JP2009133759A - 放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】γ線環境又は人が近づけない環境において、α線及びβ線を測定することのできる放射線測定装置を提供する。
【解決手段】放射線測定装置は、α線が透過する遮光膜４と、透過したα線により発光するα線シンチレータ１と、α線シンチレータの発光を伝送する光ファイバ８０と、α線シンチレータ１と光ファイバ８０の一端との間に介在し発光を集光する集光手段２と、α線シンチレータ１、集光手段２及び光ファイバ８０の端面を雰囲気環境から遮光する遮光箱９と、光ファイバ８０の他端に接続され伝送された発光を光電変換して検出する光電子増倍手段１０と、検出された検出信号を増幅する増幅手段１４，１５と、増幅された検出信号の波高を分析する波高分析手段１６，１７と、波高分析されたα線による信号をノイズと区別するデータ処理手段１８と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、γ線環境又は人が近づけない環境においてα線及びβ線を測定する放射線測定装置に関する。

一般的なα線の測定装置として、汚染検査に使用されているα線サーベイメータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来の放射線測定装置について、図１１を用いて説明する。図１１は、従来の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。

本図に示すように、この放射線測定装置は、α線により発光するα線シンチレータ１、この発光を検出する光電子増倍管、この検出された発光パルスからの線量を演算する測定回路系を備えている。このα線シンチレータ１はＺｎＳ（Ａｇ）より作製され、外側には遮光材７０を有し、内側には蛍光性光ファイバ６７を有している。この蛍光性光ファイバ６７は、コア６５と、この外側のクラッド６６とを有し、このコア６５の一端は、光コネクタ６８を介して伝送用光ファイバ６９に接続されている。この伝送用光ファイバ６９の他端には図示しない光電子増倍管が接続されている。

他方、γ線環境においてα汚染の測定が可能な手法として、スミヤ法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

このスミヤ法は、測定対象の表面をろ紙で拭取り、このろ紙に付着したα汚染の線量を別途測定する手法である。この手法は、簡易的かつ安価な手法である。
特開平９−１２３４５６号公報 特開平７−５２６４号公報

上述した従来の放射線測定装置であるα線サーベイメータは、α線により発光するα線シンチレータ１、この発光を検出する光電子増倍管、この検出された発光パルスからの線量を演算する測定回路系を備えている。

しかし、このα線サーベイメータの発光を検出する光電子増倍管は、γ線によってノイズが発生する、さらにはγ線によって故障又は破壊に至るときがあり、γ線環境においては、α線サーベイメータを使用することが困難であるという課題があった。

一方、スミヤ法は、測定対象の表面をろ紙で拭取り、このろ紙に付着したα汚染の線量を別途測定する手法である。この手法は、簡易的かつ安価な手法である。

しかし、このスミヤ法においては、ろ紙のα汚染を別途測定する必要があり時間がかかるという課題があった。

また、このスミヤ法においては、ろ紙に付着した線量を測定するために測定対象の汚染状態を判別できないという課題もあった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものでγ線環境又は人が近づけない環境において、α線及びβ線を測定することのできる放射線測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の放射線測定装置においては、α線が透過する遮光膜と、この透過したα線により発光するα線シンチレータと、このα線シンチレータの発光を伝送する光ファイバと、前記α線シンチレータとこの光ファイバの一端との間に介在し前記発光を集光する集光手段と、前記α線シンチレータ、前記集光手段及び前記光ファイバの端面を雰囲気環境から遮光する遮光箱と、前記光ファイバの他端に接続され伝送された発光を光電変換して検出する光電子増倍手段と、この光電子増倍手段で検出された検出信号を増幅する増幅手段と、この増幅手段で増幅された検出信号の波高を分析する波高分析手段と、この波高分析されたα線による信号をノイズと区別するデータ処理手段と、を有することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明の放射線測定装置においては、α線を遮断しβ線が透過する遮光膜と、この透過したβ線により発光するβ線シンチレータと、このβ線シンチレータの発光を伝送する光ファイバと、前記β線シンチレータとこの光ファイバの一端との間に介在し前記発光を集光する集光手段と、前記β線シンチレータ、前記集光手段及び前記光ファイバの端面を雰囲気環境から遮光する遮光箱と、前記光ファイバの他端に接続され伝送された光を光電変換して検出する光電子増倍手段と、この検出された検出信号を増幅する増幅手段と、この増幅された検出信号の波高を分析する波高分析手段と、この波高分析されたβ線による信号をノイズと区別するデータ処理手段と、を有することを特徴とするものである。

本発明の放射線測定装置によれば、α線シンチレータによる発光を効率的に光ファイバ伝送できるため、γ線に影響を受ける光電子増倍手段をα線シンチレータから隔離することができ、γ線環境においてα線の高感度検出が可能となる。

以下、本発明に係る放射線測定装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。

まず、放射線測定装置の基本構成について、図１を用いて説明する。

本図に示すように、測定対象５から放出されるα線をセンサであるα線シンチレータ１まで減衰が小さくかつ外部の光を遮光する遮光膜４が設けられている。この遮光膜４は、例えばアルミニウムが付着したアルミマイラから作製される。

