、同時計数した信号が出
力された場合、中性子イメージングシートに中性子が入
射したこととなる。同時計数時間については、蛍光体で
あるＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓを用いる
こととする。

【００４５】このように２つの光電子増倍管から構成と
することにより、同一の光電子増倍管を用いた時に問題
となる光電子増倍管に起因する雑音によるバックグラウ
ンドの低減を行うと同時に、蛍光を検出する場合に光子
毎に検出する検出法を適用することにより、ガンマ線が
入射した場合には蛍光の強度が弱い、すなわち光子の放
出確率が中性子に比較して小さいことを利用して、同時
計数法を適用し中性子／ガンマ線（ｎ／γ）比を大きく
することができる。この際、中性子イメージングシート
と波長シフトファイバの間に、蛍光波長に対して吸収特
性を示す減光フィルタシートを挿入することにより光子
に対する波長シフトファイバの検出確率を下げることに
より、この比を上げることは実施例３でも述べているの
で自明である。

【００４６】原子炉から発生する冷中性子を用いて中性
子に対する検出効率の確認試験を行った。原子炉から発
生した波長５Åで直径５ｍｍの冷中性子ビームを上記実
施例の中性子イメージングシートを用いた中性子検出器
に照射した。その結果、本検出器は波長５Åの検出器に
対して８０％以上の検出効率を有することが確認でき
た。

【００４７】また、ガンマ線に対しての検出効率につい
て¹⁵²Ｅｕの７．４ＭＢｑのガンマ線線源を用いて評価
試験を行った。この結果、同時計数法を適用しない場合
には、３．２ｘ１０ ³％であったものが２同時計数法を
用いた場合７．３ｘ１０ ⁴％となり約５分の１減少する
ことが確認できた。従って、後の実施例８で述べる４同
時計数法を用いた場合には、約２桁減少させることが可
能と推定できる。

【００４８】この中性子イメージングシートを用いた中
性子検出ブロックを図１０に示すように２個以上並べて
用いることにより、中性子の１次元イメージを得ること
ができる。図１０の例では中性子イメージングシートが
平面ではなく、３角形及び逆３角形に互い違いに並べら
れているが、これは中性子を角度αつけて入射すること
により、実質では１／ｓｉｎ（α）だけ厚くすることに
なり中性子に対する検出効率を上げることとなる。

【００４９】（実施例８）実施例８として、本発明によ
る中性子イメージ検出器について、図１１を参照して述
べる。本実施例の中性子イメージングシートについては
同じ構成する。構成された２つの波長シフトファイバブ
ロックの両端にそれぞれ光検出器を接続する。光検出器
としては、光電子増倍管である浜松ホトニクスＲ６４７
Ｐを用いることができる。光電子増倍管から出力された
各光電気信号は増幅器で増幅した後、それそれ波高弁別
器に入力する。検出された４つの光電気信号を波高弁別
器によりデジタルパルス信号にした後、４つのデジタル
パルス信号を同時計数回路により同時計数測定し、同時
計数した信号が出力された場合、中性子イメージングシ
ートに中性子が入射したこととなる。同時計数時間につ
いては、蛍光体であるＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２
００ｎｓを用いることとする。本実施例の場合、４つの
デジタルパルス信号を用いた同時計数を行うため、実施
例７の２つのデジタルパルス信号を用いた同時計数を行
う場合に比較し、光電子増倍管に起因する雑音によるバ
ックグラウンドの低減と中性子／ガンマ線（ｎ／γ）比
をさらに大きくすることができる。

【００５０】（実施例９）実施例９として、本発明によ
る２次元中性子イメージ検出器について、図１２を参照
して述べる。本実施例の構成は、上記実施例７と中性子
イメージングシートの厚さを０．４ｍｍから０．６ｍｍ
に厚くすることを除いて同じ構成とする。構成する際
に、中性子イメージングシートの両面に波長シフトファ
イバブロックを配置し、それぞれの面について上記実施
例７の同じ同時計数測定を行い、両面のどちらか１つあ
るいは両方から同時計数した信号が出力された場合、中
性子イメージングシートに中性子が入射したこととな
る。同時計数時間については、蛍光体であるＺｎＳ：Ａ
ｇの蛍光寿命である２００ｎｓを用いることとする。

【００５１】両面から信号を検出するため、中性子イメ
ージングシートの厚さがその蛍光波長に対する透過率が
悪いことに起因して大きくできなかったことを改善する
と共に、同じ厚さとしても下面から近い部分に中性子が
入射した場合の検出効率を上げることができる。

【００５２】また、図１３に中性子イメージングシート
の両面に波長シフトファイバブロックを配置し、それぞ
れの面について上記実施例８と同じく４同時計数測定を
行う実施例を示す。この場合にも、両面のどちらか１つ
あるいは両方から同時計数した信号が出力された場合、
中性子イメージングシートに中性子が入射したこととな
る。

【００５３】（実施例１０）実施例１０として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図１４を
参照して述べる。本実施例では、イメージングプレート
に信号読み出し系を付加した構造のイメージングプレー
ト検出部は、従来技術で述べた実時間計測が可能な高速
信号読み出し系と同じ構成とする。

【００５４】この信号読み出し系は、輝尽性蛍光体を励
起可能な波長の光を発生する長方形励起光源、励起光源
から出力された励起光をイメージングプレートの信号読
み出し位置に長方形状に照射するためのスキャンニング
機構、長方形状の励起光、前面及び後面を光の透過でき
る構造とした輝尽性蛍光体を検出媒体とするイメージン
グプレート、輝尽性蛍光波長を中心波長とするバンドパ
ス光学フィルタ、輝尽性蛍光により励起可能な波長シフ
トファイバ束から構成される。

【００５５】実施例では、測定対象の放射線としてＸ線
とし、読み取りの対象となるイメージングプレートを市
販されている富士写真フィルム製ＢＡＳシリーズのイメ
ージングプレートとする。但し、市販品のイメージング
プレートの後面は透明ではないが、透明なものを作製す
ることは容易である。このイメージングプレートに使用
されている輝尽性蛍光体は、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺であ
る。この輝尽性蛍光体の励起可能な波長帯は４９０ｎｍ
から６８０ｎｍ（最大効率の半分の効率以上を示す波長
帯）である。また、励起光の照射により放出される輝尽
性蛍光の波長は３９０ｎｍである。他の輝尽性蛍光体と
してＳｒＢＰＯ₃：Ｅｕ²⁺、ＲｂＢｒ：Ｔｌ、Ｙ₂ＳｉＯ
₅：Ｃｅ、Ｓｍ等を検出媒体としたイメージングプレー
トについても条件を変えることにより読み取り対象とな
りうる。

【００５６】励起光を作り出す長方形励起光源としては
レーザー光源を用いる。必要な出力は、従来の１画素を
読み取る場合に比較して長方形状となることから一度に
読み取る画素数に応じて増加する必要がある。短時間で
の読み出しを考慮した場合、２００画素の場合には数Ｗ
程度の出力が必要となる。高出力が容易に得られるこの
波長帯のレーザーとしては半導体レーザー（６３５ｎ
ｍ）あるいは、半導体レーザー励起のグリーンレーザー
（５３２ｎｍ）等が使用可能である。

【００５７】励起光の長方形状の大きさは、走査するイ
メージングプレートの大きさと必要とする位置分解能に
大きく依存する。実施例では、読み取るイメージングプ
レートの大きさを横１０ｃｍ、縦１０ｃｍとし、位置分
解能を０．５ｍｍとする。この場合、必要とする長方形
状の励起光の大きさは１０ｃｍｘ０．５ｍｍである。

【００５８】作製された長方形状の励起光をポリゴン
ミラーにより反射させイメージングプレートの前面から
照射する。この時、ポリゴンミラーの回転数を調整し、
長方形状の励起光によりイメージングプレートの信号を
読み出せるような走査速度で縦方向に移動させてイメー
ジングプレートを走査する。走査速度は、励起光により
読み取り対象とする画素から輝尽性蛍光をほぼ読み出す
ことができる時間に依存する。また、この読み取り時間
は画素の大きさ、つまり位置分解能と励起光の強度に依
存する。市販のイメージンクプレートの場合、０．５ｍ
ｍｘ０．５ｍｍの画素あたり１２．５ｍＷの励起光を照
射した場合、1０μｓ程度の時間読み取りにかかる。こ
のため、一定速度で走査する場合、走査速度は１０ｍ／
ｓとなり非常に高速に走査することができる。この場
合、イメージングプレートの全面を走査し放射線イメー
ジを検出する時間は4０ｍｓと非常に短時間である。ま
た、輝尽性蛍光体であるＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺の輝尽性蛍
光の寿命は０．８μｓと非常に短い。このため、読み取
り時間は原理的には１μｓ程度まで短くすることが可能
なため、励起光源の出力増強等を行うことにより全面を
走査し放射線イメージを検出する時間は本実施例より一
桁以上短くすることも可能である。

【００５９】イメージングプレートの後面から放出され
た輝尽性蛍光は、イメージングプレートの後に配置した
輝尽性蛍光波長を中心波長とするバンドパス光学フィル
タを用いて通過させ励起光の散乱光を除去する。実施例
の場合、輝尽性蛍光の波長は３９０ｎｍであるので、こ
のバンドパス光学フィルタは中心波長が３９０ｎｍであ
るＢ３９０光学フィルタを使用する。

【００６０】次に、波長シフトファイバとしては、励起
波長の中心が３９５ｎｍで、蛍光波長の中心波長が４８
０ｎｍのバイクロン社製波長シフトファイバＢＣＦ―９
２Ｍを用いる。同等の性能を持つ他社製品も使用可能で
ある。本ファイバの直径はイメージングプレートの横方
向の読み出し位置分解能に相当する幅とするため０．５
ｍｍとし、その長さはイメージングプレートの縦幅が１
０ｃｍであること及び光検出器までの距離を考慮して５
０ｃｍとする。イメージングプレートの横幅に当たる１
０ｃｍの長さの検出領域を確保するため、この波長シフ
トファイバを２００本束ねて横方向に面状に並べた波長
シフトファイバ束とする。この波長シフトファイバを長
方形状の励起光に直角に配置して各蛍波長シフトファイ
バ毎に輝尽性蛍光を波長シフトする。

