JP2003090884A - 光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いた地殻変動モニタリングシステム - Google Patents
光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いた地殻変動モニタリングシステムInfo
- Publication number
- JP2003090884A JP2003090884A JP2001282567A JP2001282567A JP2003090884A JP 2003090884 A JP2003090884 A JP 2003090884A JP 2001282567 A JP2001282567 A JP 2001282567A JP 2001282567 A JP2001282567 A JP 2001282567A JP 2003090884 A JP2003090884 A JP 2003090884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiation monitor
- optical fiber
- scintillator
- light
- monitoring system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0099—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates
Abstract
(57)【要約】
【課題】メタンハイドレートの暴噴を予知する技術を実
現することであり、特に、遠隔で校正可能で高感度な光
ファイバ放射線モニタとそれを用いた地殻変動モニタリ
ングシステムを提供する事にある。 【解決手段】光ファイバ放射線モニタを用いて、地殻変
動により発生するラドントロンガスをモニタすることに
より、メタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知
システムを構築することができる。用いる光ファイバ放
射線モニタは、センサ部に励起光を照射することで、感
度校正及び温度補正が可能である。これにより、これま
で実現できなかったメタンハイドレートの暴噴を予知す
る技術を実現することができ、特に、遠隔で校正可能で
高感度な光ファイバ放射線モニタとそれを用いた地殻変
動モニタリングシステムを可能にできる。
現することであり、特に、遠隔で校正可能で高感度な光
ファイバ放射線モニタとそれを用いた地殻変動モニタリ
ングシステムを提供する事にある。 【解決手段】光ファイバ放射線モニタを用いて、地殻変
動により発生するラドントロンガスをモニタすることに
より、メタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知
システムを構築することができる。用いる光ファイバ放
射線モニタは、センサ部に励起光を照射することで、感
度校正及び温度補正が可能である。これにより、これま
で実現できなかったメタンハイドレートの暴噴を予知す
る技術を実現することができ、特に、遠隔で校正可能で
高感度な光ファイバ放射線モニタとそれを用いた地殻変
動モニタリングシステムを可能にできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ放射線
モニタ及びそれを用いた地殻変動モニタリングシステム
に係り、特に、将来のエネルギー資源として有望なメタ
ンハイドレートを探査及び採鉱する際の安全性を確保す
るのに好適な光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いた
地殻変動モニタリングシステムに関する。
モニタ及びそれを用いた地殻変動モニタリングシステム
に係り、特に、将来のエネルギー資源として有望なメタ
ンハイドレートを探査及び採鉱する際の安全性を確保す
るのに好適な光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いた
地殻変動モニタリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】将来のエネルギー資源として有望なメタ
ンハイドレートは、日本近海の海底に多くの資源がある
と言われており、資源小国の日本にとって非常に有効な
エネルギー資源と考えられている。現在、種々の開発が
始められているが、その課題の一つに、メタンハイドレ
ートは地殻変動に伴って、爆発的に噴出する（これを暴
噴と呼ぶ）問題があり、探査や採鉱の際、安全上の問題
があると言われている［参考文献：エネルギー総合工学
研究所 発行 「新エネルギーの展望 非在来型天然ガ
ス（メタンハイドレート編）」 １９９８年３月］。し
たがって、暴噴を予知する技術が必要とされている。
ンハイドレートは、日本近海の海底に多くの資源がある
と言われており、資源小国の日本にとって非常に有効な
エネルギー資源と考えられている。現在、種々の開発が
始められているが、その課題の一つに、メタンハイドレ
ートは地殻変動に伴って、爆発的に噴出する（これを暴
噴と呼ぶ）問題があり、探査や採鉱の際、安全上の問題
があると言われている［参考文献：エネルギー総合工学
研究所 発行 「新エネルギーの展望 非在来型天然ガ
ス（メタンハイドレート編）」 １９９８年３月］。し
たがって、暴噴を予知する技術が必要とされている。
【０００３】一方、地震などの地殻変動の前に、地下水
中のラドン（またはラドントロンと呼ばれる場合もあ
る。以下では簡単のためラドンと統一する）が上昇する
現象が指摘されており、阪神大震災や芸予地震の直前に
地下水中のラドン上昇が観測されている［参考文献：Sh
igeki Tasaka et al. “Ground-Water Radon AnomalyBe
fore the Kobe Earthquake in Japan”，Science Vol.2
69,(1995) ］。したがって、ラドンのモニタリングによ
り、地震予知ができる可能性が研究されている。
中のラドン（またはラドントロンと呼ばれる場合もあ
る。以下では簡単のためラドンと統一する）が上昇する
現象が指摘されており、阪神大震災や芸予地震の直前に
地下水中のラドン上昇が観測されている［参考文献：Sh
igeki Tasaka et al. “Ground-Water Radon AnomalyBe
fore the Kobe Earthquake in Japan”，Science Vol.2
69,(1995) ］。したがって、ラドンのモニタリングによ
り、地震予知ができる可能性が研究されている。
【０００４】この場合のラドン検出器としては、特開平
８−７５８５９号のように、水中に直接投入して遠隔計
測可能で、機能性分離膜により水中のラドンのみを検出
器内の気相に抽出してリアルタイムで放射線測定するも
のがある。
８−７５８５９号のように、水中に直接投入して遠隔計
測可能で、機能性分離膜により水中のラドンのみを検出
器内の気相に抽出してリアルタイムで放射線測定するも
のがある。
【０００５】また、遠隔測定可能な放射線モニタとして
は、光ファイバを用いた放射線モニタが多数研究開発さ
れている。まず、特開平６−２０１８３５号公報は、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
ァイバから光を取込む検出光伝送用光ファイバとを備え
た放射線モニタであり、センサ部に電源が不要な放射線
モニタであり、また、特開平６−２５８４４６号公報
は、シンチレータの発光強度の温度依存性を温度による
発光パルスの時間減衰特性を測定することにより温度補
償する放射線モニタである。
は、光ファイバを用いた放射線モニタが多数研究開発さ
れている。まず、特開平６−２０１８３５号公報は、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
ァイバから光を取込む検出光伝送用光ファイバとを備え
た放射線モニタであり、センサ部に電源が不要な放射線
モニタであり、また、特開平６−２５８４４６号公報
は、シンチレータの発光強度の温度依存性を温度による
発光パルスの時間減衰特性を測定することにより温度補
償する放射線モニタである。
【０００６】更に、特開２０００−６５９３７号公報及
び特開２０００−２０８８５０号公報は、センサ部と信
号処理部との距離を長距離にできるようにシンチレータ
内に設置する波長変換ファイバを多重往復させて設置し
て、検出信号の変換率を向上させたものである。
び特開２０００−２０８８５０号公報は、センサ部と信
号処理部との距離を長距離にできるようにシンチレータ
内に設置する波長変換ファイバを多重往復させて設置し
て、検出信号の変換率を向上させたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】まず、これまでメタン
