JP2008249730A - Radiation detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力プラントをはじめとする放射線取り扱い施設で用いられる一次元または二次元放射線強度分布を測定する放射線検出装置に関する。 The present invention relates to a radiation detection apparatus for measuring a one-dimensional or two-dimensional radiation intensity distribution used in a radiation handling facility such as a nuclear power plant.
図23は、特許文献1に開示されているX線撮像装置の基本構成を示す図である。以下、図23を基に放射線強度の二次元分布を測定する手法を示す。まず、放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ1のX線入射面の裏側に、蛍光ファイバ17(波長シフトファイバ)を直交するように多数配置して、X−Y2次元のマトリックス情報を出力できるようにしておく。蛍光ファイバ17は、シンチレーション光を吸収し、より長い波長の蛍光を放出し、それを伝送することができる。
FIG. 23 is a diagram illustrating a basic configuration of an X-ray imaging apparatus disclosed in
放射線の入射位置でシンチレーション光が発生すると、交差した蛍光ファイバ17にその一部が吸収され蛍光変換される。蛍光は蛍光ファイバ17内を伝播し、蛍光ファイバ17の端面に装着された光検出器で検出される。そして、光検出されたX,Y方向の蛍光ファイバ17の交点を放射線の入射位置として同定する。
前述した例では、蛍光ファイバ17を「密」に並べることで蛍光ファイバ17の直径にほぼ等しい高い位置分解能を得られるが、逆に蛍光ファイバ17の本数を少なくして、互いの間隔を空けて「疎」に並べた場合には、蛍光ファイバ17へのシンチレーション光の遭遇確率が低くなり、その結果、信号検出確率が著しく低下することになる。
In the example described above, a high positional resolution substantially equal to the diameter of the
X線撮像の場合には、比較的高い分解能が求められるため問題にはならないが、一般的な原子力プラント等における放射性物質の分布、放射線強度の分布を測定する場合には、X線撮像の場合に比べて粗い分解能でより広い面積を測定できることが好ましいことが多い。 In the case of X-ray imaging, since a relatively high resolution is required, there is no problem. However, in the case of measuring the distribution of radioactive materials and radiation intensity in a general nuclear power plant, the case of X-ray imaging It is often preferable to be able to measure a larger area with a coarser resolution than
たとえば、最小分割エリアを10cm角程度とした数十cm四方の領域の一括分布測定などを想定し、特開平7−72565号公報の手法を適用した場合、蛍光ファイバ17の本数を減らして「疎」な配置にした場合、実効的な検出感度が達成できず、また「密」に並べた場合は、おびただしい数量の光検出器及び信号処理回路が必要になり現実的ではない。
For example, assuming the collective distribution measurement of an area of several tens of centimeters with a minimum division area of about 10 cm square, and applying the method of Japanese Patent Laid-Open No. 7-72565, the number of
また、原子力施設などで使用される検出器については、測定対象以外のバックグラウンドで放射線成分が常に存在するため、これらの補正を行なえることも重要であり、大面積の測定とバックグラウンド放射線に対する補正、補償とを両立することが必須である。 In addition, for detectors used in nuclear facilities and the like, radiation components are always present in the background other than the measurement target, so it is important to be able to compensate for these, and it is important to measure large areas and against background radiation. It is essential to achieve both correction and compensation.
本発明の目的は、大面積の位置識別型測定に対応可能であり、かつバックグラウンド補償を行なうことができる放射線検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a radiation detection apparatus that can cope with a position identification type measurement of a large area and can perform background compensation.
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の放射線検出装置は以下の如く構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the radiation detection apparatus of the present invention is configured as follows.
(1)本発明の放射線検出装置は、放射線の入射に起因して光を生じ同一平面内に配置された複数の矩形のシンチレータと、前記各シンチレータの両側面に配置され内部に蛍光体を含む第1のライトガイドと、前記第1のライトガイドの各端面に配置され蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段と、からなる第1の放射線検出層と、前記第1の放射線検出層と同じ構成要素からなり、かつ放射線が前記第1の放射線検出層における前記シンチレータに入射する面に対して反対側にて平行に配置された第2の放射線検出層と、から構成されている。 (1) The radiation detection apparatus of the present invention includes a plurality of rectangular scintillators that generate light due to the incidence of radiation and are disposed in the same plane, and phosphors that are disposed on both side surfaces of each of the scintillators. A first radiation detection layer comprising: a first light guide; and a plurality of light detection means for detecting fluorescence-converted light disposed on each end face of the first light guide; and the first radiation detection. A second radiation detection layer composed of the same components as the layer and disposed in parallel on the opposite side to the surface of the first radiation detection layer on which the radiation is incident on the scintillator. .
(2)本発明の放射線検出装置は、上記(1)に記載の装置において、前記第2の放射線検出層に対して前記第1の放射線検出層と反対側に、かつ前記第1の放射線検出層と前記第2の放射線検出層における前記シンチレータの長手方向に対して直交するよう配置された複数の第2のライトガイドと、前記各第2のライトガイドの端面に配置され蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段と、を備えている。 (2) The radiation detection apparatus of the present invention is the apparatus according to (1) above, wherein the first radiation detection is on the opposite side of the first radiation detection layer with respect to the second radiation detection layer. A plurality of second light guides arranged so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the scintillator in the layer and the second radiation detection layer, and light that has been fluorescence-converted by being arranged on an end face of each of the second light guides And a plurality of light detecting means for detecting.