【００６１】一方、波長シフトファイバにより波長シフ
トされた蛍光は、本発明のポリゴンミラーと面状のＣＣ
Ｄ素子からなるマルチチャンネル光検出器で検出され
る。まず、波長シフトされた蛍光は集束用光学系により
集束される。スキャンニング機構でイメージングプレー
トの全面を走査する時間と、ポリゴンミラーの１つの面
で集束される蛍光を反射する時間を一致させるように、
スキャンニング機構と同期してポリゴンミラーを回転さ
せる。反射された蛍光は、蛍光の波長を中心波長とする
バンドパス光学フィルタを通した後、反射された蛍光を
等間隔にする等間隔用光学系を通した後、面状のＣＣＤ
（チャージカップルドデバイス）素子で検出する。等間
隔用光学系としては、ｆθレンズなどが使用できる。Ｃ
ＣＤ素子の縦軸は、イメージングプレートから放出され
る長方形状の輝尽性蛍光に対応し横軸は走査する時間軸
に対応する。ＣＣＤ素子制御装置で信号処理してデジタ
ル化した後、信号処理装置で放射線イメージとして構成
する。

【００６２】（実施例１１）実施例１１として、長方形
状の励起光とそれに直角に配置した面状に並べた構造の
波長シフトファイバ束を用いてイメージングプレートに
記録された放射線量を読み出す装置において、波長シフ
トファイバ束の各波長シフトファイバ毎に放出される蛍
光をポリゴンミラーで反射した後、波長シフトファイバ
により波長シフトされた蛍光の波長を中心波長とするバ
ンドパス光学フィルタを通した後、面状のＣＣＤ（チャ
ージカップルドデバイス）素子で検出し、イメージング
プレートを用いて放射線の２次元イメージを得る２次元
放射線イメージ検出器について図１５をもとに説明す
る。

【００６３】長方形状の励起光をイメージングプレート
上をスキャンニング機構としてポリゴンミラーを使って
走査し波長シフトファイバで放出される輝尽性蛍光を検
出し波長シフトするまでは、実施例１１の信号読み出し
系と同じ構成のものが使用できる。

【００６４】本発明では、光源用ポリゴンミラーを用い
て励起光をイメージングプレートに照射し走査すると同
時に、イメージングプレートの全面を走査する時間と、
蛍光用ポリゴンミラーの１つの面で励起光を反射する時
間を一致させるように、スキャンニング機構と同期して
ポリゴンミラーを回転させる。同期する方法としては、
メカニカルに２つのポリゴンミラーを結合し同期する方
法と、電子的に回転数を合わせ同期を取る方法がある。
光源用ポリゴンミラー及び蛍光用ポリゴンミラーの回転
数は、イメージングプレート及びＣＣＤ素子をポリゴン
ミラーのミラー面の数と全面走査する時間に依存し、８
面のポリゴンミラーを用い全面走査時間を４ｍｓ及び前
後のロスの走査時間を１ｍｓとし総合で１面当たり５ｍ
ｓとした場合、２５回転／秒となる。

【００６５】反射された蛍光は、蛍光の波長を中心波長
とするバンドパス光学フィルタを通した後、反射された
蛍光を等間隔にする等間隔用光学系を通した後、面状の
ＣＣＤ（チャージカップルドデバイス）素子で検出す
る。等間隔用光学系としては、ｆθレンズなどが使用で
きる。ＣＣＤ素子の縦軸は、イメージングプレートから
放出される長方形状の輝尽性蛍光に対応し横軸は走査す
る時間軸に対応する。ＣＣＤ素子制御装置で信号処理し
てデジタル化した後、信号処理装置で放射線イメージと
して構成する。ここで、ＣＣＤ（チャージカップルドデ
バイス）素子としては４００ｘ４００以上の画素数を持
ち高感度型ＣＣＤ素子である浜松ホトニクス製エレクト
ロンボンバード型ＣＣＤ（ＥＢ―ＣＣＤ）素子あるいは
冷却型ＣＣＤ素子などが使用できる。

【００６６】（実施例１２）実施例１２として、励起光
源から出力された励起光を照射・走査機構を用いてイメ
ージングプレートの前面から照射し走査する際に、波長
シフトファイバ束の各波長シフトファイバ毎に放出され
る蛍光を光学系を通してから反射する蛍光用ポリゴンミ
ラーと同期する光源用ポリゴンミラーを用いて励起光を
イメージングプレートに照射・走査する機構を用いる
際、１つの面あるいはそれ以上の面おきにポリゴンミラ
ーの面を励起光を反射できない面に加工し、励起光の照
射間隔をあけてイメージングプレートを用いて放射線の
２次元イメージを得る２次元放射線イメージ検出器につ
いて図１６を用いて説明する。

【００６７】上記実施例１１では、波長シフトファイバ
束の各波長シフトファイバ毎に放出される蛍光を光学系
を通してから蛍光用ポリゴンミラーで反射し、光学系を
通してから、波長シフトファイバにより波長シフトされ
た蛍光の波長を中心波長とするバンドパス光学フィルタ
を通し、等間隔にする等間隔用光学系を通した後、波長
シフトした蛍光を面状のＣＣＤ（チャージカップルドデ
バイス）素子で検出し、放射線の２次元イメージを得て
いる。しかし、ＣＣＤ素子に記録された放射線イメージ
に対応した画像イメージ全体をＣＣＤ素子から信号処理
装置に転送する場合、ＣＣＤ素子は光イメージの検出を
停止する必要があるため、その間、長方形状の励起光の
走査動作およびＣＣＤ素子の検出動作を行わないでおく
必要がある。

【００６８】このため、本実施例では光源用ポリゴンミ
ラーと蛍光用ポリゴンミラーに１つの面おきにポリゴン
ミラーの面を励起光を反射できない黒色の面に加工す
る。８面の励起光源用ポリゴンミラー及び蛍光用ポリゴ
ンミラーを用い、その回転数として実施例２と同じ条件
で動作させ２５回転／秒の場合、全面走査時間を４ｍｓ
及び前後のロスの走査時間を５ｍｓでそれぞれイメージ
ングプレート及びＣＣＤ素子を走査した後、５ｍｓのＣ
ＣＤ素子から信号処理装置までの全画素の転送時間が確
保できる。

【００６９】（実施例１３）実施例１３として、長方形
状の励起光に直角に配置したイメージングプレートの横
方向の読み出し位置分解能に相当する幅で長さがイメー
ジングプレートの縦幅あるいはそれ以上の長さのファイ
バ状の波長シフトファイバを面状に並べた構造の波長シ
フトファイバ束に導き、波長シフトファイバ毎に輝尽性
蛍光を波長シフトした後、波長シフトファイバの両端か
ら放出されるシフトとされた蛍光をそれぞれ光学系を通
してから同じ蛍光用ポリゴンミラーの異なった場所で反
射させ、光学系を通した後、波長シフトファイバにより
波長シフトされた蛍光の波長を中心波長とするバンドパ
ス光学フィルタを通し、等間隔にする等間隔用光学系を
通した後、２つの面状のＣＣＤ（チャージカップルドデ
バイス）素子で検出し、１つのＣＣＤ素子で蛍光を検出
している間に、残りのＣＣＤ素子に記録されたイメージ
をイメージ収録装置に転送することとし、交互にこの動
作を繰り返してイメージングプレートを用いて放射線の
２次元イメージを連続的に得る２次元放射線イメージ検
出器について、図１７をもとに説明する。

【００７０】上記実施例１２において説明したように、
ＣＣＤ素子に記録された放射線イメージに対応した画像
イメージ全体をＣＣＤ素子から信号処理装置に転送する
場合、ＣＣＤ素子は光イメージの検出を停止する必要が
あるため、その間、長方形状の励起光の走査動作および
ＣＣＤ素子の検出動作を行わないでおく必要があり、連
続した計測ができない。このため、本発明では、励起光
によりイメージングプレートから放出される輝尽性蛍光
が波長シフトファイバの両端から放出されることに着目
し、波長シフトとされた蛍光を交互に検出することによ
り連続して計測するシステムとする。図１７に示すよう
に、輝尽性蛍光を検出し波長シフトするまでは、実施例
１１の信号読み出し系と同じ構成のものが使用できる。
波長シフトファイバの両端から放出されるシフトとされ
た蛍光は、それぞれ蛍光の広がりを縮小する集束用光学
系を通してから、本実施例では、図１７に示すように蛍
光用ポリゴンミラーの異なった場所で反射させる。反射
された蛍光は、波長シフトファイバにより波長シフトさ
れた蛍光の波長を中心波長とするバンドパス光学フィル
タを通し、等間隔にする等間隔用光学系を通した後、蛍
光用ポリゴンミラーにより走査された蛍光を面状のＣＣ
Ｄ素子１で検出し、ＣＣＤ素子１で蛍光を検出している
間に、残りのＣＣＤ素子２に記録されたイメージをイメ
ージ収録装置に転送することとし、交互にこの動作を繰
り返すことにより連続して計測することが可能となる。

【００７１】（実施例１４）実施例１４として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図１８を
参照して述べる。本実施例では、上記実施例１１の２次
元放射線イメージ検出器の構成を用いることとし、ＣＣ
Ｄ素子の前にイメージインテンシファイアなどの光増幅
素子を配置する。イメージインテンシファイアとして浜
松ホトニクス製Ｖ３３４６Ｕを用いる。本イメージイン
テンシファイアにより光子を約１００倍から３０００倍
増やすことができるため、高感度で２次元放射線イメー
ジを得ることができる。

【００７２】（実施例１５）実施例１５として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図１９、
２０、２１及び２２を参照して述べる。本実施例では、
検出媒体である輝尽性蛍光体としてＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺
を用いたイメージングプレートを用いることとする。本
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
す励起光源として、６３５ｎｍの波長の半導体レーザー
赤色励起光源と、５３２ｎｍの波長の半導体励起緑色レ
ーザー励起光源を用いる。６３２ｎｍの波長の励起光を
最初に照射して記録された放射線の量を読み出し、その
後５３２ｎｍの波長の励起光を照射して記録された放射
線の量を読み出した場合と、その逆の順序で読み出した
場合の蛍光強度の時間分布に関する実験結果を図１９に
示す。実験結果により、６３５ｎｍの波長の励起光を最
初に照射し、記録された放射線の量を読み出し、その後
５３２ｎｍの波長の励起光を照射し記録された放射線の
量を読み出した場合、５３２ｎｍの波長の励起光により
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
すことができることがわかる。つまり、６３２ｎｍの波
長の励起光では、読み出せない記録された情報があるこ
とがわかる。一方、逆に５３２ｎｍの波長の励起光を最
初に照射し、記録された放射線の量を読み出し、その後
６３２ｎｍの波長の励起光を照射し記録された放射線の
量を読み出した場合、６３２ｎｍの波長の励起光により
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
すことができないことがわかる。

【００７３】次に、６３２ｎｍの波長の励起光を最初に
照射し、記録された放射線の量を読み出し、その後５３
２ｎｍの波長の励起光を照射し記録された放射線の量を
読み出した場合について、６３５ｎｍの波長の励起光の
照射から後５３２ｎｍの波長の励起光の照射までの時間
間隔を変えた場合の実験結果を図２０に示す。時間間隔
を変えて読み出した場合の、６３５ｎｍの波長の励起光
と５３２ｎｍの波長の励起光でイメージングプレートを
読み出した場合の両者の場合に放出される輝尽性蛍光の
和はほぼ一定であり、赤色光のみで励起した場合の約
１．８倍となった。

