JP2017505909A - 放射性環境内で動作させるのに適した，光子放射線を観察するデバイス，及びそのようなデバイスを使用するカメラ - Google Patents

Abstract

本発明は，放射性環境内で画像を取り込むデバイスに関し，デバイスは，画像検出器（１１，１２，１３）；画像を取り込む領域（１６）；検出器を再生させるための加熱領域（１７）；検出器を冷却する領域（１８）；及び検出器を連続的に各領域内に移動させる支持部（１４）を備える。本発明は，そのようなデバイスを備えるカメラにも関し，より詳細には，核環境内でガンマ線源画像を作成するカメラに関する。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は，特にガンマ線源の放射性環境内で画像を撮影可能にするデバイスの分野に適用される。

例えば原子力発電所，核廃棄物処理場，除染施設内での整備，検査若しくは監視に関して，又は原子力施設を解体する場合，放射性環境にさらされる施設若しくは建物に対してであっても，特に可視波長領域における観察が必要である場合がある。高い放射線レベルに耐性のあるカメラは，公知であり，「管」技術（technologie “tube”）を使用する。しかし，そのようなカメラはかさばり，重く，高価であり，更に，白黒画像しか生成できず，上記画像はデジタルではないという欠点を有する。現在のデジタルカメラは，放射性環境の影響を受けやすく，カメラの検出器は，特に急速に飽和されるか又は急速に壊れるため，そのような環境内でそのようなカメラを使用することは可能ではない。

より例外的ではあるが，核事故の場合，放出又は汚染源で，より迅速でより正確な行動を取るために，マップを作成しなければならない。現在，ガンマカメラは，放射性環境に対する影響を受けやすいため，例えば放射性領域上を飛行するヘリコプターから遠隔で使用される。しかし，放射線源のマップを作成するために，放射線にさらされた領域にカメラを進入させなければならないことがある。

本発明の目的は，具体的には放射線源，例えばガンマ線源の位置を決定するために，放射性環境内で静止画像若しくは動画を取得することができる１つ又は複数のデバイスを提案することである。好ましくは，そのようなデバイスは，１キログレイから１メガグレイまでの間の累積線量，及び最大数キログレイｈ^−１の割合，時には数十キログレイｈ^−１でさえ許容できなければならない。

放射性環境では，入手した画像は，検出器に対するガンマ粒子の連続的な影響に相関する斑点によって徐々に妨げられるため，画像に雪のような様相を与える。高い残留磁気のために，画像は，飽和されるまで，すなわち，実質的に一様に着色されるまで徐々に斑点で埋められ，その結果，この画像をもはや使用することはできない。

可視放射線を観察する場合，放射性環境によって放出されたガンマ放射線は，同様の雪のような影響をもたらし，可視放射線画像を徐々に覆い，この画像を使用不可能なまでにする。

複数の解決策が出されており，解決策のそれぞれは，単独，又は他と組み合わせて選択することができる。まず，いくつかの電子構成要素，特に放射線にさらされた後に再生させることができる画像検出器が出現している。そのような再生は，加熱により得ることができる。

本発明の第１の目的によれば，放射性環境内で，静止画像又は映像である１つ又は複数の画像を取り込むデバイスは，少なくとも２つの画像検出器，及び好ましくは加熱により各検出器を交互に再生させる手段を備える。

検出手段は，検出器のための支持部を含むことができ，支持部は，第１の検出器が画像取込み領域内にあり，第２の検出器が再生領域内にある位置と，第２の検出器が取込み領域内にあり，第１の検出器が再生領域内にある位置との間を移動することができる。再生領域は，有利には，検出器のための加熱領域及び加熱後の冷却領域を備える。

好ましくは，デバイスは，第１の検出器が取込み領域内にあり，前に取込み領域内にあった第２の検出器が加熱領域内にある一方で，前に加熱された第３の検出器が冷却領域内にあるような，３つの検出器を備える。

加熱中，構成要素，具体的には画像検出器の温度を制御するために，例えばProsensor（商標）によって供給されるPT100（商標）又はPT1000（商標）型の白金センサ等の温度センサが使用される。そのような温度センサは，有利には，好ましくは高温接着剤，例えばEpotek（商標）によって供給されるEPOTEK H77（商標）接着剤により，監視すべき構成要素に接合される。構成要素の接合部の融解を防止するために，高温はんだワイヤ，例えばMulticore（商標）によって供給されるDHMP500G REEL（商標）はんだワイヤが好ましくは使用される。

