JP2018013439A - Radiation measuring device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation measuring device capable of directly measuring a radiation incoming direction, holding down an increase in costs, and easily measuring spatial intensity distribution of radiation and the like.SOLUTION: A radiation measuring device 100 comprises a detection window part 20, a first detecting unit 40, a second detecting unit 50, and a control device 70. The first detecting unit 40 is connected to one end side of a scintillator part 22, and detects a light signal from the scintillator part 22 as distribution of a two-dimensional light signal. The second detecting unit 50 is connected to the other end side of the scintillator part 22, and detects a light signal from the scintillator part 22. The radiation measuring device can narrow down a passage position of electromagnetic radiation RR in a scintillation rod unit 22a by using detection results from the first detecting unit 40 and the second detecting unit 50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、放射線の飛来方向等の計測、放射線の空間的な強度分布の計測等を可能にする放射線計測装置に関する。   The present invention relates to a radiation measurement apparatus that enables measurement of the direction of radiation and the like, measurement of the spatial intensity distribution of radiation, and the like.

放射線測定装置として、放射線の飛来方向等を計測するため、放射線の入射方向を制限するコリメーターと、このコリメーターに隣接して等間隔で平行に配列された多数のシンチレーションロッドからなるセンサーアレイとを有する検出ユニットを備え、この検出ユニットからの光信号を2次元的な光信号の分布として検知する放射線計測装置が公知となっている(特許文献1参照)。   As a radiation measurement device, in order to measure the radiation direction of radiation, etc., a collimator that limits the incident direction of radiation, and a sensor array comprising a large number of scintillation rods arranged in parallel at equal intervals adjacent to the collimator A radiation measuring apparatus is known which detects a light signal from the detection unit as a two-dimensional light signal distribution (see Patent Document 1).

しかしながら、上記のような放射線計測装置によって放射線の空間的な強度分布の計測を行う場合、コリメーターによって放射線の飛来方向に関する指向性を与えているので、コリメーターの指向性に対応する検出方向を変化させつつ計測を行う走査型の計測が必要となり、計測に要する時間が増大する。   However, when the spatial intensity distribution of radiation is measured by the radiation measuring apparatus as described above, the collimator gives directivity related to the radiation direction of radiation, so the detection direction corresponding to the directivity of the collimator is set. Scanning measurement is required to perform measurement while changing, and the time required for measurement increases.

なお、放射線の飛来方向を検出する別の方法として、コンプトン散乱を利用するコンプトン法がある(非特許文献1、2参照)。具体的には、例えば放射線に対してコンプトン散乱を起こす散乱体検出器と散乱後の光子を光電吸収する吸収体検出器とを設け、それぞれにおける散乱又は吸収位置と付与エネルギーとに基づいて散乱角を計算するとともに、複数の放射線に対する同様の計算から放射線の飛来を決定するといった手法がとられる。コンプトン法を実用化したコンプトンカメラでは、高価なタリウム活性化ヨウ化ナトリウム(NaI)、タリウム活性化ヨウ化セシウム(CsI)等が用いられ、或いは高価な半導体センサーが高密度で実装されており、低コストで感度を高めることは容易でない。   As another method for detecting the direction of radiation, there is a Compton method using Compton scattering (see Non-Patent Documents 1 and 2). Specifically, for example, a scatterer detector that causes Compton scattering with respect to radiation and an absorber detector that photoelectrically absorbs photons after scattering are provided, and the scattering angle based on the scattering or absorption position and applied energy in each. And a method of determining the arrival of radiation from the same calculation for a plurality of radiations. In the Compton camera in which the Compton method is put into practical use, expensive thallium activated sodium iodide (NaI), thallium activated cesium iodide (CsI) or the like is used, or expensive semiconductor sensors are mounted at high density. It is not easy to increase sensitivity at low cost.

国際公開第2013/147277号International Publication No.2013 / 147277

V. Schonfelder, A. Hirner, and K. Schneider, Nuclear Instruments and Methods 107, 385 (1973).V. Schonfelder, A. Hirner, and K. Schneider, Nuclear Instruments and Methods 107, 385 (1973). R. W. Todd, J. M. Nightingale, and D. B. Everett, Nature 251, 132 (1974).R. W. Todd, J. M. Nightingale, and D. B. Everett, Nature 251, 132 (1974).

本発明は、放射線の飛来方向を直接的に計測でき、コストの増加を抑えつつ放射線の空間的な強度分布の計測等を容易にできる放射線計測装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a radiation measuring apparatus that can directly measure the direction of radiation radiation and can easily measure the spatial intensity distribution of radiation while suppressing an increase in cost.