(3)本発明の放射線検出装置は、上記(1)または(2)に記載の装置において、二つの前記シンチレータ間に介在する前記第1のライトガイド内に、前記二つのシンチレータ間の光伝播を阻止する手段を備えている。 (3) The radiation detection apparatus of the present invention is the apparatus according to (1) or (2) described above, wherein the light propagation between the two scintillators is in the first light guide interposed between the two scintillators. There is a means to prevent this.
上記手段を講じた結果、以下のような作用を奏する。 As a result of taking the above-mentioned means, the following effects are obtained.
(1) 本発明の放射線検出装置によれば、シンチレータが2層になっているが、第1の検出層から放出されたシンチレーション光により第2の検出層のシンチレータが発光することはない。このため、2層のシンチレータは同じ向きに並べてあり、検出装置としては一次元の位置識別能力を持つ。また、放射線の検出が2層にわたり行なわれるため、2層間の検出の同時性、非同時性、対象放射線の透過力の違いなどを考慮することで、線種弁別、エネルギー弁別を行なうことができ、バックグラウンド成分の補正、補償が可能である。 (1) According to the radiation detection apparatus of the present invention, the scintillator has two layers, but the scintillator of the second detection layer does not emit light by the scintillation light emitted from the first detection layer. For this reason, the two layers of scintillators are arranged in the same direction, and the detection device has a one-dimensional position identification capability. In addition, since radiation detection is performed over two layers, line type discrimination and energy discrimination can be performed by taking into consideration the synchronism and non-simultaneity of detection between the two layers and the difference in transmission power of the target radiation. The background component can be corrected and compensated.
特に重要なことは、シンチレータ内部のいずれの場所で発光が生じても、その光は第1の検出層のシンチレータ内を一様に拡散するため、側面に配置したライトガイドで確実に捉えることができるところにある。また、位置情報を得るために重要な、シンチレーション光の第2の検出層のライトガイドへの入射効率についても、第1の検出層のシンチレータの光放出側と第2の検出層のライトガイドの光受光側との交差する有効面が広く、かつ二つの層を接近して配置することができるため、第1の検出層のシンチレータからの放出光についても、発光場所に関わらず幾何学的に効率良く蛍変換をすることができる。この2つの基本的な作用は、本発明にすべて共通である。 Of particular importance is that even if light is emitted anywhere in the scintillator, the light diffuses uniformly in the scintillator of the first detection layer, so it can be reliably captured by a light guide placed on the side. It is where you can Further, the incident efficiency of the scintillation light to the light guide of the second detection layer, which is important for obtaining position information, is also related to the light emission side of the scintillator of the first detection layer and the light guide of the second detection layer. Since the effective surface intersecting with the light receiving side is wide and the two layers can be arranged close to each other, the emitted light from the scintillator of the first detection layer can be geometrically irrespective of the light emitting location. The firefly can be converted efficiently. These two basic actions are all common to the present invention.
(2)本発明の放射線検出装置によれば、上記(1)に対して、2枚(2層)のシンチレータの発光位置情報を二次元化するための第2のライトガイドが付加されているため、バックグラウンドの補正、補償に加えて二次元での位置識別を実現できる。 (2) According to the radiation detection apparatus of the present invention, a second light guide for two-dimensionalizing the light emission position information of two (two layers) scintillators is added to the above (1). Therefore, in addition to background correction and compensation, two-dimensional position identification can be realized.
(3)本発明の放射線検出装置によれば、第1のライトガイドで蛍光変換されず、かつ吸収されなかったシンチレーション光が隣接するシンチレータ内に入りこむこと(クロストーク)を防ぎ、位置識別情報の誤成分を低減するとともに、反射により第1のライトガイド内を通過する実効的な距離が長くなることで蛍光変換される確率を高め、かつ集光量を増大、即ち放射線検出効率を増大させるという作用を持たせることができる。 (3) According to the radiation detection apparatus of the present invention, it is possible to prevent scintillation light that has not been fluorescently converted and absorbed by the first light guide from entering the adjacent scintillator (crosstalk), and the position identification information The effect of reducing false components and increasing the probability of fluorescence conversion by increasing the effective distance passing through the first light guide due to reflection and increasing the amount of collected light, that is, increasing the radiation detection efficiency. Can be given.