本発明によるデバイスに関して，ＣＭＯＳ技術を使用するビデオ画像検出器が好ましくは使用される。通常，可視範囲内の画像を取り込むように設計されたそのような画像検出器は，ガンマ放射線を取り込むためにも使用することができる。実際，ガンマ線は，上述の雪のような影響を検出器にもたらし，特に，これにより１つ又は複数のガンマ放射線源の位置に十分に接近した状態で，利用可能なガンマ放射線画像をもたらし，例えば高い放射性環境内では，十分な耐性がないシンチレーションカメラを用いることはない。

再生サイクル，具体的には加熱サイクルを制御する手段及び／又は検出器が収集したデータを処理し，特に，上記データから画像をレンダリングする手段は，有利には，高度に放射線にさらされた任意の領域の外側に，離れて設置される。

別の目的によれば，本発明は，本発明によるそのような取込みデバイスを備えるカメラ，具体的には検出器を放射性環境から保護しながら可視放射線画像を撮影するように設計されたカメラに関する。

好ましくは，このカメラは，２つの区画を画定する本体を備え，これらのうち第１の区画は，レンズ及びミラーを備え，第２の区画は，取込みデバイスを備え，ミラーは，レンズによって伝達された放射線を上記デバイスの取込み領域に側方へ反射するように位置する。有利には，本体は，不可視の放射線，具体的には人間に見える波長範囲外の放射線，特に急速に検出器を飽和させると思われるガンマ放射線から，取込みデバイスを保護するように設計した遮蔽部を形成する。

カメラは，コリメータを更に備えることができる。コリメータは，原子番号の大きな金属，好ましくは鉛又はタングステン製の板とすることができ，上記板には，孔，好ましくは所望の観察軸に平行な円筒形又は円錐形の孔が開けられている。

コリメータは，本発明による単一の検出器及び／又はデバイスのみを使用するカメラ内で使用し，レンズの背後に直接配置することもできる。

非限定的な例として，添付の図面を参照しながら様々な実施形態及び代替実施形態を以下で説明する。

回転支持部上に組み付けた３つの検出器を使用する本発明による第１のデバイスの概略図。 平行移動支持部上に組み付けた３つの検出器を使用する本発明による第２のデバイスの概略図。 図２のデバイスを使用する本発明によるカメラの概略図。 図１又は図２で示したデバイスと組み合わせて使用できるコリメータの概略図。

図１は，放射性環境にさらされるカメラ内での使用に適した画像取込みデバイス１０を示す。このデバイスは，支持部１４上に組み付けた３つの検出器１１，１２，１３を備える。この例では，支持部はディスクであり，ディスクが，ディスクに直交する中心軸Ｘ１４周りに回転するようにディスクを組み付ける。

デバイスは，図１で点線により示す３つの領域１６，１７，１８を更に備え，これらの領域には，
−３つの検出器のうち第１の検出器１１を放射線にさらし，放射線画像を撮影しなければならない，取込み領域１６；
−前に放射線にさらされた第２の検出器１２を再生させるために加熱する，加熱領域１７；及び
−加熱後，第３の検出器１３を冷却する，冷却領域１８
を含む。

このように配置すると，各検出器は，ディスク１４の連続回転により１つの領域から別の領域に連続的に移動する。したがって，１つの検出器は，取込み領域内にさらされ，次に，第１の回転の後，加熱領域で再生され，一方で次の検出器がさらされ，次に冷却領域内で冷却され，一方で次に，第３の検出器がさらされる。

図２は，本発明による取込みデバイスの別の実施形態を示す。この例では，デバイス２０は，３つの検出器２１，２２，２３，及び条片形状の支持部２４も備える。３つの検出器は，互いに条片２４上に位置合わせされる。デバイスは，５つの領域を更に備え，５つの領域は，図２に左から右に示すように
−第１の加熱領域２５；
−第１の冷却領域２６；
−取込み領域２７；
−第２の加熱領域２８；及び
−第２の冷却領域２９
である。

図２では，条片２４は，第１の検出器２１が取込み領域２７内にあり，第２の検出器２２が第１の冷却領域２６内にあり，第３の検出器２３が第１の加熱領域２５内にあるように配置される。