ハイドレートの暴噴を予知する技術は、まだ確立されて
いない。
ハイドレートの暴噴を予知する技術は、まだ確立されて
いない。
【０００８】また、地震予知法の一つとして開発されて
いる水中ラドン検出器は、水中のラドンを機能性分離膜
で検出器内の気相に分離する方式のため、耐圧性として
は水深１００から４００ｍまでの圧力に耐えるのが限界
で、メタンハイドレートを探査・採鉱する水深最大数ｋ
ｍの海底で使用することは困難であるという課題があ
る。
いる水中ラドン検出器は、水中のラドンを機能性分離膜
で検出器内の気相に分離する方式のため、耐圧性として
は水深１００から４００ｍまでの圧力に耐えるのが限界
で、メタンハイドレートを探査・採鉱する水深最大数ｋ
ｍの海底で使用することは困難であるという課題があ
る。
【０００９】更に、これまでの光ファイバを用いた放射
線モニタ（以下では光ファイバ放射線モニタと呼ぶ）
は、温度補償の機能を有するものはあるものの、放射線
入射に伴うシンチレータの発光パルスの時間減衰特性か
ら温度を補償する方式であったため、長距離伝送するよ
うな微弱光計測（シングルフォトンカウンティング）の
領域になると時間減衰特性が測定できず、温度補償でき
ないという課題があった。また、そもそもこれまでの光
ファイバ放射線モニタは、人がセンサ部に容易にアクセ
スできることを想定しているので、センサ部の感度校正
は人がセンサ部を直接操作することができた。例えば、
校正用の放射線源をセンサ部に近接させ、検出信号を確
認し、校正することができた。しかしながら、メタンハ
イドレートを探査・採鉱する水深最大数ｋｍの海底で長
期間モニタリングすることを考えると、人のアクセスは
困難な場合もあり、光ファイバ放射線モニタを遠隔で校
正しなければならないという課題がある。
線モニタ（以下では光ファイバ放射線モニタと呼ぶ）
は、温度補償の機能を有するものはあるものの、放射線
入射に伴うシンチレータの発光パルスの時間減衰特性か
ら温度を補償する方式であったため、長距離伝送するよ
うな微弱光計測（シングルフォトンカウンティング）の
領域になると時間減衰特性が測定できず、温度補償でき
ないという課題があった。また、そもそもこれまでの光
ファイバ放射線モニタは、人がセンサ部に容易にアクセ
スできることを想定しているので、センサ部の感度校正
は人がセンサ部を直接操作することができた。例えば、
校正用の放射線源をセンサ部に近接させ、検出信号を確
認し、校正することができた。しかしながら、メタンハ
イドレートを探査・採鉱する水深最大数ｋｍの海底で長
期間モニタリングすることを考えると、人のアクセスは
困難な場合もあり、光ファイバ放射線モニタを遠隔で校
正しなければならないという課題がある。
【００１０】本発明の目的はこれらの課題を解決し、メ
タンハイドレートの暴噴を予知できる光ファイバ放射線
モニタ及びそれを用いた地殻変動モニタリングシステム
を提供する事にある。
タンハイドレートの暴噴を予知できる光ファイバ放射線
モニタ及びそれを用いた地殻変動モニタリングシステム
を提供する事にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めには、まず、深海の高圧の中で遠隔で放射線計測可能
な方式として、光ファイバ放射線モニタのセンサ部を遠
隔で校正できるようにする。その手段として、シンチレ
ータに励起光を照射する光源と、その光源からの光をシ
ンチレータに伝送する校正用励起光伝送用光ファイバと
設けることにより、シンチレータを光励起する。そこで
発生する検出光（シンチレータの蛍光）は、放射線が入
射したときに発生する検出光とほぼ同じ波長であるた
め、波長変換ファイバで波長変換され、検出光伝送用光
ファイバにより伝送されて放射線モニタの信号処理部に
より検出される。したがって、光源の強度を一定で照射
すれば、測定系に問題がなければ一定の信号強度が検出
されるはずであり、測定系の校正ができ、健全性を確認
できる。また、シンチレータも波長変換ファイバも光発
生の原理は励起光（シンチレータの場合は放射線）を吸
収して蛍光を放出する現象であるが、一般に蛍光現象は
温度が上昇すると蛍光量子収率が減少し、発光寿命が短
くなって、蛍光強度が減少する。センサ部の温度が変化
している場合、光源強度が一定であっても検出信号が変
化することになるが、この変化した信号強度から、予め
測定しておいた温度と検出信号の相関関係を用いてセン
サ部の温度を知ることができるので、温度補償を行うこ
とができる。
めには、まず、深海の高圧の中で遠隔で放射線計測可能
な方式として、光ファイバ放射線モニタのセンサ部を遠
隔で校正できるようにする。その手段として、シンチレ
ータに励起光を照射する光源と、その光源からの光をシ
ンチレータに伝送する校正用励起光伝送用光ファイバと
設けることにより、シンチレータを光励起する。そこで
発生する検出光（シンチレータの蛍光）は、放射線が入
射したときに発生する検出光とほぼ同じ波長であるた
め、波長変換ファイバで波長変換され、検出光伝送用光
ファイバにより伝送されて放射線モニタの信号処理部に
より検出される。したがって、光源の強度を一定で照射
すれば、測定系に問題がなければ一定の信号強度が検出
されるはずであり、測定系の校正ができ、健全性を確認
できる。また、シンチレータも波長変換ファイバも光発
生の原理は励起光（シンチレータの場合は放射線）を吸
収して蛍光を放出する現象であるが、一般に蛍光現象は
温度が上昇すると蛍光量子収率が減少し、発光寿命が短
くなって、蛍光強度が減少する。センサ部の温度が変化
している場合、光源強度が一定であっても検出信号が変
化することになるが、この変化した信号強度から、予め
測定しておいた温度と検出信号の相関関係を用いてセン
サ部の温度を知ることができるので、温度補償を行うこ
とができる。
【００１２】もう一つの方法としては、校正用励起光伝
送用光ファイバを用いることなしに、光源の光を検出光
伝送用光ファイバに直接入射する方法である。この場
合、励起光はシンチレータを励起する波長ではなく、波
長変換ファイバを励起する波長を選択する。照射された
励起光により波長変換ファイバは蛍光を発生し、その蛍
光は検出光伝送用光ファイバを通って信号処理部に帰っ
てくるので、その蛍光強度から、シンチレータ以外の測
定系の校正ができ、かつ、健全性が確認できる。また、
波長変換ファイバの温度が変化している場合は、その温
度を上記の方法と同様に求めることができる。センサ部
の温度はシンチレータも波長変換ファイバもほぼ同様と
見なすことができるので、ここで把握できた温度を用い
て、実際の放射線を検出した場合の検出信号を補正する
ことも可能となる。
送用光ファイバを用いることなしに、光源の光を検出光
伝送用光ファイバに直接入射する方法である。この場
合、励起光はシンチレータを励起する波長ではなく、波
長変換ファイバを励起する波長を選択する。照射された
励起光により波長変換ファイバは蛍光を発生し、その蛍
光は検出光伝送用光ファイバを通って信号処理部に帰っ
てくるので、その蛍光強度から、シンチレータ以外の測
定系の校正ができ、かつ、健全性が確認できる。また、
波長変換ファイバの温度が変化している場合は、その温
度を上記の方法と同様に求めることができる。センサ部
の温度はシンチレータも波長変換ファイバもほぼ同様と
見なすことができるので、ここで把握できた温度を用い
て、実際の放射線を検出した場合の検出信号を補正する
ことも可能となる。
【００１３】更に別の方法として、光源として強度の強
いパルスレーザ光を用い、校正用励起光伝送用光ファイ
バを通して、センサ部のシンチレータ近傍に設置された
Ｘ線発生用ターゲットにそのレーザ光を集光照射するよ
うにする。高強度のパルスレーザ光が物質に照射される
とレーザブレイクダウンにより高密度なプラズマが発生
し、その際ターゲット原子の電子が多数はぎ取られて、
また再結合を起こし、Ｋ殻，Ｌ殻等の特性Ｘ線が発生す
る。このＸ線はセンサ校正用の放射線源となり、このＸ
線を照射されたシンチレータから検出光が発生するの
で、この測定系全体を校正することができる。
いパルスレーザ光を用い、校正用励起光伝送用光ファイ
バを通して、センサ部のシンチレータ近傍に設置された
Ｘ線発生用ターゲットにそのレーザ光を集光照射するよ
うにする。高強度のパルスレーザ光が物質に照射される
とレーザブレイクダウンにより高密度なプラズマが発生
し、その際ターゲット原子の電子が多数はぎ取られて、
また再結合を起こし、Ｋ殻，Ｌ殻等の特性Ｘ線が発生す
る。このＸ線はセンサ校正用の放射線源となり、このＸ
線を照射されたシンチレータから検出光が発生するの
で、この測定系全体を校正することができる。
【００１４】ここで、光ファイバ放射線モニタの感度を
向上させる好ましい手段として、波長変換ファイバの最
適な波長変換を考えた場合、シンチレータの発光波長に
対して最も良く励起され、かつ、発生する蛍光を波長変