本発明の放射線検出装置によれば、大面積での位置識別型測定が可能になり、最小限の装置構成により、様々なバックグラウンド条件下での補正、補償を行なうことができる。 According to the radiation detection apparatus of the present invention, position identification type measurement in a large area is possible, and correction and compensation under various background conditions can be performed with a minimum apparatus configuration.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各実施の形態において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図1の放射線検出装置は、放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ1、内部に蛍光体を含む第1のライトガイド2、内部に蛍光体を含む第2のライトガイド3、及び光検出器4から構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the position identification type radiation detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. 1 includes a plate-
1枚のシンチレータ1の二つの側面には、それぞれ第1のライトガイド2が接続されており、放射線がシンチレータ1に入射する面に対して反対側(図中シンチレータ1の下方)にシンチレータ1の面と平行になるよう3枚の第2のライトガイド3が並設されている。また、第1のライトガイド2と第2のライトガイド3の端面には、それぞれ光検出器4が接続されている。
A
以下、本放射線検出装置の動作原理を説明する。シンチレータ1に放射線が入射すると、シンチレータ1の中でシンチレーション光が発生する。シンチレーション光は、シンチレータ1の内部を伝播して、第1のライトガイド2に吸収される内部伝播光と、発光と同時に外部に放射する成分とに分かれる。
Hereinafter, the operation principle of the radiation detection apparatus will be described. When radiation enters the
第1のライトガイド2に到達し蛍光変換された光は、第1のライトガイド2の内部に捕獲・伝送され、端面に装着した光検出器4に入射される。一方、シンチレータ1に捕獲されずに空気中に放射されたシンチレーション光は、すぐ下側に配置された第2のライトガイド3に当たり、ここで蛍光変換される。第2のライトガイド3内で発生した蛍光は、第2のライトガイド3内に捕獲・拡散され、端面に装着された光検出器4で検出される。
The light that has reached the
シンチレータ1のどこでシンチレーション光が発生しても、側面に配置された第1のライトガイド2を介して信号検出がなされるが、空気中に放射される光は発光ポイントから出され、三つの第2のライトガイド3のいずれかに遭遇することになる。よって、シンチレータ1と三つの第2のライトガイド3の各信号の同時性を検査することで、一次元(3領域)の位置情報が得られることになる。
Wherever scintillation light is generated in the
シンチレータ1は、平板形状のものを使用する。第1のライトガイド2と第2のライトガイド3としては、波長シフタと称される蛍光物質を含む樹脂を加工したもの、あるいは光ファイバ等を用いることができる。
The
図1に示す第1のライトガイド2は、波長シフタを含む樹脂を角柱状に研磨加工したものであり、光ファイバ状のものに比べて柔軟性はないが、任意の太さに加工することが可能である。また、第1のライトガイド2は樹脂との屈折率差の大きい空気層に囲まれているため、内部捕獲・伝送効率が高い上、シンチレーションの蛍光変換確率を高めるために太くすることができる。シンチレータ1の形状や光検出器4の接続位置などに制約がある場合には、第1のライトガイド2に光ファイバ状のものを使用すると良い。
The
波長シフタの種類については、シンチレータ1の発光波長帯と波長シフタの吸収波長帯とが重なるようなものを選択する必要がある。蛍光変換作用により第1のライトガイド2や第2のライトガイド3で発生した蛍光の一部は、内部捕獲され端面まで伝送されるため、そこに光検出器4を配置することで蛍光を検出することができる。
As for the type of the wavelength shifter, it is necessary to select one that overlaps the emission wavelength band of the
一般的な400nm帯で発光するプラスチックシンチレータに対しては、バイクロン社製BC−482Aやクラレ社製Y−7をはじめ、波長シフタ及びそれを含む数種類の光ファイバが市販されている。 For general plastic scintillators that emit light in the 400 nm band, a wavelength shifter and several types of optical fibers including the same are commercially available, including BC-482A manufactured by Bikeron and Y-7 manufactured by Kuraray.
第1のライトガイド2や第2のライトガイド3と光検出器4とを密接に結合するためには、一般的に光学結合剤が用いられる。この光学結合剤は、空気層の介在を防いで反射損失を低減するものである。また特に図示はしていないが、シンチレータ1や第2のライトガイド3の開放側面には、反射材を塗布あるいは装着しておく。これは、集光量を確保する上で有用な一般的な対策である。
In order to closely bond the
図2乃至図8は、光検出器の配置例を示す図である。なお、図2乃至図6は平面図、図7及び図8は正面図である。第1のライトガイド2に接続する光検出器4の配置方法としては、図2に示すように全ての第1のライトガイド2の全ての端面に接続する方法がある。この方法では、検出部4の本数は多いが検出効率の観点から最も有利である。
2 to 8 are diagrams showing examples of the arrangement of the photodetectors. 2 to 6 are plan views, and FIGS. 7 and 8 are front views. As an arrangement method of the
また、図3、図4に示すように、一つの第1のライトガイド2に対して片端面のみに光検出器4を配置することも可能である。この場合、図5に示すように、光検出器4を配置しない開放端に蛍光を反射する反射体5を装着しておくことは、集光量を確保する上で有効な手段である。この反射体5としては、鏡面反射体、乱反射体のいずれも適用できる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to arrange the
また図4に示すように、第1のライトガイド2の長さをシンチレータ1の側面の長さよりも短くした上で、光検出器4を配置することも可能である。実装スペースの観点から、このような処置をする必要が生じる場合がある。この場合、集光量の減少割合fは、
f=1−(第1のライトガイド2とシンチレータ1の側面とが接触する長さ)
/(シンチレータ1の側面長)
と予測しておけば良い。この場合も、前述した反射体5を加えた図6に示す体系が実用的である。
As shown in FIG. 4, it is also possible to arrange the
f = 1− (the length of contact between the
/ (Side length of scintillator 1)
You can predict that. Also in this case, the system shown in FIG. 6 to which the
さらに、シンチレータ1と第1のライトガイド2の接続については、いくつかの具体例が考えられる。図1に示したような空気との屈折率差を利用した第1のライトガイド2を使用する場合には、図7の(a)に示すように、単純にシンチレータ1と第1のライトガイド2とをつき合わせるか、あるいは図7の(b)に示すように、第1のライトガイド2に溝をほり、そこにシンチレータ1を嵌め込む方法が考えられる。溝を使う方法は実装を考えた場合、固定しやすいという利点がある。
Furthermore, some specific examples of the connection between the
また、前述したように第1のライトガイド2は、場合によっては空気層に包囲された角柱以外のものも使用可能であり、図8の(a),(b)に示すように、円柱状のものでも良い。なお、図8の(a)は単純にシンチレータ1と第1のライトガイド2とをつき合わせる場合を示しており、図8の(b)は第1のライトガイド2に溝をほり、そこにシンチレータ1を嵌め込む場合を示している。また、図8の(c)に示すように、第1のライトガイド2にクラッドのついたファイバ状のものを使用してもよい。
