JP2015132547A

JP2015132547A - 中性子線検出装置、及び、中性子捕捉療法装置

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Publication number: JP2015132547A
Application number: JP2014004272A
Authority: JP
Inventors: 滝　和也; Kazuya Taki; 和也滝
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: WO2015107727A1; CN105917251A; JP6320761B2; CN105917251B

Abstract

【課題】中性子線量の算出精度の低下を抑制する。【解決手段】中性子線を検出する中性子線検出装置は、放射線が入射すると光を発生させるシンチレータ１３と、シンチレータ１３で発生した光を伝送する光ファイバ１４と、光ファイバ１４によって伝送された光に基づいて中性子線量を算出する線量算出部２１と、を備える。光ファイバ１４は、シンチレータ１３側端部の壁部に光を乱反射させる反射部１４ｄを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、シンチレータで発生した光を伝送する光ファイバを備えた中性子線検出装置及び中性子捕捉療法装置に関する。

従来、中性子を検出する中性子線検出装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された中性子線検出装置は、中性子が入射すると発光するシンチレータを用い、シンチレータで発生した光を光電子増倍管で電気信号に変換している。

特開昭６１−７１３８１号公報

ここで、中性子線の発生源付近に光電子増倍管を配置すると、中性子線によって光電子増倍管が劣化することが考えられる。このため、中性子線の発生源から離れた場所に光電子増倍管を設置することが望まれている。そこで、シンチレータの後段に直接、光電子増倍管を設けるのではなく、シンチレータの後段に光ファイバを設けてシンチレータから離れた場所に光電子増倍管を配置することが考えられる。

この場合、シンチレータから光ファイバに向かう光の一部は、光ファイバの壁面で全反射せずに光ファイバ外へ透過してしまう。その結果、光の損失が発生し、中性子線と他の放射線（ガンマ線）との弁別が困難となり、中性子線量を算出する際の算出精度が低下する。

そこで、本発明は、中性子線量の算出精度の低下を抑制することができる中性子線検出装置及び中性子捕捉療法装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、中性子線を検出する中性子線検出装置であって、放射線が入射すると光を発生させるシンチレータと、シンチレータで発生した光を伝送する光ファイバと、光ファイバによって伝送された光に基づいて中性子線量を算出する算出部と、を備え、光ファイバは、シンチレータ側端部の壁部に光を乱反射させる反射部を有する。

この中性子線検出装置では、シンチレータで発生した光を伝送する光ファイバのシンチレータ側端部の壁部に、反射部が設けられている。これにより、光ファイバのシンチレータ側端部において、光ファイバ外へ出射しようとする光が反射部で乱反射する。乱反射した光の一部は、光ファイバ外へ透過することなく光ファイバ内を進む。これにより、光ファイバに入射した光が光ファイバ外へ透過してしまうことを抑制できる。従って、光ファイバ内に入射した光の損失が抑制でき、算出部において算出される中性子線量の算出精度の低下を抑制することができる。

反射部は、光ファイバの壁部において、シンチレータ側端部から予め定められた長さに達する位置まで形成されていてもよい。ここで、光ファイバに光を入射させた場合、光ファイバ内に光が入射するときの角度の関係から光を入射させた側の端部近傍において、光が光ファイバ外へ透過してしまうことが多い。一方、光ファイバ内をある程度進んだ光は、光ファイバ内で全反射されるため透過することが少ない。そこで、光が透過しやすい部分であるシンチレータ側端部から予め定められた長さに達する位置まで反射部を設けることにより、光ファイバ外へ透過する光を効果的に抑制することができる。

光ファイバの直径をφとし、光ファイバ内を通る光が光ファイバ内で全反射するときの臨界角をθとし、反射部が形成される予め定められた長さをＬとしたときに、Ｌ＝φ／ｔａｎθを満たすことが好ましい。この場合には、光ファイバにおけるシンチレータ側端部において、光が光ファイバ外へ透過しやすい部位のみに反射部を設けることができる。

