JP2015175658A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】バックグラウンドを低減する。【解決手段】放射線検出器１０は、デュワー２３の内部にクライオスタット２１の一部を挿入するための開口部を形成するデュワーフランジに、クライオスタット２１とデュワー２３とを電気的に絶縁するとともに放射線を遮蔽する第１遮蔽部材２５を備えている。放射線検出器１０は、クライオスタット２１のうち伝熱部を収容する部位において、検出部を収容する部位よりも細い部分２１ａに第２遮蔽部材２６を備えている。放射線検出器１０は、デュワー２３の上面２３Ａを覆うようにして装着される第３遮蔽部材２７を備えている。放射線検出器１０のデュワー２３は、第４遮蔽部材２８を介して検出器台３３に支持されている。第１から第４遮蔽部材２５〜２８はタングステン含有樹脂によって形成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、放射線検出器に関する。

従来、水平型のクライオスタットを備える放射線検出器を遮蔽材によって取り囲む放射線遮蔽装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２９８５７４号公報

ところで、上記従来技術に係る放射線遮蔽装置によれば、水平方向に伸びるクライオスタットを取り囲むように遮蔽材を配置するので、縦型のクライオスタットを備える放射線検出器に比べて、より多くの遮蔽材が必要となり、放射線遮蔽装置の大きさおよび重量が増大してしまうという問題が生じる。これに対して縦型のクライオスタットの場合には、鉛直方向に伸びるクライオスタットの周囲を取り囲むために必要となる遮蔽材を少なくすることができる。しかしながら、クライオスタットが伸びる鉛直方向の下方には液体窒素などの冷媒を収容するデュワーが存在するので、クライオスタットが伸びる鉛直方向に沿って侵入する放射線を遮蔽することが困難であるという問題が生じる。このような問題が生じることに対して、例えば、検出器本体に熱的に接触するとともにデュワー内の液体窒素によって冷却される冷却棒を延長して、冷却棒が通る穴の開いた補助遮蔽部を放射線遮蔽装置の下部に追加すると、放射線遮蔽装置の構成を変更することになり、煩雑な手間を要するという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バックグラウンドを低減することが可能な放射線検出器を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る放射線検出器は、検出部と、前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、前記検出部および前記伝熱部を内部に収容するクライオスタットと、前記クライオスタットにおいて前記伝熱部を収容する部位の表面に装着される放射線遮蔽部材と、を備え、前記放射線遮蔽部材は、タングステン含有樹脂を有する。

（２）上記（１）に係る放射線検出器は、前記放射線遮蔽部材は、前記伝熱部を収容する部位において前記検出部を収容する部位よりも細い部分に装着される。

（３）上記（１）または（２）に係る放射線検出器は、前記伝熱部を収容する部位の少なくとも一部が挿入される開口部を有するとともに前記伝熱部を冷却する冷媒を収容する冷却容器を備え、前記放射線遮蔽部材は、前記開口部において前記伝熱部を収容する部位と前記冷却容器とを電気的に絶縁する。

（４）本発明の一態様に係る放射線検出器は、検出部と、前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、前記検出部および前記伝熱部を内部に収容するクライオスタットと、前記伝熱部を収容する部位の少なくとも一部が挿入される開口部を有するとともに前記伝熱部を冷却する冷媒を収容する冷却容器と、前記冷却容器の底面に設けられて前記冷却容器を電気的に絶縁する放射線遮蔽部材と、を備え、前記放射線遮蔽部材は、タングステン含有樹脂を有する。

（５）本発明の一態様に係る放射線検出器は、検出部と、前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、前記検出部および前記伝熱部を内部に収容するクライオスタットと、前記伝熱部を収容する部位の少なくとも一部が挿入される開口部を有するとともに前記伝熱部を冷却する冷媒を収容する冷却容器と、前記冷却容器の上面に装着される放射線遮蔽部材と、を備え、前記放射線遮蔽部材は、タングステン含有樹脂を有する。

（６）上記（１）から（５）の何れか１つに係る放射線検出器では、前記クライオスタットは鉛直方向に縦長に配置され、前記検出部は、前記クライオスタットの鉛直方向上方の先端部に配置され、前記伝熱部は、前記検出部から鉛直方向下方に向かい伸びるように配置される。

上記（１）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、クライオスタットにおいて伝熱部を収容する部位の表面に装着される放射線遮蔽部材がタングステン含有樹脂を有するので、放射線検出器の周囲を取り囲む既存の遮蔽体の構成を変更すること無しに、所望の絶縁性および遮蔽性を確保することができる。