【００７４】本実験結果を適用したイメージングプレー
トを用いて放射線の２次元イメージを得る２次元放射線
イメージ検出器の実施例を図２１に示す。基本となる２
次元放射線イメージ検出器の構成については実施例１１
で述べた図１５と同じである。イメージングプレートと
しては輝尽性蛍光体としてＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いて
いる富士フィルム製ＢＡＳシリーズのイメージングプレ
ートなどを使用する。長方形状の励起光を作り出す機構
として図２１に示すように、波長６３５ｎｍの赤色長方
形励光源と波長５３２ｎｍの緑色長方形励光源を用い
る。赤色長方形励光源は、６３５ｎｍ半導体レーザーと
レーザーラインジェネレータにより構成することができ
る。緑色長方形励光源は、５３２ｎｍ半導体励起グリー
ンレーザーとレーザーラインジェネレータにより構成す
ることができる。本発明を実施するためには図２１の拡
大図で示すように赤色光が先にイメージングプレートに
照射され、その後、緑色光が照射されるようにミラーに
照射するように赤色長方形励光源と緑色長方形励光源の
位置などを決定する。赤色光、緑色光の順に励起光が照
射されるため、イメージングプレートから放出される輝
尽性蛍光の量は、赤色光のみで励起した場合の約１．８
倍となり、イメージングプレートの放射線検出感度を上
ることができる。

【００７５】また、本実験結果を適用したもう一つの例
としてイメージングプレートを用いて放射線の２次元イ
メージを得る２次元放射線イメージ検出器の実施例を図
２２に示す。基本となる２次元放射線イメージ検出器の
構成については上記実施例で述べた図２１と同じであ
る。

【００７６】イメージングプレートとしては輝尽性蛍光
体としてＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いている富士フィルム
製ＢＡＳ−ＭＰなどを使用する。長方形状の励起光を作
り出す機構を図に示すように、波長６３５ｎｍの赤色長
方形励光源と波長５３２ｎｍの緑色長方形励光源を用い
る。赤色長方形励光源は、６３５ｎｍ半導体レーザーと
レーザーラインジェネレータにより構成することができ
る。緑色長方形励光源は、５３２ｎｍ半導体グリーン励
起レーザーとレーザーラインジェネレータにより構成す
ることができる。赤色長方形励光源と緑色長方形励光源
は、赤色・緑色切り替え機構を用いて、最初に赤色長方
形励光源を選択し、６３５ｎｍの波長の赤色励起光を用
いてイメージングプレートの全面を走査して記録された
放射線の量を読み出す。その後、ミラーの面が切り替わ
る際に、同期信号発生回路から発生する切り替え信号を
用いて緑色長方形励光源を選択し、５３２ｎｍの波長の
励起光を用いてイメージングプレートの全面を走査して
記録された放射線の量を読み出す。このように、赤色長
方形励光源と緑色長方形励光源を切り替えてイメージン
グプレートに記録された放射線イメージを読み出し、後
に赤色励起光と緑色励起光を用いて読み出した放射線イ
メージを加え合わせることにより、各ピクセルから放出
される輝尽性蛍光の量は約１．８倍となり、イメージン
グプレートの放射線検出感度を上ることができる。ま
た、赤色励起光と緑色励起光の励起光波長が異なってい
ることを利用した放射線の種類の弁別などにも利用でき
る。

【００７７】（実施例１６）実施例１６として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図２３を
参照して述べる。基本となる構成については上記実施例
１５で述べた図２２と同じである。

【００７８】イメージングプレートとしては輝尽性蛍光
体としてＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いている富士フィルム
製ＢＡＳシリーズイメージングプレートなどを使用す
る。長方形状の励起光を作り出す機構を図２３に示すよ
うに、波長６３５ｎｍの赤色長方形励光源と波長５３２
ｎｍの緑色長方形励光源を用いる。赤色長方形励光源
は、６３５ｎｍ半導体レーザーとレーザーラインジェネ
レータにより構成することができる。緑色長方形励光源
は、５３２ｎｍ半導体励起レーザーとレーザーラインジ
ェネレータにより構成することができる。

【００７９】また、波長シフトファイバを用いた軸につ
いては、波長シフトファイバの太さで位置分解能が決定
される。このため、プラスチック素材とする波長シフト
ファイバの太さは強度の問題などのため０．２ｍｍが現
在の技術では限界であり、この軸の位置分解能を０．２
ｍｍ以下にすることは困難である。しかし、長方形状の
励起光で走査する軸については、長方形励起光の太さを
細くし、走査に際して少ない時間間隔で各ラインの走査
をすればその分解能は、長方形励起光の太ささに依存す
る。このため、この太さを０．０５ｍｍとてしてこの軸
の位置分解能を上げることとする。

【００８０】赤色長方形励光源と緑色長方形励光源は赤
色・緑色切り替え機構を用いて、最初に、赤色長方形励
光源を選択し６３５ｎｍの波長の赤色励起光を用いてイ
メージングプレートの全面を走査して記録された放射線
の量を読み出す。その後、ミラーの面が切り替わる際に
同期信号発生回路から発生する切り替え信号を用いて９
０度回転機構を操作してイメージングプレートを９０度
回転する。この時、９０度回転機構による回転操作には
時間がかかるため、この間は、赤色長方形励光源と緑色
長方形励光源からの励起光が発生しないようにする。９
０度回転が終了した後、緑色長方形励光源に切り替え、
ミラーの面が切り替わる際に同期信号発生回路から発生
する切り替え信号を用いて緑色長方形励光源から励起光
を発生するようにする。発生した緑色励起光を用いて、
イメージングプレートに記録された放射線イメージを読
み出す。

【００８１】前記した長方形状の励起光で走査する軸の
位置分解能が長方形励起光の太ささに依存し０．０５ｍ
ｍ程度の位置分解能となることを利用して、赤色励起光
と緑色励起光を用いて読み出した放射線イメージを解析
・合成することにより、横軸と縦軸方向について位置分
解能を上げたイメージングプレートの放射線イメージを
取得することができる。

【００８２】（実施例１７）実施例１７として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図２４及
び２５を参照して述べる。

【００８３】本実施例では、Ｘ線イメージング用に市販
されている富士写真フィルム製ＢＡＳシリーズのイメー
ジングプレートを使用する。但し、市販品のイメージン
グプレートの後面は透明ではないが、透明なものを作製
することは容易である。このイメージングプレートに使
用されている輝尽性蛍光体は、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺であ
る。励起光の照射により放出される輝尽性蛍光の波長は
３９０ｎｍである。励起光を作り出す機構を図２４に示
すように、波長６３５ｎｍの赤色励起光源と波長５３２
ｎｍの緑色励起光源を用いる。赤色長方形励光源は、６
３５ｎｍ半導体レーザーで構成することができる。緑色
長方形励光源は、５３２ｎｍ半導体励起グリーンレーザ
ーで構成することができる。必要な出力は、読み出す速
度とシート状の輝尽性蛍光体であるイメージングプレー
トの読み出し面積に依存する。直径５ｍｍの検出面積の
場合、数ｍＷ以上の最大出力が必要である。

【００８４】シート状の輝尽性蛍光体であるイメージン
グプレートの後面から放出される輝尽性蛍光はイメージ
ングプレートの後に配置した輝尽性蛍光波長を中心波長
とするバンドパス光学フィルタを用いて通過させ、励起
光の散乱光を除去する。実施例の場合、輝尽性蛍光の波
長は３９０ｎｍであるので、この光学フィルタは中心波
長が３９０ｎｍのものが使用できる。

【００８５】次に、輝尽性蛍光の検出機構について説明
する。光検出器としては、輝尽性蛍光の波長である３９
０ｎｍの近くで感度の大きい光電子増倍管を使用するこ
とができる。光電子増倍管として浜松ホトニクス製Ｒ６
４７Ｐなどが使用できる。

【００８６】光電子増倍管により検出された光信号は、
信号処理回路により増幅され信号処理がなされる。実施
例として、光信号処理方法としては計数方式を用いる。
この場合、信号処理としては、光信号を信号増幅した
後、波高弁別器で雑音との弁別を行いパルス信号として
取り出す。また、この光信号処理方法の他にも従来より
イメージングプレートの画像イメージの読み取りに使用
されている輝尽性蛍光の信号列を積分回路で積分し放射
線量を読みとる方法も使用することが可能である。

【００８７】信号処理回路により処理され出力されるパ
ルス信号はモード切替回路に入力する。この回路では制
御回路からのモード切替信号を用いて、パルス信号を赤
色励起モードの場合は赤色励起モード収集回路に、緑色
励起モードの場合は緑色励起モード収集回路に振り分け
る。本実施例の場合、２つのデータ収集回路は計数回路
から構成される。

【００８８】赤色励起モードと緑色励起モードのモード
切替は、制御回路により行い、図２５に示すタイミング
によって切り換える。つまり、赤色励起モードを５回繰
り返して測定した後、その間蓄積された緑色励起で読み
出し可能な放射線量を５３２ｎｍの波長の緑色励起光源
を用い読み出す。このようにすることにより、時間とと
もに変化する放射線の量は赤色モードで検出し、その間
積算された放射線量を緑色モードで検出することによ
り、放射線量の時間分布を監視しながら、それまでにそ
の間蓄積された放射能量を感度良く、かつ確実に取得す
ることができる。

【００８９】また、赤色励起モードと緑色励起モードの
両方が使用できるため、非常に高強度の放射線が入射し
赤色モードで輝尽性蛍光を検出した際、蛍光強度が強く
検出回路が飽和し、正確な入射放射線量が測定できなか
った場合でも、緑色励起光の励起光強度を非常に弱くし
て緑色励起モードで蓄積された放射線量を正確に計測す
ることが可能である。

【００９０】（実施例１８）実施例１８として、本発明
による２次元中性子イメージ検出器について、図２６を
参照して述べる。本実施例は、電離放射線の検出媒体で
ある輝尽性蛍光体とＧｄを含んだ中性子コンバータとを
混合し一様な厚さを持った構造の中性子用イメージング
プレートを用いることを特長とした２次元中性子イメー
ジ検出器である。

【００９１】基本的な中性子用イメージングプレートを
用いた２次元中性子イメージ検出器の構成は、実施例１
１において述べた図２１と同じである。放射線検出媒体
であったイメージングプレートの代わりに、本実施例で
は電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体とＧｄを含
んだ中性子コンバータとを混合し一様な厚さを持った構
造の中性子用イメージングプレートを用いている。中性
子用イメージングプレートとしては、富士写真フィルム
から市販されているＢＡＳＮＤシリーズを用いること
ができる。ただし、中性子イメージングプレートの後面
は透明ではないが、透明なものを作製することは容易で
ある。このようにすることにより中性子イメージを照射
しながら連続して測定することが可能となる。