In addition, as described above, the
(第2の実施の形態)
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図9の放射線検出装置は、放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ1、内部に蛍光体を含む第1のライトガイド2、内部に蛍光体を含む第2のライトガイド3、及び光検出器4から構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a position identification type radiation detection apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention. 9 includes a plate-
同一平面内に配置された三つのシンチレータ1の各2辺には、それぞれ第1のライトガイド2が接続されており、放射線が三つのシンチレータ1に入射する面に対して反対側(図中シンチレータ1の下方)には、各シンチレータ1と面が平行になり、かつその長手方向が各シンチレータ1の長手方向に直交するよう、三つの第2のライトガイド3が同一平面内に並設されている。また、各第1のライトガイド2と各第2のライトガイド3には、光検出器4が接続されている。
A
すなわち、シンチレータ1と第2のライトガイド3は、3行3列のマトリックスを構成している。そして、光検出器4による各シンチレータ1に接続された第1のライトガイド2端での信号検出情報と第2のライトガイド3での信号検出情報の同時性を調べることで、9区画(3×3)の位置識別能力を持たせることができる。
That is, the
図10及び図11は、第1のライトガイド2とシンチレータ1の配置例を示す正面図である。シンチレータ1を複数枚並べて配置する際、図10に示すように、各シンチレータ1について両側にそれぞれ第1のライトガイド2を設ける方法がある。
10 and 11 are front views showing examples of arrangement of the
しかしながら、図11に示すように、二つのシンチレータ1の集光を一つの第1のライトガイド2で共通化して行なう方法も考えられる。第1のライトガイド2の断面積の大きさと使用する光検出器4の受感面の大きさの兼ね合いを考慮した場合、図11の方法によれば、最も効率良く第1のライトガイド2の光を受光でき、光検出器4の数も抑制することができる。
However, as shown in FIG. 11, a method of condensing two
(第3の実施の形態)
図12は、本発明の第3の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図12の放射線検出装置は、シンチレータ1の内部に捕獲・拡散する光をシンチレータ1の側面に配置した第1のライトガイド2で集光する体系を、同じ向きに平行に重ねることで二層化構造としたものである。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of a position identification type radiation detection apparatus according to the third embodiment of the present invention. The radiation detection apparatus shown in FIG. 12 is formed into a two-layered structure in which light that is captured and diffused inside the
本第3の実施の形態によれば、一層目、二層目でそれぞれ異なる線種を認識することが可能であるとともに、一次元の位置識別が可能である。 According to the third embodiment, different line types can be recognized in the first layer and the second layer, and one-dimensional position identification can be performed.
(第4の実施の形態)
図13は、本発明の第4の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図13の放射線検出装置では、第3の実施の形態で図12に示した構造に対して、さらに二層目(下層)に対して一層目(上層)の反対側(二層目の三つのシンチレータ1の下方)に、三つの第2のライトガイド3が、各シンチレータ1と面が平行をなし、かつその長手方向が各シンチレータ1の長手方向に直交するよう(すなわち、各第1のライトガイド2に直交するよう)並設されている。さらに、各第2のライトガイド3には、光検出器4が接続されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a position identification type radiation detection apparatus according to the fourth exemplary embodiment of the present invention. In the radiation detection apparatus of FIG. 13, the structure shown in FIG. 12 in the third embodiment is further opposite to the first layer (upper layer) with respect to the second layer (lower layer) (three layers of the second layer). Below the
本第4の実施の形態によれば、図9に示した場合と同様、シンチレータ1の層一つと第2のライトガイド3の層一つとが対をなし、二次元検出器として動作する。しかしながら、図9の装置を2倍にすることなく、第2のライトガイド3は二つのシンチレータ1の層に対して、共通に位置検出のための一次元情報を提供することができる。
According to the fourth embodiment, as in the case shown in FIG. 9, one layer of the
従来では、バックグラウンド補正、補償のために二次元検出器を2層化する場合、倍の装置構成となることが必須であったが、本構成によれば第2のライトガイド3を共有化できるため、簡素な構造で二次元測定を行ないつつ、二次元でのバックグラウンド補正・補償機能を実現することができる。
Conventionally, when a two-dimensional detector is formed in two layers for background correction and compensation, it has been essential to have a double device configuration. However, according to this configuration, the second
(第5の実施の形態)
図14は、本発明の第5の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図14の放射線検出装置では、第2の実施の形態で図9に示した構造に対して、さらに一層目のシンチレータ1側に面した各第2のライトガイド3の表面に、それぞれ平板状のシンチレータ(プラスチックシンチレータ)1を密着して配置している。
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a position identification type radiation detection apparatus according to the fifth exemplary embodiment of the present invention. In the radiation detection apparatus of FIG. 14, with respect to the structure shown in FIG. 9 in the second embodiment, a flat plate is formed on the surface of each second
第2のライトガイド3はシンチレータ1が張り合わされているため、図14中上部に位置するシンチレータ1から空気中に放射される光を受けて蛍光を発するとともに、張り合わされたシンチレータ1自身に放射線が入射した場合にも蛍光が発生する。
Since the
このようにシンチレータ1を2層用いているため、線種やエネルギーなどの違いを利用した一次元でのバックグラウンド補正、補償を行なえる上、第2のライトガイド3にて発生要因の異なる蛍光を共通する光検出器4で検出することにより、構成部品を低減し、装置全体を簡素化することができる。
Since the
すなわち本第5の実施の形態によれば、より簡素な構造で二次元測定を行ないつつ、一次元でのバックグラウンド補正・補償機能を実現することができる。 That is, according to the fifth embodiment, a one-dimensional background correction / compensation function can be realized while performing two-dimensional measurement with a simpler structure.
