JP2015528103A - 反射裏材を有するｏｓｌセンサ - Google Patents

反射裏材を有するｏｓｌセンサ Download PDF

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Abstract

光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサが提供され、これは反射裏材を有し、当該反射裏材は、ＯＳＬセンサの光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）を励起光に曝露する効率を改善し、かつＯＳＬＭにより発せられたルミネセンス光を検出する効率を増大させるためのものである。

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、「反射裏材を有するＯＳＬセンサ」の名称で、Akselrodらにより２０１３年６月２１日に出願された米国特許出願第１３／９２３，４８９号の優先権の利益を請求し、この米国出願は、２０１２年６月２２日に出願された「携帯用ＯＳＬリーダーのための新規光学システム」の名称によるAkselrodらの米国仮特許出願第６１／６６３，２２３号、および２０１２年６月２２日に出願された「未知の放射線量の高速測定のための方法および装置」の名称によるDillinらの米国仮特許出願第６１／６６３，２４１号の優先権の利益を請求し、その全体の内容および開示について参照により本明細書中に援用されている。
本発明は、光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサに関する。
ＯＳＬセンサの光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）がＯＳＬリーダーから励起光を吸収することに関して、およびＯＳＬリーダーがＯＳＬセンサのＯＳＬＭによって発せられたルミネセンス光（luminescent light）を回収することに関して高効率を有するＯＳＬセンサを製造することが課題である。
第１の広範な局面によれば、本発明は、デバイスであって、線量計スレッドを備え、線量計スレッドが、１つまたはそれ以上の光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを備え、各ＯＳＬセンサが、線量計スレッドの凹部内に備え付けられた光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）、および凹部内に位置づけられた反射裏材を備え、ここで凹部が、基部を有する円筒カップ形状凹部であり、そして反射裏材が、ＯＳＬＭと凹部の基部との間に位置付けられている、デバイスを提供する。
第２の広範な局面によれば、本発明は、デバイスであって、線量計スレッドを備え、線量計スレッドが、１つまたはそれ以上の光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを備え、各ＯＳＬセンサが、線量計スレッドの凹部内に備え付けられた光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）、および線量計スレッド内に備え付けられた反射裏材を備え、ここで凹部が、基部を有する円筒カップ形状凹部であり、凹部の基部が、反射裏材の表面の一部を備え、反射裏材が、凹部の基部よりも大きい表面領域を有し、そしてＯＳＬＭがディスク形状である、デバイスを提供する。
第３の広範な局面によれば、本発明は、デバイスであって、線量計スレッドを備え、線量計スレッドが、反射裏材、１つまたはそれ以上の光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを備え、各ＯＳＬセンサが、線量計スレッドの凹部内に備え付けられた光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）、および反射裏材を備え、ここで凹部が、基部を有する円筒カップ形状凹部であり、各ＯＳＬセンサの凹部の基部、反射裏材の一部を備え、そして各ＯＳＬセンサのＯＳＬＭがディスク形状である、デバイスを提供する。
添付の図面は、本明細書中で援用され、かつこの明細書の一部を構成し、本発明の例示の実施形態を示し、そして上記の一般的記載および以下の詳細な説明と一緒になって本発明の特徴を説明する役割を果たす。
３つのＯＳＬセンサを有する本発明の線量計スレッドの模式的な平面図である。 図１の線量計スレッドの断面図である。 ３つのＯＳＬセンサを有する本発明の線量計スレッドの模式的な平面図である。 図３の線量計スレッドの断面図である。 ３つのＯＳＬセンサを有する本発明の線量計スレッドの模式的な平面図である。 図５の線量計スレッドの断面図である。 ３つのＯＳＬセンサを有する本発明の線量計スレッドの模式的な平面図である。 図７の線量計スレッドの断面図である。 ３つのＯＳＬセンサを有する本発明の線量計スレッドの模式的な平面図である。 図９の線量計スレッドの断面図である。 ＯＳＬリーダーを有する光学システムの模式的形態の図である
（定義）
用語の定義が該用語の一般的に使用される意味から外れる場合は、出願人は、特に示さない限りは、以下に提供される定義を用いることを意図する。
本発明の目的のために、方向の用語、例えば、「上部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「左」、「右」、「水平」、「垂直」、「上向き(upward)」、「下向き(downward)」などは本発明の種々の実施形態を記載する際の便宜のために単に使用される。
本発明の目的のために、値、特性または他の因子を用いた数学的計算または論理的決定を行うことによって、その数値が引き出された場合、数値または特性は、特定の値、特性、状態の充足、または他の因子に「基づく」。
本発明の目的のために、用語「Ａｌ２Ｏ３材料」は主にＡｌ２Ｏ３から構成される材料を言う。Ａｌ２Ｏ３材料の例は、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ（炭素でドープしたＡｌ２Ｏ３）である。
本発明の目的のために、用語「入射角」は、放射曲線の方向と検出面に対して直角（垂直）直線との間の角を言う。
本発明の目的のために、用語「近接(close proximity)」は、特定の媒体における荷電粒子の貫通範囲に匹敵する距離を言う。
本発明の目的のために、用語「コンパレータＯＳＬセンサ」は、参照フィルタ材料から製造された参照フィルタを含み、そしてＸ線またはガンマ線の非常に低いエネルギーにて参照センサにより決定される線量を調節するために使用されるＯＳＬセンサを言う。本発明のいくつかの実施形態では、コンパレータＯＳＬセンサの参照フィルタは、ＯＳＬＭ上に付与された参照フィルタ材料の薄層コーティングであり得るか、あるいは参照ＯＳＬセンサにおけるＯＳＬＭに隣接した薄層フィルムまたはディスクとして備え付けられ得る。本発明の１つの実施形態では、参照フィルタは、線量計スレッドの円筒カップ形状の凹部にすべて備え付けられる、ＯＳＬＭと、ディスク形状のフィルタの基部との間に備え付けられるディスクの形状であってもよい。本発明の１つの実施形態においては、コンパレータＯＳＬセンサのＯＳＬＭは、参照フィルタの参照フィルタ材料と混合されていてもよく、ＯＳＬＭは参照フィルタ材料中に埋め込まれているかまたは懸濁している。
本発明の目的のために、用語「コンピュータ」は個別のコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、メインフレームコンピュータ、ミニコンピュータ等）を含むソフトウエアを実行する任意のタイプのコンピュータまたは他のデバイスを言う。コンピュータはまた、電子デバイス（例えば、スマートフォン、ｅブックリーダー、携帯電話、テレビ、携帯電子ゲーム機、家庭用ゲーム機、圧縮オーディオまたはビデオプレーヤー（例えばＭＰ３プレイヤー）、ブルーレイプレイヤー、ＤＶＤプレイヤー等）を言う。さらに、用語「コンピュータ」は、任意のタイプのコンピュータネットワーク（例えば、ビジネスにおけるコンピュータネットワーク、コンピュータバンキング、クラウド、インターネットなど）を言う。
本発明の目的のために、用語「コンバータ材料」は、ＯＳＬセンサと接触して使用されるコンバータ材料を言う。例えば、コンバータ材料は、反跳(recoil)またはノックアウト(knockout)陽子に非電離中性子放射線を変換し得、ＯＳＬセンサによって検出され得る。「コンバータ材料」の例としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）がある。水素を含有せずかつ参照コンバータ材料として使用され得る「コンバータ材料」の他の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がある。本発明のいくつかの実施形態においては、コンバータ材料は、ＯＳＬＭ上の薄層コーティングとして付与されてもよく、中性子感応性ＯＳＬＭセンサのＯＳＬＭに隣接する薄層フィルムまたはディスクとして搭載されてもよい。本発明の１つの実施形態においては、コンバータ材料は、線量計スレッドの円筒カップ形状の凹部にすべて備え付けられる、ＯＳＬＭと、ディスク形状のフィルタとの間に備え付けられるディスクの形状であってもよい。本発明の１つの実施形態においては、線量計スレッドの本体は、ＨＤＰＥまたはＰＥのようなコンバータ材料から作られており、全体の線量計スレッドは、線量計スレッドに備え付けられたＯＳＬＭのためのコンバータ材料として作用し得る。本発明の別の実施形態においては、ＯＳＬＭはコンバータ材料と混合されてもよく、ＯＳＬＭはコンバータ材料中に埋め込まれるかまたは懸濁している。