この遮光膜４を透過したα線は、α線シンチレータ１に到達し発光する。このα線により蛍光を発生するα線シンチレータ１として、例えば、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＺｎＯ（Ｚｎ）、ＺｎＯ（Ｇａ）、ＺｎＳＳｅ（Ａｇ）やＹ_２Ｏ_２Ｓ（Ｅｕ）のような蛍光体が、例えば、３ｍｇ／ｃｍ^２又は重くとも３０ｍｇ／ｃｍ^２ものが、例えば厚さ０．２５ｍｍの透明ポリエステルフィルムの片面に付着したものを用いることができる。このときは、蛍光体の付着面が測定対象５の側に設置される。

このα線シンチレータ１で発光した光は、円錐形状や角錐形状のガイド型集光手段２で集光される。ガイド型集光手段２は、この光が進行するにつれて断面積が減少する例えば透明アクリルで作製される。

このガイド型集光手段２で集光されたα線は、光ファイバ８０を介して伝送される。光ファイバ８０は、屈折率の異なるコアと呼ばれる光ファイバコア６とそれを覆うクラッドと呼ばれる光ファイバクラッド７の二重構造になっている。クラッドよりもコアの屈折率を高くすることで、全反射によりコアに光を閉じ込めて伝搬させる構造になっている。コアは、使用する光に対して透過率が非常に高いガラスまたはプラスチックでできている。この光ファイバクラッド７の外側面には、外部からの光を遮断するために遮光手段８が設けられている。

このガイド型集光手段２の外側面には、例えば、アルミニウム膜のような光反射手段３が設けられ、光を反射している。

上記α線シンチレータ１、ガイド型集光手段２及び光ファイバクラッド７の端面を雰囲気環境から遮光するために遮光箱９が設けられている。

また、この光ファイバ８０の他端には、光電子増倍手段１０が設けられている。この光電子増倍手段１０において、光ファイバ８０で伝送された光を光電変換して検出信号として検出し増倍している。この光電子増倍手段１０には、接続手段１１を介して電源供給手段１３より給電される。この光電子増倍手段１０及び接続手段１１を雰囲気環境から遮断するために遮蔽箱１２が設けられている。

この検出された検出信号は、増幅手段である前置増幅手段１４及び増幅手段１５に伝送されて増幅される。

この増幅された検出信号は波高を分析する波高分析手段に伝送される。この波高分析手段は、ＡＤ変換手段１６及び記憶手段１７を備えている。

この波高分析手段で波高分析された信号は、データ処理手段１８に伝送される。このデータ処理手段１８は、波高分析された信号からα線信号とノイズとに弁別してα線量を算出する機能を備えている。

ここで、ガイド型集光手段２等について説明する。

このα線シンチレータ１で発光した光は、円錐形状や角錐形状のガイド型集光手段２で集光される。ガイド型集光手段２は、この光が進行するにつれて断面積が減少する例えば透明アクリル、石英ガラス等で作製される。

このように、ガイド型集光手段２は、円錐の頂上部が平面になった円錐台の形状であり、α線シンチレータ１で発光した光が効率的に透過する材料で構成される。ガイド型集光手段２の形状は、多角錐でもよく、また、直線の回転でできた円錐から派生して、単純減少の曲線の回転からできた断面の減少する立体でもよい。このガイド型集光手段２は、円錐のときは、以下の（１）式が示すように、導かれる光ファイバの開口数（全角）の２倍以内の角度で集光するものとする。好ましくは、光ファイバの開口数（全角）と同一とする。
開口数（全角）＝２（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）^１／２ （１）
ここに、ｎ_１：光ファイバのコアの屈折率
ｎ_２：光ファイバのクラッドの屈折率
この開口数（全角）は、円錐台の場合には円錐と仮想した場合の角度、多角錐の場合は頂点を含む断面の頂点の角度の最大角度とする。

また、ガイド型集光手段２の入射部、出射部又はこの両方に、α線シンチレータ１の発光波長に応じた反射防止膜を形成することができる。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５から放出されたα線は遮光膜４を透過しα線シンチレータ１に入射して発光する。この発光は、円錐台形状のガイド型集光手段２に入射される。このガイド型集光手段２は、反射防止膜によって入射部及び出射部の伝送損失が少なく、また伝送用光ファイバクラッドに向けて細くなっており、光反射手段３で反射する光も含め、効率的に光ファイバコア６へ入射することができる。光ファイバコア６に入射した光は、反射防止膜によって入射部及び出射部の伝送損失が極めて少なく、光電子増倍手段１０へ伝送されて検出される。検出信号は、前置増幅手段１４や増幅手段１５で増幅され、ＡＤ変換手段１６及び記憶手段１７において波高分析がされる。続いて、データ処理手段１８により、測定されたα線スペクトルからのノイズ成分を除去してα線による信号成分の計数を算出し、計数率に変換した後に事前に求めた計数率からα放射能への換算定数を乗算することによりα放射能が求められる。

本実施の形態によれば、α線シンチレータ１による発光を、ガイド型集光手段２を介して効率的に光ファイバ８０を介して伝送できるために、γ線に影響を受ける光電子増倍手段１０をα線シンチレータ１から隔離することができ、γ線環境においてα線の高感度検出が可能となる。

図２は、本発明の第２の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１の放射線測定装置にガイド型集光手段２の代わりに屈折型集光手段１９を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、測定対象５から放出されるα線をα線シンチレータ１まで減衰が小さくかつ外部の光を遮光する遮光膜４が設けられている。

この遮光膜４を透過したα線は、α線シンチレータ１に到達し発光する。

このα線シンチレータ１で発光した光は、屈折型集光手段１９で集光される。屈折型集光手段１９は、球面両凸レンズや非球面レンズ等の単レンズ、各種レンズを組合せた複合レンズで構成される。

この屈折型集光手段１９で集光されたα線は、光ファイバ８０を介して伝送される。光ファイバ８０は、この入射部、出射部又は両方において、意識的にこの端面を平面にしないようにする。例えば、凸形状、凹凸形状、斜面状等の形状が挙げられる。

上記α線シンチレータ１、屈折型集光手段１９及び光ファイバ８０の端面を雰囲気環境から遮光するために遮光箱９が設けられている。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５から放出されたα線は、遮光膜４を透過してα線シンチレータ１に入射されて発光する。この発光した光は、屈折型集光手段１９により効率的に光ファイバ８０に入射される。この入射された光は、光ファイバ８０の他端に設けられた光電子増倍手段１０で検出される。このとき、光ファイバ８０の端面の形状が平面では無いために、端面で反射して、さらに他の表面で反射した後に、再び光ファイバ８０に入射されることがないので、光電子増倍手段１０の出力が安定する。これにより、α放射能を求めることができる。

本実施の形態によれば、α線シンチレータ１による発光を、屈折型集光手段１９を介して効率的に光ファイバ８０を介して伝送できるために、γ線に影響を受ける光電子増倍手段１０をα線シンチレータ１から隔離することができ、γ線環境においてα線の高感度検出が可能となる。

図３は、本発明の第３の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１の放射線測定装置のガイド型集光手段２の代わりに反射型集光手段２２を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、測定対象５から放出されるα線をα線シンチレータ１まで減衰が小さくかつ外部の光を遮光する遮光膜４が設けられている。

この遮光膜４を透過したα線は、α線シンチレータ１に到達し発光する。

このα線シンチレータ１で発光した光は、反射型集光手段２２で集光される。この反射型集光手段２２は、対向して設置されα線シンチレータ１より小さい凸面反射手段２０と、中心部に光ファイバ８０への透過孔を有する凹面反射手段２１とを備えている。

この反射型集光手段２２で集光された発光は、光ファイバ８０を介して伝送される。

上記α線シンチレータ１、反射型集光手段２２及び光ファイバ８０の端面を雰囲気環境から遮光するために遮光箱９が設けられている。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５から放出されたα線は、遮光膜４を透過し、α線シンチレータ１に入射して蛍光を発生する。この蛍光は、凹面反射手段２１で反射された後に、凸面反射手段２０でさらに反射して、光ファイバ８０へ効率的に集光される。その後は、図１と同様にして、分析、データ処理が行われ、α放射能が求められる。

本実施の形態によれば、反射型集光手段２２を設けることにより、α線シンチレータ１による発光を効率的に光ファイバ８０を介して伝送できるために、γ線に影響を受ける光電子増倍手段１０をα線シンチレータ１から隔離することができ、γ線環境においてα線の高感度検出が可能となる。

図４は、本発明の第４の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１のα線シンチレータ１の代わりにβ線シンチレータ２３を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、測定対象５から放出されるβ線をセンサであるβ線シンチレータ２３まで減衰が小さくかつ外部の光を遮光する遮光膜８１が設けられている。

この遮光膜８１を透過したβ線は、β線シンチレータ２３に到達し発光する。

このβ線シンチレータ２３で発光した光は、集光手段の一種である屈折型集光手段１９で集光される。屈折型集光手段１９は、この発光が進行するにつれて断面積が減少する例えば透明アクリルで作製される。屈折型集光手段１９は、球面両凸レンズや非球面レンズ等の単レンズ、各種レンズを組合せた複合レンズで構成される。

この屈折型集光手段１９で集光されたα線は光ファイバ８０を介して伝送される。

上記β線シンチレータ２３、屈折型集光手段１９及び光ファイバ８０の端部を雰囲気環境から遮光するために遮光箱９が設けられている。

光ファイバ８０の他端には、光電子増倍手段１０が設けられている。この光電子増倍手段１０において、光ファイバ８０で伝送された光を光電変換して検出信号として検出し増倍している。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５から放出されたα線及びβ線は、遮光膜８１を透過するとα線は遮蔽され、β線は透過し、β線シンチレータ２３に入射して蛍光を発生する。このβ線による蛍光は、屈折型集光手段１９により効率的に光ファイバ８０に入射するため、β放射能を求めることができる。

本実施の形態によれば、α線及びβ線を弁別し、β線シンチレータ２３による発光を、屈折型集光手段１９を介して効率的に光ファイバ８０を介して伝送できるために、γ線に影響を受ける光電子増倍手段１０をβ線シンチレータ２３から隔離することができ、γ線環境においてβ線の高感度検出が可能となる。

図５は、本発明の第５の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１のガイド型集光手段２と光ファイバ８０の間に集光性用光ファイバ８２を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、α線を透過しかつ遮光する遮光膜４を透過したα線は、α線シンチレータ１に到達し発光する。このα線シンチレータ１で発光した光は、円錐形状や角錐形状のガイド型集光手段２で集光される。このガイド型集光手段２で集光されたα線は、集光用光ファイバ８２を介して光ファイバ８０を介して伝送される。

光ファイバ８０は、屈折率の異なるコアと呼ばれる光ファイバコア６とそれを覆うクラッドと呼ばれる光ファイバクラッド７の二重構造になっている。この光ファイバクラッド７の外側面には、外部からの光を遮断するために遮光手段８が設けられている。

上述のように、ガイド型集光手段２と光ファイバ８０との間に、この光ファイバ８０の光ファイバクラッド７の外側表面に設けられた遮光手段８を光反射材２４で覆った集光用光ファイバ８２をさらに備えている。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５から放出されたα線は、遮光膜４を透過し、α線シンチレータ１に入射して発光する。この発光は、ガイド型集光手段２により光ファイバ８０へ入射してファイバ伝送される。

従来の光ファイバ８０においては、光反射手段２４を持たないので、光ファイバクラッド７に入射した発光は伝送されない。これに対して、本実施の形態においては、光反射手段２４によって光ファイバクラッド７に入射した発光の一部もファイバ伝送され、α線シンチレータ１による発光を効率的にファイバ伝送できる。

本実施の形態によれば、集光用光ファイバ８２を設けることにより、α線シンチレータ１による発光を効率的にファイバ伝送できるため、γ線に影響を受ける光電子増倍手段１０をα線シンチレータ１から隔離することができ、γ線環境においてα線の高感度検出が可能となる。

図６は、本発明の第６の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１の光ファイバ８０の光ファイバコア６の代わりに光ファイバ中空コア２５を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、α線を透過しかつ遮光する遮光膜４を透過したα線は、α線シンチレータ１に到達し発光する。このα線シンチレータ１で発光した光は、円錐形状や角錐形状のガイド型集光手段２で集光される。このガイド型集光手段２で集光されたα線は、光ファイバ８３を介して伝送される。

この光ファイバ８３は、細管２７と、この細管２７の内側に形成された光反射膜２６と、この光反射膜２６より形成されコアがない光ファイバ中空コア２５とを備えている。この光ファイバクラッド７の外側面には、外部からの光を遮断するために遮光手段８が設けられている。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５から放出されたα線は、遮光膜４を透過し、α線シンチレータ１に入射して発光する。この発光は、ガイド型集光手段２により光ファイバ８３の光ファイバ中空コア２５へ入射されファイバ伝送される。

従来の光ファイバ８０では、光ファイバコア６がガラスやプラスチックで形成されているので、α線シンチレータ１による発光が短波長であるときには、コア材料による伝送損失がある。これに対して、本実施の形態においては、コアが中空である光ファイバ中空コア２５より形成されるために、発光を効率的にファイバ伝送でき、α放射能を求めることができる。

本実施の形態によれば、光ファイバ中空コア２５を使用することにより、α線シンチレータ１による発光を効率的にファイバ伝送できるため、γ線に影響を受ける光電子増倍手段１０をα線シンチレータ１から隔離することができ、γ線環境においてα線の高感度検出が可能となる。

また、γ線環境では、図１の光ファイバコア６がγ線により発光してノイズ光となるが、本実施の形態においては、光ファイバ中空コア２５を用いることによってノイズを低減することも可能となる。

図７は、本発明の第７の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す説明図で、（ａ）はその低γ線量率のα線スペクトル模式図、（ｂ）はその高γ線量率のα線スペクトル模式図、（ｃ）はその概略構成を示すブロック図である。

図７（ｃ）に示すように、例えば、図１のα線シンチレータ１を介して測定したα線スペクトルからγ線のノイズを検出する手段２８を備え、この検出されたγ線のノイズレベルに相当するチャンネル数が決定される決定手段２９を備えている。

また、この算出したγ線ノイズレベルとα線スペクトルデータからγ線計数を算出する手段３０を備え、この算出したγ線ノイズレベルとα線スペクトルデータからα線計数を算出する手段３１を備えている。

また、この算出されたγ線計数からγ線量率への換算定数を用いてγ線量率を計算する手段３２を備え、この算出されたα線計数からα放射能への換算定数を用いてα放射能を計算する手段３３を備えている。

そして、この計算されたα放射能及びγ線量率を表示する手段３４を備えている。

ここで、図７（ａ）、（ｂ）を用いて、α放射能及びγ線量率の算出について説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、異なるγ線量率において測定されたα線スペクトルを示し、横軸はエネルギーを表わし、縦軸はその計数である。α線とγ線のスペクトルは重畳するため、両者を分離することはできない。

そこで、本実施の形態においては、下記の手順によってα放射能及びγ線量率を求める。

第一に、γ線ノイズ検出手段２８によってγ線スペクトルの上限が決定される。γ線ノイズ検出手段２８おいては、γ線スペクトルの微分又は積分、最大エネルギー等によってγ線スペクトルの上限が求められる。

第二に、γ線ノイズレベル決定手段２９により、上限チャンネル：ｉ_ｎが決定される。γ線ノイズレベル決定手段２９おいては、各手法により求めたγ線スペクトルの上限から、平均、重み付け平均等によって上限チャンネル：ｉ_ｎが決定される。

第三に、γ線計数計算手段３０により、以下の（２）式が示すように、γ線計数Ｃ_γを計算する。
ｉ_ｎ
Ｃ_γ＝ Σ（Ｃ_γ（ｉ）＋Ｃ_α（ｉ）） （２）
ｉ＝ｉ_０

そして、以下の（３）式が示すように近似する。
ｉ_ｎ
Ｃ_γ＝ Σ Ｃ_γ（ｉ） （３）
ｉ＝ｉ_０

第四に、α線計数を計算する手段３１により、以下の（４）式が示すように、α線計数Ｃ_αを計算する。
ｉ_ｎ
Ｃ_α＝ Σ Ｃ_α（ｉ） （４）
ｉ＝ｉ_０

第五に、γ線量率を計算する手段３２により、計算されたγ線計数を測定時間で除算してγ線計数率を求め、この値にγ線計数率からγ線量率への換算定数を乗算してγ線量率を算出する。

第六に、α放射能を計算する手段３３により、計算されたα線計数を時間で除算してα線計数率を求め、この値にα線計数率からα放射能への換算定数を乗算してα放射能を算出する。

そして、γ線量率及びα線計数率を記憶し、α放射能及びγ線量率を表示する手段３４によって表示する。

本実施の形態によれば、α線スペクトルからγ線のノイズを検出する手段２８を用いることにより、γ線環境において、α線の高感度検出が可能となる一方で、γ線量率の測定が可能となる。

図８は、本発明の第８の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１の放射線測定装置に位置決め手段３８を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、この放射線測定装置は、測定対象５から放出されるα線を検出するα線検出部３５を有している。このα線検出部３５は、図１に示すように、α線が透過する遮光膜４と、α線により蛍光を発生するα線シンチレータ１と、α線シンチレータ１で発光した光を光ファイバコア６に集光させるガイド型集光手段２等を備えている。このガイド型集光手段２で集光されたα線は、光ファイバ８０を介して伝送される。

α線検出部３５には、測定対象５とα線検出部３５の検出面３６との距離を一定に保つために位置決め手段３８が設けられている。この位置決め手段３８は、一例として、ボールキャスタ等の部品から構成される。この位置決め手段３８は、測定対象５の表面を移動する際に、表面に傷を付けないように複数個の車輪及びキャタピラで構成されものを使用してもよい。

また、マニプレータアーム４０に取り付けられたグリップ４１が確実かつ容易に保持できるように、一例として、このグリップ４１の外形の寸法以上の溝と案内用の切込がついたグリップ位置決め手段３９を備えている。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５の表面とα線検出部３５の検出面３６の距離が一定となるように、位置決め操作手段３８がα線検出部３５に取り付けられる。

α線検出部３５に連結したマイプレータ位置決め手段３９をグリップ４１で把持し、α線検出部３５を測定対象５に押付けると、測定対象５の表面とα検出部３５の検出面３６を一定に保つことができる。通常、α線の飛程は数ｃｍであり、この距離以内に検出面３６を保持する必要がある。

本実施の形態によれば、位置決め操作手段３８を設けることにより、測定対象５の表面とα検出部３５の検出面３６との距離を一定に保つことができるので、走査時においてもα放射能を求めることができ、例えば高γ線量の施設であるホットセル内の適用が可能となる。

図９は、本発明の第９の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１のα線シンチレータ１を含むα線検出部３５を少なくとも２個以上設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、この放射線測定装置は、測定対象５のα線源４３から放出されるα線を検出するα線検出部集合体４２を有している。このα線検出部集合体４２は、少なくとも２個以上のα線検出部３５から構成される。例えば、図示されているように、２×２個のα線検出部３５ａ〜３５ｄより構成される。このα線検出部３５は、図１に示すように、α線が透過する遮光膜４と、α線により蛍光を発生するα線シンチレータ１と、このα線シンチレータ１で発光した光を光ファイバコア６に集光させるガイド型集光手段２等からなる。

このα線検出部３５ａ〜３５ｄで検出された光信号は、４本の光ファイバ３７ａ〜３７ｄを集めた光ファイバ集合体４４に接続され伝送される。この光ファイバ集合体４４で伝送された４系統の発光は、光測定手段集合体４５に伝達される。この光測定手段集合体４５は、図１に示す光電変換して増倍する光電子増倍手段１０の集合体と、増幅手段の集合体及び波高分析手段の集合体で構成されている。

この光測定手段集合体４５で光電変換して増倍されたα線による信号は、データ処理手段４６に伝送される。このデータ処理手段４６において、測定された４系統のα線による信号をノイズと区別してα放射能を算出しデータが記憶される。

また、測定対象５の表面を撮影する、例えばデジタル式ビデオカメラのような撮像手段４８と、この撮影した画像とその部位に対応する放射能強度分布を表示するα放射能分布表示手段４７とを備えている。

ここで、α線検出部３５の配置は、ｍ、ｎを任意の整数とすると、ｍ×ｎの配置でもよい。また、ｍ×ｎ個のα線検出部３５のα線シンチレータはｍ×ｎ個の代わりに、同等面積を有する一枚のα線シンチレータでもよい。

また光測定手段集合体４５は、一つの光測定手段を切り替えて用いることもできる。

このように構成された本実施の形態において、α線検出部集合体４２により測定対象５の２×２個の領域のα線を検出する。これらの検出された４系統の検出信号は光ファイバ集合体４４を介して伝送し、４系統の光測定手段集合体４５において４系統のα線信号を測定し、データ処理手段４６により領域のα放射能強度が算出される。

さらにデータ処理手段４６により、撮像手段４８により撮影された測定対象５の表面画像の部位に前記放射能分布データを重ね合わせる処理を行い、α放射能分布をα放射能分布表示手段４７に表示する。

本実施の形態によれば、少なくとも２個以上のα線検出部３５から構成されるα線検出部集合体４２を設けることにより、γ線環境においてα線の強度分布を分かり易く表示することができる。

図１０は、本発明の第１０の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図である。本図は、図１のα線シンチレータ１を含む第１の検出手段８４の他に第２の検出手段８５設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、第１の検出手段８４と、第２の検出手段８５と、データ処理手段６４と、を備えている。

この第１の検出手段８４は、α線及びβ線が透過し遮光する遮光膜４と、α線により蛍光を発生する例えばＹ_２Ｏ_２Ｓ（Ｅｕ）のような第１のシンチレータ４９と、を有している。この第１のシンチレータ４９で発光した光を選択的に透過する例えば赤色を透過させる赤色フィルタのような第１の光フィルタ５１と、第１のシンチレータ４９の発光を第１のファイバ５５のコアに集光させる例えば円錐台形状のライトガイドのような第１の集光手段５３を有している。

第１の光ファイバ５５を伝送した発光は、この第１の光電子増倍手段５７において、光ファイバ５５で伝送された光を光電変換して検出信号として検出し増倍している。この検出された検出信号は、第１の増幅手段６０に伝送されて増幅される。この増幅された検出信号は波高を分析する第１の波高分析手段６２に伝送される。この光電子増倍手段５７には、電源供給手段５９より給電される。

次に、第２の検出手段８５は、α線及びβ線が透過し遮光する遮光膜４と、β線により蛍光を発生する例えばプラスチックシンチレータのような第２のシンチレータ５０を有している。この第２のシンチレータ５０で発光した光を選択的に透過する例えば青色を透過させる青色フィルタのような第２の光フィルタ５２を有している。この第２のシンチレータ５０で発光した光を第２の光ファイバ５６のコアに集光させる例えば円錐台形状のライトガイドのような第２の集光手段５４を有している。

第２の光ファイバ５６を伝送した発光は、この第２の光電子増倍手段５８において、光ファイバ５５で伝送された光を光電変換して検出信号として検出し増倍している。この検出された検出信号は、第２の増幅手段６１に伝送されて増幅される。この増幅された検出信号は波高を分析する第２の波高分析手段６３に伝送される。

また、第１の波高分析手段６２で分析された信号をノイズと区別してα線強度を求めると共に、第２の波高分析手段６３で分析された信号をノイズと区別してβ線強度を求めるデータ処理手段６４を有している。

このように構成された本実施の形態において、測定対象５から放出されたα線及びβ線は遮光膜４を透過し、α線は第１のシンチレータ４９のＹ_２Ｏ_２Ｓ（Ｅｕ）に入射し、６２６ｎｍの波長の赤色発光をする。一方、β線は、第１のシンチレータ４９を透過して第２のシンチレータ５０のプラスチックシンチレータに入射し、３７０ｎｍの波長の青色発光をする。赤色発光は、赤色透過の第１のフィルタ５１を透過し、第１の集光手段５３で第１の光ファイバ５５に集光されて伝送される。伝送された光は、第１の光電子増倍手段５７で検出され、第１の波高分析手段６２でα放射能が求められる。一方、青色光は、青色透過の第２のフィルタ５２を透過し、第２の集光手段５４で第２の光ファイバ５６に集光されて伝送され、第２の波高分析手段６３でβ放射能が求められる。これにより、α放射能及びβ放射能を同時に求めることができる。

本実施の形態によれば、α線シンチレータ１を含む第１の検出手段８４の他にβ線シンチレータを含む第２の検出手段８５設けることにより、γ線環境において、α線及びβ線を高感度に検出することができる。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、各実施の形態の構成を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の第１の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第２の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第３の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第４の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第５の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第６の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第７の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す説明図で、（ａ）はその低γ線量率のα線スペクトル模式図、（ｂ）はその高γ線量率のα線スペクトル模式図、（ｃ）はその概略構成を示すブロック図。 本発明の第８の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第９の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 本発明の第１０の実施の形態の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。 従来の放射線測定装置の概略構成を示す構成図。

符号の説明

１…α線シンチレータ、２…ガイド型集光手段、３…光反射手段、４…遮光膜、５…測定対象、６…光ファイバコア、７…光ファイバクラッド、８…遮光手段、９…遮光箱、１０…光電子増倍手段、１１…接続手段、１２…遮蔽箱、１３…電源供給手段、１４…前置増幅手段、１５…増幅手段、１６…ＡＤ変換手段、１７…記憶手段、１８…データ処理手段、１９…屈折型集光手段、２０…凸面反射手段、２１…凹面反射手段、２２…反射型集光手段、２３…β線シンチレータ、２４…光反射手段、２５…光ファイバ中空コア、２６…光反射薄膜、２７…細管、２８…γ線ノイズ検出手段、２９…γ線ノイズレベル決定手段、３０…γ線計数計算手段、３１…α線計数計算手段、３２…γ線計数率計算手段、３３…α放射能計算手段、３４…α放射能とγ線量率を表示する手段、３５，３５ａ〜３５ｄ…α線検出部、３６…検出面、３７ａ〜３７ｄ…光ファイバ、３８…位置決め手段、３９…グリップ位置決め手段、４０…マニプレータアーム、４１…グリップ、４２…α線検出部集合体、４３…α線源、４４…集合光ファイバ、４５…光測定手段集合体、４６…データ処理手段、４７…α放射能分布表示手段、４８…撮像手段、４９…第１のシンチレータ、５０…第２のシンチレータ、５１…第１の光フィルタ、５２…第２の光フィルタ、５３…第１の集光手段、５４…第２の集光手段、５５…第１の光ファイバ、５６…第２の光ファイバ、５７…第１の光電子増倍手段、５８…第２の光電子増倍手段、５９…電源供給手段、６０…第１の増幅手段、６１…第２の増幅手段、６２…第１の波高分析手段、６３…第２の波高分析手段、６４…データ処理手段、６５…コア、６６…クラッド、６７…蛍光性光ファイバ、６８…光コネクタ、６９…伝送用光ファイバ、７０…遮光材、８０…光ファイバ、８１…遮光膜、８２…集光性用光ファイバ、８３…光ファイバ、８４…第１の検出手段、８５…第２の検出手段。

Claims (17)

1. α線が透過する遮光膜と、
   この透過したα線により発光するα線シンチレータと、
   このα線シンチレータの発光を伝送する光ファイバと、
   前記α線シンチレータとこの光ファイバの一端との間に介在し前記発光を集光する集光手段と、
   前記α線シンチレータ、前記集光手段及び前記光ファイバの端面を雰囲気環境から遮光する遮光箱と、
   前記光ファイバの他端に接続され伝送された発光を光電変換して検出する光電子増倍手段と、
   この光電子増倍手段で検出された検出信号を増幅する増幅手段と、
   この増幅手段で増幅された検出信号の波高を分析する波高分析手段と、
   この波高分析されたα線による信号をノイズと区別するデータ処理手段と、
   を有することを特徴とする放射線測定装置。
2. 前記集光手段は、前記α線シンチレータの発光を前記光ファイバの開口数の２倍以内の角度で集光し円錐台形状より形成されるガイド型集光手段を具備すること、を特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。
3. 前記ガイド型集光手段の外側面は光反射手段で覆って形成されること、を特徴とする請求項２記載の放射線測定装置。
4. 前記集光手段は、前記α線シンチレータの発光を屈折させて前記光ファイバに集光する屈折型集光手段を具備すること、を特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。
5. 前記集光手段は、前記α線シンチレータの発光を反射させて前記光ファイバに集光する反射型集光手段を具備すること、を特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。
6. 前記α線シンチレータは、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＺｎＯ（Ｚｎ）、ＺｎＯ（Ｇａ）、ＺｎＳＳｅ（Ａｇ）及びＹ_２Ｏ_２Ｓ（Ｅｕ）のうち少なくとも１種から作製されること、を特徴とする請求項１乃至５記載の放射線測定装置。
7. α線を遮断しβ線が透過する遮光膜と、
   この透過したβ線により発光するβ線シンチレータと、
   このβ線シンチレータの発光を伝送する光ファイバと、
   前記β線シンチレータとこの光ファイバの一端との間に介在し前記発光を集光する集光手段と、
   前記β線シンチレータ、前記集光手段及び前記光ファイバの端面を雰囲気環境から遮光する遮光箱と、
   前記光ファイバの他端に接続され伝送された光を光電変換して検出する光電子増倍手段と、
   この検出された検出信号を増幅する増幅手段と、
   この増幅された検出信号の波高を分析する波高分析手段と、
   この波高分析されたβ線による信号をノイズと区別するデータ処理手段と、
   を有することを特徴とする放射線測定装置。
8. 前記集光手段と前記光ファイバとの間に、前記光ファイバのクラッドの外側面を光反射材で覆った集光用光ファイバをさらに具備すること、を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の放射線測定装置。
9. 前記光ファイバのコアが中空コアで作製されること、を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の放射線測定装置。
10. 前記α線シンチレータを介して測定したα線スペクトルからγ線のノイズを検出する手段と、
    この検出されたγ線ノイズレベルと前記α線スペクトルのデータからγ線計数を計算する手段と、
    この検出されたγ線ノイズレベルと前記α線スペクトルのデータからα線計数を計算する手段と、
    この算出されたγ線計数からγ線量率への換算定数を用いてγ線量率を算出する手段と、
    前記算出されたα線計数からα放射能への換算定数を用いてα放射能を算出する手段と、
    この算出されたα放射能及びγ線量率を表示する手段と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至６、８、９のいずれかに記載の放射線測定装置。
11. 前記測定対象との距離を一定に保つ位置決め手段と、マニプレータの保持部位を含むマニプレータ位置決め手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至７、８乃至１０のいずれかに記載の放射線測定装置。
12. 前記α線シンチレータを含むα線検出部を少なくとも２個以上を有するα線検出部集合体と、
    このα線検出部で検出された光信号を伝送する光ファイバ集合体と、
    この光ファイバ集合体の伝送光を検出する光電子増倍手段集合体、増幅手段集合体及び波高分析手段集合体を含む光測定手段集合体と、
    この測定された少なくとも２個以上のα線による信号をノイズと区別してα放射能を算出しデータを記憶するデータ処理手段と、
    この記憶されたα放射能のデータを分布として表示する表示手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項１乃至６、８乃至１１のいずれかに記載の放射線測定装置。
13. 前記α線により発光する第１のシンチレータと、この第１のシンチレータの発光を選択的に透過させる第１の光フィルタと、この第１の光フィルタを透過した発光を伝送する第１の光ファイバと、前記第１のシンチレータとこの第１の光ファイバの一端との間に介在し前記発光を集光する第１の集光手段と、前記第１の光ファイバの他端に接続され伝送された発光を光電変換して検出する第１の光電子増倍手段と、この第１の光電子増倍手段で検出された検出信号を増幅する第１の増幅手段と、この第１の増幅手段で増幅された検出信号の波高を分析する第１の波高分析手段と、を有する第１の検出手段と、
    β線により発光する第２のシンチレータと、この第２のシンチレータの発光を選択的に透過させる第２の光フィルタと、この第２の光フィルタを透過した発光を伝送する第２の光ファイバと、前記第２のシンチレータとこの第２の光ファイバの一端との間に介在し前記発光を集光する第２の集光手段と、前記第２の光ファイバの他端に接続され伝送された発光を光電変換して検出する第２の光電子増倍手段と、この第２の光電子増倍手段で検出された検出信号を増幅する第２の増幅手段と、この第２の増幅手段で増幅された検出信号の波高を分析する第２の波高分析手段と、を有する第２の検出手段と、
    前記第１の波高分析手段で分析された信号をノイズと区別してα線強度を求め、前記第２の波高分析手段で分析された信号をノイズと区別してβ線強度を求めるデータ処理手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項１乃至６、８乃至１２のいずれかに記載の放射線測定装置。
14. 測定サンプルの可視画像を撮影する撮像手段と、可視画像とα放射能の測定結果を重畳して表示する放射能分布表示手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の放射線測定装置。
15. 前記α線シンチレータ又はβ線シンチレータによる発光を伝送する前記光ファイバの外側面の入射部及び出射部の少なくとも一方に前記シンチレータの発光波長に応じた反射防止膜を設けて形成されること、を特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の放射線測定装置。
16. 前記α線シンチレータ又はβ線シンチレータによる発光を伝送する前記光ファイバの入射部及び出射部の端面の少なくとも一方を平面にしないように形成されること、を特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の放射線測定装置。
17. 前記ガイド型集光手段の外側面の入射部及び出射部の少なくとも一方に前記シンチレータの発光波長に応じた反射防止膜を設けて形成されること、を特徴とする請求項２記載の放射線測定装置。

Images