換ファイバ自身で全く吸収せず、更に検出光伝送用光フ
ァイバの伝送効率が良い波長帯であることが必要とな
る。ここで、そのような条件を備えた蛍光物質として、
ローダミン、または、ＤＣＭ、またはピリジンを選択す
る。その詳細は実施例において記述する。こうすること
により、好ましい高感度な光ファイバ放射線モニタを構
築できる。
向上させる好ましい手段として、波長変換ファイバの最
適な波長変換を考えた場合、シンチレータの発光波長に
対して最も良く励起され、かつ、発生する蛍光を波長変
換ファイバ自身で全く吸収せず、更に検出光伝送用光フ
ァイバの伝送効率が良い波長帯であることが必要とな
る。ここで、そのような条件を備えた蛍光物質として、
ローダミン、または、ＤＣＭ、またはピリジンを選択す
る。その詳細は実施例において記述する。こうすること
により、好ましい高感度な光ファイバ放射線モニタを構
築できる。
【００１５】そして、好ましくは、こうして校正された
放射線モニタを用いて、地殻変動により発生するラドン
トロンガスをモニタすることにより、メタンハイドレー
ト暴噴に繋がる地殻変動を予知システムを構築すること
ができる。
放射線モニタを用いて、地殻変動により発生するラドン
トロンガスをモニタすることにより、メタンハイドレー
ト暴噴に繋がる地殻変動を予知システムを構築すること
ができる。
【００１６】具体的には、まず、メタンハイドレートを
採鉱する抗井周辺に、光ファイバ放射線モニタのセンサ
部を複数配置し、検出信号を集中監視する監視装置を設
けることにより、抗井周辺の広域の地殻変動を観測する
モニタリングシステムを構築できる。
採鉱する抗井周辺に、光ファイバ放射線モニタのセンサ
部を複数配置し、検出信号を集中監視する監視装置を設
けることにより、抗井周辺の広域の地殻変動を観測する
モニタリングシステムを構築できる。
【００１７】また、メタンハイドレートの探査の場合に
は、探査船から曳航されるフィッシュ型センサの中に光
ファイバ放射線モニタのセンサ部を備えることにより、
必要な海域のラドン量を測定することで地殻変動を観測
する好ましいモニタリングシステムを構築できる。
は、探査船から曳航されるフィッシュ型センサの中に光
ファイバ放射線モニタのセンサ部を備えることにより、
必要な海域のラドン量を測定することで地殻変動を観測
する好ましいモニタリングシステムを構築できる。
【００１８】更に、好ましくは、海面に浮遊させたブイ
の中に、放射線モニタの信号処理部を内蔵し、このブイ
から海底近傍に放射線モニタセンサ部を引き下ろすこと
により、観測したい海底の地殻変動の定点観測が可能と
なる。このブイで測定した信号は無線で送信することに
より、連続監視が可能となる。さらに、ブイのセンサ類
を駆動する電力は、内蔵バッテリで可能であり、太陽光
発電素子を備えることでバッテリの交換なく長期間計測
することも可能である。
の中に、放射線モニタの信号処理部を内蔵し、このブイ
から海底近傍に放射線モニタセンサ部を引き下ろすこと
により、観測したい海底の地殻変動の定点観測が可能と
なる。このブイで測定した信号は無線で送信することに
より、連続監視が可能となる。さらに、ブイのセンサ類
を駆動する電力は、内蔵バッテリで可能であり、太陽光
発電素子を備えることでバッテリの交換なく長期間計測
することも可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細な説明を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の校正機能付き光
ファイバ放射線モニタの一実施例を示す。本実施例の光
ファイバ放射線モニタは、センサ部２０と信号処理部２
１とが検出光伝送用光ファイバ５と校正用励起光伝送用
光ファイバ６により接続されている。センサ部２０は、
センサ部ケースａ１，シンチレータ２，波長変換ファイ
バ３，センサ部ケースｂ４で構成される。海中の深さ数
百ｍから数ｋｍでは、水圧が数十から百数十気圧と非常
に高い圧力となるため、センサ部ケースａ１およびセン
サ部ケースｂ４は、その圧力に耐える強度と、耐水性を
備える必要があるため、強度の強い金属で構成する。し
かしながら、放射線を検出するためには、放射線がセン
サ部ケースａ１を透過しなければいけないため、センサ
部ケースａ１の厚みは極端に厚くすることはできない。
また、放射線計測の観点ではアルミなどの放射線透過性
の良いものを用いる方がよい。したがって、センサ部ケ
ースａ１およびセンサ部ケースｂ４は材料面だけでな
く、構造の面でも強度の高いものにする必要があり、必
要に応じて、内部に補強のための支持材を備えることも
有効である。また、図１では円筒形の形状を図示してい
るが、より強度の強い球状にすることも有効である。
例を用いて説明する。図１は、本発明の校正機能付き光
ファイバ放射線モニタの一実施例を示す。本実施例の光
ファイバ放射線モニタは、センサ部２０と信号処理部２
１とが検出光伝送用光ファイバ５と校正用励起光伝送用
光ファイバ６により接続されている。センサ部２０は、
センサ部ケースａ１，シンチレータ２，波長変換ファイ
バ３，センサ部ケースｂ４で構成される。海中の深さ数
百ｍから数ｋｍでは、水圧が数十から百数十気圧と非常
に高い圧力となるため、センサ部ケースａ１およびセン
サ部ケースｂ４は、その圧力に耐える強度と、耐水性を
備える必要があるため、強度の強い金属で構成する。し
かしながら、放射線を検出するためには、放射線がセン
サ部ケースａ１を透過しなければいけないため、センサ
部ケースａ１の厚みは極端に厚くすることはできない。
また、放射線計測の観点ではアルミなどの放射線透過性
の良いものを用いる方がよい。したがって、センサ部ケ
ースａ１およびセンサ部ケースｂ４は材料面だけでな
く、構造の面でも強度の高いものにする必要があり、必
要に応じて、内部に補強のための支持材を備えることも
有効である。また、図１では円筒形の形状を図示してい
るが、より強度の強い球状にすることも有効である。
【００２０】シンチレータ２としては、ＮａＩ(Ｔｌ)結
晶が最も感度が高い点で有効であるが、潮解性を有して
いるという弱点を持っている。そこで、感度はＮａＩ
(Ｔｌ)に比べ半減するが潮解性のないＣｓＦ２（Ｅｕ）
やＣｄＷＯ４などを使用することも考えられる。この光
ファイバ放射線モニタで検出する放射線はγ線（Ｘ線）
であり、それがシンチレータ２に入射すると発光（蛍
光）を発生する。発生する光子数は放射線からの吸収エ
ネルギー１ＭｅＶあたり約３８００個である。この光子
を波長変換ファイバ３のコア中の蛍光性物質で吸収し、
蛍光を放出することで、波長を長波長側に変換する。こ
のとき、その蛍光波長は伝送する検出光伝送用光ファイ
バ５の伝送損失に少ない波長に変換するが、その点に関
しては後述する。この図１では波長変換ファイバ３はシ
ンチレータ２内を一往復しているが、シンチレータ２の
発光を効率良く波長変換ファイバ３に吸収させるため、
更に多重に往復させても良い。
晶が最も感度が高い点で有効であるが、潮解性を有して
いるという弱点を持っている。そこで、感度はＮａＩ
(Ｔｌ)に比べ半減するが潮解性のないＣｓＦ２（Ｅｕ）
やＣｄＷＯ４などを使用することも考えられる。この光
ファイバ放射線モニタで検出する放射線はγ線（Ｘ線）
であり、それがシンチレータ２に入射すると発光（蛍
光）を発生する。発生する光子数は放射線からの吸収エ
ネルギー１ＭｅＶあたり約３８００個である。この光子
を波長変換ファイバ３のコア中の蛍光性物質で吸収し、
蛍光を放出することで、波長を長波長側に変換する。こ
のとき、その蛍光波長は伝送する検出光伝送用光ファイ
バ５の伝送損失に少ない波長に変換するが、その点に関
しては後述する。この図１では波長変換ファイバ３はシ
ンチレータ２内を一往復しているが、シンチレータ２の
発光を効率良く波長変換ファイバ３に吸収させるため、
更に多重に往復させても良い。
【００２１】検出光伝送用光ファイバ５は、ガラス製の
光ファイバが伝送損失が少なく、数百ｍから数ｋｍの長
さで検出光を伝送する。この図１では、光ファイバのみ
を記載しているが、海中を数百ｍから数ｋｍの長さで引
き回すので、強度を持たせるため金属製のカバーを被覆
したり、更には強度補強のため金属製ワイヤーを結合さ
せたりすることが考えられる。伝送された検出光は信号
処理部２１に伝送され、光検出器７で電気信号に変換
し、前置増幅器８及び増幅器９で信号増幅して、波高弁
別器１０に掛ける。この波高弁別器１０で、ノイズ成分
である低レベルの電気信号をカットし、真の検出光の信
号のみをカウンタ１１でカウントして、コンピュータ１
２で演算・記録する。光検出器７としては、光電子増倍
管や高感度なフォトダイオード素子等を用いる。前置増
幅器８は光検出器７に直結して用いるものであるが、増
幅器９，波高弁別器１０，カウンタ１１はＮＩＭモジュ
ールといわれる従来から放射線計測に用いられるモジュ