(第6の実施の形態)
図15は、本発明の第6の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図15の放射線検出装置では、第5の実施の形態で図14に示した構造と同様、各第2のライトガイド3の表面にそれぞれ平板状のシンチレータ(プラスチックシンチレータ)1を密着して張り合わせるが、張り合わせる面の位置が、図14の場合とは逆であり、一層目のシンチレータ1側に向いた面と反対側、即ち裏面である。この場合、二つのシンチレータ1の層の間に、第2のライトガイド3が介在するため、放射線の透過の度合いが異なってくる。
(Sixth embodiment)
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a position identification type radiation detection apparatus according to the sixth exemplary embodiment of the present invention. In the radiation detection apparatus of FIG. 15, as in the structure shown in FIG. 14 in the fifth embodiment, a flat scintillator (plastic scintillator) 1 is adhered and adhered to the surface of each second
一例として、γ線とβ線の混在場を想定する。図14の場合には最初に通過する1層めのシンチレータ1でエネルギーの一部を失い、残りのエネルギーを2層めのシンチレータ1で失うケースが考えられる。1層めのシンチレータ1を透過可能なエネルギーを持つβ線が入射した場合には、1層めのシンチレータ1と2層めのシンチレータ1の同時計数の確率があるが、図15のようにこの間に第2のライトガイド3が介在した場合は、発光を伴わないエネルギー損失が第2のライトガイド3の内部で生じる。このため、第1層でのエネルギー損失を差し引いた残りのエネルギーを全て第2のライトガイド3内で失うように、第2のライトガイド3の厚さを調整すると、第2層めのシンチレータ1ではβ線が遮蔽されることになる。こういった効果を利用して、測定対象に応じたバックグラウンド補正、補償を目的として、図14、図15の体系を選択することができる。
As an example, a mixed field of γ rays and β rays is assumed. In the case of FIG. 14, there may be a case where a part of the energy is lost in the
(第7の実施の形態)
図16乃至図18は、本発明の第7の実施の形態に係る第1のライトガイド2とシンチレータ1の配置例を示す正面図である。上述した第1のライトガイド2のレイアウト方法において、図16に示すように一つのライトガイド2が二つのシンチレータ1に共通している場合、二つのシンチレータ1は互いに光学的に分離されていない。
(Seventh embodiment)
16 to 18 are front views showing examples of arrangement of the
このため、例えば、図16中左側のシンチレータ1の光が図16中中央に位置している第1のライトガイド2に吸収されずに透過し、かつ右側のシンチレータ1に伝播してしまうというような現象が、確率は僅かではあるが存在する。この場合、図16中最も右側の第1のライトガイド2において、左側のシンチレータ1からの信号を、隣接する右側のシンチレータ1からの信号であると誤検出してしまう可能性がある。
For this reason, for example, the light of the
そこで本第7の実施の形態では、図17に示すように一つのライトガイド2が二つのシンチレータ1に共通している場合、そのライトガイド2中に、相互に光の透過を遮蔽して光伝播を阻止し光を反射する反射体5を入れることにより、二つのシンチレータ1を光学的に分離することができる。反射体5を構成する反射材としては、アルミ蒸着シートや乱反射体である酸化チタンや酸化マグネシウム等を塗布したものを用いることもできる。
Therefore, in the seventh embodiment, when one
しかし、ライトガイド2の内部にこのような反射体5を内包させることは、加工の観点からは困難である。このため図18に示すように、図中両端に配置されている第1のライトガイド2の半分の厚さを有する二つのライトガイド21,21を用いて、これらの間隙に反射体5を挟み込む方法が現実的方策である。
However, it is difficult to include such a
本第7の実施の形態によれば、隣接するシンチレータ1の発光を誤って検出する事象を低減することができる。
According to the seventh embodiment, it is possible to reduce the event of erroneously detecting the light emission of the
(第8の実施の形態)
図19は、本発明の第8の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図である。本第8の実施の形態を含む以下の説明では、AND処理部、OR処理部の名称を用いているが、AND処理は入力信号の論理積を取り、同時に信号が検出・出力されているときのみ「真」が出力されるものであり、OR処理部は入力信号の論理和を取り、いずれかの信号が検出・出力されているときに「真」が出力されるものである。また反転処理部は、信号の論理を反転するものであり、入力信号が検出・出力されているときに「偽」を出力し、検出されていないときに「真」を出力する機能を有する。
(Eighth embodiment)
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a position identification type radiation detection apparatus according to the eighth exemplary embodiment of the present invention. In the following description including the eighth embodiment, the names of the AND processing unit and the OR processing unit are used, but the AND processing takes the logical product of the input signals and simultaneously detects and outputs the signal. Only “true” is output, and the OR processing unit takes a logical sum of the input signals, and “true” is output when any signal is detected and output. The inversion processing unit inverts the logic of the signal and has a function of outputting “false” when the input signal is detected / outputted and outputting “true” when the input signal is not detected.
