JP2008145213A - β線検出器の熱変動によるノイズ低減構造。 - Google Patents

Abstract

【課題】β線検出器において、Ｓ／Ｎ比を確保しつつ、環境温度変動におけるノイズを低減することである。
【解決手段】シンチレータ及び波長変換ファイバを有する概略平板状の第１のβ線検出器２と、前記第１のβ線検出器２の厚み方向に重ねて設けられ、シンチレータ及び波長変換ファイバを有する概略平板状の第２のβ線検出器３と、前記第１のβ線検出器２及び第２のβ線検出器３との間に設けられ、β線を遮蔽するβ線遮蔽板４と、を備え、前記第１のβ線検出器２のシンチレータ及び第２のβ線検出器３のシンチレータの形状が同一であり、前記第１のβ線検出器２の波長変換ファイバ及び第２のβ線検出器３の波長変換ファイバの構成が同一である。
【選択図】図１

Description

本発明は、β線検出器に関し、特にβ線検出器の熱変動に伴い生じるノイズを低減する構造に関するものである。

β線検出器は、特許文献１に示すように、β線が入射するとシンチレーション光（蛍光）を発するプラスチックシンチレータと、そのシンチレーション光を吸収して異なる波長のシンチレーション光に変換する波長変換ファイバと、その波長変換ファイバによって伝播した光を捉える光電子増倍管と、を備えている。

ここで、β線の検出においては、β線による信号エネルギ分布が、ゼロから最大運動エネルギまで連続的であることから、検出効率を高めるためには、低エネルギ領域まで検出可能とすることが望まれている。

そして、従来、プラスチックシンチレータの発光過程においてβ線とγ線とを区別することができないことから、例えば特許文献２に示すように、波長変換ファイバの両端に独立に光電子増倍管を設け、両方の入力信号中における同時刻性の有るもののみを計数する同時計数回路による信号処理をする等、β線のみを選択的に検出するために種々の工夫がなされている。

しかしながら、本願発明者は、β線のみを選択的に検出できたとしても、波長変換ファイバが含有する蛍光剤が熱励起されて、β線による信号エネルギとして検出する領域において、信号とは弁別できない温度依存性のあるノイズを発生してしまい、β線の検出限界を悪化し、検出効率の温度に対する安定性を低くしていることを発見した。
特開平９−１５９７６９号公報 特開２００３−４８８６号公報

そこで本発明は、β線検出器のβ線検出効率を向上させるためには、熱変動によるノイズを低減する必要があることを発見して初めてなされたものであり、β線検出器において、熱変動におけるノイズを低減することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係るβ線検出器の熱変動によるノイズ低減構造は、シンチレータ及び波長変換ファイバを有する概略平板状の第１のβ線検出器と、前記第１のβ線検出器の厚み方向に重ねて設けられ、シンチレータ及び波長変換ファイバを有する概略平板状の第２のβ線検出器と、前記第１のβ線検出器及び第２のβ線検出器との間に設けられ、β線を遮蔽するβ線遮蔽板と、を備え、前記第１のβ線検出器のシンチレータ及び第２のβ線検出器のシンチレータの形状が同一であり、前記第１のβ線検出器の波長変換ファイバ及び第２のβ線検出器の波長変換ファイバの構成が同一であることを特徴とする。

ここで、シンチレータの形状が同一とは、シンチレータの面積、厚さ等が同一又はほぼ同一であることをいう。また、波長変換ファイバの構成が同一とは、ファイバの本数、配置様態、径及び材質などが同一又はほぼ同一であることをいう。

このようなものであれば、概略平板状の２つのβ線検出器を厚み方向に重ねているので、構造をコンパクトにすることができ、２つのβ線検出器が受ける周囲環境（温度）の影響をほぼ同一にすることができる。また、２つのβ線検出器の間にβ線遮蔽板を設けているので、第２のβ線検出器では、β線以外のノイズ信号を捕らえることができる。このことから、第１のβ線検出器の検出信号に含まれる目的信号と重畳されるノイズ信号と、第２のβ線検出器の検出信号とを同一とすることができ、２つの検出器における信号を差し引くことにより、熱変動による検出器ノイズなどのノイズ信号をキャンセルすることができる。したがって、β線の検出効率の温度に対する安定性を向上させることができる。また、光電子増倍管の個数を減らすことができるので、光電子増倍管のコスト、さらには、ノイズ低減構造のコストを小さくすることができる。