ールタイプのものや、最近はパーソナルコンピュータに
内蔵するボードやカードとして一体になったものもあ
り、要求されるサイズや精度に応じて選択することがで
きる。
光ファイバが伝送損失が少なく、数百ｍから数ｋｍの長
さで検出光を伝送する。この図１では、光ファイバのみ
を記載しているが、海中を数百ｍから数ｋｍの長さで引
き回すので、強度を持たせるため金属製のカバーを被覆
したり、更には強度補強のため金属製ワイヤーを結合さ
せたりすることが考えられる。伝送された検出光は信号
処理部２１に伝送され、光検出器７で電気信号に変換
し、前置増幅器８及び増幅器９で信号増幅して、波高弁
別器１０に掛ける。この波高弁別器１０で、ノイズ成分
である低レベルの電気信号をカットし、真の検出光の信
号のみをカウンタ１１でカウントして、コンピュータ１
２で演算・記録する。光検出器７としては、光電子増倍
管や高感度なフォトダイオード素子等を用いる。前置増
幅器８は光検出器７に直結して用いるものであるが、増
幅器９，波高弁別器１０，カウンタ１１はＮＩＭモジュ
ールといわれる従来から放射線計測に用いられるモジュ
ールタイプのものや、最近はパーソナルコンピュータに
内蔵するボードやカードとして一体になったものもあ
り、要求されるサイズや精度に応じて選択することがで
きる。
【００２２】ここで、光ファイバ放射線モニタのセンサ
部２０を遠隔で校正できるようにするため、シンチレー
タに励起光を照射する校正用光源１３と、その校正用光
源１３からの光をシンチレータに伝送する校正用励起光
伝送用光ファイバ６と設けることにより、シンチレータ
を光励起する。校正用光源１３としてはできるだけ短波
長の光が望ましいが、光ファイバで伝送できる波長は紫
外線（波長２００ｎｍ）までであるが、伝送損失を考慮
して、光源を選択する必要がある。具体的には、水銀ラ
ンプ（波長２４５ｎｍ）のような放電型ランプやエキシ
マレーザ（波長１９３ｎｍ，２４８ｎｍ）などの紫外レ
ーザを用いる。一般にシンチレータ２は可視光に対して
は吸収しないものの、紫外線に関しては吸収する物質が
あり、その吸収の際に発生する検出光（シンチレータの
蛍光）は、放射線が入射したときに発生する検出光とほ
ぼ同じ波長である。したがって、波長変換ファイバ３で
波長変換され、検出光伝送用光ファイバ５により伝送さ
れて信号処理部２１により検出される。したがって、校
正用光源１３の強度を一定で照射すれば、測定系が正常
であれば一定の信号強度が検出され、測定系の校正がで
きると共に、健全性を確認できる。
部２０を遠隔で校正できるようにするため、シンチレー
タに励起光を照射する校正用光源１３と、その校正用光
源１３からの光をシンチレータに伝送する校正用励起光
伝送用光ファイバ６と設けることにより、シンチレータ
を光励起する。校正用光源１３としてはできるだけ短波
長の光が望ましいが、光ファイバで伝送できる波長は紫
外線（波長２００ｎｍ）までであるが、伝送損失を考慮
して、光源を選択する必要がある。具体的には、水銀ラ
ンプ（波長２４５ｎｍ）のような放電型ランプやエキシ
マレーザ（波長１９３ｎｍ，２４８ｎｍ）などの紫外レ
ーザを用いる。一般にシンチレータ２は可視光に対して
は吸収しないものの、紫外線に関しては吸収する物質が
あり、その吸収の際に発生する検出光（シンチレータの
蛍光）は、放射線が入射したときに発生する検出光とほ
ぼ同じ波長である。したがって、波長変換ファイバ３で
波長変換され、検出光伝送用光ファイバ５により伝送さ
れて信号処理部２１により検出される。したがって、校
正用光源１３の強度を一定で照射すれば、測定系が正常
であれば一定の信号強度が検出され、測定系の校正がで
きると共に、健全性を確認できる。
【００２３】また、シンチレータ２も波長変換ファイバ
３も光発生の原理は前述のように蛍光現象であり、温度
上昇による蛍光強度減少はシンチレータ２でも波長変換
ファイバ３でも生じる。すなわち、センサ部２０の温度
が変化している場合、光源強度が一定であっても検出信
号が変化し、この変化した信号強度から、予め測定して
おいた温度と検出信号の相関関係を用いてセンサ部の温
度を知ることができるので、温度補償を行う機能を実現
できるのは前述の通りである。
３も光発生の原理は前述のように蛍光現象であり、温度
上昇による蛍光強度減少はシンチレータ２でも波長変換
ファイバ３でも生じる。すなわち、センサ部２０の温度
が変化している場合、光源強度が一定であっても検出信
号が変化し、この変化した信号強度から、予め測定して
おいた温度と検出信号の相関関係を用いてセンサ部の温
度を知ることができるので、温度補償を行う機能を実現
できるのは前述の通りである。
【００２４】次に、本発明の校正機能付き光ファイバ放
射線モニタの別の実施例を図２を用いて説明する。図２
に示す実施例は、放射線を検出し信号処理する方法及び
装置は、図１に示す実施例と同様であるが、センサ部２
０の校正方法が異なる実施例である。以下、本実施例の
校正方法に関して記述する。
射線モニタの別の実施例を図２を用いて説明する。図２
に示す実施例は、放射線を検出し信号処理する方法及び
装置は、図１に示す実施例と同様であるが、センサ部２
０の校正方法が異なる実施例である。以下、本実施例の
校正方法に関して記述する。
【００２５】本実施例では、図１の実施例のように校正
用励起光伝送用光ファイバ６を用いず、検出光伝送用光
ファイバ５のみで校正する方法である。まず、本実施例
では、校正用光源１３の光を検出光伝送用光ファイバ５
で波長変換ファイバ３に伝送し、波長変換ファイバ３を
その励起光で励起して発生する蛍光を、検出光伝送用光
ファイバ５で信号処理部２１へ伝送して、その蛍光強度
を測定するようにする。校正用光源１３としては波長変
換ファイバ３の吸収波長の光を用いる。具体的には、波
長変換ファイバ３はシンチレータ２の光を吸収するよう
設計されているので、シンチレータ２の発光波長（３５
０−４５０ｎｍ）に合わせた波長を選択することにな
り、キセノンランプのような放電型ランプの光を分光し
て用いたり、アルゴンイオンレーザや青色半導体レーザ
などの波長４００ｎｍ近辺のレーザを用いることもでき
る。このようにすることにより、波長変換ファイバ３の
蛍光は検出光伝送用光ファイバ５により伝送されて信号
処理部２１により検出される。また、校正用光源１３で
励起されて検出される波長変換ファイバ３の蛍光は、校
正用光源１３の光強度に比例し、この光強度が十分高け
れば、信号処理部２１は放射線計測用に信号処理部２１
と同じものが使用できる。よって、蛍光寿命を計るよう
な高価なパルス時間分解計測装置を別途設ける必要はな
い。以上のことから、校正用光源１３の強度を一定で照
射すれば、測定系が正常であれば一定の信号強度が検出
され、シンチレータ２を除くすべての測定系の校正がで
きると共に、健全性を確認できる。
用励起光伝送用光ファイバ６を用いず、検出光伝送用光
ファイバ５のみで校正する方法である。まず、本実施例
では、校正用光源１３の光を検出光伝送用光ファイバ５
で波長変換ファイバ３に伝送し、波長変換ファイバ３を
その励起光で励起して発生する蛍光を、検出光伝送用光
ファイバ５で信号処理部２１へ伝送して、その蛍光強度
を測定するようにする。校正用光源１３としては波長変
換ファイバ３の吸収波長の光を用いる。具体的には、波
長変換ファイバ３はシンチレータ２の光を吸収するよう
設計されているので、シンチレータ２の発光波長（３５
０−４５０ｎｍ）に合わせた波長を選択することにな
り、キセノンランプのような放電型ランプの光を分光し
て用いたり、アルゴンイオンレーザや青色半導体レーザ
などの波長４００ｎｍ近辺のレーザを用いることもでき
る。このようにすることにより、波長変換ファイバ３の
蛍光は検出光伝送用光ファイバ５により伝送されて信号
処理部２１により検出される。また、校正用光源１３で
励起されて検出される波長変換ファイバ３の蛍光は、校
正用光源１３の光強度に比例し、この光強度が十分高け
れば、信号処理部２１は放射線計測用に信号処理部２１
と同じものが使用できる。よって、蛍光寿命を計るよう
な高価なパルス時間分解計測装置を別途設ける必要はな
い。以上のことから、校正用光源１３の強度を一定で照
射すれば、測定系が正常であれば一定の信号強度が検出
され、シンチレータ２を除くすべての測定系の校正がで
きると共に、健全性を確認できる。
【００２６】また、この実施例でも前述の実施例と同様
に、温度補償を行う機能を実現できる。この実施例では
波長変換ファイバ３の温度を求めることになるが、セン
サ部２０の温度はシンチレータ２も波長変換ファイバ３
もほぼ同様と見なすことができるので、ここで把握でき
た温度を用いて、実際の放射線を検出した場合の検出信
号を補正することが可能である。
に、温度補償を行う機能を実現できる。この実施例では
波長変換ファイバ３の温度を求めることになるが、セン
サ部２０の温度はシンチレータ２も波長変換ファイバ３
もほぼ同様と見なすことができるので、ここで把握でき