図19では、放射線の入射面側に配置された1層めのシンチレータ1の側面に装着されている各第1のライトガイド2に、図5あるいは図6に示したように、一つずつ光検出器4が接続されていることを前提とする。これら二つの光検出器4の出力が第1のAND処理部6に入力されている。
In FIG. 19, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, one light beam is applied to each
また、2層めのシンチレータ1の側面に装着されている各第1のライトガイド2にも、一つずつ光検出器4が接続されており、それらの出力が第2のAND処理部7に入力されている。
Each of the first light guides 2 mounted on the side surface of the
第1のAND処理部6の出力は、1層めのシンチレータ1での放射線入射・検出タイミングを示す信号であり、第2のAND処理部7の出力は、2層めのシンチレータ1での放射線入射・検出タイミングを示す信号である。この光検出器4の配置により、第1のAND処理部6あるいは第2のAND処理部7を用いることで、2本の第1のライトガイド2に挟まれたシンチレータ1からの信号である旨の情報が得られる。
The output of the first AND
また図19では、第2のライトガイド3に二つの光検出器4を接続している。第2のライトガイド3にシンチレータ1からの光が入射して発生した蛍光の検出に相当する信号として、二本の光検出器4からの検出器出力が第1のOR処理部8に入力されている。この第1のOR処理部8からの出力により、第2のライトガイド3で蛍光が生じたことを示す情報が得られる。なお、1層めのシンチレータ1は第1のライトガイド2を他のシンチレータと共有しているため、AND処理が必要となっているが、第2のライトガイド3はそれぞれが光学的に独立しているため、OR処理が可能である。
In FIG. 19, two
1層めのシンチレータ1と2層めのシンチレータ1は、同じ方向に揃えて配置されているが、第2のライトガイド3はこれらシンチレータ1と直交して、行と列に相当するように配置されている。従って全体としては、(1層あたりのシンチレータ1の数)×(第2のライトガイド3の数)分の位置識別数が実現される。
The first-
このため、第1のAND処理部6の出力と第1のOR処理部8の出力とを第3のAND処理部9に入力することで、第3のAND処理部9の出力として1層めのシンチレータ1と該当する第2のライトガイド3とが交差する領域における1層めシンチレータ1の発光、即ち放射線の入射を検出することができる。同様に、第2のAND処理部7の出力と第1のOR処理部8の出力とを入力とする第4のAND処理部10の出力から、2層めのシンチレータ1に係る位置情報の付加された放射線検出情報が得られる。
For this reason, by inputting the output of the first AND
(第9の実施の形態)
図20は、本発明の第9の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図である。図20では、放射線の入射面側に配置されたシンチレータ1の側面に装着されている各第1のライトガイド2に、図5あるいは図6に示すように、一つずつ光検出器4が接続されていることを前提とする。
(Ninth embodiment)
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a position identification type radiation detection apparatus according to the ninth exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 20, one
これら二つの光検出器4からの出力が第1のAND処理部6に入力される。第1のAND処理部6の出力は、1層めのシンチレータ1での放射線入射・検出タイミングを示す信号である。この光検出器4の配置により、第1のAND処理部6を用いることで、2本の第1のライトガイド2に挟まれたシンチレータ1からの信号である旨の情報が得られる。
Outputs from these two
また図20では、第2のライトガイド3に二つの光検出器4を接続している。第2のライトガイド3にシンチレータ1からの光が入射して発生した蛍光の検出に相当する信号として、二本の光検出器4からの検出器出力が第1のOR処理部8に入力されている。この第1のOR処理部8からの出力により、第2のライトガイド3で蛍光が生じたことを示す情報が得られる。
In FIG. 20, two
第2のライトガイド3は、放射線の入射側に設置されたシンチレータ1と直交して、行と列に相当するように配置されている。従って全体としては、(1層あたりのシンチレータ1の数)×(第2のライトガイドの数)分の位置識別数が実現される。
The second
このため、第1のAND処理部6の出力と第1のOR処理部8の出力とを第3のAND処理部9に入力することで、第3のAND処理部9の出力としてシンチレータ1と該当する第2のライトガイド3とが交差する領域におけるシンチレータ1の発光、即ち放射線の入射を検出することができる。
Therefore, by inputting the output of the first AND
(第10の実施の形態)
図21及び図22は、本発明の第10の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図である。第8,9の実施の形態においては、位置識別方式を説明するために、第1のAND処理部6の出力は1層めの検出信号としてすべて有効なものとして扱っている。
(Tenth embodiment)
21 and 22 are block diagrams showing the configuration of the position identification type radiation detection apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. In the eighth and ninth embodiments, in order to explain the position identification method, the output of the first AND
以下、バックグラウンド補正、補償に対しての実施の形態を説明する。まず、β核種による機器・物品・体などの表面汚染を測定することを想定する。この場合、まず周囲のバックグラウンドγ線成分が補正・補償対象となる。このときの考え方について説明する。 Hereinafter, embodiments for background correction and compensation will be described. First, it is assumed that the surface contamination of devices, articles, bodies, etc. by β nuclides is measured. In this case, first, surrounding background γ-ray components are to be corrected and compensated. The way of thinking at this time will be described.
今、放射線入射面側の検出層を第1層、その次の検出層を第2層とすると、第1層では主にβ線、γ線の両方が検出され、第2層では主にγ線が計測される。一定時間計測をし、1層めで検出された計数率を(β+γ)、2層めで検出された計数率をγ'とすると、
β=(β+γ)−c1・γ' (c1=校正係数)
として、γ線成分を補正したβ線計数率が得られる。
If the detection layer on the radiation incident surface side is the first layer and the next detection layer is the second layer, both β rays and γ rays are mainly detected in the first layer, and mainly γ is detected in the second layer. A line is measured. Measure for a certain time, and let the count rate detected in the first layer be (β + γ) and the count rate detected in the second layer be γ ′,
β = (β + γ) −c1 · γ ′ (c1 = calibration coefficient)
As a result, a β-ray count rate obtained by correcting the γ-ray component is obtained.
図21、図22のいずれの場合でも、第1のAND処理部6と第2のAND処理部7の出力をそれぞれ一定時間計数して測定時間で除算することで、(β+γ)とγ'が得られる。この処理手法は最も簡素な方式として適用可能である。
In either case of FIG. 21 or FIG. 22, the outputs of the first AND
一般的に、シンチレータ1にプラスチックシンチレータを用いるのが実用的であるが、β線のエネルギー吸収(付与率)はシンチレータ1cmあたりおよそ2MeVである。つまり、γ線感度を抑える目的から薄いシンチレータ1を使用すると、β線のエネルギーによってはエネルギーを失いながら突き抜けてしまうことが簡単に予測できる。
In general, it is practical to use a plastic scintillator for the
今、厚さ1mm〜2mm程度のプラスチックシンチレータでシンチレータ1を構成した場合、β線のエネルギー吸収は200keV〜400keVである。Co−60のβ線の場合、最大エネルギーが300keVあたりであるため、ほとんどのエネルギーをシンチレータ1で失うことになる。
Now, when the
しかしながら、よりエネルギーの高いβ線成分がバックグラウンドに存在する場合は、先に示したように第1のAND処理部6と第2のAND処理部7の出力信号の中から計数すべき信号以外を除外することも必要となる。
However, when a β-ray component having higher energy is present in the background, the signal other than the signal to be counted from the output signals of the first AND
例えば、壁や床面の表面汚染を測定することを想定する。一般的な床や壁の材料には天然放射性物質であるK−40が含まれるため、エネルギーの比較的高い1.3MeVのβ線が放出される。一方、原子力施設などで汚染源となり得るCo−60のβ線は300keVと低い。また、いずれの核種もγ線を放出する。従って、先の例と同様にγ線を補正しつつ、β線の信号の中からより高いエネルギーを持つK−40β線成分をできるだけ除外することを考える。 For example, assume that the surface contamination of a wall or floor is measured. Common floor and wall materials contain K-40, which is a natural radioactive material, so that 1.3 MeV β-rays with relatively high energy are emitted. On the other hand, the β ray of Co-60, which can be a contamination source in nuclear facilities, is as low as 300 keV. All nuclides emit gamma rays. Therefore, it is considered to eliminate as much as possible the K-40 β-ray component having higher energy from the β-ray signal while correcting the γ-ray as in the previous example.
今、Co−60のβ線成分をβ1、K−40のβ線成分をβ2とする。またγ線成分をまとめてγと表すことにする。この場合、一層めの検出信号には(β1+β2+γ)が含まれており、二層目の検出信号には(β2+γ)が含まれている。 Now, the β ray component of Co-60 is β1, and the β ray component of K-40 is β2. The γ-ray components are collectively expressed as γ. In this case, (β1 + β2 + γ) is included in the first detection signal, and (β2 + γ) is included in the second detection signal.
しかしながら、β2に関しては、1層めと2層めで同時に検出されている確率が極めて高い。一方、γ線は一定の確率でしかプラスチックと反応(相互作用)を行なわないうえ、薄いシンチレータでの反応断面積は小さいため、1層めと2層めとで同時にγ線が検出される確率は現実的には無視できる。 However, with respect to β2, the probability that the first layer and the second layer are detected simultaneously is extremely high. On the other hand, since γ-rays react with plastics (interaction) only with a certain probability, and the reaction cross-section of a thin scintillator is small, the probability that γ-rays are detected simultaneously in the first and second layers. Is practically negligible.
この現象を生かして、1層めでの検出信号のうち、2層めと同時計数した成分はβ2成分であるとして、あらかじめ除去しておくことが有効である。図21、図22において、第1のAND処理部6の出力を入力の一つとし、第2のAND処理部7の出力を第2の反転処理部13を通してもう一つの入力とする第5のAND処理部12の出力を第3のAND処理部9の入力とすることで、1層めの出力信号から、明らかに2層めでも信号を発生させた高エネルギーβ線成分(β2)を除外することができる。これにより、第3のAND処理部9の出力の計数率を調べることで、β2の混入割合を低減させ、より真のβ1成分に近い測定結果が得られる。
Taking advantage of this phenomenon, it is effective to remove in advance the detection signal for the first layer, assuming that the component counted simultaneously with the second layer is the β2 component. In FIG. 21 and FIG. 22, the fifth AND output is output from the first AND
また、β2成分は前述したように2層めの検出成分への混入も考慮する必要がある。β2成分を得るには、1層めと2層めの信号出力である第1のAND処理部6の出力と第2のAND処理部7の出力とを第7のAND処理部15に入力して論理積により同時検出を行なった上で、その出力と、位置情報を付加するための第1のOR処理部8の出力とを第8のAND処理部16に入力し、その出力としてβ2成分を示す情報を得ることができる。
Further, as described above, it is necessary to consider the β2 component to be mixed into the detection component in the second layer. In order to obtain the β2 component, the output of the first AND
この第8のAND処理部16の出力を利用することで、あらかじめβ1成分のない状態でβ2成分を測定しておき、β2成分の1層めへの混入割合を調べておき、測定時に補正する手法を適用することもできる。
By using the output of the eighth AND
β2成分を除外して測定をするためには、第1のAND処理部6の出力を第1の反転処理部11に通した出力と第2のAND処理部7の出力とを第6のAND処理部14に入力し、その出力と、位置情報を付加するための第1のOR処理部8の出力とを第4のAND処理部10に入力し、その出力としてβ2成分を低減したγ線が支配的な出力を得ることができる。
In order to perform measurement while excluding the β2 component, an output obtained by passing the output of the first AND
このようにして、第3のAND処理部9はβ2の影響を低減して位置情報が付加されているβ1線成分の信号出力、第4のAND処理部10はβ2の影響を低減して位置情報が付加されているγ線成分の信号出力、第8のAND処理部16は主としてβ2成分からなり位置情報が付加されている信号出力となる。
In this way, the third AND
従って、これらの出力信号を計数して測定結果として計数率を求めた場合、以下のような処理が可能となる。第3のAND処理部9の測定結果をA(β1)、第4のAND処理部10の測定結果をA(γ)、第8のAND処理部16の測定結果をA(β2)とすると、より精度の高いβ1の値A(β)は次のような演算で求められることは自明である。
Therefore, when these output signals are counted and the count rate is obtained as a measurement result, the following processing is possible. If the measurement result of the third AND
A(β)=A(β1)−c1・A(γ)−c2・A(β2)
ただし、c1,c2は校正定数、c1は1層めと2層めのγ線検出効率比、c2はβ2に対する1層めと2層めの検出効率比である。
A (β) = A (β1) −c1 · A (γ) −c2 · A (β2)
Here, c1 and c2 are calibration constants, c1 is the ratio of the first and second layers of γ-ray detection efficiency, and c2 is the detection efficiency ratio of the first and second layers to β2.
測定対象がγバックグラウンド下でのα線、中性子線である場合なども含めて、図21、図22に示した信号処理形態をいずれの場合にも適用できる。 The signal processing forms shown in FIGS. 21 and 22 can be applied to both cases, including cases where the measurement object is α rays and neutron rays under a γ background.
もちろん、必要に応じて第5のAND処理部12や第6のAND処理部14の入力端子に関して、第1の反転処理部11あるいは第2の反転処理部13から接続されている端子を開放し、常に「真」とする処置を第5のAND処理部12と第6のAND処理部14のいずれか、あるいは両方同時に施し使用することもあり得る。また、第8のAND処理部16及び第7のAND処理部15は全く使用しないこともあり得る。これらは、測定対象とバックグラウンドの条件により任意に組み合わせて使用可能である。
Of course, the terminals connected from the first
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。 In addition, this invention is not limited only to each said embodiment, In the range which does not change a summary, it can deform | transform suitably and can be implemented.
1…シンチレータ、2…第1のライトガイド、3…第2のライトガイド、4…光検出器、5…反射体、6…第1のAND処理部、7…第2のAND処理部、8…第1のOR処理部、9…第3のAND処理部、10…第4のAND処理部、11…第1の反転処理部、12…第5のAND処理部、13…第2の反転処理部、14…第6のAND処理部、15…第7のAND処理部、16…第8のAND処理部、17…蛍光ファイバ、21…ライトガイド。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1の放射線検出層と同じ構成要素からなり、かつ放射線が前記第1の放射線検出層における前記シンチレータに入射する面に対して反対側にて平行に配置された第2の放射線検出層と、
を具備したことを特徴とする放射線検出装置。 A plurality of rectangular scintillators that generate light due to the incidence of radiation and are disposed in the same plane; a first light guide that is disposed on both side surfaces of each scintillator and includes a phosphor therein; and A plurality of light detecting means arranged on each end face of the light guide for detecting fluorescence-converted light, and a first radiation detection layer comprising:
A second radiation detection layer comprising the same components as the first radiation detection layer and disposed in parallel on the opposite side to the surface of the first radiation detection layer where the radiation is incident on the scintillator; ,
A radiation detection apparatus comprising:
前記各第2のライトガイドの端面に配置され蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の放射線検出装置。 To be opposite to the first radiation detection layer with respect to the second radiation detection layer and orthogonal to the longitudinal direction of the scintillator in the first radiation detection layer and the second radiation detection layer. A plurality of second light guides disposed;
A plurality of light detecting means for detecting the fluorescence-converted light disposed on the end face of each second light guide;
The radiation detection apparatus according to claim 1, further comprising:
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