本発明の目的のために、用語「円筒カップ形状」とは、円筒の上部または底部が取り外された正円筒の一般形状を有する凹部を言い、すなわち、このフィルタはディスク形状の底部または上部と、それらから延びる円筒状の壁面とを有する。壁面、上部または底部は、線量計に所望される放射線に対する角度およびエネルギー補償応答に依存して、同じ材料または異なる材料から形成されていてもよい。円筒カップ形状の凹部の底部に開口部があってもよい。
本発明の目的のために、用語「エネルギー補償材料」は、ＯＳＬＭとガンマ照射源またはＸ線照射源との間に配置された場合に、補償またはフィルタ材料がなく曝されたＯＳＬＭと比較して、ガンマエネルギーまたはＸ線エネルギーの範囲にわたって応答を改変する材料を言う。エネルギー補償材料の例としては、銅およびアルミニウムがある。
本発明の目的のために、用語「フィルタ」は、放射線感知材料（例えば、ＯＳＬＭ）および放射線源の間に配置され、そして放射線感知材料が受ける放射線に作用する任意の構造物を言う。例えば、フィルタは、エネルギー補償フィルタ、コンバータ、参照フィルタ、共形(conformal)ディスクなどであってもよい。本発明の１つの実施形態においては、エネルギー補償フィルタは、円筒カップ形状のフィルタであってもよい。フィルタは１つまたはそれ以上のフィルタ材料を含む。
本発明の目的のために、用語「フィルタ材料」は、フィルタが構成される１つまたは複数の材料を言う。例えば、フィルタのタイプに依存して、フィルタ材料が、エネルギー補償材料、コンバータ材料、参照フィルタ材料、共形材料などであってもよい。
本発明の目的のために、用語「重荷電粒子（ＨＣＰ）」は、陽子と同等またはそれより大きい質量を有する核またはイオンを言う。いくつかの代表的なものとして、限定はされないが、重荷電粒子の例としては、アルファ粒子、トリチウムイオン、陽子、反跳陽子などが挙げられる。
本発明の目的のために、用語「間接電離放射線」はＸ線、ガンマ線または中性子を言う。
本発明の目的のために、用語「電離放射線」は、正荷電および負荷電のイオン対に分子を解離することができるか、または気体、液体または固体中で原子から電子を除去する粒子線または電磁放射線を言う。１つの実施形態では、本発明のＯＳＬリーダーは電離放射線の線量を測定するために用いられ得る。
本発明の目的のために、用語「照射(irradiation)」とは、用語「照射」の従来の意味、すなわち、高エネルギー荷電粒子、例えば、電子、陽子、α粒子など、または可視光よりも短い波長の電磁放射線、例えば、ガンマ線、Ｘ線、紫外光など、または中性子への曝露を言う。
本発明の目的のために、用語「低透過性放射線」とは、放射線感知材料または吸収材における１００ミクロン（１００μ）未満の透過範囲を有する重荷電粒子からの放射線を言う。低透過性放射線の例としては：α粒子、反跳陽子などがある。
本発明の目的のために、用語「減速された中性子」とは、水素、重水素、炭素または他の軽原子を含有する減速材によって高速中性子を減速し、約0.025eV〜約10keVのエネルギー範囲における低エネルギー中性子が大きく寄与することにより製造される中性子を言う。
本発明の目的のために、用語「中性子・陽子コンバータ」とは、非電離中性子放射線を反跳またはノックアウト陽子（放射線センサにより検出され得る）に変換するために使用され得る、水素含有材料（例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ））を言う。
本発明の目的のために、用語「中性子感応性ＯＳＬセンサ」とは、中性子を検出するＯＳＬセンサを言う。中性子感応性ＯＳＬセンサはまた、Ｘ線およびガンマ線のような他のタイプの放射線を検出し得る。
本発明の目的のために、用語「ＯＳＬＭ」はＯＳＬ材料、すなわち、放射線への曝露（直接、間接、または低透過性）が光励起ルミネセンス技術を用いて決定され得る材料を言う。Ａｌ２Ｏ３材料（例えばＡｌ２Ｏ３：Ｃ）はＯＳＬＭの一例である。Ａｌ２Ｏ３材料が受容する放射線曝露の量は、Ａｌ２Ｏ３材料をレーザまたは発光ダイオード源からの緑色光で励起することにより測定され得る。Ａｌ２Ｏ３から発光した得られた青色光は、放射線曝露の量および励起光の強度に比例する。高および低エネルギー陽子とβ粒子との両方は、この技術で測定され得る。ＯＳＬ材料およびシステムに関するより多くの情報については、Millerに発行された米国特許第5,731,590号；Akselrodに発行された米国特許第6,846,434号；Schweitzerらに発行された米国特許第6,198,108号；Yoderらに発行された米国特許第6,127,685号；Akselrodらにより出願された米国特許出願第10/768,094号を参照のこと；これら全ては、その全体について参照により本明細書中に援用されている。光励起ルミネセンス線量測定法（Optically Stimulated Luminescence Dosimetry）、Lars Botter-Jensenら、Elesevier、2003年；Klemic, G.、Bailey, P.、Miller, K.、Monetti, M.、放射線テロリスト事象の余波における外放射線量測定法、Rad. Prot. Dosim, 120(1-4):242-249(2006)；Akselrod, M. S.、Kortov, V. S.、およびGorelova, E. A.、Al2O3:Cの調製と特性、Radiat. Prot. Dosim. 47, 159-164(1993)；およびAkselrod, M. S.、Lucas, A. C、Polf, J. C.、McKeever, S. W. S. Al2O3:Cの光励起ルミネセンス、Radiation Measurements, 29, (3-4), 391-399(1998)もまた参照のこと。これら全ては、その全体について参照により本明細書中に援用されている。
本発明の目的のために、用語「ＯＳＬリーダー」とは、ＯＳＬセンサにおけるＯＳＬＭを励起してルミネセンス光を発する励起光を生み出すデバイスを言う。特定の励起レジメ（連続励起、波長および強度の読み取り、ならびに種々のパルス持続期間、パルス周波数、パルス形状およびパルス間の時間を用いるパルス励起）の下で、発光強度は、約0.01mGy（１mrad）〜約100Gy(10,000rad)を超える範囲の放射線曝露に比例する。
本発明の目的のために、用語「ＯＳＬセンサ」とは、ＯＳＬＭから作られたまたはＯＳＬＭを含む放射線センサを言う。ＯＳＬセンサはＯＳＬリーダーを用いて読み取りが行われ得る。１つまたは複数のＯＳＬセンサが放射線線量計および／または線量計スレッドの一部であり得る。ＯＳＬセンサを含む放射線線量計および線量計スレッドの例は、Yoderらによる「線量計スレッド」と言う名称で２０１３年２月１２日に発行された米国特許第8,373,142号に記載かつ示されており、その全体の内容および開示は、本明細書中で参照により援用されている。
本発明の目的のために、用語「透過光子放射線」とは、宇宙からの、または例えば、Ｘ線装置または加速器における荷電粒子の加速または減速により生じた放射性核崩壊から生じるのと同等の、10keVと同等またはそれより高いエネルギーを有する短波長電磁放射線を言う。
本発明の目的のために、用語「透過β放射線」とは、宇宙からの、あるいは原子の放射線誘導電離によってまたは電場の加速によって生じた放射性核崩壊から生じるのと同等の、10keVと同等またはそれ以上のエネルギーを有する電子を言う。
本発明の目的のために、用語「部分」は、物体または材料の任意の部分を言い、これは、物体および材料の全体を含む。例えば、ルミネセンス材料の「部分」をカバーするコンバータは、ルミネセンス材料の１つまたはそれ以上の表面の一部または全てをカバーし得る。
本発明の目的のために、用語「パルス化光励起ルミネセンス」は、光の短い（すなわち、迅速なルミネセンス寿命未満の）パルス（例えば、レーザ光またはＬＥＤ光）の連続した流れを用いてＯＳＬセンサ中のＯＳＬ材料を励起し、各励起ＬＥＤパルス後の一定の遅延を伴って、当該流れの中のＬＥＤパルス間の時間のみＯＳＬセンサから発光を測定することによりＯＳＬセンサを読取る技術を言う。パルス化光励起ルミネセンス（ＰＯＳＬ）技術は、比較的長いルミネセンス遅延時間（すなわち、数十マイクロ秒から数十ミリ秒）を伴ってＯＳＬ材料を有するＯＳＬセンサの読み取りに用いられ得る。ＰＯＳＬにおける重要な要素は、ＯＳＬ材料からのＯＳＬ発光の遅延時間よりも著しく短いレーザまたはＬＥＤパルス幅の選択である。
本発明の目的のために、用語「放射線線量」は、ＯＳＬセンサが曝される特定のタイプの放射線のための放射線線量の値を言う。
本発明の目的のために、用語「放射線量測定」とは、用語「放射線量測定」の従来の意味、すなわち材料、物体または個体の体が受け取る吸収放射線量の量の測定を言う。
