JP2003279691A - Radiation-current transducing device and method thereof - 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・電流変換
装置およびその方法に係り、特に、外部放射線源を利用
し、同一放射線を複数回電流変換することが可能な放射
線・電流変換装置およびその方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation / current converter and a method thereof, and more particularly to a radiation / current converter capable of current-converting the same radiation a plurality of times by utilizing an external radiation source. Regarding the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の放射線・電流変換装置を図７に示
す。2. Description of the Related Art A conventional radiation / current converter is shown in FIG.
【０００３】図７に示される放射線・電流変換装置１
は、一般に原子力電池もしくはアイソトープ電池（Radi
o Isotope 電池：ＲＩ電池）の名称で知られている。こ
の放射線・電流変換装置１は、本体ケーシング２の内部
に放射線・電流変換を行う発電手段３を備える。この発
電手段３は、放射線遮蔽体５ａで周囲を覆われ、本体ケ
ーシング２に収納される。Radiation / current converter 1 shown in FIG.
Is typically a nuclear or isotope battery (Radi
o Isotope battery: RI battery). The radiation / current converter 1 includes a power generation means 3 for converting radiation / current inside a main body casing 2. The power generation means 3 is covered with a radiation shield 5 a and is housed in the main body casing 2.
【０００４】発電手段３は、電流を供給するエネルギ源
としての放射線源６となる放射性同位元素を放射線漏れ
の無いよう放射線遮蔽体５ｂで密閉したエネルギ容器７
と、このエネルギ容器７で発生した熱エネルギを電気エ
ネルギに変換する熱電変換素子８と、この熱電変換素子
８から電気エネルギを取り出す出力端子９とを備える。The power generation means 3 is an energy container 7 in which a radioactive isotope serving as a radiation source 6 as an energy source for supplying an electric current is sealed with a radiation shield 5b so as to prevent radiation leakage.
And a thermoelectric conversion element 8 for converting the heat energy generated in the energy container 7 into electric energy, and an output terminal 9 for taking out the electric energy from the thermoelectric conversion element 8.
【０００５】放射線・電流変換装置１の放射線・電流変
換方法は、２段階変換で放射線から電気への変換を行
う。詳細には、放射線・電流変換装置１が備えるエネル
ギ容器７に内包された放射線源６である放射性同位元素
の崩壊時に生ずる崩壊エネルギをまず、熱エネルギに変
換する。そして、変換された熱エネルギを熱電変換素子
８で電気エネルギに変換し、出力端子９から電気エネル
ギを電流として取り出している。In the radiation / current conversion method of the radiation / current conversion device 1, radiation is converted into electricity by two-step conversion. More specifically, the decay energy generated when the radioactive isotope, which is the radiation source 6 contained in the energy container 7 of the radiation / current converter 1 is decayed, is first converted into heat energy. Then, the converted heat energy is converted into electric energy by the thermoelectric conversion element 8, and the electric energy is taken out from the output terminal 9 as a current.
【０００６】図７に示される放射線・電流変換装置１で
行われる放射線・電流変換方法以外の放射線・電流変換
方法としては、放射性同位元素の崩壊時に発生する放射
線を装置内部に配置された２つの半導体電極の接合面に
照射する際に、生成される電子・正孔から発生した電流
を単純に取り出す方法がある。As a radiation / current conversion method other than the radiation / current conversion method performed by the radiation / current conversion apparatus 1 shown in FIG. 7, there are two radiation / current conversion methods in which radiation generated at the time of decay of radioisotope is arranged inside the apparatus. There is a method of simply taking out the current generated from the electrons and holes generated when the bonding surface of the semiconductor electrode is irradiated.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の放射線・電流変
換装置１は、放射線遮蔽体５ｂで遮蔽された燃料容器７
の内部に電流を発生させるエネルギ源としての放射線源
６、すなわち、放射性同位元素を内包する構造を有して
いる。従って、放射線・電流変換装置１の外部にある、
例えば、放射性廃棄物等の既存の外部放射線源を有効利
用して放射線・電流変換装置１を作動させることができ
ないという課題がある。The conventional radiation / current conversion device 1 has a fuel container 7 shielded by a radiation shield 5b.
Has a radiation source 6 as an energy source for generating a current, that is, a structure containing a radioisotope. Therefore, it is outside the radiation / current converter 1,
For example, there is a problem that the existing external radiation source such as radioactive waste cannot be effectively used to operate the radiation / current converter 1.
【０００８】一方、従来の放射線・電流変換方法は、放
射線から一旦熱を介して電流を得る２段階変換によって
電流を得る方法のため、放射線を電流に変換する変換効
率が低い。また、２つの半導体電極接合面を放射線が１
度透過する際に発生する起電力を単純利用して電流を得
る方法でも、放射線のエネルギのうち電流発生に寄与す
るエネルギ率が低く、放射線を電流に変換する変換効率
が低いという課題がある。On the other hand, the conventional radiation-current conversion method has a low conversion efficiency for converting radiation into current because it is a method of obtaining current by two-step conversion in which current is once obtained from radiation through heat. Also, the radiation on the bonding surface of the two semiconductor electrodes is 1
Even in the method of simply obtaining an electric current by simply using the electromotive force generated at the time of transmission, there is a problem that the energy ratio of the radiation energy that contributes to the current generation is low and the conversion efficiency of converting the radiation into the current is low.
【０００９】さらに、従来の放射線・電流変換方法は、
同一の放射線を複数回にわたり電流変換に利用すること
ができないという課題がある。Further, the conventional radiation / current conversion method is
There is a problem that the same radiation cannot be used for current conversion multiple times.
【００１０】本発明は上述した事情を考慮してなされた
ものであり、電流を発生させるエネルギ源として、例え
ば、放射性廃棄物等の既存の外部放射線源を有効利用し
て作動し得る放射線・電流変換装置およびその方法を提
供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and as an energy source for generating a current, for example, a radiation / current which can be operated by effectively utilizing an existing external radiation source such as radioactive waste. It is an object to provide a conversion device and a method thereof.
【００１１】また、本発明の他の目的は、照射された放
射線により電流変換されるプロセスが放射線から一旦熱
を介して起電力を得る２段階変換による放射線・電流変
換装置およびその方法よりも、高変換効率となる放射線
・電流変換装置および方法を提供するにある。Another object of the present invention is to provide a radiation-current conversion device and method by a two-step conversion in which a process of converting current by irradiation of radiation obtains electromotive force from radiation once through heat, and A radiation / current conversion device and method with high conversion efficiency.
【００１２】さらに、本発明の他の目的は、同一の放射
線を複数回にわたり、放射線・電流変換に利用可能な効
率的手段を有する放射線・電流変換装置および方法を提
供するにある。Still another object of the present invention is to provide a radiation-current conversion device and method having efficient means that can be used for radiation-current conversion for the same radiation a plurality of times.
【００１３】さらにまた、本発明の他の目的は、放射線
・電流変換装置の装置形状を多様に設定可能な放射線・
電流変換装置およびその方法を提供するにある。Still another object of the present invention is to provide a radiation / current converting apparatus capable of variously setting the shape of the radiation / current converting apparatus.
A current converter and method therefor are provided.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の放射線・電流変
換装置は、上述した課題を解決するために、請求項１記
載のように、放射線・電流変換によって発生した電流を
取り出す第１の電極および第２の電極と、前記第１の電
極と隣接し、放射線源から照射される放射線に反応して
電子を前記第１の電極に供与する電子供与体と、前記第
２の電極と隣接し、電子の授受により酸化還元作用する
酸化還元物質とを具備し、前記第１の電極と第２の電極
とを対向して配置し、前記電子供与体と前記酸化還元物
質とを前記第１の電極と第２の電極との間に配置し、前
記放射線源から前記電子供与体への放射線照射によっ
て、発生した電子を前記第１の電極と前記第２の電極と
から電流として取り出し得る機構を備えたことを特徴と
する。In order to solve the above-mentioned problems, the radiation-current conversion device of the present invention has a first electrode for taking out the current generated by the radiation-current conversion. And a second electrode, an electron donor that is adjacent to the first electrode and that donates electrons to the first electrode in response to radiation emitted from a radiation source, and is adjacent to the second electrode. A first electrode and a second electrode are arranged so as to face each other, and the electron donor and the redox substance are the first and second electrodes. A mechanism that is arranged between the electrode and the second electrode and that can generate electrons as a current from the first electrode and the second electrode by irradiating the electron donor with radiation from the radiation source. It is characterized by having.
【００１５】このような放射線・電流変換装置は、照射
される放射線により電子供与体が励起され、電極に電子
を供与する。電極に供与された電子が放射線・電流変換
装置の閉ループを移動するため、電流を発生させること
ができる。従って、電子供与体に照射される放射線のエ
ネルギーを直接電気エネルギーに変換して取り出すこと
ができる。In such a radiation-current converter, the electron donor is excited by the applied radiation to donate electrons to the electrodes. The electrons donated to the electrodes move in the closed loop of the radiation-current converter, and thus an electric current can be generated. Therefore, the energy of the radiation applied to the electron donor can be directly converted into electric energy and taken out.
【００１６】上述した課題を解決するために、本発明の
放射線・電流変換装置は、請求項２記載のように、前記
第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方が、
放射線透過性を有する物質を備えることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 2, at least one of the first electrode and the second electrode is
It is characterized in that it is provided with a substance having radiation transparency.
【００１７】このような放射線・電流変換装置は、放射
線が電極を透過することで、放射線・電流変換装置内層
にある電子供与体により照射されて励起されやすくなる
ので、電極に供与される電子が増加し、発生する起電力
を大きくすることができる。In such a radiation-current conversion device, since radiation passes through the electrode, it is easily irradiated and excited by the electron donor in the inner layer of the radiation-current conversion device. The generated electromotive force can be increased.
【００１８】また、上述した課題を解決するために、本
発明の放射線・電流変換装置は、請求項３記載のよう
に、前記放射線源から照射される放射線が、α線、β
線、γ線、Ｘ線、中性子線であることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, the radiation emitted from the radiation source may be α rays or β rays.
It is characterized by being a ray, γ ray, X ray, and neutron ray.
【００１９】このような放射線・電流変換装置は、照射
する放射線にα線、β線、γ線、Ｘ線、中性子線を使用
し、各種放射線と増感しやすい電子供与体と組み合わせ
ることで各種放射線に増感して電流を発生させることが
できる。Such a radiation-current converter uses α-rays, β-rays, γ-rays, X-rays and neutron rays for irradiation, and combines various radiations with electron donors that are easily sensitized to produce various radiations. A current can be generated by sensitizing radiation.
【００２０】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明の放射線・電流変換装置は、請求項４記載のよう
に、前記第１の電極は、前記電子供与体と接する電極表
面上に半導体薄膜を有し、この半導体薄膜は、Ｔｉ
Ｏ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｉｎ２
Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５から選択される少なくとも
１種類の酸化物を含有することを特徴とする。Further, in order to solve the above-mentioned problems,
In the radiation / current converter of the present invention, as described in claim 4, the first electrode has a semiconductor thin film on an electrode surface in contact with the electron donor, and the semiconductor thin film is made of Ti.
O 2 , Nb 2 O 5 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , In 2
It is characterized by containing at least one kind of oxide selected from O 3 , ZrO 2 , and Ta 2 O 5 .