【００９２】（実施例１９）実施例１９として、本発明
による２次元中性子イメージ検出器について図２７を参
照して述べる。本実施例では、図２７に示すように、電
離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体を構成する元素
として¹⁰Ｂ元素を含んだ輝尽性蛍光体ＳｒＢＰＯ₅：Ｅ
ｕ²⁺とＧｄを含む中性子コンバータとしてＧｄ₂Ｏ₃を混
合し一様な厚さとした構造の中性子用イメージングプレ
ートを用いる。

【００９３】Ｇｄの中性子による中性子捕獲断面積は、
熱中性子領域を越えると急速に小さくなる。一方¹⁰Ｂは
中性子の速度に対して速度分の１に比例して減少する。
このため、熱中性子領域を越えると¹⁰Ｂの方がＧｄによ
りも中性子捕獲断面積は大きくなる。従って、本実施例
のように、Ｇｄと¹⁰Ｂを組み合わせて使うことにより、
熱中性子領域より低エネルギー側をＧｄで中性子コンバ
ートし、それ以上のエネルギーを¹⁰Ｂで中性子コンバー
トすることにより、核破砕パルス中性子源などから発生
する冷中性子から熱外中性子領域までの幅広いエネルギ
ーを持った中性子を中性子用イメージングプレートによ
り計測が可能となる。

【００９４】（実施例２０）実施例２０として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図２８及
び２９を参照して述べる。本実施例として、図２８に示
す中性子用イメージングプレートを用いる。

【００９５】本実施例の中性子用イメージングプレート
は、励起光を透過する透明なシート、輝尽性蛍光と中性
子コンバータを混合した中性子検出媒体及び輝尽性蛍光
の波長を中心波長とする板あるいはシート状のバンドパ
ス光学フィルタから構成される。

【００９６】輝尽性蛍光体として¹⁰Ｂ元素を含んだ輝尽
性蛍光体ＳｒＢＰＯ₅：Ｅｕ²⁺を用い、Ｇｄを含む材料
を中性子コンバータとしてＧｄ₂Ｏ₃を用い、これらを混
合して透明シートに一様な厚さで塗布する。透明シート
としては厚さ０．１ｍｍのプラスチックシートを用いる
厚さは約２００μｍとする。シート状のバンドパス光学
フィルタとしては、輝尽性蛍光の波長を中心波長とする
フィルム状のバンドパス光学フィルタを用いる。バンド
パス光学フィルタとしては米国ＲＯＳＣＯ社製ＲＯＳＣ
ＯＬＵＸ８０が使用できる。図２９に示すようにＲＯ
ＳＣＯＬＵＸ８０は、輝尽性蛍光の波長２００ｎｍを通
し励起光の波長６７０を通さないバンドパス光学フィル
タである。フィルムの厚さは０．０５ｍｍである。

【００９７】このようにすることにより、実施例１０か
ら１８で述べたようなイメージングプレートをイメージ
ングプレートの後面から輝尽性蛍光を読み出し放射線あ
るいは中性子イメージを得る場合に、波長シフトファイ
バとの間隔をあけることにより生ずる位置分解能の劣化
を防ぐことができる。

【００９８】（実施例２１）実施例２１として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図３０及
び３１を参照して述べる。本実施例では、中性子コンバ
ータとしてＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）を用い、蛍光体として
は輝尽性蛍光体であるＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いて混合
して基板に一様に塗布して作製した中性子用イメージン
グプレートを用いることを特長とした２次元中性子イメ
ージ検出器について示す。

【００９９】図３０に作製した中性子用イメージングプ
レートを示す。中性子コンバータとしてはＬｉＢ₄Ｏ
₇（ＬＢＯ）を用いることとし、粒径を２μｍ以下に粉
砕する。あるいは、ＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）が水溶液に溶
解し、かつ温度により溶解度に差があることを利用して
水溶液に溶解させて温度を下げることにより粒径の小さ
いＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）を作製することができる。

【０１００】なお、バルクのＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）の透
過率特性を図３１に示す。従来から中性子用イメージン
グプレートなどに用いられてきたＬｉＦと比較すると必
要とする３９０ｎｍ及び６３５ｎｍ近辺については全く
同等の特性を示すことがわかる。また、ＢａＦＢｒ：Ｅ
ｕ²⁺についても粒径を５μｍ以下とする。比率としては
重量比でＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）を５０％、ＢａＦＢｒ：
Ｅｕ²⁺を５０％とする。厚さは１５０μｍとする。この
ような中性子用イメージングプレートを作製することに
より、核破砕パルス中性子源などから発生する冷中性子
から熱外中性子領域までの幅広いエネルギーを持った中
性子を中性子用イメージングプレートにより計測が可能
となる。

【０１０１】（実施例２２）実施例２２として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図３２を
参照して述べる。本実施例では、実施例２１で述べたＬ
ｉＢ₃Ｏ₅あるいはＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）の構成材料であ
るボロン（Ｂ）として、¹⁰Ｂの含有量を多くした材料を
用いることを特長としている。¹⁰Ｂの含有量としては、
９５％程度のものが製造可能である。自然に存在する¹⁰
Ｂの含有量は２０％であるので約５倍中性子捕獲断面積
が増加する。このため、実施例２１の場合に比較して中
性子検出媒体の厚さを減少させることが可能であり、か
つ中性子に対して検出効率を上げることができる。ま
た、ガンマ線に対する検出感度が相対的に高くなるた
め、バックグラウンドの指標となる中性子／ガンマ線比
を上げることができる。

【０１０２】（実施例２３）実施例２３として、図３３
及び図３４を用いて説明する。本実施例では、Ｌｉ ¹⁰Ｂ
₄Ｏ₇（ＬＢＯ）の構成材料であるリチウム（Ｌｉ）とし
て、⁶Ｌｉの含有量を多くした材料を用いた中性子検出
媒体を用いた中性子用イメージングプレートについて述
べる。⁶Ｌｉの含有量を多くした場合、⁶Ｌｉの中性子に
対する捕獲断面積の分だけ中性子に対する検出感度が増
加する。⁶Ｌｉの含有量が９５％のものは容易に製作が
可能であるので、これを用いた⁶Ｌｉ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇（⁶ＬＢ
Ｏ）を用いる。その他の作製方法については、実施例２
２と同じである。

【０１０３】一方、⁷Ｌｉの含有量を９５％まで多くし
た材料を用いた場合、自然に存在する⁶Ｌｉの含有量
７．５％の分だけ中性子に対する検出感度は減少するし
かし、⁶Ｌｉの中性子捕獲反応により生成する電離放射
線のエネルギーと¹⁰Ｂの中性子捕獲反応により生成する
電離放射線のエネルギーが異なり輝尽性蛍光体に与える
効果が異なるため、中性子の入射量が小さいばあいには
量子効率が平均化されない。従って、本実施例のように
⁷Ｌｉ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇（⁷Ｌ¹⁰ＢＯ）を用いることにより、中性
イメージングプレート内で⁶Ｌｉと中性子捕獲反応する
のか¹⁰Ｂで中性子捕獲反応するのかで蛍光量が異なると
いう問題を回避することができる。

【０１０４】（実施例２４）実施例２４として、本発明
による２次元放射線イメージ検出器について、図３５を
参照して述べる。本実施例では、放射線イメージングを
行うイメージ検出部が、電離放射線の検出媒体である輝
尽性蛍光体を一様な厚さを持った構造のイメージングプ
レートに信号読み出し系を付加した構造のイメージング
プレート検出器と、シンチレータを放射線検出媒体とし
て用いた放射線イメージ検出器から構成され、放射線入
射方向に対して最初にイメージングプレート、その後部
に放射線イメージ検出器の順で配置することを特長とし
たハイブリッド型２次元放射線イメージ検出器について
述べる。

【０１０５】電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体
を一様な厚さを持った構造のイメージングプレートに信
号読み出し系を付加した構造のイメージングプレート検
出器については、実施例１１と同じ構成を用いる。放射
線イメージ検出器の放射線検出媒体としては、Ｌｉガラ
スシンチレータを用いる。検出面積は、実施例１１で述
べたイメージングプレートの大きさに合わせて１０ｃｍ
ｘ１０ｃｍとする。ＬｉガラスシンチレータとしてはＢ
ｉｃｒｏｎ社製ＧＳ１を用いることができる。ブロック
の大きさは、５ｍｍｘ５ｍｍとし、その厚さは測定対象
の放射線を４０ｋｅＶのＸ線とし２ｍｍとする。Ｌｉガ
ラスシンチレータの蛍光寿命は６０ｎｓであり蛍光波長
は３９０ｎｍである。

【０１０６】従って、Ｌｉガラスシンチレータの上面と
下面に配置する波長シフトファイバとしては、励起波長
の中心が３９５ｎｍで、蛍光波長の中心波長が４８０ｎ
ｍのバイクロン社製波長シフトファイバＢＣＦ―９２Ｍ
を用いることができる。波長シフトファイバの直径は上
記のイメージングプレートの信号読み出し系と同じく
０．５ｍｍとし、長さは５０ｃｍとする。この波長シフ
トファイバを面状にした波長シフトファイバ束を上面と
下面で直角方向に配置する。上面の面状波長シフトファ
イバ束を縦軸、下面の面状波長シフトファイバ束を横軸
とする。縦軸の面状波長シフトファイバ束の波長シフト
ファイバの位置は、イメージングプレートの信号読み出
し系で用いる波長シフトファイバの位置と一致させる。
これにより、両者の放射線イメージを一致させることが
可能となる。これらの縦軸と横軸の波長シフトファイバ
はそれぞれマルチチャンネル光検出器に接続され、光電
気信号として取り出される。この光電気信号は増幅器で
増幅された後、波高弁別器を用いてタイミング信号とな
る。縦軸と横軸が交差した所が放射線入射部分であるた
め、マルチチャンネルの同時計数回路を用いて放射線入
射位置を特定し放射線イメージを取得することができ
る。両者で発生する蛍光の影響を除くため、両方のイメ
ージ検出器の間には遮光材として黒色シートを挿入す
る。

【０１０７】大強度の放射線が入射した場合でも、積分
型検出器であるイメージングプレートに信号読み出し系
を付加した構造のイメージングプレート検出器で最初に
検出することにより、非常に高計数率のＸ線が入射して
も、問題なく放射線イメージを得ることができる。この
際、イメージングプレートの厚さを調整し、２０−３０
％のＸ線が通過するようにする。その後に、イメージン
グプレートで減衰し通過してくる放射線をシンチレータ
を放射線検出媒体として用いた放射線イメージ検出器に
より検出する。