た温度を用いて、実際の放射線を検出した場合の検出信
号を補正することが可能である。
【００２７】次に、本発明の校正機能付き光ファイバ放
射線モニタの更に別の実施例を図３を用いて説明する。
本実施例は、放射線を検出し信号処理する方法及び装置
は、図１に示す実施例と同様であるが、センサ部２０の
校正方法が異なるもう一つの実施例である。以下、本実
施例の校正方法に関して記述する。
射線モニタの更に別の実施例を図３を用いて説明する。
本実施例は、放射線を検出し信号処理する方法及び装置
は、図１に示す実施例と同様であるが、センサ部２０の
校正方法が異なるもう一つの実施例である。以下、本実
施例の校正方法に関して記述する。
【００２８】本実施例では、図３に示すように、光源と
して強度の強いパルスレーザ１５を用い、校正用励起光
伝送用光ファイバ６を通して、センサ部２０のシンチレ
ータ２近傍に設置されたＸ線発生用ターゲット１７にそ
のレーザ光を集光照射するようにする。パルスレーザ１
５としては、パルス幅が１０ｎｓ以下、パルスエネルギ
ーとしては数十ｍＪ以上で、高ければ高いほど良いが、
高すぎると校正用励起光伝送用光ファイバ６に損傷が起
きるため、一本の光ファイバに対し数百ｍＪ程度が限界
である。Ｘ線発生用ターゲット１７に照射するエネルギ
ーが足りなければ、複数の校正用励起光伝送用光ファイ
バ６で分割して伝送することも可能である。
して強度の強いパルスレーザ１５を用い、校正用励起光
伝送用光ファイバ６を通して、センサ部２０のシンチレ
ータ２近傍に設置されたＸ線発生用ターゲット１７にそ
のレーザ光を集光照射するようにする。パルスレーザ１
５としては、パルス幅が１０ｎｓ以下、パルスエネルギ
ーとしては数十ｍＪ以上で、高ければ高いほど良いが、
高すぎると校正用励起光伝送用光ファイバ６に損傷が起
きるため、一本の光ファイバに対し数百ｍＪ程度が限界
である。Ｘ線発生用ターゲット１７に照射するエネルギ
ーが足りなければ、複数の校正用励起光伝送用光ファイ
バ６で分割して伝送することも可能である。
【００２９】この高強度のパルスレーザ光を数十μｍ以
下に集光して、Ｘ線発生用ターゲット１７に照射すると
レーザブレイクダウンにより高密度なプラズマが発生
し、その際ターゲット原子の電子が多数はぎ取られて、
また再結合を起こし、Ｋ殻，Ｌ殻等の特性Ｘ線が発生す
る。Ｘ線発生用ターゲット１７としては、例えば銅を用
いれば約８ｋｅＶの特性Ｘ線が発生する。このＸ線はセ
ンサ校正用の放射線源となり、このＸ線を照射されたシ
ンチレータ２から検出光が発生するので、この測定系全
体を校正することができると共に、健全性を確認でき
る。また、この実施例でも前述の実施例と同様に、温度
補償を行う機能を実現できる。
下に集光して、Ｘ線発生用ターゲット１７に照射すると
レーザブレイクダウンにより高密度なプラズマが発生
し、その際ターゲット原子の電子が多数はぎ取られて、
また再結合を起こし、Ｋ殻，Ｌ殻等の特性Ｘ線が発生す
る。Ｘ線発生用ターゲット１７としては、例えば銅を用
いれば約８ｋｅＶの特性Ｘ線が発生する。このＸ線はセ
ンサ校正用の放射線源となり、このＸ線を照射されたシ
ンチレータ２から検出光が発生するので、この測定系全
体を校正することができると共に、健全性を確認でき
る。また、この実施例でも前述の実施例と同様に、温度
補償を行う機能を実現できる。
【００３０】次に、センサ部２０と信号処理部２１の距
離を更に長距離にするための波長変換ファイバ３の構成
について以下に述べる。より長距離にするためには、波
長変換ファイバ３はシンチレータ２の発光を効率良く吸
収すると共に、効率良く蛍光を発光しなければならない
が、その際、その蛍光を波長変換ファイバ３自体で吸収
しないように、吸収波長と蛍光波長が完全に離れている
必要がある。また、その蛍光波長が検出光伝送用光ファ
イバ５での伝送損失が少ないことが必要である。ここ
で、シンチレータの代表としてＮａＩシンチレータの発
光強度スペクトルを図４に示す。ＮａＩシンチレータの
発光は４１０ｎｍをピークとし、３００ｎｍから５５０
ｎｍの広い範囲に広がっている。したがって、波長変換
ファイバ３の吸収波長はこの図４に近ければ近いほど望
ましい。一方、伝送用光ファイバとして一般的なガラス
ファイバの伝送損失スペクトルの一例を図５を示す。図
５から、４００ｎｍから１０００ｎｍの可視光から近赤
外光の範囲では、長波長側であればあるほど（９４０ｎ
ｍの小ピークを除いて）伝送損失が小さいことがわか
る。よって、波長変換ファイバ３の蛍光は、長波長側で
あることがよく、実効的には６００ｎｍ以上であること
が望まれる。
離を更に長距離にするための波長変換ファイバ３の構成
について以下に述べる。より長距離にするためには、波
長変換ファイバ３はシンチレータ２の発光を効率良く吸
収すると共に、効率良く蛍光を発光しなければならない
が、その際、その蛍光を波長変換ファイバ３自体で吸収
しないように、吸収波長と蛍光波長が完全に離れている
必要がある。また、その蛍光波長が検出光伝送用光ファ
イバ５での伝送損失が少ないことが必要である。ここ
で、シンチレータの代表としてＮａＩシンチレータの発
光強度スペクトルを図４に示す。ＮａＩシンチレータの
発光は４１０ｎｍをピークとし、３００ｎｍから５５０
ｎｍの広い範囲に広がっている。したがって、波長変換
ファイバ３の吸収波長はこの図４に近ければ近いほど望
ましい。一方、伝送用光ファイバとして一般的なガラス
ファイバの伝送損失スペクトルの一例を図５を示す。図
５から、４００ｎｍから１０００ｎｍの可視光から近赤
外光の範囲では、長波長側であればあるほど（９４０ｎ
ｍの小ピークを除いて）伝送損失が小さいことがわか
る。よって、波長変換ファイバ３の蛍光は、長波長側で
あることがよく、実効的には６００ｎｍ以上であること
が望まれる。
【００３１】ところで、波長変換ファイバ３は、コアに
蛍光物質を適量含ませたものであるが、従来その蛍光物
質は光ファイバ放射線モニタに十分最適化されたものと
はいえなかった。上述の検討を纏めると、最適な条件と
しては、 吸収波長がシンチレータの発光波長によく一致してい
ること（３００−５００ｎｍ）、 吸収波長と蛍光波長が完全に離れていること、 蛍光波長は光ファイバの伝送損失が低いこと（６００
ｎｍ以上）、 となる。そこで、これらを満たす蛍光物質として、Rhod
amine6G,DCM,Pyridine1の３種の蛍光物質を選択した。
これらの蛍光物質の特性を表１に示しており、ま
蛍光物質を適量含ませたものであるが、従来その蛍光物
質は光ファイバ放射線モニタに十分最適化されたものと
はいえなかった。上述の検討を纏めると、最適な条件と
しては、 吸収波長がシンチレータの発光波長によく一致してい
ること（３００−５００ｎｍ）、 吸収波長と蛍光波長が完全に離れていること、 蛍光波長は光ファイバの伝送損失が低いこと（６００
ｎｍ以上）、 となる。そこで、これらを満たす蛍光物質として、Rhod
amine6G,DCM,Pyridine1の３種の蛍光物質を選択した。
これらの蛍光物質の特性を表１に示しており、ま
【００３２】
【表１】
【００３３】た、約４００ｎｍの光源で照射された際の
蛍光スペクトルを図６に示す。表１及び図６から、これ
らの蛍光物質はいずれも上記の３条件を満たしているこ
とがわかる。吸収波長の長波長側と、蛍光波長の短波長
側が１０ｎｍ程度重なっているケースもあるが、強度の
弱い領域であり、十分無視できる。更に、これらの蛍光
物質は有機物質であることから、プラスチックファイバ
のコアに容易に含有させることが可能である。このよう
にこれらの蛍光物質を用いると、シンチレータの検出光
の変換効率及び光ファイバ伝送効率が向上し、伝送距離
を長くすることができる。
蛍光スペクトルを図６に示す。表１及び図６から、これ
らの蛍光物質はいずれも上記の３条件を満たしているこ
とがわかる。吸収波長の長波長側と、蛍光波長の短波長
側が１０ｎｍ程度重なっているケースもあるが、強度の
弱い領域であり、十分無視できる。更に、これらの蛍光
物質は有機物質であることから、プラスチックファイバ
のコアに容易に含有させることが可能である。このよう
にこれらの蛍光物質を用いると、シンチレータの検出光
の変換効率及び光ファイバ伝送効率が向上し、伝送距離
を長くすることができる。
【００３４】これまで論じた光ファイバ放射線モニタを
用いてメタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知
システムとしての実施例を図７に示す。この図は、メタ
ンハイドレートを採鉱する抗井周辺に適用した実施例で
ある。メタンハイドレートを採鉱する抗井はこの図のよ
うに浮遊式メタンハイドレート生産装置３０などが用い
られ、数百ｍから数ｋｍの海底から、ドリルパイプ３
１，ライザーパイプ３２などによりメタンハイドレート
を汲み上げる。この抗井周辺の海底に光ファイバ放射線
モニタのセンサ部２０を複数配置し、検出光伝送用光フ