【００２１】一方、上述した課題を解決するために、本
発明の放射線・電流変換装置は、請求項５記載のよう
に、前記第１の電極が、前記電子供与体と接する電極表
面上に半導体薄膜を有し、この半導体薄膜は、Ｇｅ、Ｇ
ａＳｂ、ＣｕＩｎＳｅＳ、Ｓｉ、ＣｕｘＳ、ＩｎＰ、Ｃ
ｄＴｅ、ＧａＡｓ、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ＡｌＧａＡｓから選
択される少なくとも１種類の非酸化物を含有することを
特徴とする。On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 5, the first electrode is a semiconductor on the electrode surface in contact with the electron donor. Has a thin film, and this semiconductor thin film is made of Ge, G
aSb, CuInSeS, Si, Cu x S, InP, C
It is characterized by containing at least one kind of non-oxide selected from dTe, GaAs, a-Si: H and AlGaAs.
【００２２】このような放射線・電流変換装置は、放射
線照射を受けて活性化された電子供与体物質から放出さ
れた電子を第１の電極側へ抽出する作用を促進する。Such a radiation-current converter promotes the action of extracting the electrons emitted from the electron donor substance activated by the irradiation of radiation to the first electrode side.
【００２３】また、上述した課題を解決するために、本
発明の放射線・電流変換装置は、請求項６記載のよう
に、前記酸化還元物質が、ヨウ素含有物質、カリウム含
有物質、ハイドロキノン含有物質、セレン含有物質から
選択される少なくとも１種類の物質を用いて、レドック
ス系を構成することを特徴とする。Further, in order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 6, the redox substance is an iodine-containing substance, a potassium-containing substance, a hydroquinone-containing substance, It is characterized in that the redox system is constituted by using at least one kind of substance selected from the selenium-containing substances.
【００２４】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明の放射線・電流変換装置は、請求項７記載のよう
に、前記酸化還元物質が、室温で溶融状態にある塩であ
り、イミダゾリウム塩およびヨウ化物の少なくとも１種
類を含有することを特徴とする。Further, in order to solve the above-mentioned problems,
In the radiation / current converter of the present invention, as described in claim 7, the redox substance is a salt that is in a molten state at room temperature, and contains at least one of an imidazolium salt and an iodide. And
【００２５】このような放射線・電流変換装置は、酸化
還元物質に、ヨウ素を有する物質、フェロシアン化カリ
ウムを有する物質、ハイドロキノンを有する物質、セレ
ンを有する物質、イミダゾリウム塩およびヨウ化物の少
なくとも１種類を含有する物質を用いてレドックス系を
構成し、適切な電子供与体と組み合わせることで各種放
射線に増感して電流を発生する。In such a radiation / current converter, at least one of a substance having iodine, a substance having potassium ferrocyanide, a substance having hydroquinone, a substance having selenium, an imidazolium salt and an iodide is used as a redox substance. A redox system is formed by using the contained substance, and by combining with a suitable electron donor, it is sensitized to various radiations to generate an electric current.
【００２６】一方、上述した課題を解決するために、本
発明の放射線・電流変換装置は、請求項８記載のよう
に、前記第２の電極が、前記酸化還元物質と接する電極
表面上に白金、カーボン等の導電性薄膜を有することを
特徴とする。On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 8, the second electrode has platinum on the surface of the electrode in contact with the redox substance. , And a conductive thin film of carbon or the like.
【００２７】このような放射線・電流変換装置は、第２
の電極表面上に白金、カーボン等の導電性薄膜を有する
ことで、酸化された酸化還元物質が第２の電極へ拡散し
て、第２の電極から電子を受け取り還元する還元速度を
促進することができる。Such a radiation / current converter has a second
By having a conductive thin film of platinum, carbon, etc. on the surface of the electrode, the oxidized redox material diffuses to the second electrode and accelerates the reduction rate of receiving and reducing electrons from the second electrode. You can
【００２８】また、上述した課題を解決するために、本
発明の放射線・電流変換装置は、請求項９記載のよう
に、前記電子供与体が、母材と付活材とを備え、前記母
材は、放射線の照射を受けて電子を放出しやすくなる性
質を有するＧｄ２Ｏ２Ｓ、Ｙ２Ｏ２Ｓ等の酸化物および
ＺｎＳ等の硫化物から選択される少なくとも１種類を含
有している物質であることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 9, the electron donor comprises a base material and an activator, The material contains at least one kind selected from oxides such as Gd 2 O 2 S and Y 2 O 2 S and sulfides such as ZnS, which have the property of easily emitting electrons when irradiated with radiation. It is a substance that is present.
【００２９】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明の放射線・電流変換装置は、請求項１０記載のよ
うに、前記電子供与体となる物質が、母材と付活材とを
備え、前記付活材は、放射線の照射を受けて、放射線増
感作用を有する色素、すなわち励起状態となる色素を含
有する物質であることを特徴とする。Further, in order to solve the above-mentioned problems,
In the radiation / current converter of the present invention, as in claim 10, the substance serving as the electron donor includes a base material and an activator, and the activator is irradiated with radiation, It is characterized in that it is a substance containing a dye having a radiation sensitizing action, that is, a dye which is in an excited state.
【００３０】このような放射線・電流変換装置は、電子
供与体となる物質に、放射線の照射を受けて電子を放出
しやすくなる性質を有する物質と、放射線の照射を受け
て増感して励起状態となる色素を含有する物質、すなわ
ち蛍光物質とを用いることで、２つの電極間を放射線が
１度透過する際に発生する起電力を従来技術よりも向上
させることができる。In such a radiation / current converter, a substance that becomes an electron donor has a property of easily emitting electrons when irradiated with radiation, and a substance that is sensitized and excited by irradiation of radiation is excited. By using a substance containing a dye in a state, that is, a fluorescent substance, the electromotive force generated when the radiation once passes between the two electrodes can be improved as compared with the conventional technique.
【００３１】本発明の放射線・電流変換装置は、上述し
た課題を解決するために、請求項１１記載のように、放
射線透過性を有する第１の電極と、この第１の電極と対
向し、放射線透過性を有する第２の電極と、前記第１の
電極と前記第２の電極との間に配置され、放射線源から
照射される放射線を受けて電子を供与する電子供与体
と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記電子
供与体と隣接して配置され、電子の授受により酸化還元
作用する酸化還元物質とを具備し、前記電子供与体は、
放射線源から前記電子供与体への放射線照射に反応して
電子を発生し、発生した電子を前記第１の電極と前記第
２の電極から電流として取り出す機構を備える放射線・
電流変換装置を並列または直列に連結集積化して、１つ
の放射線が前記放射線・電流変換装置を複数個透過する
ことを可能とし、エネルギ利用率を向上させることで、
出力電圧または電流の大容量化を可能に構成したことを
特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the radiation-current conversion device of the present invention has a first electrode having radiation transparency and a first electrode facing the first electrode. A radiation transmissive second electrode, an electron donor arranged between the first electrode and the second electrode, for donating electrons upon receiving radiation emitted from a radiation source, A redox material that is disposed between the first electrode and the second electrode adjacent to the electron donor and that acts to redox by electron transfer.
Radiation provided with a mechanism for generating electrons in response to irradiation of radiation from the radiation source to the electron donor, and taking out the generated electrons as current from the first electrode and the second electrode.
By connecting and integrating the current converters in parallel or in series to allow one radiation to pass through the plurality of radiation / current converters, thereby improving the energy utilization rate,
It is characterized in that the output voltage or current can be increased in capacity.
【００３２】また、上述した課題を解決するために、本
発明の放射線・電流変換装置は、請求項１２記載のよう
に、前記第１の電極および第２の電極が、放射線透過性
を有し、シート状あるいはフィルム状にして巻き上げら
れる構造であり、１つの放射線が前記第１の電極および
第２の電極を複数回透過することを可能とし、エネルギ
利用率を向上させることで、出力電圧または電流の大容
量化を図ったことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 12, the first electrode and the second electrode have radiation transparency. A sheet-shaped or film-shaped rolled-up structure, which allows one radiation to pass through the first electrode and the second electrode a plurality of times, thereby improving the energy utilization rate, thereby improving the output voltage or It is characterized in that the current capacity is increased.
【００３３】さらに、本発明の放射線・電流変換装置
は、上述した課題を解決するために、請求項１３記載の
ように、前記第１の電極および第２の電極が、放射線透
過性を有し、前記第１の電極および第２の電極で筒状構
造を形成し、１つの放射線が前記２つの電極を複数回透
過することを可能とし、エネルギ利用率を向上させるこ
とで、出力電圧または電流の大容量化を図ったことを特
徴とする。Further, in the radiation-current converter of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, as described in claim 13, the first electrode and the second electrode have radiation transparency. , A cylindrical structure is formed by the first electrode and the second electrode to allow one radiation to pass through the two electrodes a plurality of times, thereby improving the energy utilization rate, thereby increasing the output voltage or current. It is characterized by increasing the capacity of.
【００３４】このような放射線・電流変換装置は、放射
線・電流変換装置を並列または直列に連結集積化して１
つの放射線が複数の放射線・電流変換装置を透過するこ
とを可能としたり、放射線・電流変換装置が備える２つ
の電極をシート状あるいはフィルム状にして巻き上げた
り、筒状構造にすることで、１つの放射線が複数回にわ
たり電流変換装置を透過することを可能とし、エネルギ
利用率を向上させて出力電圧または出力電流が大容量化
される。Such a radiation / current converter is constructed by connecting and integrating the radiation / current converters in parallel or in series.
One radiation can be transmitted through a plurality of radiation / current converters, or two electrodes of the radiation / current converter can be rolled up into a sheet or film to form a tubular structure. Radiation can pass through the current converter multiple times, improving the energy utilization rate and increasing the output voltage or output current.
【００３５】他方、上述した課題を解決するために、本
発明の放射線・電流変換装置は、請求項１４記載のよう
に、前記第１の電極が、前記電子供与体と接する電極表
面上に半導体薄膜を、前記第２の電極は、前記酸化還元
物質と接する電極表面上に白金、カーボン等の導電性薄
膜を有し、前記電子供与体は、放射線源から前記電子供
与体への放射線照射に反応して電子を発生し、発生した
電子を前記第１の電極と前記第２の電極から電流として
取り出す機構を有する放射線・電流変換装置を、平面上
あるいは曲面上に、ライン状またはタイル上に配置し、
前記放射線源から放射線の照射される平面あるいは曲面
上の放射線強度分布に相関性のある電流・電圧信号を前
記放射線・電流変換装置の個々で発生させ、取り出すこ
とで、放射線センサ機能を可能に構成したことを特徴と
する。On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 14, the first electrode is a semiconductor on the electrode surface in contact with the electron donor. A thin film, the second electrode has a conductive thin film of platinum, carbon, or the like on the surface of the electrode in contact with the redox substance, the electron donor is irradiated with radiation from the radiation source to the electron donor. A radiation / current converter having a mechanism for reacting to generate electrons and taking out the generated electrons as a current from the first electrode and the second electrode is provided on a flat surface or a curved surface, in a line shape or on a tile. Place and
A radiation sensor function is enabled by individually generating and extracting a current / voltage signal having a correlation with a radiation intensity distribution on a flat surface or a curved surface on which radiation is emitted from the radiation source. It is characterized by having done.
【００３６】このような放射線・電流変換装置は、平面
上あるいは曲面上に、ライン状またはタイル上に配置し
て、放射線・電流変換装置個々に発生する電流・電圧信
号を統合して放射線の照射される平面あるいは曲面上の
放射線強度分布を測定可能な放射線強度センサとして使
用できる。Such a radiation / current converter is arranged on a flat surface or a curved surface in a line shape or on a tile, and current / voltage signals generated by the respective radiation / current converters are integrated to irradiate the radiation. It can be used as a radiation intensity sensor capable of measuring the radiation intensity distribution on a flat or curved surface.