反射部は、散乱用塗料によって形成されていてもよい。この場合には、反射部を容易に形成することができる。

本発明の他の一実施形態は、上記の中性子線検出装置を備えた中性子捕捉療法装置である。

この中性子捕捉療法装置では、光ファイバのシンチレータ側端部において、光ファイバ内に入射した光が反射部で乱反射する。乱反射した光の一部は、光ファイバ外へ透過することなく光ファイバ内を進む。これにより、光ファイバに入射した光が光ファイバ外へ透過してしまうことを抑制できる。従って、光ファイバ内に入射した光の損失が抑制でき、算出部において算出される中性子線量の算出精度の低下を抑制することができる。また、中性子捕捉療法装置では、患者に照射される中性子線の一部を中性子線検出装置によって検出している。患者の治療に用いる中性子線を多くして効率的な治療を行うためには、中性子線の検出のために用いられる中性子線の量は少ないことが望ましい。そこで、この中性子捕捉療法装置では、光ファイバ内に入射した光の損失が抑制できるため、少ない入光量であっても中性子線検出装置において効率よく中性子線量を算出することができる。これにより、中性子線の検出のために患者に照射される中性子線の線量の減少を抑制することができ、患者の治療を効率よく行うことが可能となる。

本発明の種々の実施形態によれば、中性子線量の算出精度の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態の中性子線検出器を備えた中性子捕捉療法装置を示す概略図である。コリメータに設けられた中性子線検出器を示す断面図である。中性子捕捉療法装置の制御部を示すブロック図である。光ファイバにおけるシンチレータ側の端部の構造を示す断面図である。光ファイバ外へ出射する光を説明するための断面図である。変形例における光ファイバのシンチレータ側の端部の構造を示す断面図である。光ファイバに反射部を設けた場合と設けていない場合とにおける光検出器の検出結果を示す表である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示される中性子捕捉療法装置１は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）を用いたがん治療を行う装置である。中性子捕捉療法装置１では、例えばホウ素（^１０Ｂ）が投与された患者（被照射体）５０の腫瘍に中性子線Ｎを照射する。

中性子捕捉療法装置１は、サイクロトロン２を備えている。サイクロトロン２は、陰イオン等の荷電粒子を加速して、荷電粒子線Ｒを作り出す加速器である。本実施形態において、荷電粒子線Ｒは陰イオンから電荷を剥ぎ取って生成した陽子ビームである。陽子ビームは、加速された陰イオンがサイクロトロン２内でフォイルストリッパー等を用いて電子を剥ぎ取られることで生成され、サイクロトロン２から出射される。このサイクロトロン２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する能力を有している。なお、加速器は、サイクロトロンに限られず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロン、ライナックなどであってもよい。

サイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｒは、中性子線生成部Ｍへ送られる。中性子線生成部Ｍは、ターゲット７、減速材９及びコリメータ１０からなる。サイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト３を通り、ビームダクト３の端部に配置されたターゲット７へ向かって進行する。このビームダクト３に沿って複数の四極電磁石４、電流検出部５、及び走査電磁石６が設けられている。複数の四極電磁石４は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｒのビーム軸調整やビーム径調整を行うものである。

電流検出部５は、ターゲット７に照射される荷電粒子線Ｒの電流値（つまり、電荷，照射線量率）を、荷電粒子線Ｒの照射中にリアルタイムで検出する。電流検出部５は、荷電粒子線Ｒに影響を与えずに電流測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ（DC Current Transformer）が用いられている。電流検出部５は、検出結果を後述する制御部２０に出力する。なお、「線量率」とは、単位時間当たりの線量を意味する。

