JP2010043971A

JP2010043971A - 放射線検出器

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Publication number: JP2010043971A
Application number: JP2008208591A
Authority: JP
Inventors: Akio Sumida; 晃生隅田; Shunichiro Makino; 俊一郎牧野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2028-08-13
Also published as: JP5032417B2

Abstract

【課題】透明部材からなるライトガイド部と蛍光変換材からなるライトガイド部を組み合わせたライトガイド群を用いることにより、薄型で、検出面積が大きく、かつ、高感度の放射線検出器を提供する。
【解決手段】放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部１と、前記シンチレータ部１の対向する２つの辺に設けられ前記蛍光を集光するライトガイド群と、前記ライトガイド群で集光された蛍光を検出して汚染の有無を判定する信号処理部３０と、から構成される放射線検出器において、前記ライトガイド群は、透明部材からなる棒状の第１ライトガイド部２と、前記第１ライトガイド部２の端面に光学接合された蛍光変換材からなる棒状の第２ライトガイド部３と、前記第１ライトガイド部２の側面に空気層を介して密着された蛍光変換材からなる棒状の第３ライトガイド部１１と、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は放射能汚染の有無を検査する放射線検出器に関し、特に、薄型で、検出面積が大きく、かつ、高感度の放射線検出器に関する。

原子力発電所などの放射線管理区域から外部に退出する場合、作業員の被ばく防止や管理区域外への汚染防止を目的として、作業員の身体並びに衣服表面の放射能汚染密度を検査し、汚染密度が管理基準値以下であることを確認することが法令で義務付けられている。

このような放射能汚染密度を検査するための装置として、ハンドフットクロスモニタや身体表面汚染モニタがある。特に身体表面汚染モニタは、放射線管理区の出口に設置され、作業員の全身および衣服に放射能物質が付着していないことを検査するものであるが、測定開始から終了まで作業員は装置に合わせて身体を所定のポーズのまま動かさないようにしていなければならず負担になっている。この負担を軽減するには、測定時間を短縮することが一つの解決手段であるが、そのためには放射線検出器の更なる感度向上が必要となる。

放射線検出器の感度向上を実現するために、放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部を大面積化する試みがなされている。このような放射線検出器の基本的な構成を図８に示す。この放射線検出器は、放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部１と、この蛍光を集光する２つのライトガイド部１６と、このライトガイド部１６に光学接合された反射材４と、集光された蛍光を電気信号に変換する光電変換部５と、電気信号の波高値に対してあらかじめ設定した閾値でノイズと信号を弁別する波高弁別部６と、信号が同時刻に到来した時のみパルスを出力する同時計数部７と、パルスを計数し汚染の有無を判定する汚染判定処理部８と、信号計数率を表示する表示部１０と、から構成されている。

また、シンチレータとして大面積化が容易なプラスチックシンチレータを用いた放射線検出器も知られている（特許文献１）。この放射線検出器は平板状のプラスチックシンチレータの周囲に沿って波長シフトファイバを配置し、放射線の入射によって発生したシンチレーション光を波長シフトファイバで蛍光変換し、その蛍光を波長シフトファイバの端面に設けた光電変換器により電気信号として取り出すものである。
特開平１０−２３２２８４号公報

上記特許文献１に示された従来の身体表面汚染モニタなどに適用される放射線検出器では、シンチレータ部は大面積化が容易なプラスチックシンチレータが用いられ、平板のプラスチックシンチレータの側面に沿って波長シフトファイバからなるライトガイドを配置し、ライトガイド端部に光電変換器を配置することで検出器の上下方向を開放し、検出器の薄型化を実現させるものである。

しかし、そのような構成の検出器は、検出面サイズを大きくしていくと、実際には光電変換器から遠方の領域より到達する光の伝送損失が大きくなり、結果として全体の検出感度が下がってしまうといった課題がある。すなわち、単一の波長シフトファイバからなるライトガイドは、例えば図３に示すように、光電変換部に到達する光量が主に自己吸収損失による距離に依存して低下する様子が見られるため、検出面サイズを大きくするほど全体の検出感度が低下するという問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、従来の放射線検出器の薄型構造を維持しつつ、検出面積をより大きくしても高い検出感度を実現できる放射線検出器を提供することを目的とする。

