JP2003172781A - 放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シンチレータを固定せずに効率よく放射線を
測定できる放射線測定装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 放射線の刺激を受けて発光するシンチレ
ータ１１４を取付ける為のシンチレータ取付部１０１
と、シンチレータ取付部１０１に取付けられたシンチレ
ータ１１４と離間した位置に配置され、シンチレータ１
１４によって発光された光を増幅して出力する光電子倍
増管１０３と、シンチレータ１１４と光電子倍増管１０
３との間に配置されたレンズ１０２と、シンチレータ１
１４に応じてレンズ１０２を移動させて、シンチレータ
１１４からの光の焦点位置を調節する焦点位置調節部１
０４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線を測定する
放射線測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、宇宙からの宇宙線や粒子線等
の放射線の飛跡を測定する放射線測定装置として、シン
チレータと光電子倍増管（イメージインテンシファイ
ア）を用いるものがある。これは、放射線がシンチレー
タに入射したときに発生する光を、光を増幅して出力す
る光電子倍増管に入力することで放射線の飛跡を測定す
るものである。又、光電子倍増管をＣＣＤ（固体撮像素
子）などに結合することにより放射線の飛跡が電子映像
信号として得られる。シンチレータとしては固体シンチ
レータ、液体シンチレータ、気体シンチレータ、及び光
ファイバにシンチレータをドーピングしたシンチレーテ
ィングファイバなどが存在する。固体シンチレータ、液
体シンチレータ、又は気体シンチレータは、放射線が入
射すると等方的に光を散乱させるため、その光を効率よ
く測定するために光電子倍増管の入力面に接触させて用
いられる。又、シンチレーティングファイバを用いた放
射線測定装置は、シンチレーティングファイバを光電子
倍増管の入力面に接触させることで、シンチレータの発
光による光がファイバ内を伝わり、効率よく放射線の飛
跡の測定が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の放射線測定装置において、シンチレーティングファ
イバを用いた場合は、光ファイバの特性の為、シンチレ
ーティングファイバを光電子倍増管の入力面に常に固定
させておく必要があった。又、シンチレーティングファ
イバ以外のシンチレータを用いた場合も、等方的に散乱
する光を効率よく測定するために、各シンチレータを光
電子倍増管の入力面に常に固定させておく必要があっ
た。したがって、複数の種類のシンチレータを用いて放
射線測定を行いたい場合等は、シンチレータが光電子倍
増管と一体化されていて交換することができない為、シ
ンチレータの種類の分だけの放射線測定装置が必要とな
り、コスト面での負担が大きくなるという問題点があっ
た。そこで、シンチレータを任意に交換できるような放
射線測定装置が望まれていた。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、シンチレータが任意に交換可能であり、且
つ、効率よく放射線を測定できる放射線測定装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の放射線測定装置
は、放射線が入射すると発光する着脱可能なシンチレー
タと、前記シンチレータと離間した位置に配置され前記
シンチレータによって発光された光を増幅して出力する
光増幅手段と、前記シンチレータと前記光増幅手段との
間に配置され、前記シンチレータからの光の焦点位置を
変更可能な光学手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、着脱可能なシンチレータ
と光増幅手段とが離間して配置され、その間に配置され
た光学手段がシンチレータからの光の焦点位置を変更す
る。したがって、シンチレータが任意に交換可能であ
り、且つ、効率よく放射線を測定できる放射線測定装置
を提供できる。

【０００７】さらに、前記光を前記光学手段に反射させ
る為の反射手段を設けてもよい。

【０００８】本発明によれば、多方向からの放射線を測
定できる為、放射線測定が３次元的に行われる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係る放射
線測定装置の構成を示すブロック図である。同図に示し
た放射線測定装置１００は、暗室部１０５、ＣＣＤ１０
６、Ａ／Ｄ変換器１０７、粒子解析部１１２、及び記憶
媒体１１３を備えて構成される。尚、暗室部１０５はシ
ンチレータ取付部１０１、シンチレータ１１４、特許請
求の範囲の光学手段に該当するレンズ１０２及び焦点位
置調節部１０４、及び特許請求の範囲の光増幅手段に該
当する光電子倍増管１０３を備え、粒子解析部１１２は
記憶部１０８、粒子判別部１０９、画像圧縮部１１０、
及び制御部１１１を備えて構成される。