本発明の目的のために、用語「放射線感知材料」とは、放射線センサにおける放射線を感知するために用いる材料を言う。放射線感応性材料の例としては、ＯＳＬセンサのための光学励起ルミネセンス材料、熱ルミネセンス線量測定（ＴＬＤ）センサのための熱ルミネセンス材料などが挙げられる。
本発明の目的のために、用語「読み取り位置」は、ＯＳＬセンサがＯＳＬリーダーによって読み取られることを可能とするＯＳＬリーダーの光学エンジンに対する位置にあるＯＳＬセンサを言う。
本発明の目的のために、用語「反跳陽子」とは、水素原子源（例えば、ポリエチレンまたは高密度ポリエチレン）を含有するコンバータとの中性子の衝突により発生するそれらの陽子を言う。
本発明の目的のために、用語「参照フィルタ」とは、参照フィルタ材料を含むフィルタを言う。
本発明の目的のために、用語「参照フィルタ材料」は、Ｘ線およびガンマ線への有機コンバータ材料の放射線フィルタリングおよび光学吸収ならびに反射効果に類似するＸ線およびガンマ線へのフィルタリング効果を有する、所定の光学吸収および反射特性を有する非水素含有の炭素ベースの材料を言う。例えば、「参照フィルタ材料」は、フッ素化プラスチックであるポリテトラフルオロエチレン（ＤｕＰｏｎｔ社によりＴｅｆｌｏｎ（商標登録）の商品名で市販）があり、これは、中性子・陽子コンバータ材料である高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）に類似するＸ線およびガンマ線へのフィルタリング効果を有する。参照フィルタ材料は、光学励起およびルミネセンス光の両方に作用し、そしてＯＳＬセンサの読み取りの効果を増強するために用いられる。
本発明の目的のために、用語「参照ＯＳＬセンサ」とは、参照フィルタ材料を含むＯＳＬセンサであり、そしてコンバータ材料を参照フィルタに置き換えたことを除いて参照ＯＳＬセンサと同一である別のＯＳＬセンサによるＸ線およびガンマ線検出へのコンバータ材料の効果を決定するために使用されるＯＳＬセンサである。本発明のいくつかの実施形態においては、参照ＯＳＬセンサの参照フィルタの参照フィルタ材料は、ＯＳＬＭ上の薄層コーティングとして付与され得るか、あるいは参照ＯＳＬセンサ内のＯＳＬＭに近接する薄膜またはディスクとして備え付けられ得る。本発明の１つの実施形態では、参照フィルタは、線量計スレッドの円筒カップ形状凹部内にすべて備え付けられる、ＯＳＬＭと、ディスク形状のフィルタとの間に備え付けられるディスクの形状であってもよい。多くの放射線線量計のために、一列に配列された３つのＯＳＬセンサが用いられ、放射線線量計の最適の角度応答はしばしば、参照ＯＳＬセンサが中心ＯＳＬセンサである場合に向上する。本発明の１つの実施形態では、参照ＯＳＬセンサのＯＳＬＭは、参照フィルタの参照フィルタ材料と混合され得、ＯＳＬＭは参照フィルタ材料中で埋め込まれているかまたは懸濁している。
本発明の目的のために、用語「反射裏材」は、反射材料の断片、または反射コーティングを言い、これは、ＯＳＬリーダーから励起光を戻し反射し、ＯＳＬＭを通過させ、および／またはＯＳＬＭにより発せられた蛍光をＯＳＬリーダーに戻し反射する。例えば、ＯＳＬセンサの金属フィルタディスクは、励起光に対するＯＳＬＭの曝露の効率を向上させ、かつＯＳＬＭによって発せられたルミネセンス光の検出の効率を向上させる反射裏材として作用し得る。また、ＯＳＬＭが備え付けられる凹部の基部上にコートされた反射コーティングが、反射裏材として機能し得る。加えて、ＯＳＬＭが備え付けられる凹部内に備え付けられたフィルタ上にコートされた反射コーティングが、反射裏材として機能し得る。本発明のいくつかの実施形態では、反射裏材は、ディスク以外の形状を有し得る。例えば、反射裏材は、四角形、三角形、楕円形、菱型などであり得る。各ＯＳＬセンサにつき別々の反射裏材があってもよく、あるいは反射裏材は、線量計スレッドのいくつかのＯＳＬセンサによって共有されたフィルタであってもよい。本発明のいくつかの実施形態では、反射裏材は、ＯＳＬＭが備え付けられる凹部の基部上のアルミナイジングされたコーティングであってもよく、あるいはフィルタ上のアルミナイジングされたコーティングであってもよい。
本発明の目的のために、用途「スライド可能に備え付けられる」とは、デバイス内にまたはデバイス上に構成要素をスライドすることによりデバイスに備え付けられた構成要素を言う。例えば、１つまたはそれ以上のＯＳＬセンサを有する線量計スレッドは、当該線量計スレッドが備え付けられている放射線線量計の凹部の内外にスライドされ得る（例えば、Yoderらの２０１３年２月１２日に発行された「線量計スレッド」と言う名称の米国特許第8,373,142号（その全体の内容および開示は本明細書中で参照により援用される）に記載かつ示される）。
（説明）
ＯＳＬ材料およびシステムに関するより多くの情報については、Millerに発行された米国特許第5,731,590号；Akselrodに発行された米国特許第6,846,434号；Schweitzerらに発行された米国特許第6,198,108号；Yoderらに発行された米国特許第6,127,685号；Akselrodらにより出願された米国特許出願第10/768,094号を参照のこと；これら全ては、その全体について参照により本明細書中に援用されている。光励起ルミネセンス線量測定法（Optically Stimulated Luminescence Dosimetry）、Lars Botter-Jensenら、Elesevier、2003年；Klemic, G.、Bailey, P.、Miller, K.、Monetti, M.、放射線テロリスト事象の余波における外放射線量測定法、Rad. Prot. Dosim,印刷中；Akselrod, M. S.、Kortov, V. S.、およびGorelova, E. A.、Al2O3:Cの調製と特性、Radiat Prot. Dosim. 47, 159-164(1993)；およびAkselrod, M. S.、Lucas, A. C.、Polf, J. C.、McKeever, S. W. S. Al2O3:Cの光励起ルミネセンス、Radiation Measurements, 29, (3-4), 391-399(1998)もまた参照のこと。これら全ては、その全体について参照により本明細書中に援用されている。
１つの実施形態では、本発明は、ＯＳＬセンサがスレッド内に永久に埋め込まれることを可能にし、それによりセンサは、スレッドからＯＳＬセンサを分離する必要なく、励起光光源およびルミネセンス回収器までスレッドにより持ち運びされ得る。これは、管理の連鎖を助ける。なぜなら、線量計スレッドおよびＯＳＬセンサの特異性は、同一の識別ラベルまたはタグを全域に適用することを可能にするためである。また、スレッドはまたフィルタを含むために、線量計のすべての重要な要素の位置的配列は固定され、かつ分析のために分解されない。
放射線線量測定における最も困難な課題の１つは、異なる放射線、特に中性子により生じた線量の選別である。したがって、中性子は、このような結晶によって検出されるべき直接電離放射線（例えば、アルファ粒子、エネルギー陽子等）に変換される必要がある。高速中性子の線量測定のために、水素リッチなプラスチック（例えば、高密度ポリエチレン）由来の反跳陽子が好適である。それらは、体内に生じる水との相互作用に類似するからである。中性子のこれらのコンバータは、ルミネセンス材料と関連するか、ルミネセンス材料に付着するか、または他の場合はルミネセンス材料と接触し得、ルミネセンス材料と混合または溶け込まされ得る、あるいはルミネセンス材料の一部であってもよくまたは取り込まれ得る。放射性核種および加速設備から生じたアルファおよびベータ粒子ならびに陽子、ならびに宇宙船の重荷電粒子は、通常、あらゆる変換を必要としない。
本発明の１つの実施形態では、各ＯＳＬセンサは、エネルギー補償フィルタとして作用する１つまたはそれ以上のディスクから構成されるアセンブリを含み、当該フィルタは、ＯＳＬ材料（ＯＳＬＭ）に到達し得るエネルギーまたはガンマ線およびＸ線を改変する。本発明の１つの実施形態では、フィルタディスクの１つが、励起光に対するＯＳＬＭの曝露の効率を向上させ、かつＯＳＬＭによって発せられたルミネセンス光の検出の効率を向上させる、反射裏材として作用する。本発明の他の実施形態では、反射裏材は、ディスク以外の形状を有し得る。本発明のさらに他の実施形態では、反射裏材は、線量計スレッドのいくつかのＯＳＬセンサにより共有されるフィルタであり得る。
本発明の中性子感応性ＯＳＬセンサの１つの実施形態では、中性子を反跳陽子に変換しかつガンマ線／Ｘ線を電子に変換するＨＤＰＥコンバータの厚みは１ｍｍで最適化され、最大数の反跳陽子および電子を生じる。ＨＤＰＥの分離薄片が添加され得、ＯＳＬＭとＨＤＰＥとの間のより良い接触を提供する。
本発明の１つの実施形態では、参照ＯＳＬセンサおよびコンパレータＯＳＬセンサにおいて使用されるＰＴＦＥの厚みは、それがガンマ線／Ｘ線を同程度の数の電子に変換するようなものである。この場合において、その厚みもまた１ｍｍである。両コンバータの厚みの許容誤差は±０．１ｍｍであり得る。