上記（２）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、クライオスタットにおいて検出部を収容する部位よりも細い部分に装着される放射線遮蔽部材を備えるので、検出部に対する遮蔽性を向上させることができる。
上記（３）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、放射線遮蔽部材はクライオスタットを電気的に絶縁するので、クライオスタットと、放射線検出器の周囲を取り囲む既存の遮蔽体および冷却容器との間で所望の絶縁性を確保することができる。これにより、既存の遮蔽体の構成を変更すること無しに、所望の絶縁性および遮蔽性を確保することができる。

上記（４）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、クライオスタットが冷却容器から鉛直方向の上方に伸びるように配置される場合において、冷却容器の底面よりも下方の領域からクライオスタットが伸びる方向に沿って検出部に侵入する放射線を遮蔽することができる。しかも、放射線遮蔽部材は冷却容器を電気的に絶縁するので、冷却容器と、冷却容器を支持する支持部材との間で所望の絶縁性を確保することができる。これにより、既存の遮蔽体の構成を変更すること無しに、所望の絶縁性および遮蔽性を確保することができる。

上記（５）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、冷却棒が冷却容器から鉛直方向の上方に伸びるように配置される場合において、冷却容器の上面よりも下方の領域から冷却棒が伸びる方向に沿って検出器本体に侵入する放射線を遮蔽することができる。これにより、既存の遮蔽体の構成を変更すること無しに、所望の遮蔽性を確保することができる。

上記（６）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、検出部の周囲を取り囲むように配置される遮蔽体の大きさおよび重量の増大を抑制しつつ、クライオスタットが伸びる方向に沿って検出部に侵入する放射線を遮蔽することができ、所望の遮蔽性を確保することができる。

本発明の実施の形態に係る放射線検出器の構成図である。 本発明の実施の形態に係る放射線検出器のクライオスタットの一部を破断して示す斜視図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る放射線検出器の構成図である。

以下、本発明の一実施形態に係る放射線検出器について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態による放射線検出器１０は、図１および図２に示すように、放射線遮蔽体１１内に配置された試料容器１２の試料から放出される放射線を検出する。
放射線検出器１０は、例えばゲルマニウム半導体検出器やシリコン半導体検出器などの半導体検出器である。

放射線検出器１０は、垂直型のクライオスタット２１において、放射線の入射窓（図示略）を有するエンドキャップハウジング２２の内部の真空領域に、放射線に対して有感なゲルマニウム結晶やシリコン結晶などの半導体結晶（図示略）を保持している。
半導体結晶に形成された結晶電極（図示略）はエンドキャップハウジング２２の内部に収容された電荷型前置増幅器（図示略）に接続されている。
電荷型前置増幅器は半導体結晶に入射した放射線のエネルギーに応じた波高値を有する出力信号パルスを外部に露出した出力端子（図示略）から出力する。
これにより放射線検出器１０は、半導体結晶および電荷型前置増幅器を検出部としてクライオスタット２１の内部に備えている。

クライオスタット２１は、検出部に熱的に接続される伝熱部（図示略）を内部に収容している。伝熱部は、デュワー２３の内部に貯溜される液体窒素に浸漬される銅からなる冷却棒２４および伝熱部材（図示略）などを備え、検出部を熱的な接触により冷却する。伝熱部は、鉛直方向に伸びるクライオスタット２１の内部において、検出部から鉛直方向下方に向かい伸びるように配置される。
デュワー２３は、クライオスタット２１のうち伝熱部を収容する部位の少なくとも一部を内部に挿入するための開口部２３ａを形成するデュワーフランジ２３ｂを備えている。
放射線検出器１０は、デュワーフランジ２３ｂの開口部２３ａにおいてクライオスタット２１とデュワー２３との間に装着される第１遮蔽部材２５を備えている。第１遮蔽部材２５は、クライオスタット２１を挿入するための貫通孔（図示略）を有する円環板状に形成されている。第１遮蔽部材２５は、クライオスタット２１とデュワー２３とを電気的に絶縁するとともに放射線を遮蔽する。つまり、放射線検出器１０は、クライオスタット２１とデュワー２３との間において電気的な絶縁のために設けられる部材を、放射線の第１遮蔽部材２５としている。第１遮蔽部材２５は、タングステン粒子が混入された樹脂であるタングステン含有樹脂によって形成されている。

放射線検出器１０は、クライオスタット２１のうち伝熱部を収容する部位において、検出部を収容する部位よりも細い部分２１ａに装着される第２遮蔽部材２６を備えている。第２遮蔽部材２６は、エンドキャップハウジング２２と第１遮蔽部材２５との間に配置されている。第２遮蔽部材２６は、クライオスタット２１を挿入するための貫通孔（図示略）を有する円環板状に形成されている。第２遮蔽部材２６は、電気的な絶縁性と放射線に対する遮蔽性とを有し、タングステン粒子が混入された樹脂であるタングステン含有樹脂によって形成されている。