【００１０】次に、図１に示した放射線測定装置１００
の各構成要素について説明する。シンチレータ取付部１
０１は、放射線測定に用いる任意のシンチレータ１１４
を取付ける為のものであり、これによりシンチレータ１
１４が着脱可能である。シンチレータ１１４は、宇宙線
や粒子線等の放射線が入射されると、その放射線に応じ
た強度の微弱な光を等方的に散乱させる物質であり、液
体、固体、又は気体シンチレータ等の様々な種類のシン
チレータが用いられる。尚、シンチレータ取付部１０１
は、立方体の形状をしており、一例として図２に示すよ
うな特許請求の範囲の反射手段に該当する複数の鏡２０
１、２０２、２０３、及び２０４が周囲に設けられてい
る。シンチレータ１１４から等方的に散乱した光はそれ
ぞれの鏡によって反射されレンズ１０２に入射される。
尚、図２に示した矢印の示す方向が、レンズ１０２や光
電子倍増管１０３が配置されている方向である。本実施
例ではシンチレータ取付部１０１の周囲に鏡２０１から
２０４を設けた構成としたが、直接、シンチレータ１１
４の周囲に図２と同様に鏡を設ける構成としてもよい。
又、シンチレータ取付部１０１の形状を立方体とした
が、これに限られるものではなく直方体等でも構わな
い。

【００１１】レンズ１０２は、シンチレータ１１４から
発光された光を光電子倍増管１０３の光電面に集光する
ものであり、単レンズや複レンズ等が用いられる。光電
子倍増管１０３は、レンズ１０２によって集光された微
弱光を光電面において電子に変換し、その電子を縮小及
び加速して出力蛍光面に高速に衝突させることで光を増
幅し、増幅した光をＣＣＤ１０６に入射するものであ
る。焦点位置調節部１０４は、制御部１１１からの制御
によりシンチレータ１１４からの光を効率よく集めるよ
うにレンズ１０２を移動させて、該光の焦点位置を調節
するものであることが好ましい。以上の構成を備える暗
室部１０５は、シンチレータ１１４が発光する光以外の
余分な外光を光電子倍増管１０３が拾わないように、外
部の光を遮断して暗室の状態にされたものである。又、
ＣＣＤ１０６は受光面に入射した光電子倍増管１０３か
らの光を電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１０７はＣＣ
Ｄ１０６からの出力信号をデジタル信号に変換するもの
である。

【００１２】記憶部１０８は、光電子倍増管１０３によ
って撮影された画像情報を記憶するものである。粒子判
別部１０９は、記憶部１０８に記憶された画像情報が、
光電子倍増管１０３内の熱ノイズ等のノイズイベントな
のか、要求する粒子飛跡イベントなのかを判別するもの
である。画像圧縮部１１０は、粒子判別部１０９で判別
された粒子飛跡イベントを圧縮して記録媒体１１３に記
録するものである。制御部１１１は、上記に述べたシン
チレータ１１４、記憶部１０８、記憶媒体１１３、及び
シンチレータ取付部１０１以外の各構成要素を制御する
ものである。

【００１３】以上の構成を備えた放射線測定装置１００
について、図３のフローチャートを参照してその動作を
説明する。図３は、選択されたシンチレータ１１４がシ
ンチレータ取付部１０１に取付けられてから粒子線飛跡
画像が記録されるまでの流れを説明するフローチャート
である。まず、放射線測定に用いるシンチレータ１１４
が選択され、シンチレータ取付部１０１に取付けられ
（Ｓ３０１）、放射線測定が開始される（Ｓ３０２）。
今、例えばミューオンやパイオン等の宇宙線が入射する
と、シンチレータ１１４が等方的に散乱発光し、その光
が鏡２０１から２０４で反射され（Ｓ３０３）、反射さ
れた光はレンズ１０２に入射する。このとき、焦点位置
調節部１０４は制御部１１１の制御により、光電子倍増
管１０３の光電面に焦点を合わせるようにレンズ１０２
を移動させる（Ｓ３０４）。光電子倍増管１０３の光電
面に入射された光は増幅され（Ｓ３０５）、増幅された
光はＣＣＤ１０６に入射し、ここで電気信号に変換さ
れ、さらにＡ／Ｄ変換器１０７でデジタル信号に変換さ
れる（Ｓ３０６）。ここで、レンズ１０２が移動して、
シンチレータ１１４からの光の焦点を光電子倍増管１０
３の光電面に合わせるように移動する為、ＣＣＤ１０６
には超高感度の光が入射される。超高感度の光が入射さ
れる為、ＣＣＤ１０６から出力される画像はＳＮ比（信
号対雑音比）が劣化するが、この段階でノイズの処理が
行われると宇宙線飛跡までカットされてしまう為、特別
なノイズ処理は行われない。