【００３７】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、本発明の放射線・電流変換装置は、請求項１５記載
のように、前記第１の電極が、前記電子供与体と接する
電極表面上に半導体薄膜を、前記第２の電極は、前記酸
化還元物質と接する電極表面上に白金、カーボン等の導
電性薄膜を有し、前記半導体薄膜または導電性薄膜は、
ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは任意の自然数）のマトリックスに
形成された、ｍ×ｎ個の放射線感受部を有するマトリッ
クス薄膜であり、前記放射線源から照射される放射線の
放射線強度分布に相関性のある電流・電圧信号を前記マ
トリックス薄膜が有する個々の放射線感受部から取り出
すことで、放射線センサ機能を可能に構成したことを特
徴とする。Further, in order to solve the above-mentioned problems, in the radiation-current converter of the present invention, as described in claim 15, the first electrode is provided on the electrode surface in contact with the electron donor. The semiconductor thin film, the second electrode has a conductive thin film of platinum, carbon or the like on the electrode surface in contact with the redox substance, the semiconductor thin film or the conductive thin film,
A matrix thin film having m × n radiation sensitive portions formed in a matrix of m rows × n columns (m and n are arbitrary natural numbers), and correlated with the radiation intensity distribution of the radiation emitted from the radiation source. It is characterized in that the radiation sensor function is enabled by taking out a proper current / voltage signal from each of the radiation sensitive portions of the matrix thin film.
【００３８】このような放射線・電流変換装置は、電極
上の半導体薄膜または導電性薄膜をｍ行×ｎ列（ｍ，ｎ
は任意の自然数）のマトリックス構造に構成し、１つの
放射線・電流変換装置内に発生する電流・電圧信号を取
り出して測定することで、放射線・電流変換装置と同等
以下の面積における放射線強度分布を測定可能な放射線
強度センサとして使用できる。In such a radiation / current converter, a semiconductor thin film or a conductive thin film on an electrode is arranged in m rows × n columns (m, n).
Is a natural number) matrix, and by extracting and measuring the current / voltage signal generated in one radiation / current converter, the radiation intensity distribution in an area equal to or less than that of the radiation / current converter can be obtained. It can be used as a measurable radiation intensity sensor.
【００３９】本発明の放射線・電流変換方法は、上述し
た課題を解決するために、請求項１６記載のように、放
射線源から電子供与体に放射線を照射する放射線照射工
程と、この放射線照射工程により、電子供与体を励起
し、電子を発生させる電子発生工程と、発生した電子を
電子供与体から電流として取り出す電流取り出し工程と
を備えることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the radiation-current converting method of the present invention has a radiation irradiation step of irradiating an electron donor with radiation from a radiation source, and this radiation irradiation step. According to the method, an electron generation step of exciting the electron donor to generate an electron and a current extraction step of taking out the generated electron from the electron donor as a current are characterized.
【００４０】このような放射線・電流変換方法は、放射
線・電流変換装置に放射線を照射する放射線照射工程で
電子供与体を励起し、電子発生工程で励起された電子が
放射線・電流変換装置の閉ループを移動する電子移動の
サイクルを発生させることができるので、放射線のエネ
ルギを直接電気エネルギに変換して取り出すことができ
る。また、放射線が照射されている間、電子移動のサイ
クルは繰り返され、放射線・電流変換を持続することが
できる。In such a radiation / current conversion method, the electron donor is excited in the radiation irradiation step of irradiating the radiation / current conversion apparatus with radiation, and the electrons excited in the electron generation step are closed loop of the radiation / current conversion apparatus. Since it is possible to generate a cycle of electron transfer that moves through, energy of radiation can be directly converted into electric energy and extracted. Further, while the radiation is being irradiated, the cycle of electron transfer is repeated, and the radiation-current conversion can be continued.
【００４１】[0041]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る放射線・電流
変換装置およびその方法の実施形態について、図面を参
照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a radiation-current converter and a method therefor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００４２】[第１実施形態]図１に本発明に係る放射線
・電流変換装置の第１実施形態を示す装置概要図を示
す。この図１を引用し、放射線・電流変換装置およびそ
の方法の第１実施形態を説明する。[First Embodiment] FIG. 1 is a schematic view of a radiation / current converter according to a first embodiment of the present invention. A first embodiment of a radiation-current converter and a method therefor will be described with reference to FIG.
【００４３】図１によれば、放射線・電流変換装置１０
は、放射線透過性を有する第１の電極１１と、放射線透
過性を有し、第１の電極に対向して配置される第２の電
極１２と、第１の電極１１と隣接して配置され、放射線
照射により発生した電子を供与する電子供与体１４と、
第２の電極１２と隣接して配置され、電子の授受を行う
ことにより酸化還元反応する酸化還元物質１５とを具備
する。According to FIG. 1, the radiation / current converter 10 is shown.
Is a first electrode 11 having radiation transparency, a second electrode 12 having radiation transparency and arranged to face the first electrode, and a second electrode 12 arranged to be adjacent to the first electrode 11. An electron donor 14 for donating electrons generated by irradiation with radiation,
The second electrode 12 is provided adjacent to the second electrode 12, and includes a redox substance 15 that undergoes a redox reaction by giving and receiving electrons.
【００４４】放射線・電流変換装置１０が備える電子供
与体１４と酸化還元物質１５とは、接触した状態で第１
の電極１１と第２の電極１２とに挟み込まれて配置され
る。そして、放射線・電流変換装置１０を使用する際に
は、第１の電極１１に設けられた出力端子１７ａおよび
第２の電極１２に設けられた出力端子１７ｂに、例え
ば、銅線等の接続導体１８ａおよび１８ｂを介して負荷
装置１９を結線し電気的に接続する。The electron donor 14 and the redox substance 15 provided in the radiation / current converter 10 are in contact with each other in the first state.
It is arranged so as to be sandwiched between the electrode 11 and the second electrode 12. When the radiation / current converter 10 is used, the output terminal 17a provided on the first electrode 11 and the output terminal 17b provided on the second electrode 12 are connected to, for example, a connecting conductor such as a copper wire. The load device 19 is wired and electrically connected via 18a and 18b.
【００４５】放射線・電流変換装置１０による放射線・
電流変換方法の概要は、放射線・電流変換装置１０外部
の外部放射線源２１から放射線２２の照射を受けて、放
射線・電流変換装置１０内部の電子供与体１４に到達し
た放射線２２が、電子供与体１４を励起し、電子供与体
１４で電子が放出される。放出された電子は、電子供与
体１４から第１の電極１１に供与され、第１の電極１
１、接続導体１８ａ、負荷装置１９、接続導体１８ｂ、
第２の電極１２、酸化還元物質１５を経由して、電子供
与体１４に戻る閉ループを移動することによって電流が
発生する。Radiation by the radiation / current converter 10
The outline of the current conversion method is that the radiation 22 that has reached the electron donor 14 inside the radiation / current converter 10 after being irradiated with the radiation 22 from the external radiation source 21 outside the radiation / current converter 10 is an electron donor. 14 is excited and the electron donor 14 emits an electron. The emitted electrons are donated from the electron donor 14 to the first electrode 11, and the first electrode 1
1, connection conductor 18a, load device 19, connection conductor 18b,
An electric current is generated by moving in the closed loop returning to the electron donor 14 via the second electrode 12 and the redox substance 15.
【００４６】電子の放出および移動が行われる放射線・
電流変換装置１０の閉ループにおける１サイクル、すな
わち、電子供与体１４→第１の電極１１→（接続導体１
８ａ、負荷装置１９、接続導体１８ｂ）→第２の電極１
２→酸化還元物質１５→電子供与体１４の閉ループの１
サイクルに沿って、放射線・電流変換装置１０の構成お
よび放射線・電流変換方法の詳細を説明する。Radiation that emits and moves electrons
One cycle in the closed loop of the current converter 10, that is, the electron donor 14 → the first electrode 11 → (the connecting conductor 1
8a, load device 19, connection conductor 18b) → second electrode 1
2 → redox substance 15 → 1 of closed loop of electron donor 14
The configuration of the radiation-current conversion device 10 and the radiation-current conversion method will be described in detail along the cycle.
【００４７】電子供与体１４は、外部放射線源２１から
の放射線２２の照射を受けて電子を放出しやすくなる性
質を有する物質を母材とし、この母材に放射線２２の照
射を受けて増感する色素、すなわち、放射線２２により
励起される色素を付活材として含有する物質であり、例
えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕである。The electron donor 14 has a base material made of a material having a property of easily emitting electrons when irradiated with the radiation 22 from the external radiation source 21, and the base material is irradiated with the radiation 22 and sensitized. Is a substance containing as an activator, a dye that is excited by the radiation 22, for example, Gd 2 O 2 S: Eu.
【００４８】電子供与体１４の母材には、例えば、ＹＡ
ｌＯ３、Ｙ２ＳｉＯ５、Ｇｄ２ＳｉＯ５、ＹＴａＯ４、
ＢａＦＣｌ、ＣａＷＯ４、ＣｄＷＯ４、ＺｎＷＯ４、Ｍ
ｇＷＯ４、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ、ＹＰＯ４、ＧｄＢ
Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ ２Ｓ、Ｇｄ３Ａｌ
５Ｏ１２、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、ＧｄＶＯ４、Ｇｄ３Ｇ
ａ５Ｏ １２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ２Ｓ、Ｉ
ｎＢＯ３、（Ｙ，Ｉｎ）ＢＯ３、Ｙ２Ｏ２Ｓ、Ｚｎ２Ｓ
ｉＯ４、ＭｇＧａ２Ｏ４から選択される少なくとも１種
類以上が含有した物質が使用される。The base material of the electron donor 14 is, for example, YA.
10Three, YTwoSiO5, GdTwoSiO5, YTaOFour,
BaFCl, CaWOFour, CdWOFour, ZnWOFour, M
gWOFour, Sr5(POFour)ThreeCl, YPOFour, GdB
OThree, GdTwoOThree, GdTwoO TwoS, GdThreeAl
5O12, GdThreeGa5O12, GdVOFour, GdThreeG
a5O 12, YTwoOThree, LaTwoOThree, LaTwoOTwoS, I
nBOThree, (Y, In) BOThree, YTwoOTwoS, ZnTwoS
iOFour, MgGaTwoOFourAt least one selected from
Substances contained in the above classes are used.
【００４９】一方、電子供与体１４の付活材には、例え
ば、Ａｇ、Ｃｅ、Ｃｌ、Ｃｒ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｎ
ｂ、Ｐｒ、Ｔｂから選択される少なくとも１種類以上を
含有する物質が使用される。On the other hand, examples of the activator for the electron donor 14 include Ag, Ce, Cl, Cr, Dy, Eu, Mn and N.
A substance containing at least one selected from b, Pr and Tb is used.
【００５０】放射線・電流変換装置１０に放射線２２が
照射されると、放射線透過性を有する第１の電極１１お
よび第２の電極１２を放射線２２が透過して、電子供与
体１４に入射する。入射した放射線２２は、電子供与体
１４で一部が吸収され、吸収された放射線２２が有する
エネルギによって、電子供与体１４は励起され、電子を
放出する。放出された電子は、隣接する第１の電極１１
に供与される。隣接する第１の電極１１に供与する際、
電子供与体１４は電子を放出することになるので酸化状
態になる。When the radiation / current converter 10 is irradiated with the radiation 22, the radiation 22 is transmitted through the first electrode 11 and the second electrode 12 having a radiation transmitting property and is incident on the electron donor 14. Part of the incident radiation 22 is absorbed by the electron donor 14, and the energy of the absorbed radiation 22 excites the electron donor 14 to emit an electron. The emitted electrons are transferred to the adjacent first electrode 11
Will be provided to When donating to the adjacent first electrode 11,
Since the electron donor 14 emits electrons, it becomes in an oxidized state.