ＯＳＬＭ、コンバータ、フィルタおよび反射裏材は、接着剤、圧縮フィット、または保持リングのいずれかによって線量計スレッドのカップ状凹部の内側に保持され得、また、ＯＳＬＭをコンバータと接触して保持する。保持リングは、線量計スレッドのカップ状凹部の内径の周りを充分に包む直径０．６ｍｍのワイヤーであってもよい。保持リングは、ＯＳＬＭを照らす励起光の光学読出し領域を規定する。
以下に記載しかつ図面に示すコンバータおよびフィルタは他の実施形態において平坦であるが、コンバータは、コストをかけないで光学エンジンへのルミネセンス発光（luminescent emission）の光学反射を強めるためにパラボラ形状であってもよい。
線量計スレッドにおける凹部の深さならびにフィルタおよび反射裏材層の厚みは、線量計スレッドにおける各凹部内のＯＳＬＭが同様の高さにあり、光学エンジンの光パイプの出口から同様の距離にあるようなものである。
各ＯＳＬセンサは、ＨＤＰＥおよびＰＴＦＥの反射および光吸収特性が僅かに異なるように個々に較正され得る。これはまた、線量計の正確な組み立てのために必要とされるＯＬＳセンサの目視判別を可能にする。
１つの実施形態では、本発明は、３つのＯＳＬセンサ（（１）ガンマ、Ｘ線および中性子放射線を感知する中性子感応性ＯＳＬセンサ；（２）Ｘ線およびガンマ放射線のみを感知する参照センサ；ならびに（３）参照センサのためのコンパレータＯＳＬセンサ）を有する線量計スレッドを提供する。
中性子感応性ＯＳＬセンサは、ＯＳＬＭ、反射エネルギー補償材料（例えば、アルミニウム）から作られた反射裏材、ならびにエネルギー補償材料（例えば銅）から作られた外フィルタを含む。反射裏材とＯＳＬＭとの間に、中性子を中性子感応性ＯＳＬセンサによって感知され得る反跳陽子に変換するコンバータ材料（例えば、高密度ポリエチレン）が配置される。コンバータ材料は、ＯＳＬＭ上の薄層コーティングとして、または薄層ディスクとして、またはＯＳＬＭと反射裏材との間の薄層として存在し得る。
光子のみを検出するための参照ＯＳＬセンサは、ＨＤＰＥコンバータ材料がＯＳＬＭと反射裏材との間に配置される代わりに、参照フィルタ材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）から作られた参照フィルタがＯＳＬＭと反射裏材との間に設置されることを除き、中性子感応性ＯＳＬセンサと同一である。参照フィルタは、ＯＳＬＭ上の参照フィルタ材料の薄層コーティングとして、または薄層ディスクとして、またはＯＳＬＭと反射裏材との間の薄層として存在し得る。参照材料が薄層ディスクである場合、反射裏材は参照フィルタ上の反射材料のコーティングであり得る。
コンパレータＯＳＬセンサは、コンパレータＯＳＬセンサが参照ＯＳＬセンサの外エネルギー補償フィルタを備えないことを除き、参照ＯＳＬセンサと同一である、
１つの実施形態では、中性子感応性ＯＳＬセンサ、参照ＯＳＬセンサ、およびコンパレータＯＳＬセンサは、線量計スレッド内に備え付けられ得、線量計スレッドは、これらの３つのＯＳＬセンサがＯＳＬリーダーを用いて読み取られることを可能にするように、放射線線量計からスライドされ得る。線量計スレッドのデザインは、３つのＯＳＬセンサが同じ側（各ＯＳＬセンサの曝露側であって、ＯＳＬセンサのＯＳＬＭをカバーするフィルタが存在しない側）からの読み取りを可能にする。以下に示す実施形態において、３つのＯＳＬセンサは以下の順（（１）中性子感応性ＯＳＬセンサ、（２）参照ＯＳＬセンサおよび（３）コンパレータＯＳＬセンサ）で線量計スレッドに備え付けられているが、３つのＯＳＬセンサは任意の順で線量計スレッドに備えるけられていてもよい。
本発明の１つの実施形態では、ＯＳＬセンサに用いられるＯＳＬＭは、Landauer, Inc.（Glenwood, Ill.）により製造された特殊化炭素をドープした酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：Ｃ）材料であり、そしてＬＵＸＥＬ＋およびＩＮＬＩＧＨＴの商品名で線量計分野において市販されているものと同様である。ＯＳＬＭは、特別に処方された専売の粉末化Ａｌ２Ｏ３：Ｃからなる。本発明のＯＳＬセンサにおける使用のために、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ材料は、ディスク形状ペレットの形態であり得る。
電離放射線へのこれらの３つのＯＳＬセンサの各々におけるＡｌ２Ｏ３：Ｃ材料の曝露は、材料の結晶構造における欠落部分にトラップされる電子を放出する。電子は、５２０±１０ｎｍの波長光（すなわち、緑色）で励起する場合にトラップから放出される。それらが定常状態に戻るにつれて、４２０±１０ｎｍの波長光（すなわち、青色）が発せられる。留意すべきは、本発明のＯＳＬセンサの読み取りにおけるパルス化励起システムが用いられるのと同様、他の光の波長が用いられ得ることである。
線量計および線量計を装着する個人が受けるガンマ線およびＸ線照射の放射線量は、第２のまたは参照ＯＳＬセンサから発せられた光より決定され得、そして第３のコンパレータＯＳＬセンサの読み取りの結果に基づいて修正され得る。中性子放射線の放射線量は、第１のＯＳＬセンサの読み取りからの放射線量値より、第２のＯＳＬセンサの読み取りからの放射線量値を減じ、かつ予測された中性子エネルギースペクトルについての適切な較正係数でこの結果を掛け合わせることにより決定され得る。
本発明の１つの実施形態では、線量計スレッドは、ＲＦＩＤタグを備え得る。ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグがＲＦＩＤタグリーダーのＲＦアンテナと通信することを可能にする高周波（ＲＦ）アンテナを備え、ＲＦＩＤタグリーダーによってＲＦＩＤタグから情報／データが読み取られることを可能とし、そしてＲＦＩＤタグリーダーがＲＦＩＤタグ上に情報を格納することを可能にする。本発明の１つの実施形態では、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグが、本発明の線量計スレッドがスライド可能に備え付けられている放射線線量計についての情報および放射線線量計の携帯者についての情報を格納することを可能とする、フラッシュメモリのような不揮発性データ格納デバイスを備え、線量を計算するのに必要なデータを引き出すためにデータベースにアクセスする必要なく、いかなるリーダーによる放射線線量計からの読み取りも可能とする。線量計スレッドが線量計スレッドのＯＳＬセンサの１つのための読み取り位置にあるか、またはＲＦＩＤタグのための別個の読み取り位置にあるとき、ＲＦＩＤタグは読み取られ得る。
ＲＦＩＤタグは、最後のいくつかの読み出しの結果を格納し得、それにより携帯者が受けた線量履歴を引き出すことが可能となる。ＲＦＩＤタグは識別、日付および時間データを保有し、誰が線量計を割り当てられおよびいつ線量計である動作が実施されたかに関して、一斉の管理を確立する。本発明の１つの実施形態では、ＲＦＩＤタグは以下の情報を保有し得る：線量計モデルの識別情報、線量計シリアルナンバーおよび線量計が割り当てられた個体の識別番号、各ＯＳＬセンサの較正データ、バックグラウンドの放射線量のビルドアップを概算するのに必要な日時情報、合計の放射線量およびガンマ線からの線量および中性子からの線量、個体への線量計の割り当てに関する日時情報、いつ線量計が読み出されたかの日時情報、ならびに特有のリーダー識別番号を含む線量計スレッドのＯＳＬセンサの解析の間のＯＳＬリーダーの操作性を表すリーダー品質管理データ。
本発明のＲＦＩＤタグは、ＯＳＬリーダーまたはＰＣまたは他のデータ入力デバイスに接続された独立のＲＦＩＤタグリーダーのいずれかによって、適切なＲＦＩＤアンテナおよび解読コードを使用することに対し読み取られおよび書き込まれ得る。線量計がフィールドから研究所に戻されるとき、線量結果は別個に読み出され、フィールド結果および調査されたフィールドで得られた線量計結果の最新履歴を検証し、アーカイビング用の認定された放射線量記録を確立し得る。
本発明の１つの実施形態では、ＲＦＩＤタグは、線量計が、線量計の正確な解析に必要な情報を含むデータベースへのアクセスがない遠隔領域で解析されることを可能とする。ＲＦＩＤタグは線量計の解析の履歴を保有し、線量の再構築が実施され得る。ＲＦＩＤタグは、内密の操作間に線量計が見つかることを避けるために、制限された読み出し範囲を有する。
１つの実施形態では、ＯＳＬリーダーは、ＯＳＬリーダーから分離したデータベースと通信し得る。ＯＳＬリーダーは、ワイヤレス通信、光ファイバーを介する通信、ワイヤー通信、インターネット通信、電話回線通信などのような多様な方法で、別のデータベースと通信し得る。
本発明のいくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上のＯＳＬセンサを有する線量計スレッドを含む線量計は、当該線量計がデータベース内で個体に割り当てられる前に、個体に与えられ、付けられてもよい。そのような場合、後日、線量計が割り当てられた個体の名前、および社会保障番号、ドッグタグ番号などのような他の識別でデータベースがアップデートされ得る。データベースは、線量計スレッドの１つまたはそれ以上のＯＳＬセンサが線量計リーダーによって読み取られる初回にさえアップデートされ得る。