具体的には、電流検出部５は、ターゲット７に照射される荷電粒子線Ｒの電流値を精度よく検出するため、四極電磁石４による影響を排除すべく、四極電磁石４より下流側（荷電粒子線Ｒの下流側）で走査電磁石６の直前に設けられている。すなわち、走査電磁石６はターゲット７に対して常時同じところに荷電粒子線Ｒが照射されないように走査するため、電流検出部５を走査電磁石６よりも下流側に配設するには大型の電流検出部５が必要となる。これに対し、電流検出部５を走査電磁石６よりも上流側に設けることで、電流検出部５を小型化することができる。

走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット７に対する荷電粒子線Ｒの照射制御を行うものである。この走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒのターゲット７に対する照射位置を制御する。

中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｒをターゲット７に照射することにより中性子線Ｎを発生させ、患者５０に向かって中性子線Ｎを出射する。中性子捕捉療法装置１は、ターゲット７、遮蔽体８、減速材９、コリメータ１０、ガンマ線検出部１１を備えている。

また、中性子捕捉療法装置１は、制御部２０を備えている。制御部２０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等から構成されており、中性子捕捉療法装置１を総合的に制御する電子制御ユニットである。

ターゲット７は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを生成する。ここでのターゲット７は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）やリチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）により形成され、例えば直径１６０ｍｍの円板状を成している。なお、ターゲット７は、板状に限定されず、例えば、液状でもよい。

減速材９は、ターゲット７で生成された中性子線Ｎのエネルギーを減速させる。減速材９は、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる第１の減速材９Ａと、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる第２の減速材９Ｂと、からなる積層構造を有している。

遮蔽体８は、発生させた中性子線Ｎ、及び当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等が外部へ放出されないよう遮蔽する。遮蔽体８は、減速材９を囲むように設けられている。遮蔽体８の上部及び下部は、減速材９より荷電粒子線Ｒの上流側に延在しており、これらの延在部にガンマ線検出部１１が設けられている。

コリメータ１０は、中性子線Ｎの照射野を整形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口１０ａを有する。コリメータ１０は、例えば中央に開口１０ａを有するブロック状の部材である。

ガンマ線検出部１１は、荷電粒子線Ｒの照射により中性子線生成部Ｍから発生するガンマ線を、中性子線の生成中（すなわち、患者５０への中性子線Ｎの照射中）にリアルタイムで検出する。ガンマ線検出部１１としては、シンチレータや電離箱、その他様々なガンマ線検出機器を採用することができる。本実施形態において、ガンマ線検出部１１は、ターゲット７の周囲で減速材９より荷電粒子線Ｒの上流側に設けられている。

ガンマ線検出部１１は、荷電粒子線Ｒの上流側に延在する遮蔽体８の上部及び下部の内側にそれぞれ配置されている。なお、ガンマ線検出部１１の数は特に限定されず、一つであってもよく、三つ以上であってもよい。ガンマ線検出部１１を三つ以上設けるときは、ターゲット７の外周を囲むように所定間隔で設けることができる。ガンマ線検出部１１は、ガンマ線の検出結果を制御部２０に出力する。このガンマ線検出部１１を備えていない構成でもよい。

図２に示されるように、コリメータ１０には、コリメータ１０の開口１０ａを通過する中性子線Ｎを、中性子線の生成中（すなわち、患者５０への中性子線Ｎの照射中）にリアルタイムで検出するための中性子線検出器１２が設けられている。中性子線検出器１２は、コリメータ１０に形成された貫通孔１０ｂ（開口１０ａと直交する方向に形成された貫通孔）中に少なくともその一部が設けられている。中性子線検出器１２は、シンチレータ１３、光ファイバ１４、光検出器１５を有している。