放射線検出器１０は、デュワー２３の上面２３Ａを覆うようにして装着された第３遮蔽部材２７を備えている。第３遮蔽部材２７は、電気的な絶縁性と放射線に対する遮蔽性とを有し、タングステン粒子が混入されたシート状の樹脂であるタングステン含有樹脂によって形成されている。

放射線遮蔽体１１は、放射線検出器１０および測定対象の試料を保持するマリネリ容器などの試料容器１２を内部に収容して、放射線検出器１０をバックグラウンド放射線から遮蔽する。
放射線遮蔽体１１は、複数の部材（図示略）によって構成された箱型に形成されている。放射線遮蔽体１１は、鉛を有する鉛遮蔽部（図示略）と、鉛遮蔽部の表面を被覆するように設けられた鋼材からなる鋼材遮蔽部（図示略）と、鋼材遮蔽部の表面を被覆する腐食防止用などの非導電性の塗膜（図示略）と、を備えている。放射線遮蔽体１１は、内面上に、無酸素銅からなる第１内張（図示略）と、アクリルなどの樹脂からなる第２内張（図示略）とを備えている。
放射線遮蔽体１１は、放射線検出器１０の検出器本体を構成するエンドキャップハウジング２２が挿入される貫通孔１１ａを備えている。

放射線遮蔽体１１は、架台３１に載置されている。架台３１は、腐食防止用などの非導電性の塗膜によって被覆された表面を有する鋼材などによって箱型に形成されている。架台３１は、デュワー２３を内部に収容している。
架台３１は、ベース３２に載置されている。ベース３２は、腐食防止用などの非導電性の塗膜によって被覆された表面を有する鋼材などによって板状に形成され、表面上に載置された架台３１を支持する。

架台３１の内部において、アルミニウムなどの金属によって板状に形成された検出器台３３は、表面上に載置された第４遮蔽部材２８を介して放射線検出器１０のデュワー２３を支持する。第４遮蔽部材２８は、電気的な絶縁性と放射線に対する遮蔽性とを有し、タングステン粒子が混入されたシート状の樹脂であるタングステン含有樹脂によって形成されている。
高さ調整機構３４は、検出器台３３の鉛直方向の高さ位置を調整可能である。
スライド機構３５は、検出器台３３の水平方向のスライド移動によって、放射線検出器１０のデュワー２３を架台３１の内部に搬入および内部から搬出する。

上述したように、本実施の形態による放射線検出器１０によれば、クライオスタット２１とデュワー２３との間において電気的な絶縁のために設けられる部材を、タングステン含有樹脂による放射線の第１遮蔽部材２５とすることで、放射線検出器１０の周囲を取り囲む既存の放射線遮蔽体１１の構成を変更すること無しに、所望の絶縁性および遮蔽性を確保することができる。

さらに、クライオスタット２１のうち伝熱部を収容する部位において検出部を収容する部位よりも細い部分にタングステン含有樹脂による第２遮蔽部材２６を装着することにより、クライオスタット２１が伸びる方向に沿ってエンドキャップハウジング２２内の半導体結晶に侵入する放射線を遮蔽することができる。しかも、第２遮蔽部材２６はクライオスタット２１を電気的に絶縁するので、クライオスタット２１と、放射線検出器１０の周囲を取り囲む既存の放射線遮蔽体１１およびデュワー２３との間で所望の絶縁性を確保することができる。これにより、既存の放射線遮蔽体１１の構成を変更すること無しに、所望の絶縁性および遮蔽性を確保することができる。

さらに、第３遮蔽部材２７を備えるので、クライオスタット２１がデュワー２３から鉛直方向の上方に伸びるように配置される場合において、デュワー２３の上面２３Ａよりも下方の領域から冷却棒２４が伸びる方向に沿ってエンドキャップハウジング２２内の半導体結晶に侵入する放射線を遮蔽することができる。これにより、既存の放射線遮蔽体１１の構成を変更すること無しに、所望の遮蔽性を確保することができる。

さらに、クライオスタット２１がデュワー２３から鉛直方向の上方に伸びるように配置される場合において、デュワー２３の底面２３Ｂよりも下方の領域からクライオスタット２１が伸びる方向に沿ってエンドキャップハウジング２２内の半導体結晶に侵入する放射線を遮蔽することができる。しかも、第４遮蔽部材２８はデュワー２３を電気的に絶縁するので、デュワー２３と、デュワー２３支持する検出器台３３との間で所望の絶縁性を確保することができる。これにより、既存の放射線遮蔽体１１の構成を変更すること無しに、所望の絶縁性および遮蔽性を確保することができる。

さらに、垂直型のクライオスタット２１に対して第１から第４遮蔽部材２５〜２８を備えるので、エンドキャップハウジング２２の周囲を取り囲むように配置される放射線遮蔽体１１の大きさおよび重量の増大を抑制しつつ、クライオスタット２１が伸びる方向に沿ってエンドキャップハウジング２２内の半導体結晶に侵入する放射線を遮蔽することができ、所望の遮蔽性を確保することができる。