図１および２は、線量計スレッド本体１０４を有する本発明の一実施形態に従う線量計スレッド１０２を示す。ＯＳＬセンサ１１２、１１４および１１６は、それぞれの円筒カップ形状凹部１２２、１２４および１２６の中に備え付けられている。凹部１２２は、開口部１３２、円筒側壁１３４および基部１３６を有する。凹部１２４は、開口部１３８、円筒側壁１４０および基部１４２を有する。凹部１２６は、開口部１４４、円筒側壁１４６および基部１４８を有する。凹部１２２の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ１５２およびディスク形状反射裏材１５４が備え付けられている。凹部１２４の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ１５６およびディスク形状反射裏材１５８が備え付けられている。凹部１２６の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ１６０およびディスク形状反射裏材１６２が備え付けられている。ＯＳＬＭ１５２、ＯＳＬＭ１５６およびＯＳＬＭ１６０は、それぞれの曝露側面１７２、１７４および１７６を有し、これらの面は、（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからの励起光により照らされ得る。
反射裏材１５４は反射面１８２を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ１５２を通過させてＯＳＬＭ１５２に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ１５２に戻す。反射裏材１５４はまた、ＯＳＬＭ１５２から発せられたルミネセンス光を反射し、ＯＳＬＭ１５２のフィルタ側面１８４からＯＳＬＭ１５２を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材１５８は反射面１８６を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ１５６を通過させてＯＳＬＭ１５６に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ１５６に戻す。反射裏材１５８はまた、ＯＳＬＭ１５６から発せられたルミネセンス光を反射し、ＯＳＬＭ１５６のフィルタ側面１８８からＯＳＬＭ１５６を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材１６２は反射面１９０を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ１６０を通過させてＯＳＬＭ１６０に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ１６０に戻す。反射裏材１６２はまた、ＯＳＬＭ１６０から発せられたルミネセンス光を反射し、ＯＳＬＭ１６０のフィルタ側面１９２からＯＳＬＭ１６０を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。線量計スレッド１０２は、スレッド本体１０４内に備え付けられたＲＦＩＤタグ１９６を備える。
図１および２に示す本発明の実施形態における反射裏材の各々は、ディスク形状の反射材料片または凹部の基部上にコーティングされた反射コーティングであり得る。
図３および４は、線量計スレッド本体３０４を有する本発明の一実施形態に従う線量計スレッド３０２を示す。ＯＳＬセンサ３１２、３１４および３１６は、それぞれの円筒カップ形状凹部３２２、３２４および３２６の中に備え付けられている。凹部３２２は、開口部３３２および円筒側壁３３４を有する。凹部３２２は基部３３６を有し、この基部は、スレッド本体３０４において備え付けられたディスク形状の反射裏材３３８の一部である。凹部３２４は、開口部３４０および円筒側壁３４２を有する。凹部３２４は基部３４４を有し、この基部は、スレッド本体３０４において備え付けられたディスク形状の反射裏材３４６の一部である。凹部３２６は、開口部３４８および円筒側壁３５０を有する。凹部３２６は基部３５２を有し、この基部は、反射裏材３５４の一部である。凹部３２２の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ３５６が備え付けられている。凹部３２４の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ３５８およびディスク形状反射裏材３４６が備え付けられている。凹部３２６の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ３６０が備え付けられている。ＯＳＬＭ３５６、ＯＳＬＭ３５８およびＯＳＬＭ３６０は、それぞれの曝露側面３７２、３７４および３７６を有し、これらの面は、（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからの励起光により照らされ得る。
反射裏材３３８は反射面３８２を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ３５６を通過させてＯＳＬＭ３５６に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ３５６に戻す。反射裏材３３８はまた、ＯＳＬＭ３５６から発せられたルミネセンス光を反射し、ＯＳＬＭ３５６のフィルタ側面３８４からＯＳＬＭ３５６を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材３４６は反射面３８６を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ３５８を通過させてＯＳＬＭ３５８に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ３５８に戻す。反射裏材３４６はまた、ＯＳＬＭ３５８から発せられたルミネセンス光を反射し、ＯＳＬＭのフィルタ側面３８８からＯＳＬＭ３５８を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材３５４は反射面３９０を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ３６０を通過させてＯＳＬＭ３６０に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ３６０に戻す。反射裏材３５４はまた、ＯＳＬＭ３６０から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面３９２からＯＳＬＭ３６０を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。線量計スレッド３０２は、スレッド本体３０４内に備え付けられたＲＦＩＤタグ３９６を備える。
図３および４は、線量計スレッド本体３０４を有する本発明の一実施形態に従う線量計スレッド３０２を示す。ＯＳＬセンサ３１２、３１４および３１６は、それぞれの円筒カップ形状凹部３２２、３２４および３２６の中に備え付けられている。凹部３２２は、開口部３３２および円筒側壁３３４を有する。凹部３２２は基部３３６を有し、この基部は、スレッド本体３０４において備え付けられたディスク形状の反射裏材３３８の一部である。凹部３２４は、開口部３４０および円筒側壁３４２を有する。凹部３２４は基部３４４を有し、この基部は、スレッド本体３０４において備え付けられたディスク形状の反射裏材３４６の一部である。凹部３２６は、開口部３４８および円筒側壁３５０を有する。凹部３２６は基部３５２を有し、この基部は、スレッド本体３０４において備え付けられたディスク形状の反射裏材３５４の一部である。凹部３２２の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ３５６が備え付けられている。凹部３２４の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ３５８が備え付けられている。凹部３２６の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ３６０が備え付けられている。ＯＳＬＭ３５６、ＯＳＬＭ３５８およびＯＳＬＭ３６０は、それぞれの曝露側面３７２、３７４および３７６を有し、これらの面は、（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからの励起光により照らされ得る。