本発明に係る放射線検出器は、上記課題を解決するために、放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部と、前記シンチレータ部の少なくとも１つの辺に設けられ前記蛍光を集光するライトガイド群と、前記ライトガイド群で集光された蛍光を検出して汚染の有無を判定する信号処理部と、からなる放射線検出器であって、前記ライトガイド群は、透明部材からなる棒状の第１ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の端面に光学接合された蛍光変換材からなる棒状の第２ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の側面に空気層を介して密着された蛍光変換材からなる棒状の第３ライトガイド部と、からなることを特徴とする。

また、本発明に係る放射線検出器は、放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部と、前記シンチレータ部の少なくとも１つの辺に設けられ前記蛍光を集光するライトガイド群と、前記ライトガイド群で集光された蛍光を検出して汚染の有無を判定する信号処理部と、からなる放射線検出器であって、前記ライトガイド群は、透明部材からなる棒状の第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部の間に配置され両端が前記第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部の端面に光学接合された蛍光変換材からなる棒状の第２ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部の側面にそれぞれ空気層を介して密着された蛍光変換材からなる棒状の第３ライトガイド部及び第５ライトガイド部と、からなることを特徴とする。

また、本発明に係る放射線検出器は、放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部と、前記シンチレータ部の各辺に設けられ前記蛍光を集光するためのライトガイド群と、前記ライトガイド群で集光された蛍光を検出して汚染の有無を判定する信号処理部と、からなる放射線検出器であって、前記ライトガイド群は、透明部材からなる棒状の第１ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の端面に光学接合された蛍光変換材からなる棒状の第２ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の側面に空気層を介して密着された蛍光変換材からなる棒状の第３ライトガイド部と、からなり、前記シンチレータは、十字状に分割されているとともに境界面に遮光板が光学接合されていることを特徴とする。

本発明に係る放射線検出器によれば、透明部材からなるライトガイド部と蛍光変換材からなるライトガイド部を組み合わせたライトガイド群を用いたことにより、集光効率を高くすることが可能となり、その結果、薄型で、検出面積が大きく、かつ、高感度の放射線検出器を提供することができる。

以下、本発明に係る放射線検出器の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る放射線検出器を図１及び図２を用いて説明する。
本第１の実施形態に係る放射線検出器は、放射線の入射によって蛍光を発光するシンチレータ部１、棒状の透明部材からなる第１ライトガイド部２、蛍光変換材からなる第２ライトガイド部３、第２ライトガイド部３の側面に空気層を介して平行に密着された第３ライトガイド部１１、反射部４、光電変換部５、からなる放射線検出部２０と、信号処理部３０とから構成される。

第１ライトガイド部２と第２ライトガイド部３の端面同士は光学接合（光の反射や透過損失を抑制するための接合であり、光学グリースや光学接着剤などを接合媒体とし、状況によって選択できる）されている。

図１又は図２に示すように、シンチレータ部１の対向する側面に、第１ライトガイド部２と第２ライトガイド部３同士の位置がそれぞれ逆になるように密着配置され、また、第１ライトガイド部２と第３ライトガイド部１１の端面に、蛍光を検出して電気パルスに変換する光電変換部５が光学接合され、さらに、第３ライトガイド部１１のもう一方の端面と第２ライトガイド部３の端面には反射材４が光学接合されている。
また、放射線検出部２０（シンチレータ部１、第１乃至第３ライトガイド部２、３、１１、反射材４及び光電変換部５）は、全体が遮光膜（図示せず）により覆われている。