【００１４】次いで、Ａ／Ｄ変換器１０７から出力され
た画像情報は、記憶部１０８に記憶される（Ｓ３０
７）。さらに、粒子判別部１０９が、記憶部１０８に記
憶された画像情報がノイズイベントなのか粒子飛跡イベ
ントなのかを判別する（Ｓ３０８）。そして粒子飛跡イ
ベントのみが画像圧縮部１１０に送られ、画像圧縮部１
１０で画像圧縮処理が行われる（Ｓ３０９）。最後に、
画像圧縮処理が行われた粒子飛跡画像は記録媒体１１３
に記録される（Ｓ３１０）。尚、記録媒体１１３に記録
された画像は、図示しないパーソナルコンピュータ等で
表示したり編集したりすることができる。ここで、粒子
飛跡画像は、短時間に非常に多くのイベントが測定され
るため、そのデータ量が大きいものとなってしまう。こ
の為、粒子飛跡画像はモノクロ１６階調で処理される。

【００１５】以上説明したように、本実施形態の放射線
測定装置１００によれば、シンチレータ１１４がシンチ
レータ取付部１０１を介して取り替えられる為、一台の
放射線測定装置で複数パターンの実験を行うことができ
る。又、シンチレータ１１４と光電子倍増管１０３が離
れているため、シンチレータ１１４事体に磁場を与えて
粒子の軌道方向を変えさせるような実験を行う場合に
も、光電子倍増管１０３が磁場の影響を受けて故障して
しまうのを防ぐことができる。

【００１６】さらに、シンチレータ１１４と光電子倍増
管１０３との間にレンズ１０２が配置され、レンズ１０
２がシンチレータ１１４からの光の焦点位置を光電子倍
増管１０３に合わせるように移動するため、等方的に散
乱した光を効率良く光電子倍増管１０３の光電面に入射
させることができる。

【００１７】又、シンチレータ取付部１０１の周りに、
図２に示したような鏡を設けることで、同時に多方向か
らの放射線の飛跡が測定できる。つまり、放射線の飛跡
を３次元的に測定することができ、精度の高い放射線測
定が可能となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、着脱可能なシンチレー
タと光増幅手段とが離間して配置され、光学手段により
シンチレータからの光の焦点位置が変更される。したが
って、シンチレータが任意に交換可能であり、且つ、効
率よく放射線を測定できる放射線測定装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る放射線測定装置１００の構成
を示すブロック図。

【図２】シンチレータ取付部１０１の周りに設けられた
鏡の配置例。

【図３】シンチレータ１１４が選択されてから粒子線飛
跡画像が記録されるまでの流れを説明するフローチャー
ト。

【符号の説明】 １００ 放射線測定装置 １０１ シンチレータ取付部 １０２ レンズ １０３ 光電子倍増管 １０４ 焦点位置調節部 １０５ 暗室部 １０６ ＣＣＤ １０７ Ａ／Ｄ変換器 １０８ 記憶部 １０９ 粒子判別部 １１０ 画像圧縮部 １１１ 制御部 １１２ 粒子解析部 １１３ 記録媒体 １１４ シンチレータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線が入射すると発光する着脱可能な
   シンチレータと、 前記シンチレータと離間した位置に配置され前記シンチ
   レータによって発光された光を増幅して出力する光増幅
   手段と、 前記シンチレータと前記光増幅手段との間に配置され、
   前記シンチレータからの光の焦点位置を変更可能な光学
   手段とを備えたことを特徴とする放射線測定装置。
2. 【請求項２】 前記光を前記光学手段に反射させる為の
   反射手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の放射
   線測定装置。