シンチレータ１３は、入射した放射線（中性子線Ｎ、ガンマ線）を光に変換する蛍光体である。シンチレータ１３は、入射した放射線の線量に応じて内部結晶が励起状態となり、シンチレーション光を発生させる。シンチレータ１３は、コリメータ１０の貫通孔１０ｂ内に設けられており、コリメータ１０の開口１０ａに露出している。シンチレータ１３は、開口１０ａ内の中性子線Ｎまたはガンマ線がシンチレータ１３に入射することで発光する。シンチレータ１３には、^６Ｌｉガラスシンチレータ、ＬｉＣＡＦシンチレータ、^６ＬｉＦを塗布したプラスチックシンチレータ、^６ＬｉＦ／ＺｎＳシンチレータ等を採用できる。

なお、図２では中性子線Ｎの進行方向を直線で示しているが、実際には中性子線Ｎは、拡散するように進行する。このため、貫通孔１０ｂ内に設けられたシンチレータ１３にも中性子線Ｎが照射され、シンチレータ１３によって中性子線Ｎを検出することができる。

ここで、シンチレータ１３によって中性子線Ｎのみを検出することが好ましい。しかしながら、中性子線Ｎの生成時や減速材９による中性子線Ｎの減速時にはガンマ線が発生し、このガンマ線もシンチレータ１３によって検出される。

光ファイバ１４は、シンチレータ１３で生じた光を伝達するライトガイドとして機能する。光検出器１５は、光ファイバ１４を通じて伝達された光を検出する。光検出器１５としては、例えば光電子増倍管や光電管など各種の光検出機器を採用することができる。光検出器１５は、光検出時に電気信号（検出信号）を制御部２０に出力する。

図３に示されるように、制御部２０は、線量算出部（算出部）２１及び照射制御部２２を有している。制御部２０は、電流検出部５、ガンマ線検出部１１及び光検出器１５（中性子線検出器１２）と電気的に接続されている。

線量算出部２１は、電流検出部５による荷電粒子線Ｒの電流値の検出結果に基づいて、ターゲット７に照射される荷電粒子線Ｒの線量を、荷電粒子線Ｒの照射中にリアルタイムで測定（算出）する。線量算出部２１は、測定された荷電粒子線Ｒの電流値を時間に関して逐次積分し、荷電粒子線Ｒの線量をリアルタイムで算出する。

また、線量算出部２１は、ガンマ線検出部１１によるガンマ線の検出結果に基づいて、ガンマ線の線量を、中性子線Ｎの照射中にリアルタイムで測定（算出）する。

さらに、線量算出部２１は、中性子線検出器１２による中性子線Ｎの検出結果に基づいて、コリメータ１０の開口１０ａを通過する中性子線Ｎの線量を測定（算出）する。線量算出部２１は、光検出器１５から検出信号を受信し、中性子線に関する信号とガンマ線に関する信号とを弁別する。線量算出部２１は、光検出器１５と合せて、弁別部を構成する。

線量算出部２１は、光検出器１５で受光した光に関する検出信号の波高（光量）が判定閾値Ｑ_ｔｈを超えているか否か判定し、中性子線Ｎによる検出信号と、ガンマ線による検出信号とを弁別する。シンチレータ１３において、放射線として中性子線Ｎ及びガンマ線が入射するので、光量の強さに応じて中性子線Ｎとガンマ線とを弁別する。

線量算出部２１は、算出した荷電粒子線Ｒの線量、ガンマ線の線量、及び中性子線Ｎの線量に基づいて、ターゲット７で発生した中性子線Ｎの線量を総合的に、中性子線Ｎの照射中にリアルタイムで算出する。中性子線Ｎの線量など線量算出部２１による算出結果は、例えばディスプレイ３１に表示される。このように、中性子線検出器１２及び線量算出部２１は、中性子線を検出する中性子線検出装置を構成している。

照射制御部２２は、線量算出部２１によって算出された中性子線Ｎの線量に基づいて、ターゲット７に対する荷電粒子線Ｒの照射を制御する。照射制御部２２は、サイクロトロン２及び走査電磁石６に指令信号を送信してターゲット７に対する荷電粒子線Ｒの照射を制御することで、ターゲット７から生成される中性子線Ｎの患者に対する照射制御を行う。照射制御部２２は、線量算出部２１の算出する中性子線Ｎの線量が予め設定された治療計画に沿うように中性子線Ｎの照射制御を行う。