【００５１】第１の電極１１は、絶縁体である電極基板
２４上に、放射線照射により発生した電子を電流として
取り出す出力端子１７ａを有する第１の導電性薄膜２５
と、電子供与体１４で発生した電子の抽出を促進する電
子抽出促進物質としての半導体薄膜２６とを層状に備え
る。そして、第１の電極１１は、半導体薄膜２６の表面
で電子供与体１４と接するように配置される。The first electrode 11 has a first conductive thin film 25 having an output terminal 17a for extracting electrons generated by radiation irradiation as a current on an electrode substrate 24 which is an insulator.
And a semiconductor thin film 26 serving as an electron extraction promoting substance that promotes extraction of electrons generated in the electron donor 14. Then, the first electrode 11 is arranged so as to contact the electron donor 14 on the surface of the semiconductor thin film 26.
【００５２】第１の電極１１が備える半導体薄膜２６
は、酸化物もしくは非酸化物を含有する半導体であり、
半導体薄膜２６に含有される酸化物は、例えば、ＴｉＯ
２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｉｎ２Ｏ
３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５がある。また、半導体薄膜２
６に含有される非酸化物は、Ｇｅ、ＧａＳｂ、ＣｕＩｎ
ＳｅＳ、Ｓｉ、ＣｕｘＳ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ、ＧａＡ
ｓ、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ＡｌＧａＡｓがある。The semiconductor thin film 26 included in the first electrode 11
Is a semiconductor containing an oxide or a non-oxide,
The oxide contained in the semiconductor thin film 26 is, for example, TiO.
2 , Nb 2 O 5 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , In 2 O
3 , ZrO 2 , and Ta 2 O 5 . In addition, the semiconductor thin film 2
The non-oxide contained in No. 6 is Ge, GaSb, CuIn.
SeS, Si, Cu x S, InP, CdTe, GaA
s, a-Si: H, AlGaAs.
【００５３】半導体薄膜２６は、電子供与体１４に隣接
しているため、電子供与体１４で発生した電子は、効率
良く第１の電極１１に抽出される。抽出された電子は、
出力端子１７ａから接続導体１８ａ、負荷装置１９、接
続導体１８ａを経由して、第２の電極１２が備える出力
端子１７ｂから第２の電極１２へと移動する。放射線・
電流変換装置１０が備える２つの電極間、すなわち、第
１の電極１１と第２の電極１２との間の電子の移動方向
から、第１の電極１１は負極、第２の電極１２は正極と
なる。Since the semiconductor thin film 26 is adjacent to the electron donor 14, the electrons generated by the electron donor 14 are efficiently extracted to the first electrode 11. The extracted electrons are
The output terminal 17a moves from the output terminal 17b included in the second electrode 12 to the second electrode 12 via the connection conductor 18a, the load device 19, and the connection conductor 18a. radiation·
The first electrode 11 is a negative electrode and the second electrode 12 is a positive electrode between two electrodes provided in the current converter 10, that is, from the moving direction of electrons between the first electrode 11 and the second electrode 12. Become.
【００５４】第２の電極１２は、第１の電極１１と同様
に、電極基板２４上に出力端子１７ｂを有する第１の導
電性薄膜２５と、酸化還元物質１５に電子を供与する電
子供与促進物質としての第２の導電性薄膜２７とを層状
に備える。そして、第２の電極１２は、第２の導電性薄
膜２７の表面で酸化還元物質１５と接するように配置さ
れる。Like the first electrode 11, the second electrode 12 promotes electron donation by donating electrons to the first conductive thin film 25 having the output terminal 17b on the electrode substrate 24 and the redox substance 15. The second conductive thin film 27 as a substance is provided in layers. Then, the second electrode 12 is arranged so as to be in contact with the redox substance 15 on the surface of the second conductive thin film 27.
【００５５】第１の導電性薄膜２５が有する出力端子１
７ｂから第２の電極１２が備える第１の導電性薄膜２５
を経由して第２の導電性薄膜２７へ電子が移動する。第
２の導電性薄膜２７は、例えば、カーボン、白金等であ
り、隣接する酸化還元物質１５への電子供与を促進する
効果を有する。従って、第２の導電性薄膜２７は、第２
の電極１２から酸化還元物質１５へ効率良く電子を供与
できる。Output terminal 1 of the first conductive thin film 25
7b to the first conductive thin film 25 provided on the second electrode 12
The electrons move to the second conductive thin film 27 via the. The second conductive thin film 27 is, for example, carbon, platinum or the like, and has an effect of promoting electron donation to the adjacent redox material 15. Therefore, the second conductive thin film 27 is
Electrons can be efficiently donated from the electrode 12 to the redox substance 15.
【００５６】酸化還元物質１５は、レドックス系を構成
する物質（以下、レドックス系物質とする）、室温で溶
融状態になる塩（以下、室温溶融塩とする）もしくは融
点が室温以下のヨウ化物である。The redox substance 15 is a substance constituting a redox system (hereinafter referred to as a redox substance), a salt which is in a molten state at room temperature (hereinafter referred to as a room temperature molten salt), or an iodide having a melting point below room temperature. is there.
【００５７】酸化還元物質１５に使用できるレドックス
系物質としては、例えば、ヨウ素（Ｉ２）、ヨウ化リチ
ウム（ＬｉＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化マグ
ネシウム（ＭｇＩ２）、ヨウ化カルシウム（Ｃａ
Ｉ２）、テトラプロピルアンモニウムヨウ素｛（Ｃ３Ｈ
７）４ＮＩ｝、ジメチルプロピルイミダゾリルヨウ素
｛（ＣＨ３）２（Ｃ３Ｈ７）Ｃ５Ｈ２ＮＩ｝から選択さ
れるヨウ素含有物質、フェロシアン化カリウム等のカリ
ウム含有物質、ハイドロキノン等のハイドロキノン含有
物質、セレン等のセレン含有物質がある。Examples of redox materials that can be used as the redox material 15 include iodine (I 2 ), lithium iodide (LiI), potassium iodide (KI), magnesium iodide (MgI 2 ), calcium iodide ( Ca
I 2 ), tetrapropylammonium iodine {(C 3 H
7 ) 4 NI}, dimethylpropylimidazolyl iodine {(CH 3 ) 2 (C 3 H 7 ) C 5 H 2 NI}, an iodine-containing substance, a potassium-containing substance such as potassium ferrocyanide, a hydroquinone-containing substance such as hydroquinone , Selenium and other selenium-containing substances.
【００５８】一方、酸化還元物質１５に使用できる室温
溶融塩としては、例えば、イミダゾリウム塩があり、ま
た、融点が室温以下のヨウ化物としては、例えば、ヘキ
シルメチルイミダゾリウムヨウ化物がある。On the other hand, the room temperature molten salt that can be used as the redox substance 15 is, for example, an imidazolium salt, and the iodide having a melting point of room temperature or less is, for example, hexylmethylimidazolium iodide.
【００５９】酸化還元物質１５がヨウ素レドックス系
（Ｉ３ −／Ｉ−）の場合には、まず、酸化還元物質１５
と第２の電極１２との間において、第２の電極１２に移
動してきた電子を第２の電極１２が備える第２の導電性
薄膜２７から受け取る。酸化還元物質１５が第２の電極
１２より電子を受け取る際には、３Ｉ−→Ｉ３ −＋２ｅ
−の反応が進行する。The redox substance 15 is iodine redox type
(IThree −/ I−In the case of), first, the redox substance 15
Between the second electrode 12 and the
Second conductivity provided by second electrode 12 that has moved electrons
Received from the thin film 27. The redox material 15 is the second electrode
When receiving electrons from 12, 3I−→ IThree −+ 2e
−Reaction proceeds.
【００６０】電子を受け取り、還元された酸化還元物質
１５は、酸化還元物質１５と電子供与体１４との間にお
いて、還元剤として機能する。従って、電子を供与して
酸化している電子供与体１４は、酸化還元物質１５から
電子を供与されて還元される。酸化還元物質１５が電子
供与体１４に電子を供与する際にはＩ３ −＋２ｅ−→３
Ｉ−の反応が進行する。The redox substance 15 that has received and reduced electrons functions as a reducing agent between the redox substance 15 and the electron donor 14. Therefore, the electron donor 14 that has donated electrons and is oxidized is reduced by being donated by the redox material 15. When the redox substance 15 donates an electron to the electron donor 14, I 3 − + 2e − → 3
The reaction of I − proceeds.
【００６１】放射線・電流変換装置１０は、放射線２２
が照射される間、電子供与体１４で電子を放出し続け、
電子供与体１４から始まる電子移動の１サイクルを繰り
返し、負荷装置１９への電力供給を継続する。The radiation / current converter 10 has a radiation 22
The electron donor 14 continues to emit electrons while being irradiated with
One cycle of electron transfer starting from the electron donor 14 is repeated, and power supply to the load device 19 is continued.
【００６２】一方、放射線・電流変換装置１０は、電子
供与体１４の放射線による励起のされやすさ、放射線の
種類および放射線強度により発電する効率が異なってく
る。電子供与体１４の放射線による励起のされやすさ
は、例えば、母材のみのＧｄ２Ｏ２Ｓと、母材Ｇｄ２Ｏ
２ＳにＥｕを付活させたＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕとを比較し
た場合、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕの方が励起されやすく、発
電の効率も高い。On the other hand, in the radiation / current converter 10, the efficiency of power generation differs depending on the easiness of excitation of the electron donor 14 by radiation, the type of radiation, and the radiation intensity. The susceptibility of the electron donor 14 to excitation by radiation is, for example, Gd 2 O 2 S only in the base material and Gd 2 O in the base material.
When Gd 2 O 2 S: Eu in which 2 S is activated with Eu is compared, Gd 2 O 2 S: Eu is more easily excited and power generation efficiency is higher.
【００６３】さらに、ＥｕとＴｂを混合した付活材を母
材に付活した場合、Ｅｕのみを母材に付活した場合より
も発電の効率が向上する。この現象は、励起電子が基底
状態になるクロス緩和が効果的に関係すると考えられ
る。従って、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ母材以外にもクロス緩和が起
きやすいＹ２Ｏ２Ｓ等を母材として用いた場合にも同様
の効果が得られる。Furthermore, in the case where the base material is activated with the activator mixture of Eu and Tb, the efficiency of power generation is higher than in the case where only Eu is actuated in the base material. It is considered that this phenomenon is effectively related to cross relaxation in which excited electrons are in the ground state. Therefore, similar effects can be obtained when Y 2 O 2 S or the like, which easily causes cross relaxation, is used as the base material other than the Gd 2 O 2 S base material.
【００６４】放射線に対する反応については、Ｘ線やγ
線の電離放射線については原子番号の大きなＧｄやＷが
効率が良く、中性子との反応の場合には、Ｇｄの(n,γ)
反応に伴う内部転換電子を利用する方が反応断面積が大
きく効率的である。電子供与体１４に使用する物質は、
単体で用いるよりも混合して用いた方が緩和による効果
で発電の効率が向上することが実験によっても確認され
ている。Regarding the reaction to radiation, X-ray and γ
For ionizing radiation of rays, Gd and W with large atomic numbers are efficient, and in the case of reaction with neutrons, (n, γ) of Gd
It is more efficient to use the internal conversion electrons accompanying the reaction because the reaction cross section is large. The substance used for the electron donor 14 is
It has been confirmed by experiments that the power generation efficiency is improved by the effect of mitigation when they are mixed and used alone.