上記目的を達成するため、本発明に係る放射線計測装置は、所定方向に延びる複数の線状のシンチレーター要素を所定方向に垂直な方向に関して2次元的に配列した立体的なセンサーアレイと、センサーアレイの所定方向の一端側に連結されてセンサーアレイからの光信号を2次元的な光信号の分布として検知する第1検出部と、センサーアレイの所定方向の他端側に連結されてセンサーアレイからの光信号を検知する第2検出部と、第1及び第2検出部の検知結果に基づいて電磁放射線の到達位置を決定するとともに、特定の電磁放射線に対応する複数の到達位置を含む検出情報に基づいて当該特定の電磁放射線の入射方向に関連する飛来情報を得る情報処理装置とを備える。   In order to achieve the above object, a radiation measuring apparatus according to the present invention includes a three-dimensional sensor array in which a plurality of linear scintillator elements extending in a predetermined direction are two-dimensionally arranged in a direction perpendicular to the predetermined direction, and a sensor array A first detector connected to one end of the sensor array to detect the optical signal from the sensor array as a two-dimensional optical signal distribution; and connected to the other end of the sensor array in the predetermined direction from the sensor array. Detection information including a plurality of arrival positions corresponding to specific electromagnetic radiation and a second detection portion that detects the optical signal of the first and second electromagnetic wave arrival positions based on the detection results of the first and second detection portions. And an information processing device for obtaining flight information related to the incident direction of the specific electromagnetic radiation.

本発明の放射線計測装置では、立体的なセンサーアレイと第1検出部とを用いるので、比較的広い空間に飛来した電磁放射線をシンチレーター要素の配列に対応する2次元の画像状の情報としてとらえることができ、コストを抑えた電磁放射線の検出が可能になる。また、第1及び第2検出部の検知結果を用いることで、シンチレーター要素における電磁放射線の通過位置を絞り込むことができ、特定の電磁放射線の飛来に起因する一連のコンプトン散乱等の発生位置を電磁放射線の複数の到達位置として検出することができ、電磁放射線の飛来方向又は入射方向を直接的に計測することができる。   In the radiation measuring apparatus of the present invention, since the three-dimensional sensor array and the first detection unit are used, electromagnetic radiation flying in a relatively wide space can be captured as two-dimensional image information corresponding to the arrangement of scintillator elements. This makes it possible to detect electromagnetic radiation at a reduced cost. Further, by using the detection results of the first and second detection units, it is possible to narrow down the passing position of electromagnetic radiation in the scintillator element, and to determine the generation position of a series of Compton scattering and the like caused by the arrival of specific electromagnetic radiation. It can be detected as a plurality of radiation arrival positions, and the flying direction or incident direction of electromagnetic radiation can be directly measured.

本発明の具体的な側面又は観点では、上記放射線計測装置において、センサーアレイへの電磁放射線の入射を方位的に制限する方位制限部をさらに備える。この場合、バックグラウンドの電磁放射線の飛来を制限することができ、対象とする電磁放射線の抽出が容易になる。   In a specific aspect or viewpoint of the present invention, the radiation measurement apparatus further includes an azimuth restriction unit that azimuthally restricts the incidence of electromagnetic radiation to the sensor array. In this case, the background electromagnetic radiation can be restricted, and extraction of the target electromagnetic radiation is facilitated.

本発明の別の側面では、方位制限部は、センサーアレイのうち一端側と他端側との間の所定領域に設定した面状の入射部に対向して配置され、複数の遮蔽体の平板を近接して配置したコリメーターを少なくとも1つ以上有する。この場合、方位制限部を比較的軽量にできる。また、コリメーターにより、少なくとも入射部やその周辺においてセンサーアレイへの電磁放射線の飛来方向又は入射方向を所定範囲に制限することができ、対象とする電磁放射線の入射方向の特定が容易になり、得られる飛来情報の信頼性が高まる。なお、複数の遮蔽体の平板は、例えば互いに平行に配置したものとすることができるが、特定距離に向けて集まるように傾けて配置したものとすることもできる。   In another aspect of the present invention, the azimuth restricting portion is disposed to face a planar incident portion set in a predetermined region between the one end side and the other end side of the sensor array, and includes a plurality of shielding plates. At least one collimator arranged close to each other. In this case, the azimuth limiter can be made relatively lightweight. In addition, the collimator can limit the incident direction or the incident direction of electromagnetic radiation to the sensor array at least in the incident part or the vicinity thereof, and can easily identify the incident direction of the target electromagnetic radiation, The reliability of the flight information obtained increases. The flat plates of the plurality of shields can be arranged in parallel with each other, for example, but can also be arranged so as to be inclined so as to gather toward a specific distance.