さらに、第１から第４遮蔽部材２５〜２８のうち、第２および第４遮蔽部材２６，２８は、放射線検出器１０および放射線遮蔽体１１に対して容易に設けることができる。
また、第１から第４遮蔽部材２５〜２８のうち、第１および第２遮蔽部材２５，２６は、エンドキャップハウジング２２内の半導体結晶に対する立体角を大きく設定することができ、遮蔽性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、第１から第４遮蔽部材２５〜２８を備えるとしたが、これに限定されず、第１から第４遮蔽部材２５〜２８の少なくとも何れか１つを備えてもよい。

なお、上述した実施の形態において、第１および第２遮蔽部材２５，２６は円環板状の成形品に限定されず、例えばシート状のタングステン含有樹脂がクライオスタット２１の表面に巻き付けなどによって積層されることで形成されてもよい。
この場合には、第１および第２遮蔽部材２５，２６の形状および装着位置などを適宜に調整することができる。

なお、上述した実施の形態においては、クライオスタット２１の内部に収容される伝熱部は、デュワー２３の内部に貯溜される液体窒素によって冷却されるとしたが、これに限定されない。伝熱部は、電気冷却装置（図示略）によって冷却されてもよい。
この変形例に係る放射線検出器１０は、図３に示すように、鉛直方向に縦長に形成されたクライオスタット２１の鉛直方向上方の先端部におけるエンドキャップハウジング２２の内部に検出部が収容されている。クライオスタット２１において内部に伝熱部を収容する部位は、検出部から鉛直方向下方に向かい伸びた後に、外部の電気冷却装置に向かい湾曲している。この変形例の放射線検出器１０は、例えば、クライオスタット２１のうち伝熱部を収容する部位において、検出部を収容する部位よりも細い部分２１ａに装着される第２遮蔽部材２６を備えている。

なお、上述した実施の形態において、第１から第４遮蔽部材２５〜２８を形成するタングステン含有樹脂は、電気的な絶縁性と放射線に対する遮蔽性とを有するとしたが、これに限定されず、少なくとも放射線に対する遮蔽性を有していればよい。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…放射線検出器、１１…放射線遮蔽体、１２…試料容器、２１…クライオスタット、２２…エンドキャップハウジング、２３…デュワー、２３ａ…開口部、２４…冷却棒、２５…第１遮蔽部材、２６…第２遮蔽部材、２７…第３遮蔽部材、２８…第４遮蔽部材、３１…架台、３２…ベース、３３…検出器台、３４…高さ調整機構、３５…スライド機構

Claims (6)

1. 検出部と、
   前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、
   前記検出部および前記伝熱部を内部に収容するクライオスタットと、
   前記クライオスタットにおいて前記伝熱部を収容する部位の表面に装着される放射線遮蔽部材と、
   を備え、
   前記放射線遮蔽部材は、タングステン含有樹脂を有する、
   ことを特徴とする放射線検出器。
2. 前記放射線遮蔽部材は、前記伝熱部を収容する部位において前記検出部を収容する部位よりも細い部分に装着される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記伝熱部を収容する部位の少なくとも一部が挿入される開口部を有するとともに前記伝熱部を冷却する冷媒を収容する冷却容器を備え、
   前記放射線遮蔽部材は、前記開口部において前記伝熱部を収容する部位と前記冷却容器とを電気的に絶縁する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。
4. 検出部と、
   前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、
   前記検出部および前記伝熱部を内部に収容するクライオスタットと、
   前記伝熱部を収容する部位の少なくとも一部が挿入される開口部を有するとともに前記伝熱部を冷却する冷媒を収容する冷却容器と、
   前記冷却容器の底面に設けられて前記冷却容器を電気的に絶縁する放射線遮蔽部材と、を備え、
   前記放射線遮蔽部材は、タングステン含有樹脂を有する、
   ことを特徴とする放射線検出器。
5. 検出部と、
   前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、
   前記検出部および前記伝熱部を内部に収容するクライオスタットと、
   前記伝熱部を収容する部位の少なくとも一部が挿入される開口部を有するとともに前記伝熱部を冷却する冷媒を収容する冷却容器と、
   前記冷却容器の上面に装着される放射線遮蔽部材と、を備え、
   前記放射線遮蔽部材は、タングステン含有樹脂を有する、
   ことを特徴とする放射線検出器。
6. 前記クライオスタットは鉛直方向に縦長に配置され、
   前記検出部は、前記クライオスタットの鉛直方向上方の先端部に配置され、
   前記伝熱部は、前記検出部から鉛直方向下方に向かい伸びるように配置される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の放射線検出器。

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