次に、光ファイバ１４の詳細について説明する。図４に示すように、光ファイバ１４の一端は、シンチレータ１３の側面に当接している。光ファイバ１４の他端は光検出器１５に接続されている。光ファイバ１４は、長尺状のコア１４ａと、コア１４ａの外周面を覆うクラッド１４ｂと、クラッド１４ｂの外周面を覆うカバー１４ｃと、を含んで構成されている。クラッド１４ｂのシンチレータ１３側の端部の外周面、すなわち、クラッド１４ｂの外周面とカバー１４ｃの内周面との間には、反射部１４ｄが設けられている。なお、図４では、コア１４ａ及びクラッド１４ｂを通る光の軌跡を示すために、コア１４ａ及びクラッド１４ｂにおいて断面を示すハッチングを省略している。

反射部１４ｄは、コア１４ａ及びクラッド１４ｂ外へ出射しようとする光を乱反射させる。本実施形態では、クラッド１４ｂの外周面（壁部）に酸化チタン（散乱用塗料）を塗布することによって反射部１４ｄを形成している。反射部１４ｄは、酸化チタンに限定されず、光を乱反射させることができるものであれば、他の散乱用塗料を塗布したり、他の散乱用材料によって形成したりすることができる。反射部１４ｄは、クラッド１４ｂの外周面において、シンチレータ１３側の端部から予め定められた長さＬに達する位置まで形成されている。

シンチレータ１３から光ファイバ１４内に入射した光の一部は、コア１４ａとクラッド１４ｂとの境界面で全反射し、光ファイバ１４の他端側に向けて伝送される（例えば軌跡Ｒ１を通る光）。また、シンチレータ１３から光ファイバ１４内に入射した光の一部は、コア１４ａからクラッド１４ｂを通って反射部１４ｄにおいて乱反射する（例えば軌跡Ｒ２を通る光）。反射部１４ｄにおいて乱反射した光の一部は、光ファイバ１４の他端側に向けて伝送される。

ここで、光ファイバ１４によって伝送される光について説明する。以下では、図５を用いて、反射部１４ｄが設けられていない光ファイバ１４Ｘを例として説明する。光ファイバ１４Ｘには、開口数（ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ：ｎは真空中の屈折率）が仕様によって定められている。シンチレータ１３から光ファイバ１４に入射した光のうち、光ファイバ１４の軸線方向に対して臨界角θ以下で入射した光（例えば軌跡Ｒ１１を通る光）のみが光ファイバ１４内で全反射を繰り返し、伝送される。なお、臨界角θは、開口数によって決定される。

シンチレータ１３から光ファイバ１４に入射した光のうち、光ファイバ１４の軸線方向に対して臨界角θよりも大きい角度で入射した光（例えば軌跡Ｒ１２を通る光）は、コア１４ａとクラッド１４ｂとの境界面で全反射できず、光ファイバ１４外へ出射する。このように、シンチレータ１３で発生し、光ファイバ１４側へ向けて進む光のうち、２π（１−ｃｏｓθ）の範囲内の光のみが全反射を繰り返して光ファイバ１４内で伝送される。

本実施形態では、図４に示すように光ファイバ１４に反射部１４ｄを設けることにより、光ファイバ１４外へ出射しようとする光を乱反射させる。反射部１４ｄで乱反射した光の一部は、コア１４ａとクラッド１４ｂとの境界面に向けて全反射可能な角度で入射する。このように、反射部１４ｄを設けることにより、光ファイバ１４外へ出射しようとする光の一部を、光ファイバ１４内で伝送することができる。