ァイバ５及び校正用励起光伝送用光ファイバ６を抗井の
制御室に集約し、そこで検出信号を集中監視する監視装
置を設ける。このシステムにより、抗井周辺の数ｋｍに
渡る広域の地殻変動を観測するモニタリングシステムを
構築できる。この光ファイバ放射線モニタは、ラドンの
みでなく、他の物質からのガンマ線（Ｘ線）も検出する
が、それらのバックグラウンドは通常ほぼ一定であり、
長期間に渡り継続的に測定する中で、急に変化が現れた
場合、海底での亀裂の発生などの地殻変動により海底地
層中のラドンが海底面まで噴き出てきたものと考えられ
る。したがって、その検出信号の差分を監視することに
よりメタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知で
きる。なお、このシステムで用いる放射線計測器は、必
ずしも光ファイバ放射線モニタのみに限定するものでは
なく、半導体放射線検出器などの利用も考えられる。但
し、センサ部に電源供給が不要という点で、光ファイバ
放射線モニタが優れているといえる。
用いてメタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知
システムとしての実施例を図７に示す。この図は、メタ
ンハイドレートを採鉱する抗井周辺に適用した実施例で
ある。メタンハイドレートを採鉱する抗井はこの図のよ
うに浮遊式メタンハイドレート生産装置３０などが用い
られ、数百ｍから数ｋｍの海底から、ドリルパイプ３
１，ライザーパイプ３２などによりメタンハイドレート
を汲み上げる。この抗井周辺の海底に光ファイバ放射線
モニタのセンサ部２０を複数配置し、検出光伝送用光フ
ァイバ５及び校正用励起光伝送用光ファイバ６を抗井の
制御室に集約し、そこで検出信号を集中監視する監視装
置を設ける。このシステムにより、抗井周辺の数ｋｍに
渡る広域の地殻変動を観測するモニタリングシステムを
構築できる。この光ファイバ放射線モニタは、ラドンの
みでなく、他の物質からのガンマ線（Ｘ線）も検出する
が、それらのバックグラウンドは通常ほぼ一定であり、
長期間に渡り継続的に測定する中で、急に変化が現れた
場合、海底での亀裂の発生などの地殻変動により海底地
層中のラドンが海底面まで噴き出てきたものと考えられ
る。したがって、その検出信号の差分を監視することに
よりメタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知で
きる。なお、このシステムで用いる放射線計測器は、必
ずしも光ファイバ放射線モニタのみに限定するものでは
なく、半導体放射線検出器などの利用も考えられる。但
し、センサ部に電源供給が不要という点で、光ファイバ
放射線モニタが優れているといえる。
【００３５】また、メタンハイドレート探査の場合の地
殻変動予知システムの実施例を図８に示す。図８には、
まず、探査船３３から曳航されるフィッシュ型センサ３
４の中に光ファイバ放射線モニタのセンサ部２０を備え
ることにより、探査が必要な海域のラドン量を測定する
ことで地殻変動を観測するモニタリングシステムを構築
できる。この図には図示していないが、信号処理部２１
は探査船３３の中に設置してある。このフィッシュ型セ
ンサ３４で測定した結果をＧＰＳ等の位置情報と共に記
録し、以前の結果と比較することにより、ラドンの存在
の有無を把握し、地殻変動を予知することができる。
殻変動予知システムの実施例を図８に示す。図８には、
まず、探査船３３から曳航されるフィッシュ型センサ３
４の中に光ファイバ放射線モニタのセンサ部２０を備え
ることにより、探査が必要な海域のラドン量を測定する
ことで地殻変動を観測するモニタリングシステムを構築
できる。この図には図示していないが、信号処理部２１
は探査船３３の中に設置してある。このフィッシュ型セ
ンサ３４で測定した結果をＧＰＳ等の位置情報と共に記
録し、以前の結果と比較することにより、ラドンの存在
の有無を把握し、地殻変動を予知することができる。
【００３６】更にこの図では、海面に浮遊させたブイ３
５の中に、放射線モニタの信号処理部２１を内蔵し、こ
のブイ３５から海底近傍に放射線モニタセンサ部２０を
引き下ろされることにより、観測したい海底の地殻変動
の定点観測が可能とするシステムを表している。このブ
イ３５で測定した信号は無線で送信することにより、例
えば探査船３３や浮遊式メタンハイドレート生産装置３
０で集中監視することが可能となる。さらに、ブイ３５
のセンサ類を駆動する電力は、内蔵バッテリで可能であ
り、太陽光発電素子をブイ３５の表面に備えることでバ
ッテリの交換なく長期間計測することも可能である。
５の中に、放射線モニタの信号処理部２１を内蔵し、こ
のブイ３５から海底近傍に放射線モニタセンサ部２０を
引き下ろされることにより、観測したい海底の地殻変動
の定点観測が可能とするシステムを表している。このブ
イ３５で測定した信号は無線で送信することにより、例
えば探査船３３や浮遊式メタンハイドレート生産装置３
０で集中監視することが可能となる。さらに、ブイ３５
のセンサ類を駆動する電力は、内蔵バッテリで可能であ
り、太陽光発電素子をブイ３５の表面に備えることでバ
ッテリの交換なく長期間計測することも可能である。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、これまで実現できなか
ったメタンハイドレートの暴噴を予知する技術を実現す
ることができ、特に、遠隔で校正可能で高感度な光ファ
イバ放射線モニタを実現することで、その光ファイバ放
射線モニタを用いた地殻変動モニタリングシステムを可
能にできる。
ったメタンハイドレートの暴噴を予知する技術を実現す
ることができ、特に、遠隔で校正可能で高感度な光ファ
イバ放射線モニタを実現することで、その光ファイバ放
射線モニタを用いた地殻変動モニタリングシステムを可
能にできる。
【図１】本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタ
の一実施例を示す図である。
の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタ
の別の一実施例を示す図である。
の別の一実施例を示す図である。
【図３】本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタ
の更に別の一実施例を示す図である。
の更に別の一実施例を示す図である。
【図４】ＮａＩシンチレータの発光強度スペクトルを示
す図である。
す図である。
【図５】伝送用光ファイバの伝送損失スペクトルを示す
図である。
図である。
【図６】波長変換ファイバに添加する蛍光物質の発光ス
ペクトルを示す図である。
ペクトルを示す図である。
【図７】本発明の地殻変動モニタリングシステムをメタ
ンハイドレート用浮遊生産装置の周辺に配置した図であ
る。
ンハイドレート用浮遊生産装置の周辺に配置した図であ
る。
【図８】本発明の地殻変動モニタリングシステムをフィ
ッシュ型センサ及びブイ型センサに適用した図である。
ッシュ型センサ及びブイ型センサに適用した図である。
１…センサ部ケースａ、２…シンチレータ、３…波長変
換ファイバ、４…センサ部ケースｂ、５…検出光伝送用
光ファイバ、６…校正用励起光伝送用光ファイバ、７…
光検出器、８…前置増幅器、９…増幅器、１０…波高弁
別器、１１…カウンタ、１２…コンピュータ、１３…校
正用光源、１４…集光レンズ、１５…パルスレーザ、１
６…集光レンズ、１７…Ｘ線発生用ターゲット、２０…
センサ部、２１…信号処理部、３０…浮遊式メタンハイ
ドレート生産装置、３１…ドリルパイプ、３２…ライザ
ーパイプ、３３…探査船、３４…フィッシュ型センサ、
３５…ブイ。
換ファイバ、４…センサ部ケースｂ、５…検出光伝送用
光ファイバ、６…校正用励起光伝送用光ファイバ、７…
光検出器、８…前置増幅器、９…増幅器、１０…波高弁
別器、１１…カウンタ、１２…コンピュータ、１３…校
正用光源、１４…集光レンズ、１５…パルスレーザ、１
６…集光レンズ、１７…Ｘ線発生用ターゲット、２０…
センサ部、２１…信号処理部、３０…浮遊式メタンハイ
ドレート生産装置、３１…ドリルパイプ、３２…ライザ
ーパイプ、３３…探査船、３４…フィッシュ型センサ、
３５…ブイ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 掘次 睦
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社日立製作所内
(72)発明者 本地 章夫
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社日立製作所内
Ｆターム(参考） 2G088 AA03 EE08 EE11 EE30 FF04
FF05 FF06 GG10 GG15 GG17
JJ01 JJ09 JJ22 JJ23 JJ36