【０１０８】このような構成でハイブリッド型放射線イ
メージ検出器を構築することにより、放射線イメージ検
出器の高計数率検出の問題を解決すると共に総合的に検
出効率を上げることができる。

【０１０９】（実施例２５）実施例２５として、本発明
による２次元中性子イメージ検出器について、図３６を
参照して述べる。本実施例として、中性子イメージング
を行うイメージ検出部が、電離放射線の検出媒体である
輝尽性蛍光体とＧｄを含んだ中性子コンバータとを混合
し一様な厚さとした構造の中性子用イメージングプレー
トに信号読み出し系を付加した構造の中性子イメージン
グプレート検出器と、蛍光体と⁶Ｌｉを含ん中性子コン
バータとを混合し一様な厚さにした中性子検出媒体を用
いた中性子イメージングプレート検出器とから構成さ
れ、中性子入射方向に対して最初に中性子イメージング
プレート検出器、その後部に中性子イメージ検出器を配
置することを特長としたハイブリッド型２次元中性子イ
メージ検出器について述べる。

【０１１０】輝尽性蛍光体とＧｄを含んだ中性子コンバ
ータとを混合し一様な厚さを持った構造の中性子用イメ
ージングプレートに信号読み出し系を付加した構造の中
性子イメージングプレート検出器については実施例１１
と同じ構成を用いる。

【０１１１】蛍光体と⁶Ｌｉを含ん中性子コンバータと
を混合し一様な厚さにした中性子検出媒体を用いた中性
子イメージ検出器については、実施例１と同じ構成を用
いる。両者で発生する蛍光の影響を除くため、両方のイ
メージ検出器の間には遮光材として黒色シートを挿入す
る。

【０１１２】大強度のパルス中性子が入射した場合で
も、積分型検出器である中性子用イメージングプレート
に信号読み出し系を付加した構造の中性子イメージング
プレート検出器で最初に検出することにより、非常に高
計数率のパルス中性子が入射しても、問題なく中性子イ
メージを得ることができる。この際、中性子用イメージ
ングプレートの厚さを調整し、２０−３０％の中性子が
通過するようにする。その後に、中性子用イメージング
プレートで減衰し通過してくる中性子を、蛍光体と⁶Ｌ
ｉを含ん中性子コンバータとを混合し一様な厚さにした
中性子イメージングシートを用いた中性子イメージ検出
器により検出する。

【０１１３】このような構成でハイブリッド型中性子イ
メージ検出器を構築することにより、中性子イメージ検
出器の高計数率検出の問題を解決すると共に総合的に検
出効率を上げることができる。

【０１１４】（実施例２６）実施例２６として、本発明
による２次元中性子イメージ検出器について、図３７を
参照して述べる。本実施例として、上記実施例２５にお
いて、中性子用イメージングプレートに記録された中性
子の量を読み出す信号読み出し系と中性子イメージング
検出器において、用いる信号読み出し系が一部が中性子
用イメージングプレートと中性子イメージ検出器で共用
していることを特長とするハイブリッド型中性子イメー
ジ検出器について述べる。

【０１１５】最初に、長方形状励起光をポリゴンミラー
により中性子用イメージングプレートの前面に照射する
ことにより、中性子用イメージングプレートの後面から
長方形状に放出される輝尽性蛍光を、輝尽性蛍光により
励起可能な波長シフトファイバを面状に並べた構造の波
長シフトファイバ束を長方形状の励起光に直角に配置し
て検出する。中性子用イメージングプレートとしては、
富士写真フィルムのＢＡＳＮＤ中性子イメージングプ
レートを使用する。本中性子イメージングプレートの輝
尽性蛍光体はＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺であるため、輝尽性蛍
光の波長は３９０ｎｍである。このため、波長シフトフ
ァイバとしては、励起波長の中心が３９５ｎｍで、蛍光
波長の中心波長が４８０ｎｍのバイクロン社製波長シフ
トファイバＢＣＦ―９２Ｍを用いる。同等の性能を持つ
他社製品も使用可能である。本ファイバの直径はイメー
ジングプレートの横方向の読み出し位置分解能に相当す
る幅とするため０．５ｍｍとし、その長さはイメージン
グプレートの縦幅が１０ｃｍであること及び光検出器ま
での距離を考慮して５０ｃｍとする。イメージングプレ
ートの横幅に当たる１０ｃｍの長さの検出領域を確保す
るため、この波長シフトファイバを２００本束ねて横方
向に面状に並べた波長シフトファイバ束とする。この波
長シフトファイバを長方形状の励起光に直角に配置して
各蛍波長シフトファイバ毎に輝尽性蛍光を検出する。

【０１１６】一方、この波長シフトファイバ束は、図３
７に示すように中性子用中性子イメージ検出器の横軸用
の蛍光検出にも使用される。そして、波長シフトファイ
バ束の後に中性子用中性子イメージ検出器の中性子検出
媒体である蛍光体と中性子コンバータから構成される中
性子イメージングシートが配置される。蛍光体として
は、中性子イメージングプレートに使用されている輝尽
性蛍光体の輝尽性蛍光波長に近く波長シフトファイバと
しては、励起波長帯に入る必要があるので、Ｙ₂Ｓｉ
Ｏ₅：Ｃｅを用いる。Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅの蛍光波長は４
２０ｎｍであり、バイクロン社製波長シフトファイバＢ
ＣＦ―９２Ｍと一致する。中性子コンバータとしては、
実施例２２で述べたＬｉ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇（Ｌ¹⁰ＢＯ）の粉末を
用いる。中性子イメージングシートの厚さは２００μｍ
とする。この中性子イメージングシートの後に、縦軸用
の波長シフトファイバ束が配置される。

【０１１７】本実施例の場合、中性子用イメージングプ
レートを読み取り中には、中性子イメージ検出器は読み
取りができないので、それぞれのモードを切り替えて用
いることとなる。

【０１１８】このような構成でハイブリッド型中性子イ
メージ検出器を構築することにより、中性子イメージ検
出器の高計数率検出の問題を解決すると共に総合的に検
出効率を上げることができる。

【０１１９】（実施例２７）実施例２７として、本発明
による２次元中性子イメージ検出器について、図３８を
参照して述べる。本実施例として、中性子イメージング
を行うイメージ検出部が、電離放射線の検出媒体である
輝尽性蛍光体とＧｄを含んだ中性子コンバータとを混合
し一様な厚さにした中性子検出媒体の背面に⁶Ｌｉを含
んだ複数の中性子シンチレータのブロックとを組み合わ
せた中性子イメージ検出器を配置し、その背面に中性子
用イメージングプレート読み出し用の波長シフトファイ
バ束を配置することを特長としたハイブリッド型２次元
中性子イメージ検出器について述べる。

【０１２０】中性子イメージングを行うイメージ検出部
が、電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体とＧｄを
含んだ中性子コンバータとを混合し一様な厚さにした中
性子検出媒体としては、富士写真フィルム製中性子イメ
ージングプレートＢＡＳＮＤが使用できる。但し、市
販品の中性子イメージングプレートの後面は透明ではな
いが、透明なものを作製することは容易である。このイ
メージングプレートに使用されている輝尽性蛍光体は、
ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺である。励起光の照射により放出さ
れる輝尽性蛍光の波長は３９０ｎｍである。また、励起
可能な波長帯は４９０ｎｍから６８０ｎｍ（最大効率の
半分の効率以上を示す波長帯）である。

【０１２１】⁶Ｌｉを含んだ複数の中性子シンチレータ
ブロックとしては、⁶Ｌｉガラスシンチレータを用い
る。⁶ＬｉガラスシンチレータとしてはＢｉｃｒｏｎ社
製ＧＳ２０を用いることができる。ブロックの大きさ
は、５ｍｍｘ５ｍｍで厚さ２ｍｍとする。Ｌｉガラスシ
ンチレータの蛍光寿命は６０ｎｓであり蛍光波長は３９
０ｎｍである。

【０１２２】中性子用イメージングプレートとＬｉガラ
スシンチレータの蛍光波長は同じ３９０ｎｍであるた
め、縦軸用波長シフトファイバ、横軸用波長シフトファ
イバ及び中性子用イメージングプレート読み出し用の波
長シフトファイバは、従って、励起波長の中心が３９５
ｎｍで、蛍光波長の中心波長が４８０ｎｍのバイクロン
社製波長シフトファイバＢＣＦ―９２Ｍを用いる。同等
の性能を持つ他社製品も使用可能である。本ファイバの
直径は０．５ｍｍとし、その長さは光検出器までの距離
を考慮して５０ｃｍとする。

【０１２３】中性子が本発明のイメージ検出器に入射す
ると、まず、中性子用イメージングプレートで捕獲さ
れ、即発の蛍光を発生する。この蛍光を中性子シンチレ
ータブロックを介して、２次元中性子イメージングが行
われる。中性子用イメージングプレートで捕獲されず透
過してくる中性子は中性子用イメージングプレートの背
面に置かれた⁶Ｌｉガラスシンチレータに捕獲され蛍光
が発生し、２次元中性子イメージングが行われる。この
間に中性子の入射により中性子用イメージングプレート
内に蓄積された中性子イメージは、長方形励起光レーザ
ーとポリゴンミラーにより励起光を照射し、放出される
輝尽性蛍光を、中性子シンチレータブロックの背面に配
置された波長ファイバ束を用いて読み出すことにより得
ることができる。

【０１２４】このような構成でハイブリッド型中性子イ
メージ検出器を構築することにより、中性子イメージ検
出器の高計数率検出の問題を解決すると共に総合的に検
出効率を上げることができる。また、積分検出器である
中性子イメージングプレート検出器と中性子シンチレー
タブロックを用いた中性子イメージ検出器とを使い分け
て読み出すことにより、高機能な中性子イメージングが
可能となる。

【０１２５】

【発明の効果】放射線のイメージングを行う放射線イメ
ージ検出部を、放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体が
一様な厚さを持った構造のイメージングプレートに信号
読み出し系を付加した構造のイメージングプレート検出
器と、蛍光体あるいはシンチレータを放射線検出媒体と
して用いた放射線イメージ検出器から構成し、放射線入
射方向に対して最初にイメージングプレート、その後部
に放射線イメージ検出器の順で配置して２次元放射線イ
メージ検出器を作り出すことにより、強い放射線が入射
しても、飽和することなく、かつ高い検出効率で放射線
イメージを取得できるようになった。