反射裏材３３８は反射面３８２を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ３５６を通過させてＯＳＬＭ３５６に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ３５６に戻す。反射裏材３３８はまた、ＯＳＬＭ３５６から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面３８４からＯＳＬＭ３５６を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材３４６は反射面３８６を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ３５８を通過させてＯＳＬＭ３５８に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ３５８に戻す。反射裏材３４６はまた、ＯＳＬＭ３５８から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面３８８からＯＳＬＭ３５８を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材３５４は反射面３９０を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ５６０を通過させてＯＳＬＭ３６０に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ３６０に戻す。反射裏材３５４はまた、ＯＳＬＭ３６０から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面３９２からＯＳＬＭ３６０を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。線量計スレッド３０２は、スレッド本体３０４内に備え付けられたＲＦＩＤタグ３９６を備える。
図５および６は、線量計スレッド本体５０４を有する本発明の一実施形態に従う線量計スレッド５０２を示す。ＯＳＬセンサ５１２、５１４および５１６は、それぞれの円筒カップ形状凹部５２２、５２４および５２６の中に備え付けられている。凹部５２２は、開口部５３２および円筒側壁５３４を有する。凹部５２２は基部５３６を有し、この基部は、スレッド本体５０４において備え付けられた正方形形状の反射裏材５３８の一部である。凹部５２４は、開口部５４０および円筒側壁５４２を有する。凹部５２４は基部５４４を有し、この基部は、スレッド本体５０４において備え付けられた正方形形状の反射裏材５４６の一部である。凹部５２６は、開口部５４８および円筒側壁５５０を有する。凹部５２６は基部５５２を有し、この基部は、スレッド本体３０４において備え付けられた正方形形状の反射裏材５５４の一部である。凹部５２２の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ５５６が備え付けられている。凹部５２４の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ５５８が備え付けられている。凹部５２６の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ５６０が備え付けられている。ＯＳＬＭ５５６、ＯＳＬＭ５５８およびＯＳＬＭ５６０は、それぞれの曝露側面５７２、５７４および５７６を有し、これらの面は、（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからの励起光により照らされ得る。
反射裏材５３８は反射面５８２を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ５５６を通過させてＯＳＬＭ５５６に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ５５６に戻す。反射裏材５３８はまた、ＯＳＬＭ５５６から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面５８４からＯＳＬＭ５５６を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材５４６は反射面５８６を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ５５８を通過させてＯＳＬＭ５５８に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ５５８に戻す。反射裏材５４６はまた、ＯＳＬＭ５５８から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面５８８からＯＳＬＭ５５８を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材５５４は反射面５９０を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ５６０を通過させてＯＳＬＭ５６０に戻し、励起光を（図５１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ５６０に戻す。反射裏材５５４はまた、ＯＳＬＭ５６０から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面５９２からＯＳＬＭ５６０を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。線量計スレッド５０２は、スレッド本体５０４内に備え付けられたＲＦＩＤタグ５９６を備える。
図３、４、５および６にはディスク形状および正方形形状の反射裏材が示されているが、反射裏材の他の形状も本発明の実施形態において用いられ得る。
図７および８は、線量計スレッド本体７０４を有する本発明の一実施形態に従う線量計スレッド７０２を示し、これは、複数のＯＳＬセンサについて１つの反射裏材を用いる。ＯＳＬセンサ７１２、７１４および７１６は、それぞれの円筒カップ形状凹部７２２、７２４および７２６の中に備え付けられている。凹部７２２は、開口部７３２および円筒側壁７３４を有する。凹部７２２は基部７３６を有し、この基部は、スレッド本体７０４において備え付けられた長方形形状の反射裏材７３８の一部である。凹部７２４は、開口部７４０および円筒側壁７４２を有する。凹部７２４は基部７４４を有し、この基部は、反射裏材７３８の一部である。凹部７２６は、開口部７４８および円筒側壁７５０を有する。凹部７２６は基部７５２を有し、この基部は、反射裏材７３８の一部である。凹部７２２の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ７５６が備え付けられている。凹部７２４の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ７５８が備え付けられている。凹部７２６の中に、ディスク形状ＯＳＬＭ７６０が備え付けられている。ＯＳＬＭ７５６、ＯＳＬＭ７５８およびＯＳＬＭ７６０は、それぞれの曝露側面７７２、７７４および７７６を有し、これらの面は、（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからの励起光により照らされ得る。
反射裏材７３８は反射面７８２を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ７５６を通過させてＯＳＬＭ７５６に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ７５６に戻す。反射裏材７３８はまた、ＯＳＬＭ７５６から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面７８４からＯＳＬＭ７５６を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材７３８は反射面７８６を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ７５８を通過させてＯＳＬＭ７５８に戻し、励起光を（図１１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ７５８に戻す。反射裏材７３８はまた、ＯＳＬＭ７５８から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面７８８からＯＳＬＭ７５８を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。反射裏材７３８は反射面７９０を備え、この面は、励起光を反射し、ＯＳＬＭ７６０を通過させてＯＳＬＭ７６０に戻し、励起光を（図７１に示すような）ＯＳＬリーダーからＯＳＬＭ７６０に戻す。反射裏材７３８はまた、ＯＳＬＭ７６０から発せられたルミネセンス光を反射し、フィルタ側面７９２からＯＳＬＭ７６０を通って戻し、反射されたルミネセンス光を（図１１に示すＯＳＬリーダーのような）ＯＳＬリーダーにより検出させる。線量計スレッド７０２は、スレッド本体７０４内に備え付けられたＲＦＩＤタグ７９６を備える。
図９および１０は、線量計スレッド本体９０４を有する本発明の一実施形態に従う線量計スレッド９０２を示す。中性子感受性ＯＳＬセンサ９０８、参照ＯＳＬセンサ９１０、およびコンパレータＯＳＬセンサ９１２は、線量計本体９０４のそれぞれの円筒カップ形状凹部９１４、９１６および９１８の中に備え付けられている。凹部９１４は、ディスク形状基部９２０および円筒壁９２２を備える。凹部９１６はディスク形状基部９２４および円筒壁９２６を備える。凹部９１８はディスク形状基部９２８および円筒壁９３０を備える。中性子感受性ＯＳＬセンサ９０８は、ディスク形状ＯＳＬＭ９３２、コンバータ材料ディスク９３４、反射裏材９３６、およびディスク形状外フィルタ９３８を備える。コンバータ材料ディスク９３４は、ＯＳＬＭ９３２と反射裏材９３６との間に設置される。