LL28
Claims (11)
- 【請求項１】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込む検出光伝送用光フ
ァイバとを備えた放射線モニタにおいて、前記シンチレ
ータに励起光を照射する光源と、その光源からの光をシ
ンチレータに伝送する校正用励起光伝送用光ファイバ
と、前記シンチレータが励起されて発生する検出光によ
り放射線モニタの感度を校正する演算装置とを備えたこ
とを特徴とする光ファイバ放射線モニタ。 - 【請求項２】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込む検出光伝送用光フ
ァイバとを備えた放射線モニタにおいて、前記波長変換
ファイバを励起する光を前記検出光伝送用光ファイバを
用いて照射する光源と、前記波長変換ファイバが励起さ
れて発生する蛍光強度により前記シンチレータ及び波長
変換ファイバの温度を換算し、放射線モニタの感度の温
度補正をする演算装置とを備えたことを特徴とする光フ
ァイバ放射線モニタ。 - 【請求項３】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込む検出光伝送用光フ
ァイバとを備えた放射線モニタにおいて、レーザプラズ
マ現象によりＸ線を発生させるためのパルスレーザ光源
と、そのパルスレーザ光源のレーザ光を伝送する光ファ
イバと、前記レーザ光が照射されることによりＸ線を発
生させるためにシンチレータ近傍に設置されたＸ線発生
用ターゲットと、発生するＸ線により放射線モニタの感
度を校正する演算装置とを備えたことを特徴とする光フ
ァイバ放射線モニタ。 - 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかの光フ
ァイバ放射線モニタにおいて、前記波長変換ファイバの
蛍光性物質がローダミン、または、ＤＣＭ、またはピリ
ジンであることを特徴とする光ファイバ放射線モニタ。 - 【請求項５】放射線モニタを用いて、地殻変動により発
生するラドントロンガスをモニタすることにより、地殻
変動を予知することを特徴とする地殻変動モニタリング
システム。 - 【請求項６】請求項５記載の放射線モニタが、請求項１
ないし請求項４のいずれかに記載の光ファイバ放射線モ
ニタであることを特徴とする地殻変動モニタリングシス
テム。 - 【請求項７】請求項５または請求項６の地殻変動モニタ
リングシステムにおいて、メタンハイドレート等を採鉱
する抗井周辺に複数配置された放射線モニタと、前記放
射線モニタの信号を集中監視する監視装置とにより抗井
周辺の地殻変動を観測することを特徴とする地殻変動モ
ニタリングシステム。 - 【請求項８】請求項５または請求項６の地殻変動モニタ
リングシステムにおいて、メタンハイドレート等を探査
する探査船から曳航されるフィッシュ型センサと、前記
フィッシュ型センサの中に備えられた放射線モニタとに
より海底の地殻変動を観測することを特徴とする地殻変
動モニタリングシステム。 - 【請求項９】請求項５または請求項６の地殻変動モニタ
リングシステムにおいて、海面に浮遊し、放射線モニタ
の信号処理部を内蔵したブイと、前記ブイから海底近傍
に引き下ろされた放射線モニタとにより海底の地殻変動
を観測することを特徴とする地殻変動モニタリングシス
テム。 - 【請求項１０】請求項９の地殻変動モニタリングシステ
ムにおいて、前記ブイで測定した信号を無線で送信する
装置をブイに内蔵することを特徴とする地殻変動モニタ
リングシステム。 - 【請求項１１】請求項９または請求項１０の地殻変動モ
ニタリングシステムにおいて、前記ブイに内蔵された機
器に電力を供給するバッテリと、そのバッテリに電力を
供給する太陽光発電素子を備えることを特徴とする地殻
変動モニタリングシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001282567A JP3812390B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いたモニタリングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001282567A JP3812390B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いたモニタリングシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090884A true JP2003090884A (ja) | 2003-03-28 |
| JP3812390B2 JP3812390B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=19106200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001282567A Expired - Fee Related JP3812390B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いたモニタリングシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3812390B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205769A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
| JP2008058113A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 放射線検出装置 |
| JP2008139114A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | ラドン検出装置 |
| JP2008191111A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 海中の二酸化炭素拡散検出装置及び海中の流体検出装置 |
| JP2011185955A (ja) * | 2006-01-30 | 2011-09-22 | Univ Of Sydney | 線量計 |
| JP2013501929A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | ナシヨナル・ニユークリア・ラボラトリー・リミテツド | 新しい放射線検出器 |
| JP2013195320A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 放射線測定装置及びその測定方法 |
| JP2013257159A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Horiba Ltd | 放射線又は放射能を測定するための測定装置及び測定方法 |
| JP5674230B1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-02-25 | 池田 和隆 | 液体の遮蔽効果を利用した水中放射能探査装置 |
| JP2017037009A (ja) * | 2015-08-11 | 2017-02-16 | 株式会社日本環境調査研究所 | 線量測定方法 |
| JP2018072256A (ja) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 株式会社日立製作所 | 放射線モニタ |
| JP2021056181A (ja) * | 2019-10-02 | 2021-04-08 | トーレック株式会社 | 線量計及びシステム |
| JP7416298B2 (ja) | 2019-06-26 | 2024-01-17 | 富士電機株式会社 | 放射線検出装置 |
-
2001
- 2001-09-18 JP JP2001282567A patent/JP3812390B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2423711A3 (en) * | 2006-01-30 | 2014-09-03 | The University of Sydney | Fibre Optic Dosimeter |
| JP2011185955A (ja) * | 2006-01-30 | 2011-09-22 | Univ Of Sydney | 線量計 |
| JP4724007B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2011-07-13 | 株式会社東芝 | 放射線検出器 |