条片２４は，条片２４が５つの領域２５〜２９内を摺動するように組み付けられ，条片が方向Ｄ１４に左から右に領域から領域へと平行に移動した場合，
−第１の検出器２１が取込み領域２７から第２の加熱領域２８に移動し，次に第２の加熱領域から第２の冷却領域に移動し，一方で同時に，
−第２の検出器２２が第１の冷却領域２６から取込み領域に移動し，次に取込み領域２７から第２の加熱領域２８に移動し，一方で同時に，
−第３の検出器２３が第１の加熱領域２５から第１の冷却領域に移動し，次に第１の冷却領域２６から取込み領域２７に移動する
ようにする。

次に，方向Ｄ１４に平行な左に向かう平行移動により，条片２４は，図２に示す最初の位置に戻り，これにより全サイクルが終了する。したがって，各検出器２１〜２３は，全サイクルの間，図１のデバイスの場合と同じ利点を有した状態で，取込み位置，次に加熱位置，次に冷却位置を取ることができる。

図３は，本発明による，可視光下，放射性環境内で画像を取り込むように設計したカメラ３０における図２に示すデバイスの使用法を示す。

図示の例では，カメラ３０は，２つの区画３１，３２を形成する本体３３を備える。区画は，長手方向に，条片２４の移動方向Ｄ１４に実質的に平行に延在する。２つの筐体３１，３２のうち第１の区画３１は，カメラ３０の光学手段３４，３６を収容する。第２の区画３２は，図２に示す取込みデバイス２０を収容する。

区画３１，３２は，カメラ本体３３の壁３９を介してカメラ３０外部の環境３８から実質的に隔離される。更に，区画３１，３２は，取込みデバイス２０の取込み領域２７に対向して位置する側方窓３７を介して区画が互いに連通する場所を除いて，本体の更なる壁３９によって実質的に隔離される。窓３７は，単純な開口とすることができるか，又は放射線に対し透過性である壁を含むことができる。

光学手段は，レンズ３４及びミラー３６を備える。第１の区画３１は，レンズ３４によって占められる開口４１を通る場所を除いて，カメラ３０の本体３３の壁３９を介してカメラ３０外部の環境３８から実質的に隔離される。開口４１は，本体３３の１つの長手方向端部に形成される。ミラー３６は，ミラー３６がレンズから到来した放射線を開口３７に向けて反射するように配置する。図示の例では，ミラー３６は，ミラー３６が最初の方向ＤＲに対し９０度で観察放射線Ｒを反射するように配置する。

図３に示す位置では，レンズ３４は，
−これらの光線の一部分Ｒが，方向ＤＲに沿ってレンズ３４を通ってカメラを長手方向に通過し，次に，
−光線Ｒがミラー３６によって側方に反射され，次に，
−光線Ｒが，窓３７を通過することによって取込みデバイス２０の取込み領域２７に入り込み，
−放射線Ｒが検出器，この場合，取込み領域２７に位置する第１の検出器２１，に衝突する
ように光源の方向に実質的に向けられる。

そのようなカメラは，特に，可視波長を有する放射線の画像を取り込まなければならない場合に，放射性放射線から可視波長を有する放射線を分離するために使用することができる。可視放射線は，ミラーによって反射され，放射性放射線，具体的にはガンマ放射線は，反射されずにミラーを通る。

図示の例では，本体３３の壁３９は，約３cmの寸法の鉛遮蔽部を備える。図示しない，カメラ３０内に埋め込まれた電子機器回路も壁３９によって保護される。したがって，ガンマ種放射線は，観察には含まれず，検出器に急速に飽和させるものであるが，これらの壁及びミラー３６を使用すると，特にガンマ種放射線によって生成されるノイズから検出器２１〜２３を保護する。そのような保護により，検出器を再生させる前に取込みに使用できる期間を著しく増加させる。

図４に示す例では，コリメータ５４は，カメラ外部の側でレンズ４４上に組み付けられている。このコリメータは，鉛，タングステン又は原子番号の大きな別の金属製の板であるため，ガンマ線に対し実質的に不透過性である。この板には，所望の観察軸ＤＲに平行な円筒形又は円錐形の孔が開けられている。コリメータ５４を使用して，光子，具体的には，観察供給源によって放出されたガンマ光子を濾光し，コリメータ４４の軸に位置する領域から到来した光子のみがレンズ３４に到達できるようにする。