【００６５】従って、各物質における電子の励起準位
が、付活剤の元素によって異なり、緩和現象も結晶の場
によって異なることから説明される。実際には、放射線
の種類や線量率によって蛍光体の混合割合や付活剤の混
合割合を変えることが効率を上げる上では好ましい。Therefore, it is explained that the excitation level of electrons in each substance differs depending on the element of the activator, and the relaxation phenomenon also differs depending on the crystal field. In practice, it is preferable to change the mixing ratio of the phosphor and the mixing ratio of the activator depending on the type of radiation and the dose rate in order to improve the efficiency.
【００６６】本実施形態の放射線・電流変換装置１０に
よれば、放射線・電流変換装置１０の外部にある外部放
射線源２１から放出された放射線２２が放射線透過性を
有する第１の電極１１および第２の電極１２を透過し
て、両電極間に配置されている電子供与体１４を励起す
ることで、電子供与体１４から電子を放出させる。そし
て、この電子を負荷装置１９を含む閉ループ内で循環さ
せることによって、負荷装置１９への電力供給を可能に
している。According to the radiation-current conversion device 10 of this embodiment, the radiation 22 emitted from the external radiation source 21 outside the radiation-current conversion device 10 has the radiation-transmissive first electrode 11 and the first electrode 11. Electrons are emitted from the electron donor 14 by passing through the second electrode 12 and exciting the electron donor 14 arranged between the two electrodes. Then, the electrons are circulated in the closed loop including the load device 19, so that power can be supplied to the load device 19.
【００６７】尚、放射線・電流変換装置１０が備える第
１の電極１１および第２の電極１２は、絶縁体の電極基
板２４上に出力端子１７を有する第１の導電性薄膜２５
を備えた構造となっているが、出力端子１７を有する導
体を備える電極基板でも良い。また、第２の電極１２で
は、第１の導電性薄膜２５と第２の導電性薄膜２７は別
々の導体としてあるが、第１の導電性薄膜２５を第２の
導電性薄膜２７と同一の物にしても良い。The first electrode 11 and the second electrode 12 of the radiation / current converter 10 have a first conductive thin film 25 having an output terminal 17 on an electrode substrate 24 made of an insulator.
However, an electrode substrate including a conductor having the output terminal 17 may be used. Further, in the second electrode 12, the first conductive thin film 25 and the second conductive thin film 27 are separate conductors, but the first conductive thin film 25 is the same as the second conductive thin film 27. You can make it a thing.
【００６８】さらに、両方の電極とも放射線透過性を有
するとしたが、少なくともいずれか一方の電極が放射線
透過性を有していれば、放射線・電流変換装置１０は、
放射線・電流変換をすることができる。しかし、いずれ
か一方の電極のみが放射線透過性を有する場合は、両方
の電極とも放射線透過性を有する場合と比較して発電の
効率が低下する。Further, both electrodes are assumed to have radiation transparency, but if at least one of the electrodes has radiation transparency, the radiation / current conversion device 10
Radiation / current conversion is possible. However, in the case where only one of the electrodes has radiation transparency, the efficiency of power generation is lower than that in the case where both electrodes have radiation transparency.
【００６９】さらにまた、電子供与体１４は、母材と付
活材とを備えた物質としているが、付活材は備えていな
くても良い。例えば、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕの付活剤であ
るＥｕを含まないＧｄ２Ｏ２Ｓでも良い。しかし、付活
材を使用しない場合は、Ｅｕを付活材として使用した場
合の方が発電の効率が低下する。Furthermore, the electron donor 14 is a substance including a base material and an activator, but the activator may not be included. For example, Gd 2 O 2 S: Eu Gd 2 O 2 S Any Good free of Eu is an activator of. However, when the activator is not used, the power generation efficiency is lower when Eu is used as the activator.
【００７０】[第２実施形態]図２に本発明に係る放射線
・電流変換装置の第２実施形態の一例を示す装置概要図
を示す。[Second Embodiment] FIG. 2 is a schematic view showing an example of a second embodiment of the radiation / current converter according to the present invention.
【００７１】この図２を用いて、第２実施形態を示す放
射線・電流変換装置１０Ａおよびその方法を説明する。
尚、図２に示される放射線・電流変換装置１０Ａにおい
て、図１に示される放射線・電流変換装置１０と全く異
ならない部位には同じ符号を付して説明を省略する。The radiation / current converter 10A and its method according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the radiation / current converter 10A shown in FIG. 2, parts that are not different from the radiation / current converter 10 shown in FIG.
【００７２】図２に示される放射線・電流変換装置１０
Ａは、第１実施形態を示す放射線・電流変換装置１０の
２つの電極間、すなわち、第１の電極１１および第２の
電極１２と、電子供与体１４と、酸化還元物質１５とを
シート状あるいはフィルム状にして、巻き上げ可能に構
成した装置である。The radiation / current converter 10 shown in FIG.
A is a sheet-like shape between the two electrodes of the radiation / current converter 10 according to the first embodiment, that is, the first electrode 11 and the second electrode 12, the electron donor 14, and the redox substance 15. Alternatively, it is a device that is formed into a film and can be rolled up.
【００７３】放射線・電流変換装置１０Ａは、シート状
あるいはフィルム状の巻き上げ可能な第１の電極１１Ａ
および第２の電極１２Ａと、電子供与体１４Ａと、酸化
還元物質１５Ａとを備えている点以外は第１実施形態の
放射線・電流変換装置１０と全く異ならない。また、放
射線・電流変換装置１０Ａの放射線・電流変換方法は、
第１実施形態の放射線・電流変換装置１０の放射線・電
流変換方法と全く異ならないので、ここでは説明を省略
する。The radiation / current converter 10A comprises a sheet-like or film-like first electrode 11A that can be rolled up.
The radiation / current conversion device 10 of the first embodiment is completely the same except that the second electrode 12A, the electron donor 14A, and the redox substance 15A are provided. Further, the radiation / current conversion method of the radiation / current conversion device 10A is as follows.
The radiation / current conversion method of the radiation / current conversion device 10 of the first exemplary embodiment is the same as the radiation / current conversion method of the first embodiment.
【００７４】本実施形態の放射線・電流変換装置１０Ａ
およびその方法によれば、１つの放射線１３が複数回に
わたり放射線・電流変換装置１０Ａを透過することが可
能となり、放射線２２のエネルギ利用率が向上するの
で、第１実施形態の放射線・電流変換装置１０と比較し
て出力電圧または電流を大容量化することができる。Radiation / current converter 10A of the present embodiment
According to this and the method thereof, one radiation 13 can be transmitted through the radiation / current converter 10A multiple times, and the energy utilization rate of the radiation 22 is improved, so the radiation / current converter of the first embodiment. As compared with 10, the output voltage or current can be increased in capacity.
【００７５】尚、本実施形態を示す放射線・電流変換装
置１０Ａは、図２に示されるように巻き上げる構造でな
くても良い。放射線・電流変換装置１０Ａを任意の幅で
複数回折り重ねた構造であっても良い。The radiation / current converter 10A according to the present embodiment does not have to have a winding structure as shown in FIG. It may have a structure in which the radiation / current converter 10A is folded a plurality of times in an arbitrary width.
【００７６】[第３実施形態]図３に本発明に係る放射線
・電流変換装置の第３実施形態を示す装置概要図を示
す。[Third Embodiment] FIG. 3 is a schematic view of a radiation / current converter according to a third embodiment of the present invention.
【００７７】この図３を用いて、第３実施形態を示す放
射線・電流変換装置１０Ｂおよびその方法を説明する。
尚、図３に示される放射線・電流変換装置１０Ｂにおい
て、図１および図２に示される放射線・電流変換装置１
０および１０Ａと全く異ならない部位には同じ符号を付
して説明を省略する。A radiation / current converter 10B and its method according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
In the radiation / current converter 10B shown in FIG. 3, the radiation / current converter 1 shown in FIGS. 1 and 2 is used.
Portions which are not different from 0 and 10A are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００７８】図３に示される放射線・電流変換装置１０
Ｂは、図１に示される放射線・電流変換装置１０の２つ
の電極間、すなわち、第１の電極１１および第２の電極
１２と、電子供与体１４と、酸化還元物質１５とを、例
えば、円筒等の筒状に構成している。Radiation / current converter 10 shown in FIG.
B represents between the two electrodes of the radiation / current converter 10 shown in FIG. 1, that is, the first electrode 11 and the second electrode 12, the electron donor 14, and the redox substance 15, for example, It is configured in a tubular shape such as a cylinder.
【００７９】筒状に形成された放射線・電流変換装置１
０Ｂは、第１の電極１１Ｂおよび第２の電極１２Ｂと、
電子供与体１４Ｂと、酸化還元物質１５Ｂとを備えてい
る点以外は第１実施形態の放射線・電流変換装置１０と
全く異ならない。また、放射線・電流変換装置１０Ｂの
放射線・電流変換方法は、第１実施形態の放射線・電流
変換装置１０の放射線・電流変換方法と全く異ならない
ので、ここでは説明を省略する。Radiation / current converter 1 formed in a tubular shape
0B is the first electrode 11B and the second electrode 12B,
It is the same as the radiation / current converter 10 of the first embodiment except that the electron donor 14B and the redox substance 15B are provided. Further, since the radiation / current conversion method of the radiation / current conversion device 10B is not different from the radiation / current conversion method of the radiation / current conversion device 10 of the first exemplary embodiment, description thereof will be omitted here.
【００８０】本実施形態の放射線・電流変換装置１０Ｂ
およびその方法によれば、１つの放射線２２が複数回に
わたり放射線・電流変換装置１０Ｂを透過することが可
能となり、放射線２２のエネルギ利用率が向上するの
で、第１実施形態の放射線・電流変換装置１０と比較し
て出力電圧または電流を大容量化することができる。Radiation / current converter 10B of the present embodiment
According to the method and the method thereof, one radiation 22 can pass through the radiation / current converter 10B a plurality of times, and the energy utilization rate of the radiation 22 is improved. Therefore, the radiation / current converter of the first embodiment. As compared with 10, the output voltage or current can be increased in capacity.
【００８１】[第４実施形態]図４（ａ）〜図４（ｃ）に
本発明に係る放射線・電流変換装置の第４実施形態を示
す装置概要図を示す。[Fourth Embodiment] FIGS. 4 (a) to 4 (c) are schematic views showing a radiation / current converter according to a fourth embodiment of the present invention.
【００８２】図４（ａ）〜図４（ｃ）を用いて、第４実
施形態を示す放射線・電流変換装置１０Ｃ，１０Ｄ，１
０Ｅおよびその方法を説明する。尚、図４（ａ）〜図４
（ｃ）に示される放射線・電流変換装置１０Ｃ，１０
Ｄ，１０Ｅにおいて、図１〜図３に示される放射線・電
流変換装置１０，１０Ａ，１０Ｂと全く異ならない部位
には同じ符号を付して説明を省略する。The radiation / current converters 10C, 10D, 1 showing the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c).
OE and its method will be described. In addition, FIG.
Radiation / current converter 10C, 10 shown in (c)
In D and 10E, parts that are not different from the radiation / current converters 10, 10A and 10B shown in FIGS.
【００８３】図４（ａ）に示される放射線・電流変換装
置１０Ｃは、図１に示される放射線・電流変換装置１０
を複数個直列に配置し、放射線・電流変換装置１０の正
極である第２の電極１２と、負極である第１の電極１１
とを結線２９を用いて、放射線・電流変換装置１０を直
列接続し、連結集積化するように構成されている。The radiation / current converter 10C shown in FIG. 4 (a) is the same as the radiation / current converter 10 shown in FIG.
A plurality of electrodes are arranged in series, and the second electrode 12 that is the positive electrode and the first electrode 11 that is the negative electrode of the radiation / current converter 10 are arranged.
The radiation and current converters 10 are connected in series by using the connection line 29 and are connected and integrated.