また、安価に本発明のノイズ低減構造を安価に実現するためには、前記シンチレータが、プラスチックシンチレータであることが望ましい。

このように構成した本発明によれば、β線検出器において、熱変動におけるノイズを低減することができる。

以下に、本発明のβ線検出器の熱変動によるノイズ低減構造を用いた放射能測定装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態に係る放射能測定装置１を示す模式的断面図である。

本実施形態に係る放射能測定装置１は、図１に示すように、第１のβ線検出器２と、第２のβ線検出器３と、それら検出器２、３の間に設けられるβ線遮蔽板４と、それらを収容するケーシング５と、前記第１のβ線検出器２及び第２のβ線検出器３からの検出信号を受け付けて所定演算を行う演算装置６と、前記演算装置６での演算結果をもとに、β線を計数する計数回路７と、を備えている。

以下、各部について説明する。

第１のβ線検出器２は、放射線入射面に備えたプラスチックシンチレータ２１と、放射線入射面の反対側に備えた複数本の波長変換ファイバ２２と、波長変換ファイバ２２を透過した蛍光を波長変換ファイバ２２側に反射させる反射板２３と、前記波長変換ファイバ２２により伝播された蛍光を電気信号に変換する光電子増倍管２４と、を備えている。そして、第１のβ線検出器２は、プラスチックシンチレータ２１、波長変換ファイバ２２及び反射板２３からなる３層構造をなし、概略平板状である。

プラスチックシンチレータ２１は、平板状、より具体的には矩形板状をなすものであり、β線が入射すると蛍光を発するものである。その一方の面に、β線などの放射線が入射する放射線入射面を有し、他方の面に、蛍光を射出する光射出面を有している。当該プラスチックシンチレータ２１は厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度の薄型のものである。

波長変換ファイバ２２は、プラスチックシンチレータ２１の放射線入射面とは反対側の面、つまり光射出面に密着させて配置されており、プラスチックシンチレータ２１の幅方向の距離に対応した所定本数分だけ平面状に並べてある。波長変換ファイバ２２は、プラスチックシンチレータ２１で生じた蛍光が入射すると異なる波長の蛍光を発生し、その蛍光をファイバ軸方向に伝達する。

光電子増倍管２３は、波長変換ファイバ２２の端部に接続され、波長変換ファイバ２２から伝達された蛍光を電気信号に変換して、演算装置６に出力するものである。

第２のβ線検出器３は、前記第１のβ線検出器２の厚み方向、つまり、前記第１のβ線検出器２のシンチレータ２１の厚み方向に重ねて設けられ、前記第１のβ線検出器２と等価な構造を有するものである。

つまり、第１のβ線検出器２と第２のβ線検出器３とは、構造及び構成として同じものであり、前記第１のβ線検出器２のシンチレータ２１及び第２のβ線検出器３のシンチレータ３１の形状が同一であり、第１のβ線検出器２の波長変換ファイバ２２及び第２のβ線検出器３の波長変換ファイバ３２の構成が同一である。

シンチレータ２１、３１の形状が同一とは、外観形状が同一、つまり面積及び厚さが同一であることをいう。また、その材質も同一である。波長変換ファイバ２２、３２の構成が同一とは、ファイバの本数、配置態様、径及び材質などが同一であることをいう。ここで、配置態様に関して言うと、シンチレータ２１、３１に対して接触している部分だけでなく、光電子増倍管２４、３４に到達するまで同一であることが好ましい。

β線遮蔽板４は、第１のβ線検出器２と第２のβ線検出器３との間に設けられ、第１のβ線検出器２を透過したβ線が、第２のβ線検出器３に届かないように遮蔽するものであり、本実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）を用いている。そして、β線遮蔽板４は、その面積がシンチレータ２１、３１と同一又は若干大きく、厚さは１ｍｍである矩形板状をなすものである。

そして、第１のβ線検出器２、第２のβ線検出器３及びβ線遮蔽板４は、それぞれのシンチレータ２１、３１及びβ線遮蔽板４の中心軸がほぼ一致するように重ねられると共に、それぞれの光電子増倍管２４、３４が、中心軸に対して左右対称となるように重ねられている。このように左右対称に設けているので、光電子増倍管２４、３４が互いに接触することがなく、一層小型化を促進することができる。そして、第１のβ線検出器２とβ線遮蔽板４とが互いに接触するように設けられ、第２のβ線検出器３及びβ線遮蔽板４とが互いに接触するように設けられている。なお、図１においては、理解容易のため、それらを離した図を示している。このように、β線遮蔽板４にそれぞれの検出器２、３が接触しているので、それぞれの温度を均一化することができる。