【０１２６】中性子イメージングを行うイメージ検出部
を、電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体とＧｄ、
⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ中性子コンバ
ータとを混合し一様な厚さを持った構造の中性子用イメ
ージングプレートに信号読み出し系を付加した構造の中
性子イメージングプレート検出器と蛍光体あるいはシン
チレータにＧｄ、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含
ん中性子コンバータとを混合しあるいは含んだ中性子検
出媒体を用いたイメージ検出器とから構成し、中性子入
射方向に対して最初に中性子イメージングプレート検出
器、その後部に中性子イメージ検出器を配置して２次元
中性子イメージ検出器を作り出すことにより、強い中性
子が入射しても、飽和することなく、かつ高い検出効率
で中性子イメージを取得できるようになった。また、こ
のように構成することにより幅広い中性子エネルギー範
囲の中性子を効率良く検出することが可能となった。

【０１２７】また、マルチチャンネル光検出器としてポ
リゴンミラーとＣＣＤ素子から構成される光検出器を用
いたイメージングプレート高速読み取り装置の考案によ
り、安価でかつ簡便な装置で、非常に高速かつ実時間で
イメージングプレートを読み出すことが可能となった。

【０１２８】また、上記高速読み取り装置に用いられる
イメージングプレートとして、輝尽性蛍光体を直接光バ
ンドバスフィルタの上に塗布したイメージングプレート
を用いることにより位置分解能を向上させることができ
た。

【０１２９】新しい中性子コンバータの考案により、中
性子の検出効率を向上させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】中性子イメージングシートと波長シフトファ
イバを用いた２次元中性子イメージ検出体の中性子入射
位置を同時計数法を用いて決定する２次元中性子イメー
ジ検出器を示すずである。

【図２】位置検出に２本の波長シフトファイバをまと
めて１つの検出用ファイバとした２次元中性子イメージ
検出器を示す図である。

【図３】２次元中性子イメージ検出器の冷中性子を用
いた位置分解能確認試験の概要図を示す図である。

【図４】２次元中性子イメージ検出器の冷中性子を用
いた位置分解能確認試験の試験結果を示す図である。

【図５】中性子イメージングシートと波長シフトファ
イバの間に透明シートを入れた２次元中性子イメージ体
の中性子入射位置を同時計数法を用いて決定する２次元
中性子イメージ検出器を示す図である。

【図６】中性子イメージングシートと波長シフトファ
イバの間にフィルム状減光フィルタを入れた２次元中性
子イメージ検出体の中性子入射位置を同時計数法を用い
て決定する２次元中性子イメージ検出器を示す図であ
る。

【図７】中性子イメージングシートと波長シフトファ
イバの間に光コリメータを入れた２次元中性子イメージ
検出体に同時計数法を適用し、中性子入射位置を決定す
る２次元中性子イメージ検出器を示す図である。

【図８】中性子イメージングシートと波長シフトファ
イバの間に光コリメータを入れて、中性子入射位置を決
定する２次元中性子イメージ検出器を示す図である。

【図９】中性子イメージングシートの上面に波長シフ
トファイバを並列に配置し、１本ごと交互にそれぞれま
とめた波長シフトファイバ束を用いて２信号同時計数法
を適用し、中性子入射位置を決定する中性子イメージ用
検出器の実施例を示す図である。

【図１０】中性子イメージングシート検出器を用いた
１次元中性子イメージ検出器を示す図である。

【図１１】中性子イメージングシートの上面に波長シ
フトファイバを並列に配置し、１本ごと交互にそれぞれ
まとめた波長シフトファイバ束を用いて４信号同時計数
法を適用し、中性子入射位置を決定する中性子イメージ
用検出器を示す図である。

【図１２】中性子イメージングシートの上面と下面に
波長シフトファイバを並列に１本ごと交互にそれぞれま
とめて配置し、２信号同時計数法を適用し、中性子入射
位置を決定する中性子イメージ用検出器を示す図であ
る。

【図１３】中性子イメージングシートの上面と下面に
波長シフトファイバを並列に１本ごと交互にそれぞれま
とめて配置し、４信号同時計数法を適用し、中性子入射
位置を決定する中性子イメージ用検出器を示す図であ
る。

【図１４】ポリゴンミラーと面状のＣＣＤ（チャージ
カップルドデバイス）素子を用いて、イメージングプレ
ートに記録された放射線の２次元イメージを読み出すこ
とを特長とした２次元放射線イメージ検出器を示す図で
ある。

【図１５】励起光源用と蛍光検出用の２つの同期して
回転するポリゴンミラーを用いて、イメージングプレー
トに記録された放射線の２次元イメージを読み出すこと
を特長とした２次元放射線イメージ検出器を示す図であ
る。

【図１６】励起光源用と蛍光検出用の２つの同期して
回転するポリゴンミラーの１つの面おきにポリゴンミラ
ーの面を光を反射できない面とし、時間間隔をあけて面
状のＣＣＤ（チャージカップルドデバイス）素子で蛍光
を検出し、イメージングプレートに記録された放射線の
２次元イメージを読み出すことを特長とした２次元放射
線イメージ検出器を示す図である。

【図１７】２つの面状のＣＣＤ（チャージカップルド
デバイス）素子を用いて、イメージングプレートに記録
された２次元放射線イメージを交互に読み出し、２次元
イメージを連続的に読み出すことを特長とした２次元放
射線イメージ検出器を示す図である。

【図１８】ＣＣＤ（チャージカップルドデバイス）素
子の前にイメージインテンシファイアを配置することを
特長とした２次元放射線イメージ検出器を示す図であ
る。

【図１９】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いた
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
す際に、６３５ｎｍの波長の励起光を最初に、５３２ｎ
ｍの波長の励起を後に照射した場合と５３２ｎｍの波長
の励起光を最初に、６３５ｎｍの波長の励起光を後に照
射した場合の輝尽性蛍光の測定実験結果を示す図であ
る。

【図２０】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いた
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
す際に、６３５ｎｍの波長の励起光を最初に、時間間隔
を変えて５３２ｎｍの波長の励起光を後に照射した場合
の輝尽性蛍光の測定実験結果を示す図である。

【図２１】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いた
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
す際に、６３５ｎｍの波長の励起光を最初に、５３２ｎ
ｍの波長の励起光を直後に照射し、イメージングプレー
トに記録された放射線の量を読み出すことを特長とする
２次元放射線イメージ検出器を示す図である。

【図２２】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いた
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
す際に、６３５ｎｍの波長の励起光で最初にスキャンニ
ングしイメージングプレート全面を読み出し、次に５３
２ｎｍの波長の励起光でスキャンニングしイメージング
プレート全面を読み出すことを特長とする２次元放射線
イメージ検出器を示す図である。

【図２３】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いた
イメージングプレートに記録された放射線の量を読み出
す際に、６３５ｎｍの波長の励起光で最初にスキャンニ
ングしイメージングプレート全面を読み出した後、イメ
ージングプレートを９０度回転して後、次に６３５ｎｍ
の波長の励起光でスキャンニングしイメージングプレー
ト全面を読み出すことを特長した２次元放射線イメージ
検出器を示す図である。

【図２４】ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺を用いたイメージング
プレートに、６３５ｎｍの波長の励起光と５３２ｎｍの
波長の励起光をあらかじめ決められたタイミングで照射
し記録された放射線の量を連続的に読み出すことを特長
とする放射線検出器を示す図である。

【図２５】６３５ｎｍの波長の励起光を最初に、５３
２ｎｍの波長の励起光を後に照射し、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ
²⁺を用いたイメージングプレートに記録された放射線の
量を読み出す場合の各励起と輝尽性蛍光の読み出しのタ
イミングを示す図である。

【図２６】ポリゴンミラーと面状のＣＣＤ（チャージ
カップルドデバイス）素子を用いて中性子用イメージン
グプレートに記録された放射線の２次元イメージを得る
ことを特長とした２次元中性子イメージ検出器を示す図
である。

【図２７】輝尽性蛍光体を構成する元素として¹⁰Ｂ元
素を含んだ輝尽性蛍光体とＧｄを含む材料を中性子コン
バータとして混合して一様な厚さを持った構造とした中
性子用イメージングプレートを示す図である。

【図２８】輝尽性蛍光体を一様に塗布する基板とし
て、輝尽性蛍光の波長を中心波長とするフィルム状バン
ドパス光学フィルタを用いたイメージングプレートを示
す図である。

【図２９】輝尽性蛍光体ＳｒＢＰＯ₅とフィルム状バ
ンドパス光学フィルタの輝尽性蛍光特性とバンドパス特
性を示す図である。

【図３０】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺と中性子
コンバータであるＬｉＢ₃Ｏ₅あるいはＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢ
Ｏ）を混合して作った中性子用イメージングプレートを
示す図である。

【図３１】中性子コンバータであるＬｉＢ₃Ｏ₅あるい
はＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）の波長２００ｎｍから７００ｎ
ｍまでの透過率特性を示す図である。

【図３２】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺と中性子
コンバータであるＬｉ ¹⁰Ｂ₃Ｏ₅あるいはＬｉ¹⁰Ｂ₄Ｏ
₇（ＬＢＯ）を混合して作った中性子用イメージングプ
レートを示す図である。

【図３３】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺と中性子
コンバータである⁶ＬｉＢ₃Ｏ₅あるいは⁶ＬｉＢ₄Ｏ₇（Ｌ
ＢＯ）を混合して作った中性子用イメージングプレート
を示す図である。

【図３４】輝尽性蛍光体ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺と中性子
コンバータである⁷ＬｉＢ₃Ｏ₅あるいは⁷ＬｉＢ₄Ｏ₇（Ｌ
ＢＯ）を混合して作った中性子用イメージングプレート
を示す図である。

【図３５】イメージングプレートに信号読み出し系を
付加した構造のイメージングプレート検出器の後に、蛍
光体を放射線検出媒体として用いた放射線イメージ検出
器を配置したハイブリッド型放射線イメージ検出器を示
す図である。

【図３６】中性子用イメージングプレートに信号読み
出し系を付加した構造のイメージングプレート検出器の
後に、中性子イメージングシートを用いた中性子イメー
ジ検出器を配置したハイブリッド型中性子イメージ検出
器を示す図である。

【図３７】中性子用イメージングプレートに信号読み
出し系を付加した構造のイメージングプレート検出器の
後に、中性子イメージングシートを用いた中性子イメー
ジ検出器を配置したハイブリッド型中性子イメージ検出
器において、用いる信号読み出し系の一部を共用して用
いることを特長とするハイブリッド型中性子イメージ検
出器を示す図である。

【図３８】中性子用イメージングプレートに信号読み
出し系を付加した構造のイメージングプレート検出器の
後に、多数の中性子シンチレータブロックを用いた中性
子イメージ検出器を配置し、さらに中性子シンチレータ
のブロックの背面にイメージングプレート読み出し用の
波長シフトファイバを配置することを特長としたハイブ
リッド型２次元中性子イメージ検出器を示す図である。

【図３９】蛍光体シートの上面と下面に波長シフトフ
ァイバ束を面状に直角方向に配置し同時計数法を適用し
て、放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得する
従来方法の例を示す図である。