反射部１４ｄは、シンチレータ１３から光ファイバ１４に入射した光が、光ファイバ１４外へ直接出射する領域に設けられている。クラッド１４ｂの外周面において反射部１４ｄが設けられる長さＬは、次の式で求めることができる。
Ｌ＝φ／ｔａｎθ
なお、φはクラッド１４ｂの直径、θは光ファイバ１４内を通る光が全反射するための臨界角とする。

次に、シンチレータ１３によって発生した光を光ファイバ１４によって伝送し、光検出器１５おいて検出した結果を図７を用いて説明する。ここでは、開口数が０．２２、直径が１ｍｍの光ファイバ１４を用いた。また、反射部１４ｄを設ける長さＬを６ｍｍとした。また、図７に示す数値は、５回ずつ測定を行った場合の値を示している。

図７に示すように、反射部１４ｄを設けた場合、光検出器１５の検出結果は、０．２４±０．０２７ｍＷとなった。一方、反射部１４ｄを設けていない場合、光検出器１５の検出結果は、０．１３２±０．０１０ｍＷとなった。このように、反射部１４ｄを設けることによって、１．６倍程度、光ファイバ１４によって伝送される光量が多くなった。

本実施形態は以上のように構成され、シンチレータ１３で発生した光を伝送する光ファイバ１４のクラッド１４ｂの外周面に、反射部１４ｄが設けられている。これにより、光ファイバ１４のシンチレータ１３側の端部において、光ファイバ１４内に入射した光が反射部１４ｄで乱反射する。乱反射した光の一部は、光ファイバ１４外へ透過することなく光ファイバ１４内を進む。これにより、光ファイバ１４に入射した光が光ファイバ１４外へ透過してしまうことを抑制できる。従って、光ファイバ１４内に入射した光の損失が抑制でき、線量算出部２１において算出される中性子線量の算出精度の低下を抑制することができる。

ここで、照射する中性子線Ｎの線量を精度良く算出するには、シンチレータ１３によって検出された中性子線Ｎとガンマ線とを弁別する必要がある。このため、シンチレータ１３での検出結果が適切に光検出器１５へ伝送されない場合、検出のデータ量が少なくなり、中性子線Ｎとガンマ線とを精度良く弁別することが困難となる。そこで本実施形態のように、光検出器１５に入射する光の量が多くなると、光検出器１５から線量算出部２１へ出力される電気信号の総数が多くなる。これにより、線量算出部２１は、多くの情報（電気信号）に基づいて中性子に関する信号とガンマ線に関する信号とを弁別する処理を行うことが可能となり、中性子に関する信号とガンマ線に関する信号とを弁別しやすくなる。これにより、線量算出部２１は、中性子線Ｎの線量を精度良く算出することができる。

光ファイバ１４に光を入射させた場合、光ファイバ１４内に光が入射するときの角度の関係から光を入射させた側の端部近傍において、光が光ファイバ１４外へ透過してしまうことが多い。一方、光ファイバ１４内をある程度進んだ光は、光ファイバ１４内で全反射されるため光ファイバ１４外へ透過することが少ない。そこで、光が透過しやすい部分であるシンチレータ１３側端部から予め定められた長さＬに達する位置まで反射部１４ｄを設けることにより、光ファイバ１４外へ透過する光を効果的に抑制することができる。

クラッド１４ｂの外周面において反射部１４ｄを形成する長さＬを、上述したようにＬ＝φ／ｔａｎθを満たす長さとする。この場合には、光ファイバ１４におけるシンチレータ１３側端部において、光が光ファイバ１４外へ透過しやすい部位のみに反射部１４ｄを設けることができる。