信号処理部３０は、光電変換部５の電気信号が閾値を超えたときにパルスを出力する２つの波高弁別部６と、２つ以上のパルスが同時に到来したときだけ１つのパルスを出力する同時計数部７と、パルスの数をカウントして汚染の有無を判定する汚染判定処理部８と、計数値と汚染判定結果を表示する表示部９と、光電変換部５に高電圧を供給するための高圧電源部１０から構成されている。
シンチレータ部１は、加工性に優れ、入手しやすく、また、取扱いが容易な平板状のプラスチックシンチレータが最適である。

次に、上記構成を有する放射線検出器の機能について説明する。
放射線がシンチレータ部１に入射すると、シンチレータ部１の内部で発光した蛍光は等方的角度に一様に広がり、全反射条件を満たすものは内部捕獲によって全周囲の側端面から放出される。

このシンチレータ部１の側端面に集まる蛍光は、図１又は図２に示すように、シンチレータ部の対向する２つの辺に設けられ２つのライトガイド群Ａ（第１乃至第３のライトガイド部からなるライトガイド群）により集光される。
ひとつのライトガイド群Ａを構成する第１乃至第３ライトガイド部の配置は、対向する辺に設けられた他のライトガイド群Ａの配置と１８０度の回転対称となっている。

プラスチックシンチレータからなるシンチレータ部１の側端面と第１乃至第３ライトガイド部の側面は、空気層を介在させて密着されるか、あるいは光学接合されるか、あるいはより実用性を持たせて第１乃至第３ライトガイド部の側面を凹状に加工してそこにシンチレータ部１をはめ込むといった方法により接合される。

また、より集光効率を高めるためには、第１乃至第３ライトガイド部を配置していないシンチレータ部１の側端面に、例えば酸化チタンからなる乱反射材（図示せず）を光学接合すると第１乃至第３ライトガイド部と接する側端面に集まる蛍光が増加する。

本発明によるライトガイド群Ａと従来の単一の波長変換材からなるライトガイド（以下、「ライトガイドＷ」という。）の集光特性を比較説明する。
従来のライトガイドＷは、シンチレータ部１からの蛍光を内部で吸収してより長波長の蛍光を再発光し、その蛍光は全反射条件を満たすものが主成分となるため、例えば再発光しない透明のアクリル材と比べて平均的に高い集光効率が得られる。

しかし、前述したように、単一の波長変換材からなるライトガイドＷは、例えば図３に示すように、光電変換部５に到達する光量が主に自己吸収損失による距離に依存して低下する様子が見られるため、検出面サイズを大きくするほど全体の検出感度が低下するという問題がある。

これに対して本実施形態に係る放射線検出器では、光電変換部５より遠方となる領域に波長変換材からなる第２ライトガイド部３を配置し、途中から第２ライトガイド部３の端面に透明部材からなる第１ライトガイド部２を光学接合し、第２ライトガイド部３から第１ライトガイド部２に向かう蛍光の全反射伝送成分の自己吸収を抑制する。

一方、第１ライトガイド部２の側面に入射した蛍光は入射時の臨界角より第１ライトガイド部２の内部で全反射条件が成立せず、再び外部に放出される。このため、図１に示すように第１ライトガイドの側面に蛍光変換材からなる第３ライトガイド部１１を配置することで、第１ライトガイド部２の側端面の集光領域で全反射伝送ができる。

第３ライトガイド部１１の配置は、図１に示すように第１ライトガイド部２のシンチレータ部１側に配置してもよく、また、図２に示すように、シンチレータ部１の反対側に配置してもよい。この場合、シンチレータ部１の蛍光は第１ライトガイド部２を透過して、第三ライトガイド部１１に吸収されるため、図１のものと同様の効果が得られる。

また、第１ライトガイド部２と第３ライトガイド１１の側面同士は、空気層を介して密着することが望ましい。側面同士を光学接合すると、第３ライトガイド内の全反射成分が第１ライトガイド部２にも入射してしまい、この第１ライトガイド部２に入射した全反射成分は光電変換部５に到達するのに余分な距離を要するために伝送損失が大きくなる。