当然ながら，本発明は，実施形態の上述の例に限定するものではない。

したがって，本発明による２つのカメラを使用し，３次元の静止画像又はビデオ画像を得ることができる。

本発明によるカメラは，取込みデバイスの第１の実施形態，すなわち，図３に示す平行移動デバイスではなく回転デバイスを更に使用することができる。異なる支持部及び移動モードを使用することもできる。

露出，加熱及び冷却に対する最適な相対時間に応じて，４つ以上の検出器を有利に使用でき，それにより，同じ検出器が他の検出器と比べてより多い又はより少ない時間１つの区域内で使用できるようにする。１つの検出器がさらされる間，第２の検出器を加熱し，次に同時に冷却するといった，２つの検出器の使用で十分であることがある。

本発明によるカメラ遮蔽壁は，放射性環境から隔離するのに適した別の金属又はあらゆる他の材料から作製することができる。

本発明によるデバイスは，放射性放射線下で画像の撮影を必要とする全てのシステム内で使用することができる。そのようなシステムは，特に，既に説明した可視放射線及び／又はガンマ放射線を取り込むように設計したカメラを含むことができる。

Claims (13)

1. 放射性環境内で画像を取り込むデバイス（１０；２０）において，前記デバイス（１０；２０）は，少なくとも２つの画像検出器（１１〜１３；２１〜２３），及び好ましくは加熱によって各検出器を交互に再生させる再生手段（１７；２５，２８）を備えることを特徴とするデバイス（１０，２０）。
2. 前記デバイスは，
   −前記画像を取り込む領域（１６；２７）；及び
   −前記検出器を再生させる少なくとも１つの領域（１７，１８；２５，２６，２８，２９）
   を備え，前記取込み手段は，前記検出器のための支持部（１４；２４）を更に備え，前記支持部は，
   −第１の検出器（１１；２１）が前記取込み領域内にあり，第２の検出器（１２，１３；２２，２３）が前記再生領域内にある位置と，
   −前記第２の検出器が前記取込み領域内にあり，前記第１の検出器が再生領域内にある位置
   との間を移動可能であることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
3. 前記再生領域は，有利には，前記検出器を加熱する領域（１７；２５，２９），及び前記検出器を加熱後，冷却する領域（１８；２６，２９）を含むことを特徴とする請求項２記載のデバイス。
4. 前記支持部は回転支持部（１４）であることを特徴とする請求項２又は３記載のデバイス。
5. 前記支持部は平行移動支持部（２４）であることを特徴とする請求項２又は３記載のデバイス。
6. 前記デバイスは，第１の検出器が前記取込み領域内にあり，一方で前に前記取込み領域内にあった第２の検出器が前記加熱領域内にあり，一方で前に加熱された第３の検出器が前記冷却領域内にあるような，３つの検出器を備えることを特徴とする請求項２〜５いずれか１項記載のデバイス。
7. 前記デバイスは，以下の順で，
   −第１の加熱領域（２５）；
   −第１の冷却領域（２６）；
   −取込み領域（２７）；
   −第２の加熱領域（２８）；及び
   −第２の冷却領域（２９）
   を備えることを特徴とする請求項５又は６記載のデバイス。
8. 前記デバイスは，ガンマ放射線画像の取込みに適していることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のデバイス。
9. 請求項１〜８いずれか１項記載の取込みデバイス（１０，２０）を備えることを特徴とするカメラ（３０）。
10. 前記カメラは，２つの区画（３１，３２）を画定する本体（３３）を備え，前記区画（３１，３２）のうち前記第１の区画（３１）は，レンズ（３４）及びミラー（３６）を収容し，前記第２の区画は，取込みデバイス（２０）を備え，前記ミラーは，前記レンズによって伝達された放射線（Ｒ）を前記デバイス（２０）の取込み領域（２７）に側方へ反射するように配置されることを特徴とする請求項９記載のカメラ。
11. 前記本体は，前記取込みデバイスを放射性放射線から保護するように設計した遮蔽部（３９）を形成することを特徴とする請求項１０記載のカメラ。
12. 前記カメラはコリメータ（４４）を備える請求項９〜１１いずれか１項記載のカメラ。
13. 前記コリメータは，原子番号の大きな金属，好ましくは鉛又はタングステン製の板であり，前記板には，好ましくは所望の観察軸（ＤＲ）に平行な円筒形又は円錐形の孔が開けられている請求項１２記載のカメラ。

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