【図４０】蛍光体シートの上面と下面に波長シフトフ
ァイバの間に金属ワイヤを配置した構成の波長シフトフ
ァイバを並べて配置し、放射線入射位置を決定し放射線
イメージを取得する従来方法の例を示す図である。

【図４１】輝尽性蛍光体であるＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺に
Ｇｄ₂Ｏ₃を混合した材料を用いてＢＡＳ―ＮＤとして市
販されている中性子イメージングプレートの例を示す図
である。

【図４２】市販されている従来のイメージングプレー
ト読み取り装置の例

【図４３】マルチチャンネル光検出器を光検出器とし
て用いたイメージングプレートを高速で読み取り実時間
で用いることを可能としたイメージングプレート高速読
み取り法の従来例を示す図である。

【図４４】ストリークカメラを光検出器として用いた
イメージングプレートを高速で読み取り実時間で用いる
ことを可能としたイメージングプレート高速読み取り法
の従来例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 11/63 ＣＰＫＣ０９Ｋ 11/63 ＣＰＫＧ０１Ｔ 1/00 Ｇ０１Ｔ 1/00 ＢＡ 3/00 3/00 Ｈ 3/06 3/06 7/00 7/00 ＢＧ２１Ｋ 4/00 Ｇ２１Ｋ 4/00 Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体あるいは粒子状にしたシンチレータ
からなる放射線検出媒体、若しくはこれら検出媒体と中
性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ元素のうち１
つ以上含んだ材料とを混合した中性子検出媒体を、一様
な厚さにした構造の放射線イメージングシート（ａ）若
しくは中性子イメージングシート（ｂ）、放射線検出媒
体であるシンチレータ（ｃ）、又はシンチレータの構成
材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉあるい
は¹⁰Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータ
（ｄ）を用いた、放射線あるいは中性子イメージ検出器
において、放射線イメージングシート、中性子イメージングシー
ト、放射線用シンチレータ、又は中性子用シンチレータ
の面に、波長シフトファイバを並列に配置し、配置され
た波長シフトファイバを１本ごとあるいは並べた順に複
数個まとめて１つの光ファイバ束として、光検出器で放
射線あるいは中性子入射による蛍光を検出し、出力され
た光電気信号を波高弁別器によりデジタルパルス信号に
した後、隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス
信号を同時計数回路により同時計数測定し、同時計数し
た場合に、用いた信号の丁度真ん中の箇所に放射線ある
いは中性子が入射した位置パルス信号とし、この位置パ
ルス信号を用いて、放射線あるいは中性子の入射位置を
決定することを特長とした放射線あるいは中性子イメー
ジ検出器。
【請求項２】蛍光体あるいは粒子状にしたシンチレータ
からなる放射線検出媒体、若しくはこれら検出媒体と中
性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ元素のうち１
つ以上含んだ材料とを混合した中性子検出媒体を、一様
な厚さにした構造の放射線イメージングシート（ａ）若
しくは中性子イメージングシート（ｂ）、放射線検出媒
体であるシンチレータ（ｃ）、又はシンチレータの構成
材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉあるい
は¹⁰Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータ
（ｄ）を用いた、放射線あるいは中性子イメージ検出器
において、放射線イメージングシート、中性子イメージングシー
ト、放射線用シンチレータ、又は中性子用シンチレータ
の面に、検出媒体の厚さ以下の厚さの透明なシートある
いは透明な板を配置し、その透明なシートあるいは透明
な板の上に波長シフトファイバを並列に配置し、配置さ
れた波長シフトファイバを１本ごとあるいは並べた順に
複数個まとめて１つの光ファイバ束とし、光検出器で放
射線あるいは中性子入射による蛍光を検出し、出力され
た光電気信号を波高弁別器によりデジタルパルス信号に
した後、隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス
信号を同時計数回路により同時計数測定し、同時計数し
た場合に、用いた信号の丁度真ん中の箇所に放射線ある
いは中性子が入射した位置パルス信号とし、この位置パ
ルス信号を用いて、放射線あるいは中性子の入射位置を
決定することを特長とした放射線あるいは中性子イメー
ジ検出器。
【請求項３】蛍光体あるいは粒子状にしたシンチレータ
からなる放射線検出媒体、若しくはこれら検出媒体と中
性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ元素のうち１
つ以上含んだ材料とを混合した中性子検出媒体を、一様
な厚さにした構造の放射線イメージングシート（ａ）若
しくは中性子イメージングシート（ｂ）、放射線検出媒
体であるシンチレータ（ｃ）、又はシンチレータの構成
材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉあるい
は¹⁰Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータ
（ｄ）を用いた、放射線あるいは中性子イメージ検出器
において、放射線イメージングシート、中性子イメージングシー
ト、放射線用シンチレータ、又は中性子用シンチレータ
の面に、検出媒体の厚さ以下の厚さの蛍光体あるいはシ
ンチレータの蛍光波長に対して吸収特性を示すシート状
あるいは板状の減光フィルタを配置し、その減光フィル
タの上に波長シフトファイバを並列に配置し、配置され
た波長シフトファイバを１本ごとあるいは並べた順に複
数個まとめて１つの光ファイバ束とし光検出器で放射線
あるいは中性子入射による蛍光を検出し、出力された光
電気信号を波高弁別器によりデジタルパルス信号にした
後、隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号
を同時計数回路により同時計数測定し、同時計数した場
合に、用いた信号の丁度真ん中の箇所に放射線あるいは
中性子が入射した位置パルス信号とし、この位置パルス
信号を用いて、放射線あるいは中性子の入射位置を決定
することを特長とした放射線あるいは中性子イメージ検
出器。
【請求項４】蛍光体あるいは粒子状にしたシンチレータ
からなる放射線検出媒体、若しくはこれら検出媒体と中
性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ元素のうち１
つ以上含んだ材料とを混合した中性子検出媒体を、一様
な厚さにした構造の放射線イメージングシート（ａ）若
しくは中性子イメージングシート（ｂ）、放射線検出媒
体であるシンチレータ（ｃ）、又はシンチレータの構成
材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉあるい
は¹⁰Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータ
（ｄ）を用いた、放射線あるいは中性子イメージ検出器
において、放射線イメージングシート、中性子イメージングシー
ト、放射線用シンチレータ、又は中性子用シンチレータ
の上部の面に波長シフトファイバを並列に配置し、下部
の面にこれらの波長シフトファイバと直角に波長シフト
ファイバを並列に配置した２次元放射線あるいは２次元
中性子イメージ検出器を構成し、上記請求項１乃至請求
項３のいずれかを適用して、上部との下面に配置された
波長シフトファイバについて横軸及び縦軸の１次元の入
射位置を決定し、それぞれの位置パルス信号とし、上部
の面と下部の面から得られた横軸及び縦軸の位置パルス
信号の同時計数測定を行うことにより、放射線あるいは
中性子の２次元入射位置を決定することを特長とした２
次元放射線あるいは２次元中性子イメージ検出器。
【請求項５】蛍光体あるいは粒子状にしたシンチレータ
からなる放射線検出媒体、若しくはこれら検出媒体と中
性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ元素のうち１
つ以上含んだ材料とを混合した中性子検出媒体を、一様
な厚さにした構造の放射線イメージングシート（ａ）若
しくは中性子イメージングシート（ｂ）、放射線検出媒
体であるシンチレータ（ｃ）、又はシンチレータの構成
材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉあるい
は¹⁰Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータ
（ｄ）を用いた、放射線あるいは中性子イメージ検出器
において、放射線イメージングシート、中性子イメージングシー
ト、放射線用シンチレータ、又は中性子用シンチレータ
の上部の面に、横軸及び縦軸方向に等間隔に位置分解能
に相当する開口部の光コリメータを配列したコリメータ
板を配置しその上部に波長シフトファイバを並列に配置
し、中性子イメージングシートあるいは中性子用シンチ
レータの下部の面に、上記コリメータ板と同じ構造のコ
リメータ板を上記コリメータ板の配置位置と一致するよ
うに配置し、上記で並列に配置した波長シフトファイバ
と直角に波長シフトファイバを並列に配置し、上部の面
と下部の面に配置された波長シフトファイバから得られ
たパルス信号の同時計数測定を行うことにより放射線あ
るいは中性子の入射位置を決定することを特長とした２
次元放射線あるいは２次元中性子イメージ検出器。
【請求項６】上記請求項５に上記請求項１の同時計数測
定法を適用して放射線あるいは中性子の入射位置を決定
することを特長とした放射線あるいは中性子イメージ検
出器。
【請求項７】蛍光体あるいは粒子状にしたシンチレータ
からなる放射線検出媒体、若しくはこれら検出媒体と中
性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ元素のうち１
つ以上含んだ材料とを混合した中性子検出媒体を、一様
な厚さにした構造の放射線イメージングシート（ａ）若
しくは中性子イメージングシート（ｂ）、放射線検出媒
体であるシンチレータ（ｃ）、又はシンチレータの構成
材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉあるい
は¹⁰Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータ
（ｄ）を用いた、放射線あるいは中性子イメージ検出器
において、放射線イメージングシート、中性子イメージングシー
ト、放射線用シンチレータ又は中性子用シンチレータの
面に２つ以上の波長シフトファイバを並列に配置した検
出ブロックを構成し、配置された波長シフトファイバを
１本ごとにあるいは並べた順に複数個まとめて１つとし
た波長シフトファイバ束ごと交互にそれぞれまとめて、
２つの波長シフトファイバブロックを構成し、これらの
２つの波長シフトファイバブロックの１つの端をそれぞ
れ光検出器に接続し、検出された２つの光電気信号を波
高弁別器によりデジタルパルス信号にした後、２つのデ
ジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定
し、同時計数した信号をこの検出ブロックの検出パルス
信号とし、この検出ブロックを２個以上用いて放射線あ
るいは中性子のイメージを得ることを特長とした放射線
あるいは中性子イメージ検出器。
【請求項８】蛍光体あるいは粒子状にしたシンチレータ
からなる放射線検出媒体、若しくはこれら検出媒体と中
性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ元素のうち１
つ以上含んだ材料とを混合した中性子検出媒体を、一様
な厚さにした構造の放射線イメージングシート（ａ）若
しくは中性子イメージングシート（ｂ）、放射線検出媒