【００８４】図４（ａ）に示される放射線・電流変換装
置１０Ｃは、１つの放射線２２が複数個の放射線・電流
変換装置１０を透過することが可能となり、放射線２２
のエネルギ利用率が向上する。また、放射線・電流変換
装置１０Ｃは、複数個の放射線・電流変換装置１０を直
列接続しているので、放射線・電流変換装置１０Ｃの出
力電圧は、放射線・電流変換装置１０単体の出力電圧と
比較して、直列接続した放射線・電流変換装置１０の個
数倍の電圧とほぼ等しくなる。In the radiation / current conversion device 10C shown in FIG. 4A, one radiation 22 can pass through a plurality of radiation / current conversion devices 10, and the radiation 22
The energy utilization rate of is improved. Further, since the radiation / current converter 10C has a plurality of radiation / current converters 10 connected in series, the output voltage of the radiation / current converter 10C is compared with the output voltage of the radiation / current converter 10 alone. Then, the voltage becomes almost equal to the voltage of the radiation / current converters 10 connected in series.
【００８５】一方、図４（ｂ）に示される放射線・電流
変換装置１０Ｄは、図１に示される放射線・電流変換装
置１０を複数個並列に配置し、放射線・電流変換装置１
０の正極である第２の電極１２と、負極である第１の電
極１１とを結線２９を用いて直列接続し、連結集積化す
るように構成されている。On the other hand, the radiation / current converter 10D shown in FIG. 4 (b) has a plurality of the radiation / current converters 10 shown in FIG.
The second electrode 12, which is the positive electrode of 0, and the first electrode 11, which is the negative electrode, are connected in series using the connection line 29, and are connected and integrated.
【００８６】図４（ｂ）に示される放射線・電流変換装
置１０Ｄは、１つの放射線２２が複数個の放射線・電流
変換装置１０を透過することが可能となり、放射線２２
のエネルギ利用率が向上する。また、放射線・電流変換
装置１０Ｄは、複数個の放射線・電流変換装置１０を直
列接続しているので、放射線・電流変換装置１０Ｄの出
力電圧は、放射線・電流変換装置１０単体の出力電圧と
比較して、直列接続した放射線・電流変換装置１０の個
数倍の電圧とほぼ等しくなる。In the radiation / current conversion device 10D shown in FIG. 4B, one radiation 22 can pass through a plurality of radiation / current conversion devices 10, and the radiation 22
The energy utilization rate of is improved. Further, since the radiation / current converter 10D has a plurality of radiation / current converters 10 connected in series, the output voltage of the radiation / current converter 10D is compared with the output voltage of the radiation / current converter 10 alone. Then, the voltage becomes almost equal to the voltage of the radiation / current converters 10 connected in series.
【００８７】また、図４（ｃ）に示される放射線・電流
変換装置１０Ｅは、図１に示される放射線・電流変換装
置１０を複数個並列に配置し、放射線・電流変換装置１
０の正極である第２の電極１２と、負極である第１の電
極１１とを結線２９を用いて並列接続し、連結集積化す
るように構成されている。Further, the radiation / current converter 10E shown in FIG. 4 (c) has a plurality of the radiation / current converters 10 shown in FIG.
The second electrode 12 that is a positive electrode of 0 and the first electrode 11 that is a negative electrode are connected in parallel using a connection line 29, and are configured to be connected and integrated.
【００８８】放射線・電流変換装置１０Ｅは、１つの放
射線２２が複数個の放射線・電流変換装置１０を透過す
ることが可能となり、放射線２２のエネルギ利用率が向
上する。また、放射線・電流変換装置１０Ｅは、複数個
の放射線・電流変換装置１０を並列接続しているので、
放射線・電流変換装置１０Ｅの出力電流は、放射線・電
流変換装置１０単体の出力電流と比較して、並列接続し
た放射線・電流変換装置１０の個数倍の電流とほぼ等し
くなる。In the radiation / current converter 10E, one radiation 22 can pass through a plurality of radiation / current converters 10, and the energy utilization rate of the radiation 22 is improved. Further, since the radiation / current converter 10E has a plurality of radiation / current converters 10 connected in parallel,
The output current of the radiation / current converter 10E is substantially equal to the output current of the radiation / current converter 10 alone, which is approximately the same as the current of the number of the radiation / current converters 10 connected in parallel.
【００８９】本実施形態の放射線・電流変換装置１０
Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅおよびその方法によれば、１つの放
射線２２が複数個の電流変換装置１０を透過することが
可能となり、エネルギ利用率が向上する。また、複数個
の電流変換装置１０からの出力電圧および電流を電気的
に直列接続して取り出せば出力電圧の大容量化が可能と
なり、電気的に並列接続して取り出せば出力電流の大容
量化が可能となる。Radiation / current converter 10 of this embodiment
According to C, 10D, 10E and the method thereof, one radiation 22 can be transmitted through the plurality of current conversion devices 10, and the energy utilization rate is improved. Further, if the output voltages and currents from the plurality of current converters 10 are electrically connected in series and extracted, the output voltage can be increased in capacity, and if they are electrically connected in parallel and extracted, the output current can be increased in capacity. Is possible.
【００９０】尚、本実施形態において、放射線・電流変
換装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、図１に示される放射
線・電流変換装置１０を連結集積化した構成としたが、
必ずしも図１に示される放射線・電流変換装置１０を連
結集積化していなくても良い。図２に示される放射線・
電流変換装置１０Ａや図３に示される放射線・電流変換
装置１０Ｂを用いて連結集積化しても良い。つまり、放
射線・電流変換装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、図１に
示される放射線・電流変換装置１０、図２に示される放
射線・電流変換装置１０Ａおよび図３に示される放射線
・電流変換装置１０Ｂの少なくともいずれかを含んでい
れば良い。In the present embodiment, the radiation / current converters 10C, 10D, 10E have a structure in which the radiation / current converter 10 shown in FIG. 1 is connected and integrated.
The radiation / current converter 10 shown in FIG. 1 does not necessarily have to be integrated. The radiation shown in FIG.
The current conversion device 10A and the radiation / current conversion device 10B shown in FIG. 3 may be used for connection integration. That is, the radiation / current converters 10C, 10D, 10E are the same as the radiation / current converter 10 shown in FIG. 1, the radiation / current converter 10A shown in FIG. 2 and the radiation / current converter 10B shown in FIG. It suffices if at least one of them is included.
【００９１】[第５実施形態]図５に本発明に係る放射線
・電流変換装置の第５実施形態を示す装置概要図を示
す。[Fifth Embodiment] FIG. 5 is a schematic view of a radiation / current converter according to a fifth embodiment of the present invention.
【００９２】この図５を用いて、第５実施形態を示す放
射線・電流変換装置１０Ｆおよびその方法を説明する。
尚、図５に示される放射線・電流変換装置１０Ｆにおい
て、図１に示される放射線・電流変換装置１０と全く異
ならない部位には同じ符号を付して説明を省略する。The radiation / current converter 10F and its method according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
In the radiation / current conversion device 10F shown in FIG. 5, parts that are not the same as those of the radiation / current conversion device 10 shown in FIG.
【００９３】図５に示される放射線・電流変換装置１０
Ｆは、図１に示される放射線・電流変換装置１０を少な
くとも１個以上備え、平面上に放射線・電流変換装置１
０をマトリックス状、すなわち、ｍ×ｎ（ｍ，ｎは任意
の自然数）に配置している。そして、放射線・電流変換
装置１０Ｆに備えられる個々の放射線・電流変換装置１
０から出力される電圧または電流信号を取り出し、読み
出し回路３０を介して表示手段３１に接続することで、
出力された電圧または電流を順次に読み出して表示可能
なように構成されている。Radiation / current converter 10 shown in FIG.
F includes at least one radiation / current converter 10 shown in FIG. 1, and the radiation / current converter 1 is arranged on a plane.
0s are arranged in a matrix, that is, m × n (m and n are arbitrary natural numbers). Then, the individual radiation / current converter 1 provided in the radiation / current converter 10F.
By taking out the voltage or current signal output from 0 and connecting it to the display means 31 via the readout circuit 30,
The output voltage or current is sequentially read and displayed.
【００９４】放射線・電流変換装置１０Ｆは、放射線の
照射される平面あるいは曲面上の放射線強度分布に応じ
て、個々の放射線・電流変換装置１０がそれぞれに出力
電圧または出力電流を発生する。従って、放射線・電流
変換装置１０Ｆに配置される個々の放射線・電流変換装
置１０の出力電圧または出力電流を測定することで、放
射線の照射される平面あるいは曲面上の放射線強度分布
を測定するセンサを構築することが可能となる。In the radiation / current conversion device 10F, each radiation / current conversion device 10 generates an output voltage or an output current in accordance with the radiation intensity distribution on the plane or curved surface on which the radiation is irradiated. Therefore, by measuring the output voltage or output current of each radiation / current conversion device 10 arranged in the radiation / current conversion device 10F, a sensor for measuring the radiation intensity distribution on a flat surface or a curved surface irradiated with radiation is provided. It is possible to build.
【００９５】本実施形態の放射線・電流変換装置１０Ｆ
によれば、放射線強度分布に相関性のある電流・電圧信
号を得られるので、放射線強度分布測定センサとして機
能させることができる。Radiation / current converter 10F of the present embodiment
According to this, since a current / voltage signal having a correlation with the radiation intensity distribution can be obtained, it can function as a radiation intensity distribution measuring sensor.
【００９６】尚、放射線・電流変換装置１０Ｆは、放射
線・電流変換装置１０を備えているが、放射線・電流変
換装置１０に代わって、図２に示される放射線・電流変
換装置１０Ａや図３に示される放射線・電流変換装置１
０Ｂを備えても良い。The radiation / current converter 10F includes the radiation / current converter 10. However, instead of the radiation / current converter 10, the radiation / current converter 10A shown in FIG. Radiation / current converter 1 shown
It may have 0B.
【００９７】[第６実施形態]図６（Ａ）に本発明に係る
放射線・電流変換装置の第６実施形態を示す装置概要図
を示す。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示されるＢ
−Ｂ線に沿う方向から見た場合の斜視図である。[Sixth Embodiment] FIG. 6A shows a schematic view of a radiation / current converter according to a sixth embodiment of the present invention. In addition, FIG. 6B shows B shown in FIG.
It is a perspective view when it sees from the direction which follows a -B line.
【００９８】図６（Ａ）および図６（Ｂ）を用いて、第
６実施形態を示す放射線・電流変換装置１０Ｇおよびそ
の方法を説明する。尚、図６（Ａ）に示される放射線・
電流変換装置１０は、図１に示される放射線・電流変換
装置１０と比較して、第２の電極１２Ａを第２の電極１
２の代わりに備え、さらに、読み出し回路３０および表
示手段３１を備える点以外は全く異ならないので、同じ
符号を付して説明を省略する。A radiation / current converter 10G and its method according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (A) and 6 (B). In addition, the radiation shown in FIG.
Compared to the radiation-current conversion device 10 shown in FIG. 1, the current conversion device 10 has a second electrode 12A and a second electrode 1A.
It is not different at all except that it is provided in place of 2, and is further provided with a readout circuit 30 and a display means 31, and therefore the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
【００９９】図６（Ａ）によれば、放射線・電流変換装
置１０Ｇは、第１の電極１１と、電子供与体１４と、酸
化還元物質１５との他に、図１に示される放射線・電流
変換装置１０が備える第２電極１２に代わり、図６
（Ｂ）に示される第２の電極１２Ａを具備する。According to FIG. 6 (A), the radiation / current converter 10G includes a radiation / current converter shown in FIG. 1 in addition to the first electrode 11, the electron donor 14, and the redox material 15. Instead of the second electrode 12 included in the conversion device 10, FIG.
The second electrode 12A shown in (B) is provided.
【０１００】図６（Ｂ）に示される第２の電極１２Ａが
備える第１の導電性薄膜２５Ａは、例えば、５×５等の
マトリックス状、すなわち、ｍ×ｎ（ｍ，ｎは任意の自
然数）に分割された放射線・電流変換を行う最小構成単
位（以下、放射線感受部とする）３２をｍ×ｎ個有する
分割薄膜で形成される。第１の導電性薄膜２５Ａに形成
された２５個の放射線感受部３２は、放射線・電流変換
により生じた電圧または電流を読み出す読み出し線３３
を有する。放射線感受部３２が有する読み出し線３３は
読み出し回路３０を介して表示手段３１に接続される。
そして、放射線・電流変換装置１０Ｇは、放射線感受部
３２からの電圧または電流を順次に読み出して表示可能
なように構成されている。The first conductive thin film 25A included in the second electrode 12A shown in FIG. 6B is, for example, in a matrix of 5 × 5, that is, m × n (m and n are arbitrary natural numbers). 2) is formed of a divided thin film having m × n minimum constituent units (hereinafter, referred to as a radiation sensitive section) 32 for performing radiation / current conversion. The 25 radiation sensitive portions 32 formed on the first conductive thin film 25A are read lines 33 that read out the voltage or current generated by the radiation / current conversion.
Have. The readout line 33 included in the radiation receiving unit 32 is connected to the display unit 31 via the readout circuit 30.
The radiation / current converter 10G is configured to sequentially read and display the voltage or current from the radiation sensing section 32.
【０１０１】放射線・電流変換装置１０Ｇは、放射線の
照射される平面あるいは曲面上の放射線強度分布に応じ
て、第１の導電性薄膜２５Ａが備える各放射線感受部３
２で出力電圧または出力電流を発生する。従って、放射
線・電流変換装置１０Ｇに配置される個々の放射線感受
部３２の出力電圧または出力電流を測定することで、放
射線の照射される平面あるいは曲面上の放射線強度分布
を測定するセンサを構築することが可能となる。The radiation / current converter 10G includes the radiation sensing portions 3 provided in the first conductive thin film 25A according to the radiation intensity distribution on the flat surface or the curved surface on which the radiation is irradiated.
At 2, the output voltage or output current is generated. Therefore, by measuring the output voltage or the output current of each radiation sensing unit 32 arranged in the radiation / current converter 10G, a sensor for measuring the radiation intensity distribution on the flat surface or the curved surface irradiated with the radiation is constructed. It becomes possible.
【０１０２】本実施形態の放射線・電流変換装置１０Ｇ
およびその方法によれば、１つの放射線・電流変換装置
１０Ｇから放射線強度分布に相関性のある電流・電圧信
号を得られるので、第５実施形態を示す放射線・電流変
換装置１０Ｆよりも狭い面積、具体的には放射線・電流
変換装置１０Ｇと同程度の面積において、放射線強度分
布が測定可能な放射線強度分布測定センサとして機能さ
せることができる。Radiation / current converter 10G of the present embodiment
According to the method and the method, a current / voltage signal having a correlation with the radiation intensity distribution can be obtained from one radiation / current conversion device 10G, so that an area smaller than that of the radiation / current conversion device 10F according to the fifth embodiment, Specifically, it can function as a radiation intensity distribution measuring sensor capable of measuring the radiation intensity distribution in the same area as the radiation / current converter 10G.
【０１０３】尚、放射線・電流変換装置１０Ｇは、第２
の電極１２が備える第１の導電性薄膜２５Ａをマトリッ
クス状、すなわち、ｍ×ｎ（ｍ，ｎは任意の自然数）に
分割された分割薄膜として形成していたが、いずれか一
方の電極が第１の導電性薄膜２５Ａを備えていれば良
い。従って、第２の電極１２ではなく、第１の電極１１
にマトリックス状に分割した分割薄膜で形成した第１の
導電性薄膜２５Ａを備えさせても良い。The radiation / current converter 10G has a second
The first conductive thin film 25A included in the electrode 12 is formed in a matrix, that is, as a divided thin film divided into m × n (m and n are arbitrary natural numbers). It suffices if the first conductive thin film 25A is provided. Therefore, not the second electrode 12 but the first electrode 11
In addition, the first conductive thin film 25A formed of a divided thin film divided into a matrix may be provided.
【０１０４】また、第１の導電性薄膜２５Ａを備えてい
ない側の電極は、放射線透過性を有していなくても放射
線・電流変換装置１０Ｇを放射線強度分布が測定可能な
放射線強度分布センサとして機能させることができる。The electrode on the side not provided with the first conductive thin film 25A is a radiation intensity distribution sensor capable of measuring the radiation intensity distribution even if the radiation / current converter 10G has no radiation transparency. Can be operated.
【０１０５】さらに、放射線・電流変換装置１０Ｇが備
える第１の導電性薄膜２５Ａは、図６（Ｂ）に示される
ようなマトリックス状のパターニングに限らない。マト
リックス状のパターニングは一例であり、パターニング
可能な形態を全て包含する。Furthermore, the first conductive thin film 25A provided in the radiation / current converter 10G is not limited to the matrix-shaped patterning as shown in FIG. 6 (B). Matrix-like patterning is an example, and includes all patternable forms.
【０１０６】さらにまた、第１の電極１１および第２の
電極１２は、絶縁体の電極基板２４上に出力端子１７を
有する第１の導電性薄膜２５を備えた構造となっている
が、出力端子１７を有する導体を備える電極基板に構成
し、半導体薄膜２６および第２の導電性薄膜２７と接す
る側の面を図６（Ｂ）に示されるようなパターニングを
行っても良い。Furthermore, the first electrode 11 and the second electrode 12 have a structure in which the first conductive thin film 25 having the output terminal 17 is provided on the electrode substrate 24 made of an insulating material. It is also possible to form an electrode substrate provided with a conductor having terminals 17 and pattern the surface on the side in contact with the semiconductor thin film 26 and the second conductive thin film 27 as shown in FIG. 6B.
【０１０７】[0107]
【発明の効果】本発明に係る放射線・電流変換装置によ
れば、放射線を電流に変換するプロセスにおいて、電流
を新たに発生させるエネルギ源としての放射性同位元素
を内包する構造を有していないので、放射性廃棄物等の
外部放射線源を有効利用して作動し得る放射線・電流変
換装置およびその方法を提供することができる。According to the radiation-current converter of the present invention, in the process of converting radiation into an electric current, it does not have a structure containing a radioisotope as an energy source for newly generating an electric current. It is possible to provide a radiation-current conversion device and method capable of operating by effectively utilizing an external radiation source such as radioactive waste.
【０１０８】また、本発明に係る放射線・電流変換装置
は、放射線増感作用する電子供与体物質と酸化還元物質
を組み合わせて放射線から直接電流へ変換可能な高効率
変換の電子移動サイクルを形成するので、従来の放射線
・電流変換装置よりも高効率に電流を発生する放射線・
電流変換装置およびその方法を提供することができる。Further, the radiation-current converter according to the present invention forms a highly efficient electron transfer cycle capable of directly converting a radiation into an electric current by combining an electron donor substance having a radiation sensitizing action and a redox substance. Therefore, radiation that generates current more efficiently than conventional radiation-current converters
A current converter and a method therefor can be provided.
【０１０９】さらに、本発明に係る放射線・電流変換装
置は、同一放射線を複数回にわたり電流変換に利用する
ことが可能に構成されるため、放射線のエネルギ利用率
が高く、効率的手段を有する放射線・電流変換装置およ
びその方法を提供することができる。Further, since the radiation / current converter according to the present invention is constructed so that the same radiation can be used for current conversion a plurality of times, the radiation has a high energy utilization rate and a radiation having an efficient means. It is possible to provide a current converter and a method thereof.
【０１１０】さらにまた、放射線・電流変換装置は、装
置配置を直列・並列集積化したり、シート状にしたり、
筒状にしたりと多様に設定可能なので、放射線・電流変
換装置の形状を多様に設定可能な放射線・電流変換装置
およびその方法を提供することができる。Furthermore, in the radiation / current conversion device, the device arrangement is integrated in series / parallel, or in the form of a sheet,
Since it can be set in various shapes such as a tubular shape, it is possible to provide a radiation / current conversion device and a method thereof in which the shape of the radiation / current conversion device can be set in various ways.
【図１】本発明に係る放射線・電流変換装置の第１実施
形態を示す装置構成図。FIG. 1 is a device configuration diagram showing a first embodiment of a radiation-current conversion device according to the present invention.
【図２】本発明に係る放射線・電流変換装置の第２実施
形態を示す装置構成図。FIG. 2 is a device configuration diagram showing a second embodiment of a radiation-current conversion device according to the present invention.
【図３】本発明に係る放射線・電流変換装置の第３実施
形態を示す装置構成図。FIG. 3 is a device configuration diagram showing a third embodiment of a radiation-current conversion device according to the present invention.
【図４】本発明に係る放射線・電流変換装置の第４実施
形態の構造を示す図であり、（Ａ）は、第１実施形態を
示す放射線・電流変換装置を直列配置し、各放射線・電
流変換装置を直列接続した場合、（Ｂ）は、第１実施形
態を示す放射線・電流変換装置を並列配置し、各放射線
・電流変換装置を直列接続した場合、（Ｃ）は、第１実
施形態を示す放射線・電流変換装置を並列配置し、放射
線・電流変換装置を並列接続した場合を示す説明図。FIG. 4 is a diagram showing a structure of a radiation / current converter according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 4 (A) shows the radiation / current converter according to the first embodiment arranged in series, When the current converters are connected in series, (B) shows the radiation / current converters according to the first embodiment arranged in parallel, and when the radiation / current converters are connected in series, (C) shows the first embodiment. Explanatory drawing which shows the case where the radiation / current converter which shows a form is arrange | positioned in parallel, and the radiation / current converter is connected in parallel.
【図５】本発明に係る放射線・電流変換装置の第５実施
形態を示す装置構成図。FIG. 5 is a device configuration diagram showing a fifth embodiment of a radiation-current conversion device according to the present invention.
【図６】本発明に係る放射線・電流変換装置の第６実施
形態を示す装置構成図であり、（Ａ）は、第６実施形態
を示す放射線・電流変換装置の装置概要図、（Ｂ）は、
Ｂ−Ｂ線に沿う位置から見た斜視図。FIG. 6 is a device configuration diagram showing a sixth embodiment of a radiation / current converter according to the present invention, (A) is a schematic view of the radiation / current converter of the sixth embodiment, and (B) is a diagram. Is
The perspective view seen from the position which follows the BB line.
【図７】従来の放射線・電流変換装置の構造を示す概要
図。FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of a conventional radiation / current converter.
１０ 放射線・電流変換装置 １１ 第１の電極（負極） １２ 第２の電極（正極） １４ 電子供与体 １５ 酸化還元物質 １７ａ，１７ｂ 出力端子 １８ａ，１８ｂ 接続導体 １９ 負荷装置 ２１ 外部放射線源 ２２ 放射線 ２４ 電極基板 ２５ 第１の導電性薄膜（導体） ２６ 半導体薄膜（電子抽出促進物質） ２７ 第２の導電性薄膜（電子供与促進物質） ２９ 結線 ３０ 読み出し回路 ３１ 表示手段 ３２ 放射線感受部 ３３ 読み出し線 10 Radiation / current converter 11 First electrode (negative electrode) 12 Second electrode (positive electrode) 14 electron donors 15 Redox substances 17a, 17b output terminal 18a, 18b connection conductor 19 load device 21 External radiation source 22 Radiation 24 electrode substrate 25 First conductive thin film (conductor) 26 Semiconductor thin film (electron extraction promoter) 27 Second conductive thin film (electron donation promoting substance) 29 connection 30 readout circuit 31 display means 32 Radiation sensitive section 33 readout line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小長井 主税 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 橘川 敬介 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 5F088 AA20 AB01 AB02 AB05 AB07 AB09 BB10 DA17 EA04 FA01 FA03 LA07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Konagai 8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Keisuke Tachikawa 8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Ceremony company Toshiba Yokohama office F-term (reference) 5F088 AA20 AB01 AB02 AB05 AB07 AB09 BB10 DA17 EA04 FA01 FA03 LA07
Claims (16)
を取り出す第１の電極および第２の電極と、 前記第１の電極と隣接し、放射線源から照射される放射
線に反応して電子を前記第１の電極に供与する電子供与
体と、 前記第２の電極と隣接し、電子の授受により酸化還元作
用する酸化還元物質とを具備し、 前記第１の電極と第２の電極とを対向して配置し、 前記電子供与体と前記酸化還元物質とを前記第１の電極
と第２の電極との間に配置し、 前記放射線源から前記電子供与体への放射線照射によっ
て、発生した電子を前記第１の電極と前記第２の電極と
から電流として取り出し得る機構を備えたことを特徴と
する放射線・電流変換装置。1. A first electrode and a second electrode for taking out an electric current generated by radiation-current conversion, and a first electrode and a second electrode which are adjacent to the first electrode and which react with radiation emitted from a radiation source to emit electrons. An electron donor that donates to the first electrode; and a redox material that is adjacent to the second electrode and that performs a redox action by donating and accepting electrons. The first electrode and the second electrode face each other. The electron donor and the redox substance are arranged between the first electrode and the second electrode, and electrons generated by irradiation of the electron source with the radiation source are irradiated. A radiation / current conversion device comprising a mechanism capable of being extracted as a current from the first electrode and the second electrode.
少なくとも一方は、放射線透過性を有する物質を備える
ことを特徴とする請求項１記載の放射線・電流変換装
置。2. The radiation-current converter according to claim 1, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is provided with a substance having radiation transparency.
α線、β線、γ線、Ｘ線、中性子線であることを特徴と
する請求項１記載の放射線・電流変換装置。3. The radiation emitted from the radiation source is
The radiation / current converter according to claim 1, which is an α-ray, a β-ray, a γ-ray, an X-ray, or a neutron ray.
する電極表面上に半導体薄膜を有し、この半導体薄膜
は、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｗ
Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５から選択され
る少なくとも１種類の酸化物を含有することを特徴とす
る請求項１記載の放射線・電流変換装置。4. The first electrode has a semiconductor thin film on the surface of the electrode in contact with the electron donor, and the semiconductor thin film comprises TiO 2 , Nb 2 O 5 , ZnO, SnO 2 and W.
The radiation / current converter according to claim 1, further comprising at least one kind of oxide selected from O 3 , In 2 O 3 , ZrO 2 , and Ta 2 O 5 .
する電極表面上に半導体薄膜を有し、この半導体薄膜
は、Ｇｅ、ＧａＳｂ、ＣｕＩｎＳｅＳ、Ｓｉ、Ｃｕ
ｘＳ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ａ
ｌＧａＡｓから選択される少なくとも１種類の非酸化物
を含有することを特徴とする請求項１記載の放射線・電
流変換装置。5. The first electrode has a semiconductor thin film on the surface of the electrode that is in contact with the electron donor, and the semiconductor thin film is made of Ge, GaSb, CuInSeS, Si, Cu.
x S, InP, CdTe, GaAs, a-Si: H, A
The radiation-current converter according to claim 1, which contains at least one kind of non-oxide selected from lGaAs.
カリウム含有物質、ハイドロキノン含有物質、セレン含
有物質から選択される少なくとも１種類の物質を用い
て、レドックス系を構成することを特徴とする請求項１
記載の放射線・電流変換装置。6. The redox substance is an iodine-containing substance,
The redox system is constituted by using at least one kind of substance selected from a potassium-containing substance, a hydroquinone-containing substance and a selenium-containing substance.
The described radiation-current converter.
ある塩であり、イミダゾリウム塩およびヨウ化物の少な
くとも１種類を含有することを特徴とする請求項１記載
の放射線・電流変換装置。7. The radiation / current converter according to claim 1, wherein the redox substance is a salt in a molten state at room temperature and contains at least one of an imidazolium salt and an iodide.
接する電極表面上に白金、カーボン等の導電性薄膜を有
することを特徴とする請求項１記載の放射線・電流変換
装置。8. The radiation / current converter according to claim 1, wherein the second electrode has a conductive thin film of platinum, carbon or the like on the surface of the electrode in contact with the redox substance.
え、前記母材は、放射線の照射を受けて電子を放出しや
すくなる性質を有するＧｄ２Ｏ２Ｓ、Ｙ２Ｏ ２Ｓ等の酸
化物およびＺｎＳ等の硫化物から選択される少なくとも
１種類を含有する物質であることを特徴とする請求項１
記載の放射線・電流変換装置。9. The electron donor comprises a base material and an activator material.
The base material emits electrons when exposed to radiation.
Gd that has the property of becoming thinTwoOTwoS, YTwoO TwoAcid such as S
And at least one selected from sulfides such as ZnS
2. A substance containing one kind.
The described radiation-current converter.
備え、前記付活材は、放射線の照射を受けて、放射線増
感作用を有する色素、すなわち励起状態となる色素を含
有する物質であることを特徴とする請求項１記載の放射
線・電流変換装置。10. The electron donor comprises a base material and an activator, and the activator contains a dye having a radiation sensitizing action upon irradiation with radiation, that is, a dye that is in an excited state. The radiation / current conversion device according to claim 1, wherein the radiation / current conversion device is a substance.
電極と、 前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、放
射線源から照射される放射線を受けて電子を供与する電
子供与体と、 前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記電子供与
体と隣接して配置され、電子の授受により酸化還元作用
する酸化還元物質とを具備し、 前記電子供与体は、放射線源から前記電子供与体への放
射線照射に反応して電子を発生し、発生した電子を前記
第１の電極と前記第２の電極から電流として取り出す機
構を備える放射線・電流変換装置を並列または直列に連
結集積化して、１つの放射線が前記放射線・電流変換装
置を複数個透過することを可能とし、エネルギ利用率を
向上させることで、出力電圧または電流の大容量化を可
能に構成したことを特徴とする放射線・電流変換装置。11. A radiation-transmissive first electrode, a radiation-transmissive second electrode facing the first electrode, and between the first electrode and the second electrode. And an electron donor that receives electrons emitted from a radiation source to donate electrons and is disposed between the first electrode and the second electrode adjacent to the electron donor. And a redox substance that acts as a redox agent by the transfer of the electron. The electron donor generates an electron in response to irradiation of the electron donor with a radiation from a radiation source, and the generated electron is the first electrode. And a radiation / current converter having a mechanism for taking out current as current from the second electrode are integrated in parallel or in series to enable one radiation to pass through the plurality of radiation / current converters. By improving the rate Radiation-current converter, characterized in that the can configure the capacity of the output voltage or current.
放射線透過性を有し、シート状あるいはフィルム状にし
て巻き上げられる構造であり、１つの放射線が前記第１
の電極および第２の電極を複数回透過することを可能と
し、エネルギ利用率を向上させることで、出力電圧また
は電流の大容量化を図ったことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の放射線・電流変換装置。12. The first electrode and the second electrode are
It has a radiation transmissive property and has a structure in which it is rolled up in a sheet shape or a film shape.
3. The electrode and the second electrode can be transmitted a plurality of times to improve the energy utilization rate, thereby increasing the capacity of the output voltage or the current. 3. Radiation / current converter.
放射線透過性を有し、前記第１の電極および第２の電極
で筒状構造を形成し、１つの放射線が前記２つの電極を
複数回透過することを可能とし、エネルギ利用率を向上
させることで、出力電圧または電流の大容量化を図った
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の放射線
・電流変換装置。13. The first electrode and the second electrode are
To have a radiation transmissive property, to form a tubular structure with the first electrode and the second electrode, to allow one radiation to pass through the two electrodes a plurality of times, and to improve the energy utilization rate. The radiation / current converter according to claim 1 or 2, wherein the output voltage or current is increased in capacity.
接する電極表面上に半導体薄膜を、前記第２の電極は、
前記酸化還元物質と接する電極表面上に白金、カーボン
等の導電性薄膜を有し、 前記電子供与体は、放射線源から前記電子供与体への放
射線照射に反応して電子を発生し、発生した電子を前記
第１の電極と前記第２の電極から電流として取り出す機
構を有する放射線・電流変換装置を、平面上あるいは曲
面上に、ライン状またはタイル上に配置し、前記放射線
源から放射線の照射される平面あるいは曲面上の放射線
強度分布に相関性のある電流・電圧信号を前記放射線・
電流変換装置の個々で発生させ、取り出すことで、放射
線センサ機能を可能に構成したことを特徴とする請求項
１または請求項２記載の放射線・電流変換装置。14. The first electrode is a semiconductor thin film on the surface of the electrode in contact with the electron donor, and the second electrode is
A conductive thin film such as platinum or carbon is provided on the electrode surface in contact with the redox substance, and the electron donor generates an electron in response to irradiation of radiation from the radiation source to the electron donor. A radiation / current converter having a mechanism for extracting electrons from the first electrode and the second electrode as a current is arranged on a flat surface or a curved surface in a line shape or on a tile, and the radiation is irradiated from the radiation source. The current and voltage signals that correlate with the radiation intensity distribution on the flat or curved surface
The radiation / current converter according to claim 1 or 2, wherein the radiation / current converter is configured to be capable of functioning as a radiation sensor by being generated and taken out by each of the current converters.
接する電極表面上に半導体薄膜を、前記第２の電極は、
前記酸化還元物質と接する電極表面上に白金、カーボン
等の導電性薄膜を有し、 前記半導体薄膜または導電性薄膜は、ｍ行×ｎ列（ｍ，
ｎは任意の自然数）のマトリックスに形成された、ｍ×
ｎ個の放射線感受部を有するマトリックス薄膜であり、 前記放射線源から照射される放射線の放射線強度分布に
相関性のある電流・電圧信号を前記マトリックス薄膜が
有する個々の放射線感受部から取り出すことで、放射線
センサ機能を可能に構成したことを特徴とする請求項１
または請求項２記載の放射線・電流変換装置。15. The first electrode is a semiconductor thin film on the surface of the electrode in contact with the electron donor, and the second electrode is
A conductive thin film of platinum, carbon, or the like is provided on the surface of the electrode in contact with the redox material, and the semiconductor thin film or the conductive thin film is m rows × n columns (m,
n is an arbitrary natural number), m ×
A matrix thin film having n radiation sensitive parts, wherein current / voltage signals correlated with the radiation intensity distribution of the radiation emitted from the radiation source are extracted from the individual radiation sensitive parts of the matrix thin film, 2. The radiation sensor function is configured to be possible.
Alternatively, the radiation-current converter according to claim 2.
射する放射線照射工程と、この放射線照射工程により、
電子供与体を励起し、電子を発生させる電子発生工程
と、発生した電子を電子供与体から電流として取り出す
電流取り出し工程とを備えることを特徴とする放射線・
電流変換方法。16. A radiation irradiation step of irradiating an electron donor with a radiation from a radiation source, and the radiation irradiation step,
Radiation characterized by comprising an electron generation step of exciting an electron donor to generate an electron, and a current extraction step of taking out the generated electron as an electric current from the electron donor.
Current conversion method.
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