反射裏材９３６は、反射材料のディスク形状片、コンバータ材料ディスク９３４上にコーティングされた反射コーティング、または外フィルタ９３８上にコーティングされた反射コーティングであり得る。反射裏材９３６が別のディスクである本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９３２、コンバータ材料ディスク９３４、反射裏材９３６および外フィルタ９３８が、保持リング９４０により凹部９１４内で適所に保持される。反射裏材９３６がコンバータ材料ディスク９３４上のコーティングである本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９３２、コンバータ材料ディスク９３４（コーティングとして反射裏材９３６を備える）および外フィルタ９３８が、保持リング９４０により凹部９１４内で適所に保持される。反射裏材９３６が外フィルタ９３８上のコーティングである本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９３２、コンバータ材料ディスク９３４および外フィルタ９３８（コーティングとして反射裏材９３６を備える）が、保持リング９４０により凹部９１４内で適所に保持される。
保持リング９４０は、スプリング型保持リングであり、そして円筒壁９２２による圧縮により凹部９１４内で適所に保持される。円筒壁９２２により、互いに隣接する保持リング９４０の端９４２および９４４が圧縮される。ＯＳＬＭ９３２は、フィルタ側面９４６を有し、このＯＳＬＭ９３２の側面が、コンバータ材料ディスク９３４、反射裏材９３６および外フィルタ９３８によりフィルタをかけられる。中性子感受性ＯＳＬセンサ９１６は、ＯＳＬＭ９３２が曝露されたＸ線、ガンマおよび中性子放射線の複合線量が、ＯＳＬリーダーにより読み取られることを可能にする曝露側面９４８を有する。保持リング９４０は、ＯＳＬＭ９３２の曝露側面９４８上に備え付けられている。
参照ＯＳＬセンサ９１０は、ディスク形状ＯＳＬＭ９５２、ディスク形状参照フィルタ９５４、反射裏材９５６、およびディスク形状外フィルタ９５８を備える。参照フィルタ９５４は、ＯＳＬＭ９５２と反射裏材９５６との間に設置される。反射裏材９５６は、反射材料のディスク形状片、参照フィルタ９５４上にコーティングされた反射コーティング、または外フィルタ９５８上にコーティングされた反射コーティングであり得る。反射裏材９５６が別のディスクである本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９５２、参照フィルタ９５４、反射裏材９５６および外フィルタ９５８が、保持リング９６０により凹部９１６内で適所に保持される。反射裏材９５６が参照フィルタ９５４上のコーティングである本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９５２、参照フィルタ９５４（コーティングとして反射裏材９５６を備える）および外フィルタ９５８が、保持リング９６０により凹部９１６内で適所に保持される。反射裏材９５６が外フィルタ９５８上のコーティングである本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９５２、参照フィルタ９５４および外フィルタ９５８（コーティングとして反射裏材９５６を備える）が、保持リング９６０により凹部９１６内で適所に保持される。
保持リング９６０は、スプリング型保持リングであり、そして円筒壁９２６による圧縮により凹部９１６内で適所に保持される。円筒壁９２６により、互いに隣接する保持リング９６０の端９６２および９６４が圧縮される。ＯＳＬＭ９５２は、フィルタ側面９６６を有し、このＯＳＬＭ９５２の側面が、参照フィルタ９５４、反射裏材９５６および外フィルタ９５８によりフィルタをかけられる。参照ＯＳＬセンサ９１０は、ＯＳＬＭ９５２が曝露されたＸ線およびガンマ放射線の複合線量が、ＯＳＬリーダーにより読み取られることを可能にする曝露側面９６８を有する。保持リング９６０は、ＯＳＬＭ９５２の曝露側面９６８上に備え付けられている。
コンパレータＯＳＬセンサ９１２は、ディスク形状ＯＳＬＭ９７２、ディスク形状参照フィルタ９７４および反射裏材９７６を備える。参照フィルタ９７４は、ＯＳＬＭ９７２と反射裏材９７６との間に設置される。反射裏材９７６は、反射材料のディスク形状片、または参照フィルタ９７４上にコーティングされた反射コーティングであり得る。本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９７２および参照フィルタ９７４（コーティングとして反射裏材９７６を備える）が、保持リング９７８により凹部９１８内で適所に保持される。本発明の一実施形態では、ＯＳＬＭ９７２、参照フィルタ９７４および反射裏材９７６が、保持リング９７８により凹部９１８内で適所に保持される。
保持リング９７８は、スプリング型保持リングであり、そして円筒壁９３０による圧縮により凹部９１８内で適所に保持される。円筒壁９３０により、互いに隣接する保持リング９７８の端９８０および９８２が圧縮される。ＯＳＬＭ９７２は、フィルタ側面９８６を有し、このＯＳＬＭ９７２の側面が、参照フィルタ９７４および反射裏材９７６によりフィルタをかけられる。コンパレータＯＳＬセンサ９１２は、ＯＳＬＭ９７２が曝露されたＸ線およびガンマ放射線の複合線量が、ＯＳＬリーダーにより読み取られることを可能にする曝露側面９８８を有する。保持リング９７８は、ＯＳＬＭ９７２の曝露側面９８８上に備え付けられている。線量計スレッド９０２は、線量計本体９０４内に備え付けられたＲＦＩＤタグ９９６を備える。
中性子感受性ＯＳＬセンサ９０８は、参照ＯＳＬセンサ９１０とは、中性子感受性ＯＳＬセンサ９０８のコンバータ材料ディスク９３４の代わりに参照ＯＳＬセンサ９１０の参照フィルタ９５４を用いている点を除いて、同一である。コンパレータＯＳＬセンサ９１２は、参照ＯＳＬセンサ９１０とは、反射裏材９７６が外フィルタ内に備え付けられていないことを除いて、同一である。コンパレータＯＳＬセンサ９１２においては、反射裏材９７６が外フィルタとして機能する。
図９および１０の線量計スレッドにおいて、ＯＳＬセンサの１つのＯＳＬＭは、ＯＳＬＭのフィルタ側面上にコーティングされたコンバータ材料を有し、このことが、ＯＳＬＭが、ガンマ放射線および中性子放射線を感知するＯＳＬセンサとして機能することを可能にする。第二のＯＳＬセンサのＯＳＬＭは、ＯＳＬのフィルタ側面上におよびコーティングされたフィルタ参照材料を有し、このことが、ＯＳＬＭが、ガンマ放射線についてのＯＳＬセンサとして機能することを可能にする。
図１、２、３、４、５、６、７、８、９および１０に示されたＯＳＬセンサの各々のＯＳＬＭが、種々の方法のいずれかにより線量計スレッドの凹部内に備え付けられ、このような方法には、圧縮による凹部内に保持された保持リング、クリンピング、または凹部のエッジの溶融などが含まれる。
図１１は、本発明の一実施形態によるＯＳＬリーダー１１０４の光学エンジン１１０２を示す。光学エンジン１１０２は、光学エンジンフレーム１１０６を備え、そこには、光学エンジン１１０２の種々の構成要素が備え付けられている。図１１において、線量計スレッド１１０８を読み取るのに用いられている光学エンジン１１０２が示される。線量計スレッド１１０８は、３つのＯＳＬセンサ、すなわち、ＯＳＬセンサ１１１０、１１１１および１１１２を含む。ＯＳＬセンサ１１１０、１１１１および１１１２は、それぞれのＯＳＬＭディスク１１１３、１１１４および１１１５、ならびにそれぞれの反射裏材１１１６、１１１７および１１１８を備える。ＯＳＬＭディスク１１１３、１１１４および１１１５は、それぞれの曝露側面１１２０、１１２２および１１２４を有する。線量計スレッド１１０８の各ＯＳＬセンサがＯＳＬリーダー１１０４によって読み取られることを可能にするために、線量計スレッド１１０８が、ＯＳＬリーダー１１０４中の読み取り位置１１２８に矢印１１２６によって示されるように動かされる。図１１において、ＯＳＬセンサ１１１０は、読み取り位置１１２８（破線の囲みとして示される）内にある。ＬＥＤ１１３４からの緑色励起光１１３２は、長波長通過フィルタ１１３６を通過して伝達され、そしてコリメーションレンズ１１３８上に指向される。長波長通過フィルタ１１３６は、緑色励起光１１３２の青色のテール部分をフィルタ除去する。１つの実施形態では、長波長通過フィルタ１１３６は、黄色長波長通過フィルタであり、これは、緑色光を通過させるが青色光を拒絶、吸収および／または遮断する。コリメーションレンズ１１３８は、コリメーションレンズ１１３８が緑色励起光１１３２を集光しコリメートするように位置づけられている。コリメーションレンズ１１３８によりコリメートされた後、緑色励起光１１３２は、ダイクロイックミラー１１４２を通り抜けて進む。ダイクロイックミラー１１４２を通り抜けた後、緑色励起光１１３２が集光レンズ１１４６によりさらに集束され、ウィンドウ１１４８を通り抜けてＯＳＬセンサ（現在読み取り位置１１２８にある）に指向される。