体であるシンチレータ（ｃ）、又はシンチレータの構成
材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、⁶Ｌｉあるい
は¹⁰Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータ
（ｄ）を用いた、放射線あるいは中性子イメージ検出器
において、放射線イメージングシート、中性子イメージングシー
ト、放射線用シンチレータ、又は中性子用シンチレータ
の面に、２つ以上の波長シフトファイバを並列に配置し
た検出ブロックを構成し、配置された波長シフトファイ
バを１本ごとあるいは並べた順に複数本まとめて１つと
した波長シフトファイバ束ごとに交互にそれぞれまとめ
て、２つの波長シフトファイバブロックを構成し、これ
らの２つの波長シフトファイバブロックの両端をそれぞ
れ光検出器に接続し、検出された４つの光電気信号を波
高弁別器によりデジタルパルス信号にした後、４つのデ
ジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定
し、同時計数した信号をこの検出ブロックのパルス信号
として、この検出ブロックを２個以上用いて放射線ある
いは中性子のイメージを得ることを特長とした放射線あ
るいは中性子イメージ検出器。
【請求項９】上記請求項７又は請求項８の検出ブロック
を構成する際に、放射線イメージングシート、中性子イ
メージングシート、放射線用シンチレータ、又は中性子
用シンチレータの両面に波長シフトファイバを配置し、
それぞれの面について上記請求項７に記載の同時計数測
定を行い、両面から出力されるパルス信号をこの検出ブ
ロックからの出力信号とすることを特長とした放射線あ
るいは中性子イメージ検出器。
【請求項１０】長方形状の励起光とそれに直角に配置し
た面状に並べた構造の波長シフトファイバ束を用いてイ
メージングプレートに記録された放射線量を読み出す装
置において、波長シフトファイバ束の各波長シフトファ
イバの一端に放出される蛍光を光学系を通してからポリ
ゴンミラーで反射した後、波長シフトファイバにより波
長シフトされた蛍光の波長を中心波長とするバンドパス
光学フィルタを通した等間隔用光学系を通した後、面状
のＣＣＤ（チャージカップルドデバイス）素子で検出
し、イメージングプレートを用いて放射線の２次元イメ
ージを得ることを特長とした２次元放射線イメージ検出
器。
【請求項１１】請求項１０において、励起光源から出力
された励起光を照射・走査機構を用いてイメージングプ
レートの前面から照射し走査する際に、波長シフトファ
イバ束の各波長シフトファイバ毎に放出される蛍光を反
射するポリゴンミラーと同期するポリゴンミラーを用い
て励起光をイメージングプレートに照射・走査する機構
を用いることを特長としたイメージングプレートを用い
て放射線の２次元イメージを得ることを特長とした２次
元放射線イメージ検出器。
【請求項１２】請求項１１において、励起光源から出力
された励起光を照射・走査機構を用いてイメージングプ
レートの前面から照射し走査する際に、波長シフトファ
イバ束の各波長シフトファイバ毎に放出される蛍光を反
射するポリゴンミラーと同期するポリゴンミラーを用い
て励起光をイメージングプレートに照射・走査する機構
を用いる際、１つの面あるいはそれ以上の面おきにポリ
ゴンミラーの面を励起光を反射できない面に加工し、励
起光の照射間隔をあけることにより読み出し間隔をあけ
てイメージングプレートを用いて放射線の２次元イメー
ジを得ることを特長とした２次元放射線イメージ検出
器。
【請求項１３】請求項１１又は請求項１２において、長
方形状の励起光に直角に配置したイメージングプレート
の横方向の読み出し位置分解能に相当する幅で長さがイ
メージングプレートの縦幅あるいはそれ以上の長さのフ
ァイバ状の波長シフトファイバを面状に並べた構造の波
長シフトファイバ束に導き、波長シフトファイバ毎に輝
尽性蛍光を波長シフトした後、波長シフトファイバの両
端から放出されるシフトとされた蛍光をそれぞれ光学系
を通してから同じポリゴンミラーの異なった場所で反射
させ、集束用光学系を通した後、波長シフトファイバに
より波長シフトされた蛍光の波長を中心波長とするバン
ドパス光学フィルタを通してから等間隔用光学系を通し
た後、２つの面状のＣＣＤ素子で検出し、１つのＣＣＤ
素子で蛍光を検出している間に、残りのＣＣＤ素子に記
録されたイメージを信号処理装置に転送することとし、
交互にこの動作を繰り返してイメージングプレートを用
いて放射線の２次元イメージを連続的に得ることを特長
とした２次元放射線イメージ検出器。
【請求項１４】上記請求項１０乃至請求項１３のいずれ
かにおいて、ＣＣＤ素子の前にイメージインテンシファ
イアなどの光イメージ増幅素子を配置することを特長と
した２次元放射線イメージ検出器。
【請求項１５】検出媒体である輝尽性蛍光体としてＢａ
ＦＢｒ：Ｅｕ²⁺、ＢａＦＩ：Ｅｕ²⁺、あるいはＢａＦＣ
ｌ：Ｅｕ²⁺のうち、１つあるいは２つ以上用いたイメー
ジングプレートにおいて、記録された放射線の量を読み
出す励起光源として、６３０−６４０ｎｍの波長の励起
光源と、５３０−５３５ｎｍの波長の励起光源を用い、
６３０−６４０ｎｍの波長の励起光を最初に照射し、記
録された放射線の量を読み出し、その後５３０―５３５
ｎｍの波長の励起光を照射し記録された放射線の量を読
み出すことを特長とする２次元放射線イメージ検出器。
【請求項１６】上記請求項１５を、長方形状の励起光と
それに直角に配置した面状に並べた構造の波長シフトフ
ァイバ束を用いてイメージングプレートに記録された放
射線量を読み出す装置に適用する場合に、６３０−６４
０ｎｍの波長の長方形状の励起光を用いてイメージング
プレートに記録された放射線の量を読み出した後、イメ
ージングプレートを９０度回転した後、５３０−５３５
ｎｍの波長の長方形状の励起光を用いてイメージングプ
レートに記録された放射線の量を読み出すことを特長し
た２次元放射線イメージ検出器。
【請求項１７】検出媒体である輝尽性蛍光体としてＢａ
ＦＢｒ：Ｅｕ²⁺、ＢａＦＩ：Ｅｕ²⁺、あるいはＢａＦＣ
ｌ：Ｅｕ²⁺のうち、１つあるいは２つ以上用いたイメー
ジングプレートにおいて、記録された放射線の量を読み
出す励起光源として、６３０−６４０ｎｍの波長の励起
光源と、５３０―５３５ｎｍの波長の励起光源を用い、
６３０−６４０ｎｍの波長の励起光をあらかじめ決めら
れた時間間隔でイメージングプレートに照射し、その時
間間隔の間に蓄積された放射線あるいは中性子の量を読
み出すとともに、異なった時間間隔で５３０−５３５ｎ
ｍの波長の励起光を照射し蓄積された放射線の量を読み
出すことを特長とする放射線検出器。
【請求項１８】上記請求項１０乃至請求項１７のいずれ
かにおいて、イメージングプレートの代わりに、電離放
射線の検出媒体である輝尽性蛍光体とＧｄ、⁶Ｌｉある
いは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ中性子コンバータとを混
合した中性子検出媒体、又はＧｄ、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ
元素を１つ以上含んだ輝尽性蛍光体を、一様な厚さとし
た構造の中性子用イメージングプレートを用いることを
特長とした２次元中性子イメージ検出器。
【請求項１９】電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光
体を構成する元素として、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１
つ以上含んだ輝尽性蛍光体とＧｄを含む材料を中性子コ
ンバータとして混合した中性子検出媒体、又はＧｄ、⁶
Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ輝尽性蛍光体
を、一様な厚さとした構造の中性子用イメージングプレ
ートを用いることを特長とした２次元中性子イメージ検
出器。
【請求項２０】励起光を透過する透明な板あるいは透明
なシートと、輝尽性蛍光体あるいは輝尽性蛍光と中性子
コンバータを混合した中性子検出媒体、又はＧｄ、⁶Ｌ
ｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ輝尽性蛍光体と、
輝尽性蛍光の波長を中心波長とする板あるいはシート状
のバンドパス光学フィルタと、から構成される、イメー
ジングプレートあるいは中性子用イメージングプレート
を用いることを特長とする２次元放射線あるいは２次元
中性子イメージ検出器。
【請求項２１】中性子コンバータとしてＬｉＢ₃Ｏ₅ある
いはＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）を用いることを特長とした２
次元中性子イメージ検出器。
【請求項２２】上記請求項２１において、ＬｉＢ₃Ｏ₅あ
るいはＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）の構成材料であるボロン
（Ｂ）として、¹⁰Ｂの含有量を多くした材料を用いるこ
とを特長とした２次元中性子イメージ検出器。
【請求項２３】上記請求項２１又は請求項２２におい
て、ＬｉＢ₃Ｏ₅あるいはＬｉＢ₄Ｏ₇（ＬＢＯ）の構成材
料であるリチウム（Ｌｉ）として、⁶Ｌｉの含有量を多
くした材料あるいは⁷Ｌｉの含有量を多くした材料を用
いることを特長とした２次元中性子イメージ検出器。
【請求項２４】放射線イメージングを行うイメージ検出
部が、電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体を一様
な厚さとした構造のイメージングプレートに信号読み出
し系を付加した構成のイメージングプレート検出器と、
蛍光体あるいはシンチレータを放射線検出媒体として用
いた放射線イメージ検出器から構成され、放射線入射方
向に対して最初にイメージングプレート検出器、その後
部に放射線イメージ検出器の順で配置することを特長と
したハイブリッド型２次元放射線イメージ検出器。
【請求項２５】中性子イメージングを行うイメージ検出
部が、電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体とＧ
ｄ、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ中性子コ
ンバータとを混合した中性子検出媒体、又はＧｄ、⁶Ｌ
ｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ輝尽性蛍光体を、
一様な厚さとした構造の中性子用イメージングプレート
に、信号読み出し系を付加した構成の中性子イメージン
グプレート検出器と、Ｇｄ、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を
１つ以上含んだ中性子検出媒体を用いた中性子イメージ
検出器とから構成され、中性子入射方向に対して最初に
中性子イメージングプレート検出器、その後部に中性子
イメージ検出器を配置することを特長としたハイブリッ
ド型２次元中性子イメージ検出器。
【請求項２６】上記請求項２４又は請求項２５におい
て、イメージングプレート検出器あるいは中性子イメー
ジングプレート検出器と、放射線イメージ検出器あるい
は中性子イメージ検出器において、両者で用いる信号読
み出し系の一部が共用していることを特長とするハイブ
リッド型２次元放射線あるいは２次元中性子イメージ検
出器。
【請求項２７】中性子イメージングを行うイメージ検出
部が、電離放射線の検出媒体である輝尽性蛍光体とＧ
ｄ、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ中性子コ
ンバータとを混合した中性子検出媒体、又はＧｄ、⁶Ｌ
ｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ輝尽性蛍光体の背
面に、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂ元素を１つ以上含んだ複数の
中性子シンチレータのブロックを組み合わせた中性子イ
メージ検出器を配置し、その背面にイメージングプレー
ト読み出し用の波長シフトファイバを配置することを特
長としたハイブリッド型２次元中性子イメージ検出器。