クラッド１４ｂの外周面に酸化チタンを塗布して反射部１４ｄを形成することにより、反射部１４ｄを容易に形成することができる。

中性子捕捉療法装置１では、患者に照射される中性子線の一部を用いて中性子線の線量を測定している。患者の治療に用いる中性子線を多くして効率的な治療を行うためには、中性子線の測定のために用いられる中性子線の量は少ないことが望ましい。そこで、この中性子捕捉療法装置１では、シンチレータ１３から光ファイバ１４内に入射した光の損失が抑制できるため、少ない入光量であっても効率よく中性子線量を算出することができる。これにより、中性子線の測定のために患者に照射される中性子線の線量の減少を抑制することができ、患者の治療を効率よく行うことが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、光ファイバ１４のシンチレータ１３側の端部から、上述した式Ｌ＝φ／ｔａｎθで求められる長さＬに達する位置まで反射部１４ｄを設けるものとした。例えばシンチレータ１３の大きさが大きい等の場合にはシンチレータ１３の大きさを考慮して反射部１４ｄを設けてもよい。具体的には、シンチレータ１３における光ファイバ１４が当接する側面に対して反対側の側面を基準とする。そして、クラッド１４ｂの外周面において、基準としたシンチレータ１３の反対側の側面から長さＬに達する位置まで反射部１４ｄを設けてもよい。この場合には、シンチレータ１３の大きさを考慮して、光ファイバ１４外へ出射しようとする光のみを反射部１４ｄによって乱反射させることができる。

また、光ファイバ１４のクラッド１４ｂの外周面に反射部１４ｄを設けて光を乱反射させたが、図６に示す光ファイバ１４Ａのように、クラッド１４ｂの外周面にテクスチャ構造を有するテクスチャ面１４ｔを形成してもよい。なお、テクスチャ面１４ｔは、三角錐又は四角錘等の錘形状を有する凸部を複数設けることによって形成されている。また、テクスチャ面１４ｔに形成される凸部の谷の間隔及び深さ（突出高さ）は、シンチレータ１３で発生した光の波長λよりも大きい（長い）。これにより、光ファイバ１４Ａ外へ出射しようとする光をテクスチャ面１４ｔで乱反射させることができ、光ファイバ１４Ａ外へ光が透過してしまうことを抑制できる。また、テクスチャ面１４ｔに反射部１４ｄを蒸着させてもよい。この場合には、光ファイバ１４Ａ外へ出射しようとする光をより一層乱反射させることができる。

また、上記実施形態では、中性子線検出装置を中性子捕捉療法装置１に適用しているが、中性子線検出装置の用途は限定されない。例えば、原子炉の運転状態を監視するモニタとして、本発明の中性子線検出装置を適用してもよい。また、物理実験で使用される加速中性子を測定する際に本発明の中性子線検出装置を使用してもよい。また、非破壊検査用の中性子照射装置において、本発明の中性子線検出装置を使用してもよい。

１…中性子捕捉療法装置、２…サイクロトロン（加速器）、７…ターゲット、１２…中性子線検出器（中性子線検出装置）、１３…シンチレータ、１４，１４Ａ…光ファイバ、１４ｄ…反射部（散乱用塗料）、２１…線量算出部（中性子線検出装置、算出部）。

Claims

中性子線を検出する中性子線検出装置であって、
放射線が入射すると光を発生させるシンチレータと、
前記シンチレータで発生した前記光を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバによって伝送された前記光に基づいて中性子線量を算出する算出部と、を備え、
前記光ファイバは、前記シンチレータ側端部の壁部に前記光を乱反射させる反射部を有する、中性子線検出装置。
前記反射部は、前記光ファイバの壁部において、前記シンチレータ側端部から予め定められた長さに達する位置まで形成されている、請求項１に記載の中性子線検出装置。
前記光ファイバの直径をφとし、前記光ファイバ内を通る光が前記光ファイバ内で全反射するときの臨界角をθとし、前記反射部が形成される前記予め定められた長さをＬとしたときに、
Ｌ＝φ／ｔａｎθ
を満たす、請求項２に記載の中性子線検出装置。
前記反射部は、散乱用塗料によって形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子線検出装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の中性子線検出装置を備えた中性子捕捉療法装置。