図１１において、ＯＳＬセンサ１１１０は、読み取り位置１１２８にある。読み取り位置１１２８にあるＯＳＬセンサが緑色励起光１１３２に曝露されたとき、青色ルミネセンス光１１５２がＯＳＬセンサから発せられる。青色ルミネセンス光１１５２がウィンドウ１１４８を通り抜けて伝達され、そして集光レンズ１１４６により集光される。次いで、青色ルミネセンス光１１５２が青色バンドパスフィルタ１１５４を通り抜けて９０度角でダイクロイックミラー１１４２により反射される。青色バンドパスフィルタ１１５４は、青色ルミネセンス光１１５２から非青色光をフィルタ除去する。すなわち、青色バンドパスフィルタ１１５４は、バンドパス青色バンドパスフィルタであり、このフィルタは、青色光のみを通過させ、緑色励起光を十分に拒絶する。青色バンドパスフィルタ１１５４を通過した後、青色ルミネセンス光１１５２が光検出器１１５６により検出され、この光検出器は、光電子増倍管（ＰＭＴ）１１５８を備える。ＰＭＴ１１５８（光子計数モードで動作する）は、検出された青色ルミネセンス光１１５２に基づき、読み取り位置１１２８にてＯＳＬセンサで生じた発光を定量する。光ダイオード１１６２は、光検出器１１５６の正反対に設置される。緑色励起光１１３２の一部１１６４はダイクロイックミラー１１４２により反射され、そして光検出器１１５６により検出され、それにより緑色励起光１１３２の強度が測定されることが可能になる。
図１１においては図示を簡単にするため励起光およびルミネセンス光を平行に示しているが、励起光およびルミネセンス光は実際には一直線上にあり、励起光およびルミネセンス光はともにＯＳＬリーダーのウィンドウおよび集光レンズの中心を通り抜ける。また、励起光は、読み取られるＯＳＬセンサのＯＳＬＭディスクの一部をカバーするものとしてのみ示されているが、励起光は、ＯＳＬＭディスクの曝露側面の全部または一部を照らし得る。さらに、ルミネセンス光は、読み取られるＯＳＬセンサのＯＳＬＭディスクの一部により発せられたものとして示されているが、励起光は、ＯＳＬＭディスクの曝露側面の全部または一部から発せられ得る。
図１１中のダイクロイックミラーは、ＬＥＤから発せられた緑色励起光およびＯＳＬセンサから発せられた青色ルミネセンス光の両方に関して４５度に位置付けられている。
上記に見られ得るように、図１１中のダイクロイックミラーは、緑色励起光を伝達し、そして青色ルミネセンス光を反射するように設計される。
光学エンジンの出力ウィンドウは、光学エンジンの内部光学コンポーネントを、光学エンジンの性能を劣化させ得る塵および水分凝縮から防御する。
本発明の線量計スレッドは、耐久性材料（例えば、プラスチック）から作られたものであり得る。１つの実施形態では、線量計スレッドは、Ｄｕｐｏｎｔ社により商品名Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）で販売されているポリオキシメチレン（ＰＯＭ）作られたものであり得る。しかし、他の実施形態では、線量計スレッドは、ポリカーボネート、ポリエチレン、スチレン、または他の耐久性プラスチック材料から作られたものであり得る。
本願に引用した全ての文書、特許、学術論文および他の材料は、参照により本明細書中に援用される。
本発明は特定の実施形態を参照して開示されているが、記載の実施形態に対する多数の改変、変更、および変化は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の領域および範囲から逸脱することなく可能である。したがって、本発明は、記載の実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲の文言によって定義される全範囲およびその均等物を有することが意図される。

Claims (20)

  1. デバイスであって、
    線量計スレッドを備え、
    該線量計スレッドが、１つまたはそれ以上の光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを備え、
    各ＯＳＬセンサが、
    該線量計スレッドの凹部内に備え付けられた光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）、および
    該凹部内に位置づけられた反射裏材
    を備え、
    ここで該凹部が、基部を有する円筒カップ形状凹部であり、そして
    ここで該反射裏材が、該ＯＳＬＭと該凹部の該基部との間に位置づけられている、
    デバイス。
  2. 前記反射裏材が反射材料のディスク形状片である、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記反射裏材が前記凹部の前記基部上の反射コーティングである、請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記反射裏材がエネルギー補償材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
  5. 前記ＯＳＬセンサが、前記反射裏材と前記凹部の前記基部との間で前記凹部内に位置づけられたフィルタを備え、かつ該フィルタがディスク形状である、請求項１に記載のデバイス。
  6. 前記反射裏材がアルミニウムを含む、請求項１に記載のデバイス。
  7. 前記ＯＳＬセンサが、前記ＯＳＬＭと前記反射裏材との間に設置された１つまたはそれ以上のフィルタを備える、請求項１に記載のデバイス。
  8. 前記反射裏材が前記１つまたはそれ以上のフィルタのうちの１つの上のコーティングである、請求項７に記載のデバイス。
  9. 前記ＯＳＬセンサが、前記ＯＳＬＭと前記反射裏材との間に設置されたコンバータ材料ディスクを備える、請求項６に記載のデバイス。
  10. 前記コンバータ材料ディスクが高密度ポリエチレンを含み、かつ前記ＯＳＬＭと該コンバータ材料ディスクとの間に設置されたポリエチレンを含む共形ディスクがある、請求項９に記載のデバイス。
  11. 前記ＯＳＬセンサのための前記ＯＳＬＭがＡｌ２Ｏ３：Ｃ材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
  12. 前記ＯＳＬセンサが、前記ＯＳＬＭと前記反射裏材との間に設置された１つまたはそれ以上のフィルタを備え、かつ該ＯＳＬセンサが、該ＯＳＬＭと該反射裏材との間に設置された参照フィルタを備える、請求項１に記載のデバイス。
  13. 前記参照フィルタがポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１２に記載のデバイス。
  14. 前記ＯＳＬセンサが、前記ＯＳＬＭと前記反射裏材との間に設置された１つまたはそれ以上のフィルタ、および該ＯＳＬＭの曝露側面上に備え付けられかつ前記凹部の円筒壁により圧縮されるスプリング型保持リングを備え、かつ該保持リングが、該凹部内に該ＯＳＬＭ、該１つまたはそれ以上のフィルタ、および該反射裏材を保持する、請求項１に記載のデバイス。
  15. 線量計スレッドが２つまたはそれ以上のＯＳＬセンサを備える、請求項１に記載のデバイス。
  16. 前記２つまたはそれ以上のＯＳＬセンサの少なくとも１つがコンパレータＯＳＬセンサである、請求項１５に記載のデバイス。
  17. 前記２つまたはそれ以上のＯＳＬセンサの少なくとも１つが参照ＯＳＬセンサである、請求項１５に記載のデバイス。
  18. デバイスであって、
    線量計スレッドを備え、
    該線量計スレッドが、１つまたはそれ以上の光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを備え、
    各ＯＳＬセンサが、
    該線量計スレッドの凹部内に備え付けられた光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）、および
    該線量計スレッド内に備え付けられた反射裏材
    を備え、
    ここで該凹部が、基部を有する円筒カップ形状凹部であり、
    ここで該凹部の該基部が、該反射裏材の表面の一部を含み、
    ここで該反射裏材が、該凹部の該基部よりも大きな表面領域を有し、そして
    ここで該ＯＳＬＭがディスク形状である、
    デバイス。
  19. 前記線量計スレッドが、２つまたはそれ以上のＯＳＬセンサを含む、請求項１８に記載のデバイス。
  20. デバイスであって、
    線量計スレッドを備え、
    該線量計スレッドが、
    反射裏材、
    １つまたはそれ以上の光励起ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを備え、
    各ＯＳＬセンサが、
    該線量計スレッドの凹部内に備え付けられた光励起ルミネセンス材料（ＯＳＬＭ）、および
    該反射裏材
    を備え、
    ここで該凹部が、基部を有する円筒カップ形状凹部であり、
    ここで各ＯＳＬセンサの該凹部の該基部が、該反射裏材の一部を含み、そして
    ここで各ＯＳＬセンサの該ＯＳＬＭがディスク形状である、
    デバイス。
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