| JP2007205769A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
| JP2008058113A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 放射線検出装置 |
| JP2008139114A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | ラドン検出装置 |
| JP2008191111A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 海中の二酸化炭素拡散検出装置及び海中の流体検出装置 |
| JP2013501929A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | ナシヨナル・ニユークリア・ラボラトリー・リミテツド | 新しい放射線検出器 |
| JP2013195320A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 放射線測定装置及びその測定方法 |
| JP2013257159A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Horiba Ltd | 放射線又は放射能を測定するための測定装置及び測定方法 |
| JP5674230B1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-02-25 | 池田 和隆 | 液体の遮蔽効果を利用した水中放射能探査装置 |
| JP2017037009A (ja) * | 2015-08-11 | 2017-02-16 | 株式会社日本環境調査研究所 | 線量測定方法 |
| JP2018072256A (ja) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 株式会社日立製作所 | 放射線モニタ |
| JP7416298B2 (ja) | 2019-06-26 | 2024-01-17 | 富士電機株式会社 | 放射線検出装置 |
| JP2021056181A (ja) * | 2019-10-02 | 2021-04-08 | トーレック株式会社 | 線量計及びシステム |
| JP7370536B2 (ja) | 2019-10-02 | 2023-10-30 | トーレック株式会社 | 線量計及びシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3812390B2 (ja) | 2006-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7763845B2 (en) | Downhole navigation and detection system | |
| JP3812390B2 (ja) | 光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いたモニタリングシステム | |
| US6768326B2 (en) | SiC photodiode detectors for radiation detection applications | |
| EP2350702B1 (en) | Gain stabilization of gamma-ray scintillation detector | |
| NO344379B1 (no) | Gammastråledetektorer med asimutsensitivitet for utføring av målinger i brønnhull | |
| US5313065A (en) | Fiber optic radiation monitor | |
| EP2825904A1 (en) | X-ray inspection using wavelength-shifting fiber-coupled scintillation detectors | |
| CO4780059A1 (es) | Metodo y aparato para medir la densidad de una formacion y el factor fotoelectrico de la formacion mediante un instru- mento con varios detectores de rayos gamma-gamma | |
| RU2182715C2 (ru) | Сцинтилляционное оптическое волокно, чувствительное к излучению с низкой энергией, детектор излучения для регистрации частиц излучения с низкой энергией и устройство для контроля источника воды | |
| NO20131499A1 (no) | Apparat og fremgangsmåte for deteksjon av stråling omfattende nøytroner og gammastråler | |
| US9995841B2 (en) | Compact scintillation detector | |
| FR2697348A1 (fr) | Appareil de contrôle des neutrons et des photons pour exploration souterraine. | |
| GB2326232A (en) | Gamma ray density profiling for filling level measurement | |
| NO20131501A1 (no) | Fremgangsmåte ved beregning av formasjonsegenskaper | |
| EP2952934B1 (en) | Light detecting unit and alpha ray observation device | |
| US11906692B2 (en) | Nuclear logging tools and applications thereof | |
| US9310491B2 (en) | Scintillator with tapered geometry for radiation detectors | |
| CN108489948A (zh) | 一种u型双向光纤荧光辐射传感探头 | |
| JP2003315463A (ja) | ラドン濃度測定装置 | |
| US20140061482A1 (en) | Enhanced response of solid state photomultiplier to scintillator light by use of wavelength shifters | |
| RU2503955C1 (ru) | Устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой | |
| US20230123713A1 (en) | Method and apparatus for obtaining real-time formation gas saturation | |
| US20220413180A1 (en) | Method and apparatus for obtaining real-time downhole oil saturation | |
| JP2747421B2 (ja) | マイクロマシンにおける電力供給システム | |
| Lee et al. | Real-time wireless marine radioactivity monitoring system using a SiPM-based mobile gamma spectroscopy mounted on an unmanned marine vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060207 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060329 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060419 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060509 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060522 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |