JP2004045250A

JP2004045250A - Two-dimensional radiation using phosphor or scintillator and neutron image detector

Info

Publication number: JP2004045250A
Application number: JP2002203799A
Authority: JP
Inventors: Masaki Katagiri; 片桐　政樹
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP4135795B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-dimensional radiation image detector or a two-dimensional neutron image detector that eliminates the influence of radiations from the raw material in the front, the absorption or reflection of neutrons, and use a phosphor or a scintillator as a detection medium. <P>SOLUTION: Wavelength shift fibers for detecting shorter-wavelength-side fluorescence are arranged on the lower surface of a neutron imaging sheet where a neutron converter is mixed with the phosphor or the scintillator for neutrons in parallel, and wavelength shift fibers for detecting long-wavelength-side fluorescence are arranged on the back surface at a right-angled direction in parallel. Fluorescence that is subjected to wavelength conversion for emission from the wavelength shift fiber for detecting short-wavelength-side fluorescence is detected by a photodetector as an X-axis pulse signal, the long-wavelength side is set to be a Y-axis pulse signal, and the simultaneous count measurement of the X- and Y-axis pulse signals is made for obtaining the two-dimensional incidence position of neutrons, thus achieving the two-dimensional neutron image detector having no detector configuration raw materials on the incidence side. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出媒体の前面に置かれた検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響をなくした蛍光体あるいはシンチレータを検出媒体とした二次元放射線イメージ検出器あるいは二次元中性子イメージ検出器を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
従来、シンクロトロン放射光を用いたＸ線源あるいは原子炉または加速器を用いた中性子源などを利用したＸ線あるいは中性子散乱実験に使用される高位置分解能を有する放射線イメージ検出器あるいは中性子イメージ検出器としては、蛍光体あるいはシンチレータ及びこれらと中性子コンバータを組み合わせた放射線及び中性子イメージ検出器が使用されてきた［Ｎｕｃｌ．　Ｉｎｓｔｒ．　ａｎｄ　Ｍｅｔｈ．，　Ａ４３０（１９９９）３１１−３２０、特願平１０−３６６６７９、特願２０００−２５９４４３、特願２００１−０１９８３１］。これらの検出器はクロスファイバ読み取り方式により位置情報を得ることを特徴とし、図１９に示すように蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得している。
【０００３】
しかし、これらの検出器では放射線が入射する際、上面に置かれた波長シフトファイバにより、放射線、特に低いエネルギーのＸ線、ガンマ線、ベータ線、アルファ線、軽粒子線あるいは重粒子線などが吸収されてしまい、一部あるいは全部の放射線が検出できないという欠点あった。また、波長シフトファイバとしてプラスチックを素材としたファイバを用いた場合、中性子エネルギーが高くなるとファイバ内の水素により反射が生じ一部の中性子を検出できなくなるなどの欠点があった。
【０００４】
また、検出体の厚さを厚くすることが可能なシンチレータを用いた場合として、図２０に示すように、個々のシンチレータの４つの側面を蛍光反射材で覆い、上下の面を上記例と同様に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得している。また、図２１に示すようにシンチレータの４つの側面に波長シフトファイバを配置し、相対する側面の同時計測を行うことにより、それぞれＸ軸及びＹ軸位置信号を得て、これらＸ軸及びＹ軸位置信号を再度同時計数することにより、Ｘ軸及びＹ軸の二次元位置を確定する方法が用いられてきた。しかし、これらの方法ではイメージング画素を多くした場合、製作するのに手間がかかるなどの欠点があった。
【０００５】
一方、図２２に示すようにこれらの欠点を改善する方法として、蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバ束をそれぞれ面上に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する方法が提案されている。
【０００６】
この方法の場合、放射線あるいは中性子イメージングシートあるいは放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発するシンチレータからの蛍光の一部を下部に配置された波長シフトファイバまで到達させる必要があるため、最初に置かれた波長シフトファイバの波長変換用蛍光体の濃度を標準よりも少なく調整した特殊な波長シフトファイバが必要となる。また、最初の光ファイバで蛍光を透過させる場合、波長変換用蛍光体の吸収以外にファイバ自身の吸収のため、透過する蛍光の量が少なくなり、蛍光体から発生する蛍光の利用効率が悪くなるという欠点があった。
【０００７】
また、図２３に示すように、蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートあるいは中性子用シンチレータの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバを用い、Ｘ軸方向の波長シフトファイバとＹ軸方向の波長シフトファイバと直交する空間を開け、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する中性子イメージング検出器も提案されているが、空間を開けることによる位置分解能の劣化のため、及び蛍光体あるいはシンチレータから放出される蛍光をかなり無駄に使用するため、発生する蛍光量が多い蛍光体あるいはシンチレータしか対応できないという欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発する蛍光体をシート状にした放射線あるいは中性子イメージングシート、あるいは、放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発するシンチレータの下部の面に、Ｘ軸用として短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、この短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向にＹ軸用として長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、放射線あるいは中性子の２次元入射位置を決定する方法を考案した。
【０００９】
このように２種類の波長シフトファイバを用い、蛍光体あるいはシンチレータの種類を選び、効率良く発生する蛍光を利用することにより、検出効率あるいは位置分解能を改善し、かつ検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響を少なくした蛍光体あるいはシンチレータを用いた二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる。また、波長シフトファイバについても標準のものをそのまま利用することができる。
【００１０】
一方、蛍光体をシート状にした放射線あるいは中性子イメージングシートについては、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバおよび長波長側蛍光検出用波長シフトファイバの吸収波長帯に合致するように２種類の蛍光体を用い、その混合比を調整することにより蛍光を効率良く用いることができる。また、シンチレータについては、波長シフト板と組み合わせて用いることによりシンチレータからの蛍光と波長シフトされた蛍光の２種類の蛍光を利用し、かつ波長シフトする割合を調整することにより、効率良く位置検出ができる二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
実施例１として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図１に示す。本実施例では放射線としてアルファ線を検出することとし、アルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いる。ＺｎＳ：Ａｇを厚さ０．２ｍｍのシート状にした蛍光体シートの下面に、図１に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００１２】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．２ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００１３】
ここで本実施例において、蛍光体から放出された蛍光が２種類の波長シフトファイバにより検出される過程について、図２を用いて述べる。まず、ＺｎＳ：Ａｇからは図２−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２によって検出される。ＢＣＦ−９２の吸収波長特性は図２−（ｂ）に示すように３５０ｎｍから４４０ｎｍであり、吸収されたＺｎＳ：Ａｇの短波長側蛍光は図２−（ｃ）に示すように４４０ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９２の透過波長特性は図２−（ｄ）に示すように４２０ｎｍから徐々に大きくなり４７０ｎｍ以上では約０．２７と一定になる。従って、ＢＣＦ−９２を透過してくる蛍光は図２−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９２の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図２−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４３０ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図２−（ｇ）に示すような特性である。
【００１４】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、３２．８と１６．１であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合、短波長用波長シフトファイバの約２分の１であることがわかる。
【００１５】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓとする。
【００１６】
（実施例２）
実施例２として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図３に示す。本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋と中性子コンバータＬｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。中性子イメージングシートの下面に、図３に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００１７】
Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋の蛍光波長の中心は４２０ｎｍであり、３７０ｎｍから６００ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、中性子検出媒体の厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００１８】
ここで本実施例において、蛍光体から放出された蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程について、図４を用いて述べる。まず、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋からは図４−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図４−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたＹ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋の短波長側蛍光は図４−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図４−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図４−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図４−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図４−（ｇ）に示すような特性である。
【００１９】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６１．７と３０．５であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバの約２分の１であることがわかった。また、相対値の値を実施例１の蛍光体ＺｎＳ：Ａｇに比較すると１．５〜２倍良いことがわかる。
【００２０】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋の蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。
【００２１】
一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバＢＣＦ−９９−３３を４本並列に配置しこれらの背後に直交してＹ−８を配置し、直交した部分の上面に、蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋と中性子コンバータＬｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを配置した中性子イメージ検出器について、原子炉から発生する冷中性子を用いて位置分解能確認試験を行った。原子炉から発生したエネルギー５ｍｅＶの冷中性子ビームを厚さ０．５ｍｍのカドミウム（Ｃｄ）に直径１ｍｍの穴を開け構造の中性子コリメータに導く。コリメートされて出てくる冷中性子ビームの直径は１ｍｍである。この中性子ビームを中性子イメージ検出器の右隅に照射し、中性子イメージを測定した。測定結果を図５に示す。この結果より、検出器の位置分解能を求めた結果、Ｘ軸方向について０．７ｍｍ、Ｙ方向については１．０ｍｍであった。直下に波長シフトファイバを配置したＸ軸方向よりも、その背後に配置されたＹ軸の場合蛍光が分散するため、Ｙ軸の方が分解能が少し悪くなることが確認された。Ｘ軸方向の位置分解能は波長シフトファイバの略太さにあたっており、高位置分解能で中性子イメージを検出できることが確認された。また、中性子のエネルギーが５ｍｅＶの場合、０．５ｍｍｘ０．５ｍｍピクセルに対する検出効率は、１３．３％であった。
【００２２】
（実施例３）
実施例３として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図６に示す。本実施例では放射線としてベータ線を検出することとし、ベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータを用いる。プラスチックシンチレータの厚さを１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体としてプラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。このプラスチックシンチレータの下面に、図６に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００２３】
ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３４０ｎｍから４４０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、ＰＯＰＯＰの蛍光波長の中心は４６０ｎｍであり、４２０ｎｍから５５０ｎｍまでの蛍光を発生する。２つの有機蛍光体の蛍光寿命は１０ｎｓ以下と非常に短い。本実施例ではｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌ及びＰＯＰＯを同じ量混ぜたプラスチックシンチレータについて述べる。
【００２４】
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、ベータ線検出媒体の厚さが１ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００２５】
波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００２６】
ここで本実施例において、プラスチックシンチレータ内の２種類の蛍光体から放出された蛍光が２種類の波長シフトファイバにより検出される過程について、図７を用いて述べる。まず、プラスチックシンチレータからは図７−（ａ）に示すように、３５０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図７−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたプラスチックシンチレータの短波長側蛍光は図７−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図７−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図７−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図７−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図７−（ｇ）に示すような特性である。
【００２７】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６５．２と１８．４であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバの約３分の１であることがわかった。
【００２８】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、プラスチックシンチレータの蛍光寿命が１０ｎｓであり、電子回路等の余裕をとり２０ｎｓとする。
【００２９】
なお、本実施例ではプラスチックシンチレータであることからベータ線を検出対象としたが、高エネルギーの中性子による反跳されるプロトンも効率良く測定できることから高エネルギーの中性子イメージングにも対応できる。
【００３０】
また、ガンマ線に対しては、原子番号の大きな鈴（Ｓｎ）などの微粉を本プラスチックシンチレータに混合することにより感度を上げたガンマ線イメージングも可能となる。
【００３１】
（実施例４）
実施例４として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図８に示す。本実施例では、上記実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータを用いる。プラスチックシンチレータの厚さ１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体とし、かつ中性子コンバータとして硼素１０（^１０Ｂ）の微粉を重量比で５％プラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。このプラスチックシンチレータの下面に、図８に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００３２】
本プラスチックシンチレータでは、中性子が硼素１０（^１０Ｂ）に捕獲される中性子捕獲反応により^４Ｈｅと^７Ｌｉが放出され、この放射線により蛍光が発生する。その他の実施例及び検出器における信号生成過程などについては上記実施例３と同じである。
【００３３】
（実施例５）
実施例５として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図９に示す。本実施例では放射線としてガンマ線を検出することとし、ガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータを用いる。ＹＡＰシンチレータの厚さを２ｍｍとする。このシンチレータの下面に、図９に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００３４】
ＹＡＰシンチレータの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率を考慮し０．４ｍｍとする。
【００３５】
短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバは、位置分解能がＹＡＰシンチレータの厚さ２ｍｍに依存することから、同じ広さ２ｍｍを確保するため４本ごとに光検出器に接続する。
【００３６】
ここで本実施例において、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータの下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４から出てくるＹＡＰシンチレータ自身から放出される中心波長３７０ｎｍ蛍光と、この蛍光の一部を波長シフト板により波長シフトした中心波長４２０ｎｍ蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程について、図１０を用いて述べる。まず、ＹＡＰシンチレータからは図１０−（ａ）に示すように、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの幅の狭い波長の蛍光が発生する。下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４においてこの蛍光の一部が変換され、図１０−（ｂ）に示すようにほぼ同等の強度の蛍光が合わさった蛍光となる。
【００３７】
この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５によって検出される。ＢＣＦ−９９−８５の吸収波長特性は図１０−（ｃ）に示すように３００ｎｍから３８０ｎｍであり、主に吸収される短波長側蛍光は図１０−（ｄ）に示すように３７０ｎｍにピークを持ち、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−８５の透過波長特性は図１０−（ｅ）に示すように３８０ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−８５を透過してくる蛍光は図１０−（ｆ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−８５の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１の吸収特性は図１０−（ｇ）に示すように４２０ｎｍにピークを持ち３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１に吸収される蛍光は図１０−（ｈ）に示すような特性である。
【００３８】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６４．５と４１．４であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバのほぼ３分の２であることがわかった。
【００３９】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、ガンマ線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＹＡＰシンチレータの蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。
【００４０】
（実施例６）
実施例６として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図１１に示す。本実施例では、蛍光体にＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）の粉末を用い、中性子コンバータとしては硼素を^１０Ｂに濃縮した四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ７）を用い、両者を混合して作製した厚さ０．２ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。この中性子イメージングシートの下面に、図１１に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００４１】
ＹＡＰの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率から０．４ｍｍとする。短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。位置分解能が中性子イメージングシートと波長シフト板の厚さ、本実施例の場合は０．６ｍｍとなることから、配置された波長シフトファイバは１本ごとに光検出器に接続する。
【００４２】
中性子イメージングシートの下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４から出てくるＹＡＰ自身から放出される中心波長３７０ｎｍ蛍光と、この蛍光の一部を波長シフト板により波長シフトした中心波長４２０ｎｍ蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程については、実施例５と同じである。
【００４３】
（実施例７）
実施例７として、実施例１で述べたアルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いた２次元放射線イメージ検出器に適用した例について図１２をもとに述べる。
【００４４】
ＺｎＳ：Ａｇを厚さ０．２ｍｍのシート状にした蛍光体シートの下面に、図１２に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置して２次元放射線イメージ検出器とする。
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。
波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００４５】
蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。本実施例では、光電子増倍管から出力された各光電気信号を増幅する高速信号増幅器として、増幅度を変更することができる増幅度可変機能付き高速信号増幅器を用いる。Ｘ軸用増幅度可変機能付き高速信号増幅器の増幅度を下げ、Ｙ軸用増幅度可変機能付き高速信号増幅器の増幅度を上げることにより、これら増幅器の後にそれぞれ接続された波高弁別器から出力されるデジタルパルス信号の量をほぼ同じに調整することができる。
これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。このようにすることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の検出感度を同じとすることができ、その結果、位置分解能特性の向上を図ることができる。また、信号同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓとする。
【００４６】
本実施例では、短波長側及び長波長側信号高速信号増幅器の増幅度の変更により蛍光量をほぼ同じとしたが、光電子増倍管のバイアス電圧を調整し信号パルスの波高電圧を高速信号増幅器の増幅度の変更の例と同じにすることにより同様の効果が得られる。また、短波長側及び長波長側波高弁別器の波高設定レベルを調整しても同様の効果が得られる。
【００４７】
（実施例８）
実施例８として、短波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量をほぼ同じするため、短波長側の蛍光を発する蛍光体と長波長側の蛍光を発する蛍光体の混合割合を変えた例について、実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータに適用した場合について図１３をもとに述べる。
【００４８】
プラスチックシンチレータの厚さ１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｙｌを、短波長側の蛍光体としてＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として、プラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。本実施例ではｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを２５％及びＰＯＰＯＰを７５％混ぜたプラスチックシンチレータを製作することとする。
【００４９】
まず、プラスチックシンチレータからは図１３−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図１３−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたプラスチックシンチレータの短波長側蛍光は図１３−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図１３−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図１３−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図１３−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図１３−（ｇ）に示すような特性である。
【００５０】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、２７．３と２６．４であり、本実施例の場合、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は短波長用波長シフトファイバとほぼ同じとなることがわかる。
【００５１】
本実施例のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向の光量をほぼ同じとすることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の検出感度を同じとすることができ、その結果、位置分解能特性の向上を図ることができる。
【００５２】
（実施例９）
実施例９として、実施例５で述べたガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータに適用した例について図１４をもとに述べる。
【００５３】
本実施例では、短波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量をほぼ同じするため、波長シフト板の厚さを変える。実施例５で述べた波長シフト板の厚さ０．４ｍｍから、本実施例では０．８ｍｍにする。
【００５４】
まず、ＹＡＰシンチレータからは図１４−（ａ）に示すように、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの幅の狭い波長の蛍光が発生する。下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４においてこの蛍光の一部が変換され、図１４−（ｂ）に示すようにほぼ同等の強度の蛍光が合わさった蛍光となる。
【００５５】
この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５によって検出される。ＢＣＦ−９９−８５の吸収波長特性は図１４−（ｃ）に示すように３００ｎｍから３８０ｎｍであり、主に吸収される短波長側蛍光は図１４−（ｄ）に示すように３７０ｎｍにピークを持ち、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−８５の透過波長特性は図１４−（ｅ）に示すように３８０ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−８５を透過してくる蛍光は図１４−（ｆ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−８５の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１の吸収特性は図１４−（ｇ）に示すように４２０ｎｍにピークを持ち３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１に吸収される蛍光は図１４−（ｈ）に示すような特性である。
【００５６】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１によって検出され蛍光量はそれぞれ相対値として、４６．０と４０．２であり、本実施例の場合、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は短波長用波長シフトファイバとほぼ同じとなることがわかる。
【００５７】
本実施例のように、Ｘ軸の入射位置決定及びＹ軸の入射位置決定を行う際、その決定に用いる蛍光量をほぼ同じとすることにより、Ｘ軸及びＹ軸の位置分解能を向上させることができる。
【００５８】
（実施例１０）
実施例１０として、実施例１で述べたアルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いた２次元アルファ線イメージ検出器について、図１５を参照して述べる。
【００５９】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。
また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．２ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例１と同じある。
【００６０】
ＺｎＳ：Ａｇは非常に蛍光効率が高いため、アルファ線が入射した際、並列に面上に配置した入射位置に近い短波長側波長シフトファイバあるいは長波長側波長シフトファイバの複数の波長シフトファイバにより蛍光を検出することになる。この場合、入射位置がどの波長シフトファイバに近いのかを弁別する必要がある。
【００６１】
このため、本発明においては、アルファ線入射による蛍光を短波長側波長シフトファイバ及び長波長側波長シフトファイバによりそれぞれ波長シフトし光検出器で蛍光を検出し、出力された光電気信号を波高弁別器によりデジタルパルス信号にした後、隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定する。本実施例では、短波長用波長シフトファイバ及び長波長側波長シフトファイバのそれぞれ隣接する２本の波長シフトファイバが同時計数した場合に、用いた信号の丁度真ん中の箇所にアルファ線が入射したとする例について述べる。
【００６２】
図１５に示すように、Ｘ軸及びＹ軸の各検出場所に対応したデジタルパルス信号とその信号の隣りのデジタルパルス信号とについて、２同時計数回路を用いて同時計数測定し、同時計数した場合には真ん中に対応した場所に中性子が入射した位置パルス信号とする。同時計数時間については、蛍光体であるＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓを用いることとする。
【００６３】
なお、本実施例についてはＸ軸及びＹ軸とも２同時計数回路を用いたが、蛍光検出量の多い短波長側波長シフトファイバつまりＸ軸についてのみ２同時計数回路を用い、Ｙ軸については同時計数を使わずそのまま一本で位置決定を行う事も可能である。さらに、蛍光量が多い場合には２同時計数回路ではなく３同時計数回路を用いることもできる。
【００６４】
（実施例１１）
実施例１１として、実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータに適用した例について図１６をもとに述べる。
【００６５】
有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体としてプラスチック素材に混合して作製したプラスチックシンチレータの下部に配置され、最初に検出する短波長側波長シフトファイバから透過して出てくる蛍光の量に関して、円形の形状の波長シフトファイバと正方形の形状の波長シフトファイバとを比較する。本プラスチックシンチレータの場合、短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。直径０．５ｍｍの円形形状のＢＣＦ−９９−３３波長シフトファイバと一辺が０．５ｍｍの正方形形状のＢＣＦ−９９−３３波長シフトファイバの透過特性をそれぞれ図１６に示す。４２０ｎｍ以上の長波長帯の透過率を比較すると正方形波長シフトファイバが、３１％であるのに対して円形波長シフトファイバが６％であることがわかる。約５倍、円形波長シフトファイバの透過特性が悪くなることがわかる。本発明の場合原理的に長波長帯の透過特性が良いほど検出性能が良くなるため、正方形波長シフトファイバを用いることが不可欠となる。
【００６６】
（実施例１２）
実施例１２として、実施例５で述べた放射線としてガンマ線を検出することとし、ガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータを用いた例について図１７をもとに述べる。
【００６７】
ＹＡＰシンチレータの厚さを２ｍｍとする。このシンチレータの下面に、図１７に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。異なる波長シフトファイバを並列に並べかつ直角に配置する。
【００６８】
ＹＡＰシンチレータの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率から０．４ｍｍとする。
【００６９】
短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバは、位置分解能がＹＡＰシンチレータの厚さ２ｍｍに依存することから、同じ広さ２ｍｍを確保するため４本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例５と同じある。
【００７０】
本発明では、シンチレータの短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの放射線信号の波高値を短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた放射線入射位置とともに測定する。本実施例では、光電子増倍管としては、受光面積の大きな浜松ホトニクス製のヘッドオン型のＲ１２５０を用いる。この光電子増倍管の直径は１２．７ｃｍで比較的大きな面積を有感面積としたガンマ線イメージングが可能となる。この光電子増倍管からのパルス信号をチャージ積分型前置増幅器を用いて増幅し、増幅した信号を波形整形増幅器で増幅する。前置増幅器としてしては米国ＯＲＴＥＣ製ＯＲＴＥＣ−１１３が使用でき、波形整形増幅器としてはＯＲＴＥＣ−６７１などが使用できる。
波形整形時定数は、ＹＡＰシンチレータの蛍光寿命が約４０ｎｓであることから０．２５μｓで十分である。このガンマ線パルス信号を、短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた中性子入射位置信号をゲート信号としたゲート回路により取りだしマルチチャンネル波高分析器により波高解析を行い、ガンマ線に入射位置とともに記憶装置に記録することにより、放射線の入射位置とそのエネルギーを同時に検出することを可能とした２次元放射線イメージ検出器を構成することができる。
【００７１】
（実施例１３）
実施例１３として、実施例２で述べた中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋と中性子コンバータＬｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いた２次元中性子イメージ検出器に適用した例について図１８を参照して述べる。
【００７２】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋と中性子コンバータＬｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。中性子イメージングシートの上面と下面に、図１８に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００７３】
Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋の蛍光波長の中心は４２０ｎｍであり、３７０ｎｍから６００ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、中性子検出媒体の厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例２と同じある。
【００７４】
本発明では、中性子イメージングシートの短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの中性子信号の波高値を短波長側検出用波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた放射線入射位置とともに測定する。本実施例では、光電子増倍管としては、受光面積の大きな浜松ホトニクス製のヘッドオン型のＲ１２５０を用いる。この光電子増倍管の直径は１２．７ｃｍで比較的大きな面積を有感面積とした中性子イメージングが可能となる。
【００７５】
この光電子増倍管からのパルス信号を高速信号増幅器を用いて増幅し、増幅したパルス信号を波高弁別器に入力し、設定した信号レベル以上の波高値のみを取りだし中性子判別信号とする。この中性子判別信号と、短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた中性子入射位置信号とを同時計数回路に入力し、同時計数した時のみ、中性子入射位置信号としてメモリ回路に記録する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋の蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。このようにする事により、バックグラウンドとなる放射線の検出を除去することが可能となる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明においては、２種類の波長シフトファイバを用い、蛍光体あるいはシンチレータの種類を選び、効率良く発生する蛍光を利用することにより、検出効率あるいは位置分解能を改善し、かつ検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響を少なくした蛍光体あるいはシンチレータを用いた二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる、という本発明に特有の顕著な効果が招ずる。又、波長シフトファイバについても標準のものをそのまま利用することができる、という効果も生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇをアルファ線検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図２】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇから放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図３】蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋と中性子コンバータＬｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７を用いた中性子イメージングシートを中性子検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図４】蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋から放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図５】蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋と中性子コンバータＬｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７を用いた中性子イメージ検出器の左上隅に中性子ビームを照射し、中性子イメージを測定した結果を示す図である。
【図６】ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として用いたプラスチックシンチレータをベータ線検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元ベータ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図７】プラスチックシンチレータ内の２種類の蛍光体から放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図８】ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として用いたプラスチックシンチレータに中性子コンバータとして^１０Ｂの微粉を混合した中性子検出体を用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図９】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータと波長シフト板を組み合わせたガンマ線検出用シンチレータを用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元ガンマ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１０】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータと波長シフト板を組み合わせたガンマ線検出用シンチレータから放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１１】蛍光体にＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）の粉末を用い、中性子コンバータとして^１０Ｂを濃縮した四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ７）を用いた中性子イメージングシートを用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１２】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇをアルファ線検出体として用い、短波長側及び長波長側信号高速信号増幅器の増幅度の変更によりそれぞれの波長シフトファイバから放出される蛍光量をほぼ同じとした２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１３】短波長側の蛍光を発する蛍光体と長波長側の蛍光を発する蛍光体の混合割合を変えたプラスチックシンチレータをベータ線検出体とした場合に、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１４】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータの下に配置した波長シフト板の厚さを変えることにより、それぞれの波長シフトファイバから放出される蛍光量をほぼ同じとした場合について、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１５】短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバの隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定し位置を決定する方式を用いた２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１６】直径０．５ｍｍの円形波長シフトファイバと一辺０．５ｍｍの正方形波長シフトファイバの透過特性を比較した図である。
【図１７】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）シンチレータを用い、放射線の入射位置とそのエネルギーを同時に検出することを可能とした２次元放射線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１８】蛍光体Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋と中性子コンバータＬｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７を用いた中性子イメージングシートを中性子検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行うと共に、ガンマ線バックグラウンド除去を行った２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１９】蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２０】個々のシンチレータの４つの側面を蛍光反射材で覆い、上下の面を上記例と同様に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２１】中性子用シンチレータの４つの側面に波長シフトファイバを配置し、相対する側面の同時計測を行うことにより、それぞれＸ軸及びＹ軸位置信号を得て、これらＸ軸及びＹ軸位置信号を再度同時計測することにより、Ｘ軸及びＹ軸の二次元位置を決定し、中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２２】蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバ束をそれぞれ面上に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２３】蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートあるいは中性子用シンチレータの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類のＸ軸方向波長シフトファイバとＹ軸方向波長シフトファイバを空間をあけて直交させ、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-dimensional radiation image detector or two-dimensional neutron image detection using a fluorescent substance or a scintillator as a detection medium in which the influence of radiation or neutron absorption or reflection by a detector constituent material placed in front of a detection medium is eliminated. To provide a vessel.
[0002]
2. Description of the Related Art
Conventionally, a radiation image detector or a neutron image detector having a high positional resolution used for X-ray or neutron scattering experiments using an X-ray source using synchrotron radiation or a neutron source using a nuclear reactor or accelerator Radiation and neutron image detectors combining a phosphor or a scintillator and a neutron converter with these have been used [Nucl. Instr. And Meth. A430 (1999) 311-320, Japanese Patent Application No. 10-366679, Japanese Patent Application 2000-259443, Japanese Patent Application 2001-019831]. These detectors are characterized by obtaining position information by a cross-fiber reading method, and as shown in FIG. 19, wavelength-shifting fiber bundles are arranged in a plane at right angles to the upper and lower surfaces of a phosphor sheet or a scintillator plate. The radiation incident position is determined by the coincidence method and the radiation image is acquired.
[0003]
However, these detectors absorb radiation, especially low energy X-rays, gamma-rays, beta-rays, alpha-rays, light or heavy particles, when the radiation enters, due to the wavelength-shifting fiber placed on top. This has the disadvantage that some or all of the radiation cannot be detected. In addition, when a fiber made of plastic is used as the wavelength shift fiber, if the neutron energy becomes high, hydrogen in the fiber causes reflection, so that some neutrons cannot be detected.
[0004]
In addition, as shown in FIG. 20, four scintillators are covered with a fluorescent reflecting material, and the upper and lower faces are the same as in the above example, as shown in FIG. 20 when a scintillator capable of increasing the thickness of the detector is used. A wavelength-shifting fiber bundle is arranged in a plane at right angles to the surface, and the radiation incident position is determined by a coincidence method to acquire a radiation image. In addition, as shown in FIG. 21, wavelength shift fibers are arranged on the four side surfaces of the scintillator, and the X-axis and Y-axis position signals are obtained by simultaneously measuring the opposing side surfaces. A method of determining the two-dimensional position on the X axis and the Y axis by recounting the position signal again has been used. However, these methods have a drawback in that when the number of imaging pixels is increased, it takes time and effort to manufacture.
[0005]
On the other hand, as shown in FIG. 22, as a method of improving these disadvantages, the same type of wavelength-shifting fiber bundle matching the fluorescent wavelength band emitted from the phosphor is provided on the lower surface of the neutron detection sheet in which the phosphor and the neutron converter are mixed. Are arranged at right angles on a plane, a radiation incident position is determined by a coincidence method, and a neutron image is acquired.
[0006]
In the case of this method, it is necessary to make a part of the fluorescence from the radiation or neutron imaging sheet or the scintillator which emits fluorescence when the radiation or neutron is incident reach the wavelength shift fiber arranged at the lower part, so that the wavelength set at the first is set. A special wavelength shift fiber in which the concentration of the wavelength conversion phosphor of the shift fiber is adjusted to be lower than the standard is required. Further, when transmitting the fluorescent light through the first optical fiber, the amount of the transmitted fluorescent light is reduced due to the absorption of the fiber itself in addition to the absorption of the wavelength conversion phosphor, and the utilization efficiency of the fluorescent light generated from the phosphor is deteriorated. There was a disadvantage.
[0007]
Further, as shown in FIG. 23, a neutron detection sheet in which a phosphor and a neutron converter are mixed, or a lower surface of a neutron scintillator, and a wavelength shift fiber of the same type corresponding to a fluorescence wavelength band emitted from the phosphor are used. A neutron imaging detector that opens a space orthogonal to the wavelength shift fiber in the Y direction and the wavelength shift fiber in the Y axis direction, determines the radiation incident position by the coincidence method, and obtains a neutron image has been proposed. However, there is a drawback that only a fluorescent substance or a scintillator that generates a large amount of fluorescent light can be used, because the positional resolution is deteriorated due to the above and the fluorescent light emitted from the fluorescent substance or the scintillator is used in vain.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For X-axis short-wavelength side fluorescence detection on the lower surface of a radiation or neutron imaging sheet, which is a sheet of phosphor that emits fluorescence when radiation or neutrons enter, or a scintillator that emits fluorescence when radiation or neutrons enter The wavelength-shifting fibers are arranged in parallel on the surface, and the wavelength-shifting fibers for long-wavelength-side fluorescence detection are arranged in parallel for the Y axis in the direction perpendicular to the surface behind the wavelength-shifting fiber for short-wavelength detection. A method for determining the two-dimensional incident position of radiation or neutrons by arranging them and performing simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal has been devised.
[0009]
In this way, by using two types of wavelength-shifted fiber, selecting the type of phosphor or scintillator, and utilizing the efficiently generated fluorescence, the detection efficiency or positional resolution is improved, and radiation or neutrons due to the detector constituent materials are used. A two-dimensional radiation and neutron image detector using a phosphor or a scintillator with reduced influence due to absorption or reflection of light. A standard wavelength shift fiber can be used as it is.
[0010]
On the other hand, for the radiation or neutron imaging sheet in which the phosphor is formed into a sheet, two types of phosphors are used so as to match the absorption wavelength bands of the wavelength shift fiber for short-wavelength fluorescence detection and the wavelength shift fiber for long-wavelength fluorescence detection. And by adjusting the mixture ratio, the fluorescence can be used efficiently. In addition, for the scintillator, by using in combination with a wavelength shift plate, two types of fluorescence, fluorescence from the scintillator and fluorescence shifted in wavelength, are used, and by adjusting the ratio of wavelength shift, efficient position detection can be achieved. A two-dimensional radiation and neutron image detector that can be used. Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
[0011]
【Example】
(Example 1)
First Embodiment FIG. 1 shows the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention as a first embodiment. In this embodiment, alpha rays are detected as radiation, and ZnS: Ag which is commonly used as a phosphor for an alpha ray detection medium is used. On the lower surface of a phosphor sheet in which ZnS: Ag is formed into a sheet having a thickness of 0.2 mm, as shown in FIG. 1, a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles. I do.
[0012]
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and emits fluorescence of a wide wavelength from 360 nm to 540 nm, and the fluorescence lifetime is 200 ns.
As the wavelength-shifted fiber for short wavelength, BCF-92 manufactured by US Bicron, which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm, is used. Further, as the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used because the thickness of the phosphor sheet is 0.2 mm. The arranged wavelength shift fibers are connected one by one to the photodetector.
[0013]
Here, in this embodiment, a process in which the fluorescent light emitted from the phosphor is detected by two types of wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, fluorescence of a wide wavelength range from 360 nm to 540 nm is generated from ZnS: Ag. This fluorescence is detected by a short wavelength shift fiber BCF-92 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-92 is from 350 nm to 440 nm as shown in FIG. 2- (b), and the absorbed short wavelength fluorescence of ZnS: Ag has a peak at 440 nm as shown in FIG. 2- (c). And has a wavelength characteristic from 370 nm to 460 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-92 gradually increases from 420 nm as shown in FIG. 2D, and becomes constant at about 0.27 above 470 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through the BCF-92 has a distribution as shown in FIG. As shown in FIG. 2F, the absorption characteristic of the wavelength-shifted fiber for long wavelength Y-8 arranged orthogonally below the BCF-92 has a peak at 460 nm and has a wavelength characteristic from 430 nm to 500 nm. The fluorescence finally absorbed by the long wavelength wavelength shifting fiber Y-8 has characteristics as shown in FIG.
[0014]
The amounts of fluorescence detected by the short wavelength shift fiber BCF-92 and the long wavelength shift fiber Y-8 are 32.8 and 16.1 as relative values, respectively, and are detected by the long wavelength shift fiber. In this embodiment, the fluorescence is about one half that of the short wavelength wavelength shifting fiber.
[0015]
As a photodetector for detecting fluorescence wavelength-shifted from the short-wavelength wavelength-shifting fiber BCF-92 and the long-wavelength wavelength-shifting fiber Y-8, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, is used. Can be. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incident position of the radiation is determined by performing the coincidence measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. The coincidence time (coincidence time) is 200 ns, which is the fluorescence lifetime of ZnS: Ag.
[0016]
(Example 2)
Third Embodiment FIG. 3 shows the structure of a two-dimensional neutron image detector according to the present invention as a second embodiment. In this embodiment, the phosphor Y is used as a neutron detection medium.₂SiO₅: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ¹⁰B₄O₇Is used, and a neutron imaging sheet having a thickness of 0.4 mm manufactured by mixing is used. On the lower surface of the neutron imaging sheet, as shown in FIG. 3, a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0017]
Y₂SiO₅: Ce³⁺Has a fluorescence wavelength centered at 420 nm, generates fluorescence with a wide wavelength range from 370 nm to 600 nm, and has a fluorescence lifetime of about 40 ns.
As the wavelength shift fiber for short wavelength, BCF-99-33 manufactured by Bicron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to 450 nm fluorescence, is used. Further, as the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Since the thickness of the neutron detection medium is 0.4 mm, the thickness of the wavelength shift fiber is almost the same, and a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected one by one to the photodetector.
[0018]
Here, in this embodiment, a process in which the fluorescence emitted from the phosphor is detected by the two wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, Y₂SiO₅: Ce³⁺As shown in FIG. 4A, fluorescence having a wide wavelength range from 360 nm to 540 nm is generated. This fluorescence is detected by a short wavelength shift fiber BCF-99-33 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-33 is from 320 nm to 420 nm as shown in FIG.₂SiO₅: Ce³⁺The short wavelength side fluorescence has a peak at 400 nm as shown in FIG. 4C, and has a wavelength characteristic from 370 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-33 gradually increases from 400 nm as shown in FIG. 4D, and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-33 has a distribution as shown in FIG. As shown in FIG. 4F, the absorption characteristic of the wavelength-shifted fiber for long wavelength Y-8 arranged orthogonally below the BCF-99-33 has a peak at 460 nm and a wavelength characteristic from 400 nm to 500 nm. Have. The fluorescence finally absorbed by the long-wavelength wavelength-shifting fiber Y-8 has characteristics as shown in FIG.
[0019]
The amounts of fluorescence detected by the short wavelength shift fiber BCF-92 and the long wavelength shift fiber Y-8 are 61.7 and 30.5, respectively, as relative values, and are detected by the long wavelength shift fiber. In this embodiment, the fluorescent light is about one half that of the short wavelength wavelength shifting fiber. In addition, it can be seen that the relative value is 1.5 to 2 times better than the phosphor ZnS: Ag of Example 1.
[0020]
As a photodetector for detecting fluorescence wavelength-shifted from the short-wavelength wavelength-shifting fiber BCF-92 and the long-wavelength wavelength-shifting fiber Y-8, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, is used. Can be. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incidence position of the neutron is determined by performing the coincidence measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. The coincidence counting time (coincidence time) is Y₂SiO₅: Ce³⁺70 ns, which is about twice the fluorescence lifetime of
[0021]
Four square fibers BCF-99-33 each having a length of 0.5 mm are arranged in parallel, Y-8 is orthogonally arranged behind them, and the phosphor Y is disposed on the upper surface of the orthogonal part.₂SiO₅: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ¹⁰B₄O₇For a neutron image detector on which a neutron imaging sheet having a thickness of 0.4 mm produced by mixing the above was arranged, a positional resolution confirmation test was performed using cold neutrons generated from a nuclear reactor. A cold neutron beam with an energy of 5 meV generated from a nuclear reactor is opened in a cadmium (Cd) layer having a thickness of 0.5 mm, and a hole having a diameter of 1 mm is formed therein. The diameter of the collimated cold neutron beam is 1 mm. This neutron beam was irradiated to the right corner of the neutron image detector, and the neutron image was measured. FIG. 5 shows the measurement results. From this result, the position resolution of the detector was determined to be 0.7 mm in the X-axis direction and 1.0 mm in the Y direction. It was confirmed that the fluorescence was more dispersed in the Y-axis disposed behind the wavelength-shifting fiber than in the X-axis direction in which the wavelength-shifting fiber was disposed immediately below, so that the resolution was slightly worse in the Y-axis. The position resolution in the X-axis direction corresponds to the approximate thickness of the wavelength shift fiber, and it has been confirmed that a neutron image can be detected with high position resolution. When the neutron energy was 5 meV, the detection efficiency for a 0.5 mm × 0.5 mm pixel was 13.3%.
[0022]
(Example 3)
Third Embodiment FIG. 6 shows the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention as a third embodiment. In this embodiment, beta rays are detected as radiation, and a plastic scintillator commonly used as a phosphor for a beta ray detection medium is used. The thickness of the plastic scintillator is 1 mm, and p-Terphenyl is used as a short-wavelength phosphor as an organic phosphor, and POPOP is mixed with a plastic material as a long-wavelength phosphor as a plastic scintillator. On the lower surface of this plastic scintillator, as shown in FIG. 6, a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0023]
The center of the fluorescence wavelength of p-Terphenyl is 370 nm and generates fluorescence of a wavelength from 340 nm to 440 nm, and the center of the fluorescence wavelength of POPOP is 460 nm and generates the fluorescence of 420 nm to 550 nm. The fluorescence lifetime of the two organic phosphors is very short, less than 10 ns. In this embodiment, a plastic scintillator in which p-Terphenyl and POPO are mixed in the same amount will be described.
[0024]
As the wavelength shift fiber for short wavelength, BCF-99-33 manufactured by Bicron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to 450 nm fluorescence, is used. Further, as the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shifting fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used because the thickness of the beta ray detection medium is 1 mm. The arranged wavelength shift fibers are connected one by one to the photodetector.
[0025]
Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected one by one to the photodetector.
[0026]
Here, in this embodiment, a process in which fluorescence emitted from two kinds of phosphors in the plastic scintillator is detected by two kinds of wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7A, fluorescent light having a wide wavelength range from 350 nm to 540 nm is generated from the plastic scintillator. This fluorescence is detected by a short wavelength shift fiber BCF-99-33 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-33 is from 320 nm to 420 nm as shown in FIG. 7- (b), and the absorbed short-wavelength fluorescence of the plastic scintillator peaks at 400 nm as shown in FIG. 7- (c). And has a wavelength characteristic from 370 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-33 gradually increases from 400 nm as shown in FIG. 7D, and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-33 has a distribution as shown in FIG. As shown in FIG. 7- (f), the absorption characteristic of the long-wavelength wavelength-shifted fiber Y-8 arranged orthogonally below the BCF-99-33 has a peak at 460 nm and a wavelength characteristic from 400 nm to 500 nm. Have. The fluorescence finally absorbed by the long-wavelength wavelength-shifting fiber Y-8 has characteristics as shown in FIG.
[0027]
The amounts of fluorescence detected by the wavelength shift fiber for short wavelength BCF-99-33 and the wavelength shift fiber for long wavelength Y-8 are 65.2 and 18.4 as relative values, respectively. In this example, the detected fluorescence was found to be about one third of the wavelength shift fiber for short wavelength.
[0028]
As a photodetector for detecting the fluorescence wavelength-shifted from the wavelength shift fiber BCF-99-33 for short wavelength and the wavelength shift fiber Y-8 for long wavelength, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics which is a 16-channel photomultiplier tube is used. Can be used. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incident position of the radiation is determined by performing the coincidence measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. As the coincidence time (coincidence time), the fluorescence lifetime of the plastic scintillator is 10 ns.
[0029]
In this embodiment, beta rays are detected because of plastic scintillator. However, protons recoiled by high-energy neutrons can be efficiently measured, so that high-energy neutron imaging can be supported.
[0030]
For gamma rays, gamma ray imaging with improved sensitivity is also possible by mixing fine powder such as tin (Sn) having a large atomic number into the plastic scintillator.
[0031]
(Example 4)
Fourth Embodiment FIG. 8 shows the structure of a two-dimensional neutron image detector according to the present invention as a fourth embodiment. In this embodiment, the plastic scintillator commonly used as the phosphor for the beta ray detection medium described in the third embodiment is used. The thickness of the plastic scintillator is 1 mm, the organic phosphor is p-Terphenyl as a short-wavelength-side phosphor, the POPOP is a long-wavelength-side phosphor, and boron 10 (as a neutron converter).¹⁰The fine powder of B) is mixed with a 5% by weight plastic material to obtain a plastic scintillator. On the lower surface of this plastic scintillator, as shown in FIG. 8, a short-wavelength wavelength shift fiber and a long-wavelength wavelength shift fiber are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0032]
In this plastic scintillator, the neutron is boron 10 (¹⁰By neutron capture reaction captured in B)⁴He and⁷Li is released, and the radiation generates fluorescence. The other embodiments and the signal generation process in the detector are the same as those in the third embodiment.
[0033]
(Example 5)
FIG. 9 shows the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention as a fifth embodiment. In the present embodiment, gamma rays are detected as radiation, and YAP (YAlO) which is often used as a scintillator for gamma ray detection is used.₃) Use a scintillator. The thickness of the YAP scintillator is 2 mm. As shown in FIG. 9, a wavelength shift plate is provided on the lower surface of the scintillator to shift a part of the emitted fluorescent light into fluorescent light having a longer wavelength. The short wavelength side fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower portion of the wavelength shift plate, and the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber are arranged in parallel in the order of Place at right angles.
[0034]
The center of the fluorescence wavelength of the YAP scintillator is 370 nm, and emits fluorescence with a wavelength from 320 nm to 420 nm, and the fluorescence lifetime is about 40 ns. As the wavelength shift plate, a BC-484 manufactured by Bicron having an absorption wavelength center of 380 nm and a fluorescence wavelength of 420 nm is used. The thickness is set to 0.4 mm in consideration of the conversion efficiency.
[0035]
As the wavelength shift fiber for short wavelength, BCF-99-85 manufactured by Bicron, which has sensitivity to fluorescence from 300 nm to 380 nm and converts the wavelength to fluorescence of 400 nm, is used. Further, as the long wavelength wavelength shift fiber, BCF-91 manufactured by Bicron, which is sensitive to fluorescence from 360 nm to 460 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. Since the position resolution depends on the thickness of the YAP scintillator of 2 mm, every four wavelength-shifted fibers are connected to the photodetector every four to ensure the same width of 2 mm.
[0036]
Here, in this embodiment, YAP (YAlO₃2) The center wavelength of 370 nm fluorescence emitted from the YAP scintillator itself emitted from the wavelength shift plate BC-484 arranged on the lower surface of the scintillator, and the center wavelength of 420 nm fluorescence obtained by shifting a part of this fluorescence by the wavelength shift plate. The process of detection by the two wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 10A, the YAP scintillator emits fluorescence having a narrow wavelength from 320 nm to 420 nm. A part of the fluorescent light is converted by the wavelength shift plate BC-484 arranged on the lower surface, and becomes a fluorescent light in which fluorescent lights of almost the same intensity are combined as shown in FIG.
[0037]
This fluorescence is detected by a short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-85 is from 300 nm to 380 nm as shown in FIG. 10- (c), and the short-wavelength-side fluorescence mainly absorbed has a peak at 370 nm as shown in FIG. 10- (d). And has a wavelength characteristic from 320 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-85 gradually increases from 380 nm as shown in FIG. 10E, and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-85 has a distribution as shown in FIG. As shown in FIG. 10- (g), the absorption characteristic of the long-wavelength wavelength-shifted fiber BCF-91 arranged orthogonally below the BCF-99-85 has a peak at 420 nm and a wavelength characteristic from 360 nm to 460 nm. Have. The fluorescence finally absorbed by the wavelength-shifted fiber for long wavelength BCF-91 has characteristics as shown in FIG.
[0038]
The amounts of fluorescence detected by the wavelength-shifting fiber for short wavelength BCF-99-85 and the wavelength-shifting fiber for long wavelength BCF-91 are 64.5 and 41.4 as relative values, respectively. It was found that the detected fluorescence was almost two thirds of the wavelength shift fiber for short wavelength in this embodiment.
[0039]
As a photodetector for detecting the fluorescence wavelength-shifted from the short-wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 and the long-wavelength wavelength shift fiber BCF-91, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics which is a 16-channel photomultiplier tube is used. Can be used. Each photoelectric signal output from the photomultiplier is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incidence position of the gamma ray is determined by performing the coincidence measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. The coincidence time (coincidence time) is set to 70 ns, which is about twice the fluorescence lifetime of the YAP scintillator.
[0040]
(Example 6)
As Embodiment 6, FIG. 11 shows the structure of a two-dimensional neutron image detector according to the present invention. In this embodiment, the phosphor is YAP (YAlO).₃) Powder and boron as neutron converter¹⁰Lithium tetraborate (Li₂ ¹⁰B₄O7), and a neutron imaging sheet having a thickness of 0.2 mm prepared by mixing the two is used. As shown in FIG. 11, a wavelength shift plate is provided on the lower surface of the neutron imaging sheet to shift a part of the emitted fluorescent light to make the fluorescent light longer in wavelength. The short wavelength side fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower portion of the wavelength shift plate, and the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber are arranged in parallel in the order of Place at right angles.
[0041]
The center of the fluorescence wavelength of YAP is 370 nm, and emits fluorescence with a wavelength from 320 nm to 420 nm, and the fluorescence lifetime is about 40 ns. As the wavelength shift plate, a BC-484 manufactured by Bicron having an absorption wavelength center of 380 nm and a fluorescence wavelength of 420 nm is used. The thickness is 0.4 mm from the conversion efficiency. As the wavelength shift fiber for short wavelength, BCF-99-85 manufactured by Bicron, which has sensitivity to fluorescence from 300 nm to 380 nm and converts the wavelength to fluorescence of 400 nm, is used. As the wavelength-shifted fiber for long wavelength, BCF-91 manufactured by Bicron, which has sensitivity to fluorescence from 360 nm to 460 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. Since the position resolution is the thickness of the neutron imaging sheet and the thickness of the wavelength shift plate, and 0.6 mm in the present embodiment, each of the arranged wavelength shift fibers is connected to a photodetector.
[0042]
The center wavelength 370 nm fluorescence emitted from the YAP itself coming out of the wavelength shift plate BC-484 disposed on the lower surface of the neutron imaging sheet and the center wavelength 420 nm fluorescence obtained by shifting a part of this fluorescence by the wavelength shift plate are 2 The process of detection by the two wavelength shift fibers is the same as in the fifth embodiment.
[0043]
(Example 7)
Embodiment 7 As Embodiment 7, an example in which the present invention is applied to a two-dimensional radiation image detector using ZnS: Ag which is commonly used as a phosphor for an alpha ray detection medium described in Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
[0044]
On the lower surface of a phosphor sheet in which ZnS: Ag is formed into a sheet having a thickness of 0.2 mm, as shown in FIG. 12, a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles. Thus, a two-dimensional radiation image detector is obtained.
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and emits fluorescence of a wide wavelength from 360 nm to 540 nm, and the fluorescence lifetime is 200 ns. As the wavelength-shifted fiber for short wavelength, BCF-92 manufactured by US Bicron, which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm, is used. Further, as the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used.
Since the thickness of the phosphor sheet is 0.4 mm, the thickness of the wavelength shifting fiber is set to be substantially the same, and a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected one by one to the photodetector.
[0045]
As a photodetector for detecting fluorescence, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, can be used. In the present embodiment, a high-speed signal amplifier with a variable amplification degree function capable of changing the amplification degree is used as a high-speed signal amplifier for amplifying each photoelectric signal output from the photomultiplier tube. By lowering the amplification of the high-speed signal amplifier with the variable amplification function for the X-axis and increasing the amplification of the high-speed signal amplifier with the variable amplification function for the Y-axis, the signal is output from the wave height discriminators connected after these amplifiers. The amount of the digital pulse signal can be adjusted to be almost the same.
The two-dimensional incident position of the radiation is determined by performing the coincidence measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. By doing so, the detection sensitivity in the X-axis direction and the detection sensitivity in the Y-axis direction can be made the same, and as a result, the position resolution characteristics can be improved. The signal coincidence time (coincidence time) is 200 ns, which is the fluorescence lifetime of ZnS: Ag.
[0046]
In the present embodiment, the amount of fluorescence was made almost the same by changing the amplification degree of the short wavelength side and long wavelength side signal high-speed signal amplifiers. However, the bias voltage of the photomultiplier tube was adjusted and the peak voltage of the signal pulse was changed to the high-speed signal amplifier. The same effect can be obtained by making the same as the example of the change of the amplification degree of the above. Further, the same effect can be obtained by adjusting the wave height setting level of the short wavelength side and long wavelength side wave height discriminators.
[0047]
(Example 8)
In the eighth embodiment, the fluorescent light emitted from the short-wavelength-side fluorescence wavelength-shifted fiber is converted and emitted by the photodetector. In this example, the mixing ratio of the phosphor emitting short-wavelength fluorescence and the phosphor emitting long-wavelength fluorescence is changed to make the amount of the fluorescence signal output by detecting the fluorescence emitted by the photodetector approximately the same. A case where the present invention is applied to a plastic scintillator commonly used as a phosphor for a beta ray detection medium described in Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
[0048]
The thickness of the plastic scintillator is 1 mm, p-Terpheyl is used as the organic phosphor, and POPOP is used as the short-wavelength phosphor, and the long-wavelength phosphor is used as a plastic scintillator. In this embodiment, a plastic scintillator in which 25% of p-terphenyl and 75% of POPOP are mixed is manufactured.
[0049]
First, as shown in FIG. 13A, fluorescence having a wide wavelength range from 360 nm to 540 nm is generated from the plastic scintillator. Fluorescence of a wide wavelength range from 360 nm to 540 nm is generated. This fluorescence is detected by a short wavelength shift fiber BCF-99-33 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-33 is from 320 nm to 420 nm as shown in FIG. 13- (b), and the absorbed short-wavelength fluorescence of the plastic scintillator peaks at 400 nm as shown in FIG. 13- (c). And has a wavelength characteristic from 370 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-33 gradually increases from 400 nm as shown in FIG. 13D, and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-33 has a distribution as shown in FIG. As shown in FIG. 13- (f), the absorption characteristic of the wavelength-shifted fiber for long wavelength Y-8 arranged orthogonally below the BCF-99-33 has a peak at 460 nm and a wavelength characteristic from 400 nm to 500 nm. Have. The fluorescence finally absorbed by the long wavelength shift fiber Y-8 has characteristics as shown in FIG. 13- (g).
[0050]
The amounts of fluorescence detected by the short wavelength shift fiber BCF-99-33 and the long wavelength shift fiber Y-8 are 27.3 and 26.4 as relative values, respectively. It can be seen that the fluorescence detected by the wavelength shifting fiber for wavelength is almost the same as that of the wavelength shifting fiber for short wavelength.
[0051]
By making the light amounts in the X-axis direction and the Y-axis direction substantially the same as in this embodiment, the detection sensitivity in the X-axis direction and the Y-axis direction can be made the same, and as a result, the position resolution characteristics can be improved. Can be achieved.
[0052]
(Example 9)
As a ninth embodiment, a YAP (YAlO) often used as a gamma ray detecting scintillator described in the fifth embodiment is used.₃An example of application to a scintillator will be described with reference to FIG.
[0053]
In the present embodiment, the fluorescence wave height signal output from the short-wavelength-side fluorescence wavelength-shifted fiber after being converted and emitted by the photodetector and emitted from the long-wavelength fluorescence wavelength-shifted fiber after being converted by the photodetector. The thickness of the wavelength shift plate is changed so that the amount of the fluorescent signal output by detecting the fluorescent light by the photodetector is substantially the same. From the thickness of the wavelength shift plate of 0.4 mm described in the fifth embodiment to 0.8 mm in the present embodiment.
[0054]
First, as shown in FIG. 14A, fluorescence having a narrow wavelength from 320 nm to 420 nm is generated from the YAP scintillator. A part of the fluorescent light is converted by the wavelength shift plate BC-484 arranged on the lower surface, and becomes a fluorescent light in which fluorescent lights of almost the same intensity are combined as shown in FIG.
[0055]
This fluorescence is detected by a short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-85 is from 300 nm to 380 nm as shown in FIG. 14- (c), and the short-wavelength-side fluorescence mainly absorbed has a peak at 370 nm as shown in FIG. 14- (d). And has a wavelength characteristic from 320 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-85 gradually increases from 380 nm as shown in FIG. 14- (e), and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Accordingly, the fluorescence transmitted through BCF-99-85 has a distribution as shown in FIG. As shown in FIG. 14- (g), the absorption characteristic of the wavelength-shifted fiber for long wavelength BCF-91 arranged orthogonally below the BCF-99-85 has a peak at 420 nm and a wavelength characteristic from 360 nm to 460 nm. Have. The fluorescence finally absorbed by the wavelength-shifted fiber for long wavelength BCF-91 has characteristics as shown in FIG.
[0056]
The fluorescence amounts detected by the short wavelength shift fiber BCF-99-85 and the long wavelength shift fiber BCF-91 are 46.0 and 40.2 as relative values, respectively. It can be seen that the fluorescence detected by the wavelength shift fiber for short wavelength is almost the same as that of the wavelength shift fiber for short wavelength.
[0057]
When determining the incident position on the X-axis and the incident position on the Y-axis as in the present embodiment, it is possible to improve the positional resolution of the X-axis and the Y-axis by making the amounts of fluorescence used for the determination substantially the same. Can be.
[0058]
(Example 10)
As a tenth embodiment, a two-dimensional alpha-ray image detector using ZnS: Ag commonly used as a phosphor for an alpha-ray detection medium described in the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0059]
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and emits fluorescence of a wide wavelength from 360 nm to 540 nm, and the fluorescence lifetime is 200 ns. As the wavelength-shifted fiber for short wavelength, BCF-92 manufactured by US Bicron, which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm, is used.
Further, as the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used because the thickness of the phosphor sheet is 0.2 mm. The arranged wavelength shift fibers are connected one by one to the photodetector. The fluorescence detection process using a 16-channel photomultiplier tube H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics used as a photodetector is the same as in the first embodiment.
[0060]
Since ZnS: Ag has a very high fluorescence efficiency, when an alpha ray is incident, a plurality of wavelength-shifting fibers such as a short-wavelength-side wavelength shift fiber or a long-wavelength-side wavelength shift fiber which are arranged in parallel and close to the incident position are used. Fluorescence will be detected. In this case, it is necessary to discriminate which wavelength shift fiber the incident position is close to.
[0061]
Therefore, in the present invention, the fluorescence due to the incidence of alpha rays is wavelength-shifted by the short-wavelength-side wavelength shift fiber and the long-wavelength-side wavelength shift fiber, the fluorescence is detected by the photodetector, and the output photoelectric signal is discriminated in terms of wave height. After the digital pulse signal is converted into a digital pulse signal by the detector, two or more digital pulse signals at adjacent detection points are simultaneously counted by a coincidence circuit. In this embodiment, when two adjacent wavelength shift fibers of the short wavelength wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber are counted simultaneously, it is assumed that the alpha ray is incident on the center of the used signal. An example will be described.
[0062]
As shown in FIG. 15, when a digital pulse signal corresponding to each detection position on the X-axis and the Y-axis and a digital pulse signal adjacent to the digital pulse signal are subjected to coincidence measurement using two coincidence circuits and coincidence counting is performed. Is a position pulse signal in which neutrons are incident on a place corresponding to the center. Regarding the coincidence counting time, 200 ns which is the fluorescence lifetime of ZnS: Ag which is a phosphor is used.
[0063]
In this embodiment, two coincidence circuits are used for both the X and Y axes. However, the dual wavelength coincidence circuit is used only for the short wavelength side wavelength shift fiber having a large amount of fluorescence detection, that is, for the X axis, and the coincidence circuit is used for the Y axis. It is also possible to determine the position with a single line without using counting. Furthermore, when the amount of fluorescence is large, a three coincidence circuit can be used instead of a two coincidence circuit.
[0064]
(Example 11)
Embodiment 11 As Embodiment 11, an example in which the invention is applied to a plastic scintillator commonly used as a phosphor for a beta ray detection medium described in Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
[0065]
As an organic phosphor, p-Terphenyl is used as a short-wavelength-side phosphor, and POPOP is used as a long-wavelength-side phosphor, which is disposed below a plastic scintillator manufactured by mixing with a plastic material. A comparison is made between a circular wavelength shift fiber and a square wavelength shift fiber with respect to the amount of fluorescence transmitted through the shift fiber. In the case of the present plastic scintillator, BCF-99-33 manufactured by Bicron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to fluorescence of 450 nm, is used as the wavelength shifting fiber for short wavelength. FIG. 16 shows transmission characteristics of a circular BCF-99-33 wavelength shift fiber having a diameter of 0.5 mm and a square BCF-99-33 wavelength shift fiber having a side of 0.5 mm. Comparing the transmittance in the long wavelength band of 420 nm or more, it can be seen that the square wavelength shift fiber has 31% whereas the circular wavelength shift fiber has 6%. It can be seen that the transmission characteristics of the circular wavelength shift fiber are deteriorated by about 5 times. In the case of the present invention, in principle, the better the transmission characteristics in the long wavelength band, the better the detection performance. Therefore, it is essential to use a square wavelength shift fiber.
[0066]
(Example 12)
In the twelfth embodiment, gamma rays are detected as radiation described in the fifth embodiment, and YAP (YAlO) which is often used as a gamma ray detecting scintillator is used.₃An example using a scintillator will be described with reference to FIG.
[0067]
The thickness of the YAP scintillator is 2 mm. As shown in FIG. 17, a wavelength shift plate is provided on the lower surface of the scintillator to shift a part of the emitted fluorescent light into fluorescent light having a longer wavelength. The short wavelength side fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower portion of the wavelength shift plate, and the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber are arranged in parallel in the order of Place at right angles. Different wavelength shifting fibers are arranged in parallel and at right angles.
[0068]
The center of the fluorescence wavelength of the YAP scintillator is 370 nm, and emits fluorescence with a wavelength from 320 nm to 420 nm, and the fluorescence lifetime is about 40 ns. As the wavelength shift plate, a BC-484 manufactured by Bicron having an absorption wavelength center of 380 nm and a fluorescence wavelength of 420 nm is used. The thickness is 0.4 mm from the conversion efficiency.
[0069]
As the wavelength shift fiber for short wavelength, BCF-99-85 manufactured by Bicron, which has sensitivity to fluorescence from 300 nm to 380 nm and converts the wavelength to fluorescence of 400 nm, is used. As the wavelength-shifted fiber for long wavelength, BCF-91 manufactured by Bicron, which has sensitivity to fluorescence from 360 nm to 460 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. Since the position resolution depends on the thickness of the YAP scintillator of 2 mm, every four wavelength-shifted fibers are connected to the photodetector every four to ensure the same width of 2 mm. The fluorescence detection process using a 16-channel photomultiplier tube H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics used as a photodetector is the same as that in the fifth embodiment.
[0070]
In the present invention, a photomultiplier is arranged on the surface of the scintillator opposite to the side on which the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber are arranged, and the peak value of the radiation signal from the photomultiplier is determined. The measurement is performed together with the radiation incident position obtained by the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber. In this embodiment, a head-on type R1250 manufactured by Hamamatsu Photonics, which has a large light receiving area, is used as the photomultiplier tube. The diameter of this photomultiplier tube is 12.7 cm, and gamma ray imaging with a relatively large area as a sensitive area is possible. The pulse signal from the photomultiplier is amplified using a charge integration type preamplifier, and the amplified signal is amplified using a waveform shaping amplifier. As a preamplifier, ORTEC-113 manufactured by ORTEC in the United States can be used, and as a waveform shaping amplifier, ORTEC-671 or the like can be used.
The waveform shaping time constant of 0.25 μs is sufficient because the fluorescence lifetime of the YAP scintillator is about 40 ns. The gamma-ray pulse signal is extracted by a gate circuit that uses the neutron incident position signal obtained by the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber as the gate signal, subjected to wave height analysis by a multi-channel wave height analyzer, and incident on the gamma ray. By recording the position and the energy of the radiation in the storage device together with the position, a two-dimensional radiation image detector capable of simultaneously detecting the radiation incident position and its energy can be configured.
[0071]
(Example 13)
In Example 13, as the neutron detection medium described in Example 2, the phosphor Y₂SiO₅: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ¹⁰B₄O₇An example in which the present invention is applied to a two-dimensional neutron image detector using a neutron imaging sheet having a thickness of 0.4 mm manufactured by mixing is described with reference to FIG.
[0072]
In this embodiment, the phosphor Y is used as a neutron detection medium.₂SiO₅: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ¹⁰B₄O₇Is used, and a neutron imaging sheet having a thickness of 0.4 mm manufactured by mixing is used. On the upper and lower surfaces of the neutron imaging sheet, as shown in FIG. 18, a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0073]
Y₂SiO₅: Ce³⁺Has a fluorescence wavelength centered at 420 nm, generates fluorescence with a wide wavelength range from 370 nm to 600 nm, and has a fluorescence lifetime of about 40 ns.
As the wavelength shift fiber for short wavelength, BCF-99-33 manufactured by Bicron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to 450 nm fluorescence, is used. Further, as the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Since the thickness of the neutron detection medium is 0.4 mm, the thickness of the wavelength shift fiber is almost the same, and a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected one by one to the photodetector. The fluorescence detection process using a 16-channel photomultiplier tube H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics used as a photodetector is the same as in the second embodiment.
[0074]
In the present invention, a photomultiplier tube is disposed on the surface of the neutron imaging sheet opposite to the side on which the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber are disposed, and the neutron signal wave from the photomultiplier tube is provided. The high value is measured together with the radiation incident position obtained by the wavelength shift fiber for short wavelength side detection and the wavelength shift fiber for long wavelength side. In this embodiment, a head-on type R1250 manufactured by Hamamatsu Photonics, which has a large light receiving area, is used as the photomultiplier tube. The diameter of this photomultiplier tube is 12.7 cm, and neutron imaging with a relatively large area as a sensitive area becomes possible.
[0075]
The pulse signal from the photomultiplier is amplified using a high-speed signal amplifier, and the amplified pulse signal is input to a pulse height discriminator, and only a peak value higher than a set signal level is taken out as a neutron discrimination signal. This neutron discrimination signal and the neutron incident position signal obtained by the short wavelength shift fiber and the long wavelength shift fiber are input to the coincidence circuit, and only when coincidence is performed, the neutron incident position signal is transmitted to the memory circuit. Record. The coincidence counting time (coincidence time) is Y₂SiO₅: Ce³⁺70 ns, which is about twice the fluorescence lifetime of By doing so, it is possible to eliminate the detection of the radiation that is the background.
[0076]
【The invention's effect】
In the present invention, the detection efficiency or the positional resolution is improved by using two types of wavelength-shifted fibers, selecting the type of phosphor or scintillator, and utilizing the efficiently generated fluorescent light, and the radiation generated by the detector constituent material. Alternatively, a remarkable effect peculiar to the present invention is obtained in that a two-dimensional radiation and neutron image detector using a phosphor or a scintillator with reduced influence of neutron absorption or reflection can be obtained. Also, there is an effect that a standard wavelength shift fiber can be used as it is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a two-dimensional alpha-ray image detector that uses a phosphor ZnS: Ag for alpha-ray detection and determines an incident position using a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber.
FIG. 2 is a diagram showing a process in which fluorescence emitted from a phosphor ZnS: Ag is detected by a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber.
FIG. 3 shows phosphor Y₂SiO₅: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ¹⁰B₄O₇FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a two-dimensional neutron image detector that uses a neutron imaging sheet using neutrons for neutron detection and determines an incident position by using a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber.
FIG. 4 shows phosphor Y₂SiO₅: Ce³⁺FIG. 5 is a diagram showing a process in which fluorescence emitted from the helium is detected by a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber.
FIG. 5: Phosphor Y₂SiO₅: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ¹⁰B₄O₇FIG. 6 is a diagram showing a result of irradiating a neutron beam to an upper left corner of a neutron image detector using the method and measuring a neutron image.
FIG. 6 shows a plastic scintillator using p-Terphenyl as a short-wavelength-side phosphor and POPOP as a long-wavelength-side phosphor for beta-ray detection, and is incident with a short-wavelength wavelength shift fiber and a long-wavelength wavelength shift fiber. FIG. 3 is a diagram showing a structure of a two-dimensional beta-ray image detector for performing position determination.
FIG. 7 is a diagram showing a process in which fluorescence emitted from two types of phosphors in a plastic scintillator is detected by a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber.
FIG. 8 shows a plastic scintillator using p-Terphenyl as a short-wavelength-side phosphor and POPOP as a long-wavelength-side phosphor as a neutron converter.¹⁰It is a figure which shows the structure of the two-dimensional neutron image detector which uses the neutron detector which mixed the fine powder of B, and determines an incident position with the wavelength shift fiber for short wavelengths and the wavelength shift fiber for long wavelengths.
FIG. 9: YAP (YAlO)₃FIG. 3 is a diagram showing the structure of a two-dimensional gamma ray image detector that uses a scintillator for gamma ray detection in which a scintillator and a wavelength shift plate are combined and determines an incident position using a short wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber.
FIG. 10. YAP (YAlO)₃FIG. 4 is a diagram showing a process in which fluorescence emitted from a gamma ray detecting scintillator combining a scintillator and a wavelength shift plate is detected by a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber.
FIG. 11 shows that YAP (YAlO) is used as a phosphor.₃) As a neutron converter using powder¹⁰Lithium tetraborate (Li₂ ¹⁰B₄It is a figure which shows the structure of the two-dimensional neutron image detector which determines an incident position with the wavelength shift fiber for short wavelengths and the wavelength shift fiber for long wavelengths using the neutron imaging sheet using O7).
FIG. 12 shows that the amount of fluorescent light emitted from each wavelength shift fiber is changed by changing the amplification degree of the high-speed signal amplifier on the short wavelength side and the long wavelength side using the phosphor ZnS: Ag as the alpha ray detector. It is a figure showing the structure of a two-dimensional alpha-ray image detector.
FIG. 13 shows a wavelength shift fiber for short wavelength and a long wavelength when a plastic scintillator in which a mixing ratio of a phosphor emitting short-wavelength fluorescence and a phosphor emitting long-wavelength fluorescence is changed is used as a beta-ray detector. FIG. 7 is a diagram showing a process of detection by a wavelength shift fiber for use.
FIG. 14: YAP (YAlO₃) When the amount of fluorescence emitted from each wavelength-shifting fiber is made substantially the same by changing the thickness of the wavelength-shifting plate disposed below the scintillator, the wavelength-shifting fiber for a short wavelength and the wavelength-shifting fiber for a long wavelength are used. FIG. 6 is a diagram showing a process detected by the.
FIG. 15 shows a two-dimensional alpha using a method of simultaneously counting and measuring two or more digital pulse signals at adjacent detection points of a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength by a coincidence circuit to determine a position. It is a figure showing the structure of a line image detector.
FIG. 16 is a diagram comparing transmission characteristics of a circular wavelength shift fiber having a diameter of 0.5 mm and a square wavelength shift fiber having a side of 0.5 mm.
FIG. 17: YAP (YAlO)₃FIG. 3 is a diagram showing a structure of a two-dimensional radiation image detector that can simultaneously detect a radiation incident position and its energy using a scintillator.
FIG. 18 shows phosphor Y₂SiO₅: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ¹⁰B₄O₇This figure shows the structure of a two-dimensional neutron image detector that uses a neutron imaging sheet with neutrons to detect neutrons, determines the incident position using a short wavelength shift fiber and a long wavelength shift fiber, and removes gamma-ray background. FIG.
FIG. 19 shows an example of a conventional method of arranging wavelength-shifting fiber bundles in a plane at right angles to the upper surface and lower surface of a phosphor sheet or a scintillator plate, determining a radiation incident position by a coincidence method, and acquiring a radiation image. FIG.
FIG. 20: Four side surfaces of each scintillator are covered with a fluorescent reflector, and upper and lower surfaces are arranged with wavelength-shifting fiber bundles at right angles in the same manner as in the above example, and a radiation incident position is determined by a coincidence method. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a conventional method for acquiring a radiation image.
FIG. 21 shows an X-axis and a Y-axis position signal obtained by arranging wavelength-shifting fibers on four sides of a neutron scintillator and simultaneously measuring opposing side surfaces. FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional method of determining a two-dimensional position on the X-axis and the Y-axis by simultaneously measuring, and acquiring a neutron image.
FIG. 22 shows the same type of wavelength-shifting fiber bundle matching the fluorescence wavelength band emitted from the phosphor arranged on the lower surface of the neutron detection sheet in which the phosphor and the neutron converter are mixed. FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional method of determining a radiation incident position by a method and acquiring a neutron image.
FIG. 23 shows the same type of X-axis wavelength shift fiber and Y-axis wavelength shift fiber on the lower surface of a neutron detection sheet or a neutron scintillator mixed with a phosphor and a neutron converter, which match the fluorescence wavelength band emitted from the phosphor. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conventional method of orthogonally intersecting a space, determining a radiation incident position by a coincidence method, and acquiring a neutron image.

Claims

A wavelength-shifting fiber for short-wavelength-side fluorescence detection is arranged in parallel on the lower surface of a radiation imaging sheet in which a phosphor that emits fluorescent light when entering radiation is made into a sheet or a scintillator that emits fluorescent light when receiving radiation. Then, the fluorescence from the shorter wavelength side of the wavelength spectrum of the fluorescence emitted from the radiation imaging sheet or the scintillator is detected, and the transmitted fluorescence having a wavelength longer than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shift fiber for the short wavelength side fluorescence detection is detected. The wavelength shift fiber for long-wavelength fluorescence detection is arranged in parallel with the surface behind the wavelength-shift fiber for short-wavelength fluorescence detection on the surface in parallel, and the wavelength is detected from the wavelength shift fiber for short-wavelength fluorescence detection. The converted and emitted fluorescence is detected by a photodetector and converted into an X-axis pulse signal, and a wavelength shifter for long-wavelength-side fluorescence detection is used. The two-dimensional incident position of the radiation can be determined by detecting the fluorescence emitted by the wavelength conversion by the photodetector with a photodetector, forming a Y-axis pulse signal, and simultaneously measuring the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal. A two-dimensional radiation image detector characterized by determining.

A neutron imaging sheet obtained by mixing a material containing at least one of the neutron converters Gd, ⁶ Li, and ¹⁰ B with a phosphor that emits fluorescence when radiation is incident, or a neutron converter Gd as a constituent material of the scintillator A wavelength-shifting fiber for short-wavelength fluorescence detection is arranged in parallel on the lower surface of the neutron scintillator containing one or more of the ⁶ Li or ¹⁰ B elements, and the neutron imaging sheet or the neutron scintillator is used. Fluorescence emitted from the short wavelength side of the wavelength spectrum of the emitted fluorescence is detected, and the transmitted fluorescence having a wavelength longer than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shift fiber for short wavelength fluorescence detection is converted to the short wavelength fluorescence detection wavelength. A wavelength shift fiber for fluorescence detection on the long wavelength side is placed in parallel with the surface behind the shift fiber in a direction perpendicular to the surface. Arranged and detected, the fluorescent light emitted after being wavelength-converted from the short-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber is detected by a photodetector and converted into an X-axis pulse signal, which is converted from the long-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber. The two-dimensional incident position of neutrons is determined by detecting the emitted and emitted fluorescent light with a photodetector, forming a Y-axis pulse signal, and performing simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal. Featured two-dimensional neutron image detector.

A mixture of a phosphor that emits short-wavelength fluorescence when radiation is incident and a phosphor that emits long-wavelength fluorescence when radiation is incident is used to detect short-wavelength fluorescence on the lower surface of the radiation imaging sheet. Wavelength-shifting fibers are arranged in parallel on the surface to detect fluorescence from the short wavelength side of the wavelength spectrum of the fluorescence emitted from the radiation imaging sheet, and to detect the fluorescence absorption wavelength of these wavelength-shifting fibers for short-wavelength fluorescence detection. Fluorescence having a wavelength longer than that of the band is detected by arranging a long-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber in parallel at right angles to the surface behind the short-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber on the surface, and detecting the short wavelength. The fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for side-fluorescence detection is converted by the photodetector and converted into an X-axis pulse signal. The two-dimensional incident position of the radiation is determined by detecting the fluorescence emitted by the wavelength conversion with a photodetector and using it as a Y-axis pulse signal and performing simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal. A two-dimensional radiation image detector characterized in that:

Phosphor emits fluorescence of a short wavelength side radiation is irradiated, mixing one or more material including among Gd, 6 ^Li, 10 ^B element is radiation phosphors and neutron converter fluorescing long wavelength side when the incident On the lower surface of the neutron imaging sheet, wavelength-shifting fibers for short-wavelength-side fluorescence detection are arranged in parallel on the surface to detect fluorescence from the short-wavelength side of the wavelength spectrum of the fluorescence emitted from the neutron imaging sheet. Then, the transmitted fluorescence having a wavelength longer than the fluorescence absorption wavelength band of the short-wavelength-side fluorescence detection wavelength shift fiber is converted into the long-wavelength-side fluorescence detection wavelength in a direction perpendicular to the surface behind the short-wavelength fluorescence detection wavelength shift fiber. Shift fibers are arranged in parallel on the surface for detection, and the fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for short-wavelength-side fluorescence detection is converted by the photodetector. The X-axis pulse signal is converted to a Y-axis pulse signal, and the fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long-wavelength-side fluorescence detection is converted by the photodetector and converted to a Y-axis pulse signal. A two-dimensional neutron image detector characterized in that a two-dimensional incident position of a neutron is determined by performing the coincidence counting measurement of (1).

A part of the emitted fluorescent light is wavelength-shifted to a long-wavelength fluorescent light on the lower surface of a radiation imaging sheet in which a fluorescent substance that emits fluorescent light when irradiated with radiation is formed into a sheet, or a scintillator that emits fluorescent light when irradiated with radiation A wavelength shift plate is arranged so that the short wavelength side fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower part of the wavelength shift plate. Side fluorescence detection wavelength shift fibers are arranged in parallel on the surface to detect the fluorescence from the shorter wavelength side of the wavelength spectrum of the fluorescence emitted from the radiation imaging sheet or scintillator, and to detect these shorter wavelength side fluorescence detection wavelengths. The transmitted fluorescence having a wavelength longer than the fluorescence absorption wavelength band of the shift fiber is directed perpendicularly to the surface behind the A wavelength shift fiber for detecting the fluorescence on the wavelength side is arranged in parallel on the surface for detection, and the fluorescent light emitted after being converted in wavelength from the wavelength shift fiber for detecting the short wavelength fluorescence is detected by the photodetector and the X-axis pulse signal is detected. The fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long-wavelength-side fluorescence detection is converted by a photodetector and converted into a Y-axis pulse signal. Simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal is performed. A two-dimensional radiation image detector characterized in that a two-dimensional incident position of radiation is determined.

A neutron imaging sheet obtained by mixing a material containing at least one of the neutron converters Gd, ⁶ Li, and ¹⁰ B with a phosphor that emits fluorescence when radiation is incident, or a neutron converter Gd as a constituent material of the scintillator A wavelength shift plate that shifts a part of the emitted fluorescent light and converts it into long-wavelength fluorescent light is disposed on the lower surface of the neutron scintillator containing at least one of the ⁶ Li and ¹⁰ B elements. The short-wavelength fluorescence before the wavelength shift and the long-wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower part of the shift plate, and a wavelength shift fiber for short-wavelength fluorescence detection is arranged in parallel on the lower surface of the wavelength shift plate. Placed on the surface, to detect the fluorescence from the short wavelength side of the wavelength spectrum of the fluorescence emitted from the radiation imaging sheet or scintillator, The transmitted fluorescence having a wavelength longer than the fluorescence absorption wavelength band of these short-wavelength-side fluorescence detection fiber shifts the long-wavelength-side fluorescence detection wavelength shift in a direction perpendicular to the surface behind the short-wavelength fluorescence detection wavelength-shift fiber. Fibers are arranged in parallel on the surface and detected. Fluorescence converted and emitted from the wavelength shift fiber for short-wavelength fluorescence detection is detected by a photodetector and converted into an X-axis pulse signal, which is used to detect long-wavelength fluorescence. Fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for wavelength conversion is detected by a photodetector and converted into a Y-axis pulse signal. Simultaneous counting of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal is performed to obtain a two-dimensional neutron. A two-dimensional neutron image detector for determining an incident position.

In the above 1-6, the fluorescence wave height signal outputted by detecting the fluorescence emitted from the short wavelength side fluorescence wavelength shifting fiber after being converted by the photodetector with the photodetector and the wavelength from the long wavelength side fluorescence detecting wavelength shifting fiber. The detection sensitivity of the photodetector that detects the short-wavelength-side fluorescence and the photodetector that detects the long-wavelength-side fluorescence is determined by the amount of the fluorescence signal output by detecting the converted and emitted fluorescence with the photodetector. To change the position detection characteristics by changing the amplification of the high-speed signal amplifier on the short-wavelength and long-wavelength signals, or by changing the wave height setting level of the short-wavelength and long-wavelength wave height discriminators. Characterized two-dimensional radiation image detector and two-dimensional neutron image detector.

The fluorescence shift signal and the wavelength shift fiber according to claim 3-4, wherein the fluorescence emitted from the wavelength shift fiber for short wavelength side fluorescence detection is emitted after being detected by a photodetector. The amount of the fluorescent signal output by detecting the fluorescence emitted by the wavelength conversion with the photodetector is changed by changing the mixing ratio of the phosphor emitting the short-wavelength fluorescence and the phosphor emitting the long-wavelength fluorescence. A two-dimensional radiation image detector and a two-dimensional neutron image detector characterized by being substantially the same.

7. The fluorescence shift signal according to claim 5, wherein the fluorescence emitted from the short-wavelength-side fluorescence detecting wavelength-shifted fiber is converted by a photodetector and output. The amount of the fluorescence signal output by detecting the fluorescence emitted by the wavelength conversion with the photodetector and determining the thickness of the wavelength shift plate or the wavelength contained in the wavelength shift plate that shifts a part of the fluorescence and converts the fluorescence to a longer wavelength. A two-dimensional radiation image detector and a two-dimensional neutron image detector characterized in that they are made almost the same by changing the concentration of the shift phosphor.

9. The method according to claim 1, wherein the wavelength-shifted radiation from the short-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber bundle or the long-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber bundle arranged in parallel on the surface is used to emit fluorescence due to neutron incidence. After detecting the fluorescence with a detector and converting the output photoelectric signal into a digital pulse signal with a wave height discriminator, two or more digital pulse signals at adjacent detection points are simultaneously counted and measured by a coincidence circuit, and are simultaneously counted. A two-dimensional radiation image characterized by determining a position pulse signal in which radiation or neutrons are incident on the center of the signal used, and using this position pulse signal to determine the incident position of the radiation or neutrons Detector and two-dimensional neutron image detector.

In the above 1-10, the wavelength shift fiber for short-wavelength-side fluorescence detection for first detecting the fluorescence emitted from the detection medium disposed in contact with the lower part of the detection medium is square. 2D radiation image detector or 2D neutron image detector.

The radiation imaging sheet of the two-dimensional radiation image detector according to claim 1, 3 or 5, or the scintillator on the side opposite to the side on which the short wavelength side fluorescence detecting wavelength shift fiber and the long wavelength side fluorescence detecting wavelength shift fiber are arranged. A photomultiplier tube is placed on the surface, and the peak value of the radiation signal from this photomultiplier tube is measured together with the radiation incident position obtained by the wavelength shift fiber for short-wavelength fluorescence detection and the wavelength shift fiber for long-wavelength fluorescence detection. A two-dimensional radiation image detector which measures and detects the radiation incident position and its energy simultaneously.

Opposite to the neutron imaging sheet of the two-dimensional neutron image detector according to claims 2, 4 and 6, or the neutron scintillator on which the short-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber and the long-wavelength-side fluorescence detection wavelength-shifting fiber are arranged. A photomultiplier tube is placed on the side of the neutron, and the peak value of the neutron signal from this photomultiplier tube is obtained by the neutrons obtained by the wavelength shift fiber for short wavelength side fluorescence detection and the wavelength shift fiber for long wavelength side fluorescence detection. A two-dimensional neutron image detector characterized in that the measurement is performed together with the incident position, and based on the peak value, detection of background radiation is removed.