ケーシング５は、第１のβ線検出器２、第２のβ線検出器３及びβ線遮蔽板４を内部に収容して暗箱として機能するものである。第１のβ線検出器２が設けられている側の側壁に開口部を有し、その開口部に、外部からβ線を透過させるが、光が内部に侵入しないための遮光膜７を備えている。

演算装置６は、第１のβ線検出器２の光電子増倍管２４からの第１検出信号を受け付けるとともに、第２のβ線検出器３の光電子増倍管３４から第２検出信号を受け付けて、第１検出信号から第２検出信号を差し引いて、β線検出に寄与する検出信号のみを抽出し、それからβ線を計数するものである。

次に、このように構成した放射能測定装置１を用いたβ線検出について説明する。

β線を検出するに際して、まず、第１のβ線検出器２及び第２のβ線検出器３それぞれを標準サンプル等を用いてゲイン調整する。

そして、ゲイン調整を行った後、測定対象物から放射されるβ線を検出する。このとき、第１のβ線検出器２からの第１検出信号（Ｓ１）は、測定対象物のβ線検出信号と、熱変動による検出器ノイズを含むノイズ信号と、をからなる。一方、β線は、β遮蔽板４により遮られて第２のβ線検出器３には到達しないので、第２のβ線検出器３からの第２検出信号（Ｓ２）は、熱変動による検出器ノイズを含むノイズ信号である。

ここで、第１のβ線検出器２と第２のβ線検出器３は等価な構造であり、それらは互いに密接に設けられているので、周囲の温度から受ける影響はほぼ等しく、第１検出信号及び第２検出信号のノイズ信号はほぼ等しくなる。

したがって、演算装置６が、第１検出信号から第２検出信号を差し引くことにより、測定対象物のβ線検出信号のみを抽出することができ、β線を正確に検出することができる。

このように構成した本実施形態に係る放射能測定装置１によれば、概略平板状の２つのβ線検出器２、３を厚み方向に重ねているので、測定装置１をコンパクトにすることができ、２つのβ線検出器２、３が受ける周囲環境（温度）の影響をほぼ同一にすることができる。また、２つのβ線検出器２、３の間にβ線遮蔽板４を設けているので、第２のβ線検出器３には、β線が入射することが無い。このことから、第１のβ線検出器２の検出信号におけるノイズ信号と、第２のβ線検出器３の検出信号とを同一とすることができ、それらを差し引くことにより、熱変動による検出器ノイズなどのノイズ信号をキャンセルすることができる。したがって、β線の検出効率を向上させることができる。

さらに、同時計数処理を行うための同時計数回路を不要とすることができ、β線検出器２、３のＳ／Ｎ比を確保することができる。また、光電子増倍管２４、３４の個数を減らすことができるので、光電子増倍管２４、３４のコスト、さらには、放射能測定装置１のコストを小さくすることができる。その上、シンチレータ２１、３１として、プラスチックシンチレータを用いていることからも、測定装置１のコストを小さくすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るβ線検出器の模式的構成図。

符号の説明

１・・・・放射能測定装置
２・・・・第１のβ線検出器
２１・・・シンチレータ
２２・・・波長変換ファイバ
２３・・・反射板
３・・・・第２のβ線検出器
３１・・・シンチレータ
３２・・・波長変換ファイバ
３３・・・反射板
４・・・・β線遮蔽板
５・・・・ケーシング
６・・・・演算装置
７・・・・遮光膜

Claims (2)

1. シンチレータ及び波長変換ファイバを有する概略平板状の第１のβ線検出器と、
   前記第１のβ線検出器の厚み方向に重ねて設けられ、シンチレータ及び波長変換ファイバを有する概略平板状の第２のβ線検出器と、
   前記第１のβ線検出器及び第２のβ線検出器との間に設けられ、β線を遮蔽するβ線遮蔽板と、を備え、
   前記第１のβ線検出器のシンチレータ及び第２のβ線検出器のシンチレータの形状が同一であり、前記第１のβ線検出器の波長変換ファイバ及び第２のβ線検出器の波長変換ファイバの構成が同一であることを特徴とするβ線検出器の熱変動によるノイズ低減構造。
2. 前記第１のβ線検出器のシンチレータ及び第２のβ線検出器のシンチレータが、プラスチックシンチレータである請求項１記載のβ線検出器の熱変動によるノイズ低減構造。