第１乃至第３ライトガイド１１のそれぞれの長さは、光電変換部５に到達する光子数は一定量を超えると、検出効率の向上には寄与しないため、光電変換部５に到達する最低光量が最大となるように第１乃至第３ライトガイド１１の長さが調節される。

また、第１乃至第３ライトガイド部の表面は、同ライトガイド部内で全反射伝送の効率低下を抑制するため、表面の小さな凹凸を排除できる鏡面研磨を施しておくことが望ましい。
また、第１乃至第３ライトガイド部２、３、１１と密着するシンチレータ部の側面も鏡面研磨を施すことで、密着性が高まり蛍光の散乱をも抑制することができる。

棒状の第１乃至第３ライトガイド部の断面形状は、様々な形状のものを用いることができるが、加工性を考慮すれば加工が簡易な四角形がよく、相互の口径を揃えることで密着性が高まり蛍光の伝播損失が抑制され、配置後の固定もし易く、コストも下げられる。

また、第１ライトガイド２と第３ライトガイド１１の端面を光電変換部５に光学接合する際、両者の口径が合致しない場合は、図７に示すライトアダプタ部１５を設けることで、ライトガイドからの蛍光を光電変換部５で効率よく受光できる。
さらに、ライトアダプタ部１５の表面は、鏡面研磨を施しておくと散乱によって外部に出てしまう成分が抑制できるため、集光効率が向上する。

また、ライトアダプタ部１５の第１ライトガイド２と第３ライトガイド１１と光電変換部５を光学接合する部分を除き、表面に乱反射材として例えば酸化チタンを塗布することで、ライトアダプタ部１５の中に蛍光を閉じ込めることができるため、集光効率が向上する。

第２ライトガイド部３と第３ライトガイド部１１の端面に光学接合する反射材４は、鏡面反射の効果が得られる反射率の高い材料が良く、例えば化学処理などによる反射コーティングを施すのが最も効果的であるが、例えばアルミ蒸着膜(アルミマイラ膜など)を光学接合しても簡単に良い反射性能が得られる。

また、光電変換部５は、紫外域である蛍光の波長帯域で高い量子効率が得られるように設計されている光電子増倍管(photo multiplier tube)が良い。例えば、浜松ホトニクス株式会社で製造・販売されている光子計測用の光電子増倍管などから波長感度・サイズの適したものを使用すれば良い。光電子増倍管は、光電効果によって光を電子に変換する量子効率を確保するために高圧電源部１０より専用のブリーダ抵抗回路に約１０００Ｖ程度の高電圧を供給して使用する。

次に、信号処理部の機能について説明する。
光電変換部５から出力される電気信号には、光電変換部５自身が出すノイズ成分と測定する放射線による信号成分と、あるいは目的としない放射線の信号成分(妨害成分)が混在する。この電気信号は、あらかじめ検出する放射線に対して高い感度が得られるようにシンチレータ部２の材料や厚さを制御しているため、検出する放射線の信号波高は他の信号成分の波高よりも十分に大きくなっている。このため、波高弁別部６では検出する放射線の信号とその他の信号成分を弁別するために、あらかじめ波高閾値を設定しておき、信号波高が閾値を超えると一つのパルスを出力し、これが放射線によるパルスとなる。

さらに、放射線によるパルスは同時性があるため、同時計数部７では、２つ以上のパルスが同時に来たときだけ、１つのパルスを出力することで、光電変換部５自身が出すノイズ成分を弁別できる。同時計数部７より出力されたパルスは、汚染判定処理部８で計数されて、計数値を測定時間で割って求めた計数率から、あらかじめ測定により得たバックグラウンド計数率を差し引いて正味計数率を算出し、あらかじめ設定した汚染計数率と正味計数率を比較判定し、汚染の有無とその正味計数率を表示部１０に出力表示する。

なお、上述した実施形態では、シンチレータ部１の対向する２辺にライトガイド群Ａを配置した例を説明したが、１辺にのみライトガイド群Ａを配置してもよく、上記と同様な作用効果を奏する。

以上のように、本第１の実施形態に係る放射線検出器によれば、透明部材からなるライトガイド部と蛍光変換材からなるライトガイド部を組み合わせたライトガイド群を用いたことにより、集光効率を高くすることが可能となり、その結果、薄型で、検出面積が大きく、かつ、高感度の放射線検出器を提供することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る放射線検出器を図４及び図５を用いて説明する。
本第２の実施形態を説明するにあたって、上記第１の実施形態と重複する部分は説明を省略する。

本第２の実施形態に係る放射線検出器の放射線検出部２０は、放射線の入射によって蛍光を発光するシンチレータ部１と、棒状の透明部材からなる第１ライトガイド部２及び第４ライトガイド部１２と、蛍光変換材からなる第２ライトガイド部３、第３ライトガイド部１１及び第５ライトガイド部１３と、反射部４と、光電変換部５と、から構成される。

第２ライトガイド部３を挟んで、その両端面に第１ライトガイド部２と第４ライトガイド部１２の端面がそれぞれ光学接合され、さらに、第１ライトガイド部２の側面に第３ライトガイド部１１が、第４ライトガイド部１２の側面に第５ライトガイド部１３が空気層を介して平行に密着されている。

これらのライトガイド群Ｂ（第１乃至第５のライトガイド部からなるライトガイド群）は、図４または図５に示すように、シンチレータ部１の対向する側面に密着配置される。また、第１ライトガイド部２および第３ライトガイド部１１の端面と、第４ライトガイド部１２および第５ライトガイド部１３の端面に光電変換部５が光学接合され、第３ライトガイド部１１および第５ライトガイド部１３のもう一方の端面には反射材４が光学接合されている。

これら放射線検出部２０（シンチレータ部１、ライトガイド群Ｂ、反射材４、光電変換部５）は、上記第１の実施形態と同様に、全体が遮光膜（図示せず）により覆われている。

プラスチックシンチレータからなるシンチレータ部１の側端面と第１乃至第５ライトガイド部の側面は、空気層を介在させて密着されるか、あるいは光学接合されるか、あるいはより実用性を持たせて第１乃至第５ライトガイド部の側面を凹状に加工してそこにシンチレータ部１をはめ込むといった方法により接合される。

ライトガイドを単一の波長変換材より構成されたライトガイドＷは前述したような課題があるのに対し、本第２の実施形態では、図４または図５に示すように、それぞれの光電変換部５より最遠方となるシンチレータ部１の中央に波長変換材からなる第２ライトガイド部３を配置し、第２ライトガイド部３の両端面に透明部材からなる第１ライトガイド部２と第４ライトガイド部１２を光学接合し、第２ライトガイド部３から第１ライトガイド部２および第４ライトガイド１２に向かう蛍光の全反射伝送成分の自己吸収を抑制する。

一方、第１ライトガイド部２の側面に入射した蛍光は、入射時の臨界角より第１ライトガイド部２の内部で全反射条件が成立せず、再び外部に放出される。このため、図１に示すように第１ライトガイドの側面に蛍光変換材からなる第３ライトガイド部１１を配置することで、第１ライトガイド部２の側端面の集光領域で全反射伝送ができる。

また、図４において、第３ライトガイド部１１と第５ライトガイド部１３の位置は、シンチレータ部１側に配置されているが、図５に示すように、第３ライトガイド部１１と第５ライトガイド部１３をシンチレータ部１の反対側に配置しても、シンチレータ部１の蛍光は第１ライトガイド部２あるいは第４ライトガイド部１２を透過して、第３ライトガイド部１１および第５ライトガイド部１３に吸収されるため、同様の効果が得られる。

また、光電変換部５に到達する光子数は一定量を超えると、検出効率の向上には寄与しないため、光電変換部５に到達する最低光量が最大となるように第１乃至第５ライトガイド部の長さを調節する。

また、ライトアダプタ部１５の第１ライトガイド２と第３ライトガイド１１または第４ライトガイド部１２と第５ライトガイド部１３、および光電変換部５と光学接合する部分を除き、表面に乱反射材として例えば酸化チタンを塗布することで、ライトアダプタ部１５の中に蛍光を閉じ込めることができるため、集光効率が向上する。

なお、上述した実施形態では、シンチレータ部１の対向する２辺にライトガイド群Ｂを配置した例を説明したが、１辺にのみライトガイド群Ｂを配置してもよく、上記と同様な作用効果を奏する。

本第２の実施形態に係る放射線検出器によれば、透明部材からなる２本のライトガイド部と蛍光変換材からなる３本のライトガイド部を組み合わせたライトガイド群を用いたことにより、集光効率をより高くすることが可能となり、その結果、薄型で、検出面積が大きく、かつ、高感度の放射線検出器を提供することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る放射線検出器を、図６を用いて説明する。
本第３の実施形態を説明するにあたって、上記第１及び第２の実施形態と重複する部分は説明を省略する。

本第３の実施形態に係る放射線検出器の放射線検出部２０は、放射線の入射によって蛍光を発光するシンチレータ部１を１ａ〜１ｄに十字状に４分割し、互いが接する十字状の境界面に蛍光を遮光する遮光板１４を配置する。このシンチレータ部１の周囲に、棒状の透明部材からなる第１ライトガイド部２と、蛍光変換材からなる第２ライトガイド部３及び第３ライトガイド部１１が配置される。

第１ライトガイド部２と第２ライトガイド部３の端面同士は光学接合され、さらに、第２ライトガイド部３の側面に第３ライトガイド部１１が空気層を介して並行に密着してある。

このライトガイド群Ａ（第１乃至第３ライトガイド部からなるライトガイド群）を図６に示すように４分割したシンチレータ部１ａ〜１ｄの外周の各辺に、第１ライトガイド部２と第２ライトガイド部３の端面位置が同一円周方向に向くようにして密着配置する。すなわち、平板シンチレータ１のひとつの辺に配置されたライトガイド群Ａは、隣接する辺に配置されたライトガイド群Ａに対して、９０度の回転対称になるように配置されている。

第１ライトガイド部２と第３ライトガイド部１１の端面に蛍光を検出して電気パルスに変換する光電変換部５a〜５ｄを光学接合し、第３ライトガイド部１１のもう一方の端面と第二ライトガイド部３の端面には反射材４を光学接合してある。

これら放射線検出部２０（シンチレータ部１ａ〜１ｄ、ライトガイド群Ａ、反射材４、及び光電変換部５）は、上記第１及び第２の実施形態と同様に、全体が遮光膜（図示せず）により覆われている。

一般にシンチレータのサイズを大きくすると、面積に比例してバックグラウンド放射線（宇宙線など）の入射確率が高まりバックグラウンド値が高くなる。このため、本第３の実施形態では、シンチレータ部面を複数に分割することで、シンチレータ部全体の面積は維持しつつ、バックグラウンド放射線によるバックグラウンド値を下げることができる。

シンチレータ部１ａ〜１ｄは、加工性に優れ入手性も良く取扱いが容易なプラスチックシンチレータが最適である。シンチレータ部１ａ〜１ｄの十字状に分割した部分の互いが接する境界面には、シンチレータの蛍光を完全に遮光できる遮光板１４をシンチレータの面に対して垂直になるように介在させて、他のシンチレータの蛍光が混入することを防止する。

この遮光板１４に、例えば上記遮光膜のたるみを抑制するために、シンチレータ部１ａ〜１ｄの十字部分と同じ上部及び下部位置に設けた十字状の蛍光を遮光可能な補強材を接続することにより（図示せず）、シンチレータ部１ａ〜１ｄの上下面の空間は光学的に独立できるため、他のシンチレータの蛍光が混入することを更に防止することができる。

放射線の入射によってシンチレータ部１ａ〜１ｄの内部で発光した蛍光は等方的角度に一様に広がり、全反射条件を満たすものは内部捕獲によって全周囲の側端面から放出される。このシンチレータ部１ａ〜１ｄの側端面に集まる蛍光を図６に示すように、４組のライトガイド群Ａを円周方向に対して同じ向きで配置し集光する。

プラスチックシンチレータからなるシンチレータ部１の側端面と第１乃至第３ライトガイド部の側面は、空気層を介在させて密着されるか、あるいは光学接合されるか、あるいはより実用性を持たせて第１乃至第３ライトガイド部の側面を凹状に加工してそこにシンチレータ部１ａ〜１ｄをはめ込むといった方法により接合される。

また、集光効率をより高めるためには、シンチレータ部１ａ〜１ｄの十字状の境界面に、図示しないが例えば酸化チタンからなる乱反射材を光学接合するとライトガイドＡと接する側端面に集まる蛍光が増加する。

また、本第３の実施形態では、同時計数部７で２つ以上のパルスが同時に来たときだけ、１つのパルスを出力することで、光電変換部５自身が出すノイズ成分を弁別できる。したがって、以下の同時計数をとることで、放射線の位置検出などもできる。
光電変換部５ａ and 光電変換部５ｂ＝シンチレータ１ａ
光電変換部５ｂ and 光電変換部５ｃ＝シンチレータ１ｂ
光電変換部５ｃ and 光電変換部５ｄ＝シンチレータ１ｃ
光電変換部５ｄ and 光電変換部５ａ＝シンチレータ１ｄ

同時計数部７より出力されたパルスは、汚染判定処理部８で計数されて、計数値を測定時間で割って求めた計数率から、あらかじめ測定により得たバックグラウンド計数率を差し引いて正味計数率を算出し、あらかじめ設定した汚染計数率と正味計数率を比較判定し、汚染の有無とその正味計数率を表示部１０に出力表示する。

以上のように本第３の実施形態によれば、従来の放射線検出器の薄型構造を維持しつつ、検出面積を大きくしても高い検出感度を得ることができるとともに、バックグラウンド放射線などによるバックグラウンド値を下げることができる。

本第３の実施形態に係る放射線検出器によれば、十字状に分割したシンチレータ部を用いるとともに、透明部材からなるライトガイド部と蛍光変換材からなるライトガイド部を組み合わせたライトガイド群をシンチレータ部の各辺に配置したことにより、集光効率をさらに高くすること及び放射線の位置検出が可能となり、その結果、薄型で、検出面積が大きく、かつ、高感度で位置検出可能な放射線検出器を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る放射線検出器を示す全体構成図。本発明の第１の実施形態に係る放射線検出器の変形例を示す全体構成図。本発明の第１の実施形態に係るライトガイド群Ａの特性図。本発明の第２の実施形態に係る放射線検出器を示す全体構成図。本発明の第２の実施形態に係る放射線検出器を示す全体構成図。本発明の第３の実施形態に係る放射線検出器を示す全体構成図。本発明の第１乃至第３の実施形態に係るライトアダプタ部を示す図。従来の放射線検出器の全体構成図。

符号の説明

１…シンチレータ部、２…第１ライトガイド部、３…第２ライトガイド部、４…反射部、５…光電変換部、６…波高弁別部、７…同時計数部、８…汚染判定処理部、９…表示部、１０…高圧電源部、１１…第３ライトガイド部、１２…第４ライトガイド部、１３…第５ライトガイド部、１４…遮光板、１５…ライトアダプタ部、１６…ライトガイド、２０…放射線検出部、３０…信号処理部。

Claims

放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部と、前記シンチレータ部の少なくとも１つの辺に設けられ前記蛍光を集光するライトガイド群と、前記ライトガイド群で集光された蛍光を検出して汚染の有無を判定する信号処理部と、からなる放射線検出器であって、
前記ライトガイド群は、透明部材からなる棒状の第１ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の端面に光学接合された蛍光変換材からなる棒状の第２ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の側面に空気層を介して密着された蛍光変換材からなる棒状の第３ライトガイド部と、からなることを特徴とする放射線検出器。
前記第１のライトガイド部と第３のライトガイド部の端面に光電変換器が光学接合されるとともに、前記第３のライトガイド部のもう一方の端面及び前記第２ライトガイド部の一方の端面に反射材が光学接合されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記第３のライトガイド部を、シンチレータ部に対して、第１ライトガイド部のシンチレータ部側に、又は第１ライトガイド部のシンチレータ部の反対側に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。
放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部と、前記シンチレータ部の少なくとも１つの辺に設けられ前記蛍光を集光するライトガイド群と、前記ライトガイド群で集光された蛍光を検出して汚染の有無を判定する信号処理部と、からなる放射線検出器であって、
前記ライトガイド群は、透明部材からなる棒状の第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部の間に配置され両端が前記第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部の端面に光学接合された蛍光変換材からなる棒状の第２ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部の側面にそれぞれ空気層を介して密着された蛍光変換材からなる棒状の第３ライトガイド部及び第５ライトガイド部と、からなることを特徴とする放射線検出器。
前記第１ライトガイド部及び第３ライトガイド部の端面、並びに前記第４ライトガイド部及び第５ライトガイド部の端面に、光電変換器が光学接合されるとともに、前記第３ライトガイド部及び第５ライトガイド部のもう一方の端面に反射材が光学接合されていることを特徴とする請求項４記載の放射線検出器。
前記第３ライトガイド部及び第５ライトガイド部を、シンチレータ部に対して、それぞれ第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部のシンチレータ部側に、又は第１ライトガイド部及び第４ライトガイド部のシンチレータ部の反対側に配置したことを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線検出器。
前記シンチレータの一つの辺に配置された前記ライトガイド群は、対向する辺に配置されたライトガイド群に対して、１８０度の回転対称になるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の放射線検出器。
前記シンチレータ部のライトガイド群が配置されていない辺の側端面に乱反射材が光学接続されていることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の放射線検出器。
放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータ部と、前記シンチレータ部の各辺に設けられ前記蛍光を集光するためのライトガイド群と、前記ライトガイド群で集光された蛍光を検出して汚染の有無を判定する信号処理部と、からなる放射線検出器であって、
前記ライトガイド群は、透明部材からなる棒状の第１ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の端面に光学接合された蛍光変換材からなる棒状の第２ライトガイド部と、前記第１ライトガイド部の側面に空気層を介して密着された蛍光変換材からなる棒状の第３ライトガイド部と、からなり、
前記シンチレータは、十字状に分割されているとともに境界面に遮光板が光学接合されていることを特徴とする放射線検出器。
前記シンチレータのひとつの辺に配置された前記ライトガイド群は、隣接する辺に配置されたライトガイド群に対して、９０度の回転対称になるように配置されていることを特徴とする請求項９記載の放射線検出器。
前記第３のライトガイド部を、シンチレータ部に対して、第１ライトガイド部のシンチレータ部側に、又は第１ライトガイド部のシンチレータ部の反対側に配置したことを特徴とする請求項９又は１０に記載の放射線検出器。
前記第１乃至第５のライトガイド部のそれぞれの長さは、前記光電変換部で検出される最低光量が最大となるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項に記載の放射線検出器。
前記信号処理部は、電気信号に変換するための光電変換部と、前記光電変換部の電気信号から信号とノイズを弁別する波高弁別部と、前期波高弁別部からの信号パルスを同時計数処理する同時計数部と前記同時計数部からのパルスレートから汚染の有無を判定する汚染判定処理部と前記汚染判定処理部の結果を表示する表示部と、から構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に記載の放射線検出器。
前記光電変換部と前記光電変換部に接続されるライトガイド部との間にライトアダプタを設けたことを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項に記載の放射線検出器。