本発明の別の側面では、方位制限部は、制限方位が互いに交差する2つのコリメーターを有する。この場合、電磁放射線の入射方向を2方向に関して制限することができ、高精度で飛来情報を得ることができる。   In another aspect of the present invention, the orientation restriction unit includes two collimators whose restriction orientations intersect each other. In this case, the incident direction of electromagnetic radiation can be limited in two directions, and flight information can be obtained with high accuracy.

本発明のさらに別の側面では、情報処理装置は、第1検出部によって検出したシンチレーター要素単位での光信号の強度に基づいて特定の電磁放射線に由来する散乱電子のエネルギーを決定する。このエネルギーは、放射線の飛来方向又は入射方向の特定に用いることができる。   In still another aspect of the present invention, the information processing apparatus determines the energy of scattered electrons derived from specific electromagnetic radiation based on the intensity of the optical signal in units of scintillator elements detected by the first detection unit. This energy can be used to specify the direction of radiation or the direction of incidence of radiation.

本発明のさらに別の側面では、情報処理装置は、第1検出部によって検出したシンチレーター要素単位での光信号と、第2検出部によって検出した光信号との同期をとって特定の電磁放射線の入射であることを判定する。これにより1か所で生じたコンプトン散乱が一事象の飛来に起因するか否かを判定することができる。   In yet another aspect of the present invention, the information processing apparatus synchronizes the optical signal detected by the first detection unit in units of scintillator elements and the optical signal detected by the second detection unit, and generates specific electromagnetic radiation. Determine that it is incident. Thus, it can be determined whether Compton scattering occurring at one place is caused by the arrival of one event.

本発明のさらに別の側面では、第1検出部によって検出した光信号と、第2検出部によって検出した光信号との相対的な強度関係から線状のシンチレーター要素における特定の電磁放射線の到達位置を決定する。この場合、特定のシンチレーター要素における電磁放射線の通過位置の決定を確実にすることができる。   In still another aspect of the present invention, the arrival position of the specific electromagnetic radiation in the linear scintillator element from the relative intensity relationship between the optical signal detected by the first detection unit and the optical signal detected by the second detection unit. To decide. In this case, it is possible to ensure the determination of the passing position of the electromagnetic radiation in the specific scintillator element.

本発明のさらに別の側面では、情報処理装置は、複数の線状のシンチレーター要素で得た光信号の同期をとって特定の電磁放射線によってコンプトン散乱及び光電吸収又は複合的なコンプトン散乱が生じたことを判定する。これにより2か所で生じたコンプトン散乱等が一事象の飛来に起因するか否かを判定する関連付けが可能になる。   In still another aspect of the present invention, the information processing apparatus generates Compton scattering and photoelectric absorption or complex Compton scattering by specific electromagnetic radiation by synchronizing optical signals obtained by a plurality of linear scintillator elements. Judge that. As a result, it is possible to make an association for determining whether Compton scattering or the like generated at two places is caused by the arrival of one event.

本発明のさらに別の側面では、センサーアレイは、複数のセンサー部として蛍光物質をドープした複数のシンチレーションロッドを有する。この場合、センサーアレイを低コストで軽量化することができ、センサーアレイの占有空間を簡易に広げることができる。   In still another aspect of the present invention, the sensor array has a plurality of scintillation rods doped with a fluorescent material as a plurality of sensor portions. In this case, the sensor array can be reduced in weight at low cost, and the occupied space of the sensor array can be easily expanded.

本発明に係る一実施形態の放射線計測装置を説明する概念的なブロック図である。It is a notional block diagram explaining the radiation measuring device of one embodiment concerning the present invention. 検出窓部の概念的な正面図である。It is a conceptual front view of a detection window part. シンチレーター部を構成するシンチレーションロッドユニットの構造を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the scintillation rod unit which comprises a scintillator part. (A)〜(C)は、検出原理に関するシミュレーション結果を説明する図である。(A)-(C) are the figures explaining the simulation result regarding a detection principle. 検出動作を説明する概念的な斜視図である。It is a conceptual perspective view explaining detection operation. 放射線計測装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of a radiation measuring device.

以下、本発明に係る一実施形態の放射線計測装置の構造や動作について具体的に説明する。   Hereinafter, the structure and operation of the radiation measuring apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

図1に示す放射線計測装置100は、検出窓部20の正面方向及びその周辺から飛来するガンマ線を電磁放射線RRとして検出する。放射線計測装置100は、検出窓部20と、バンドル部30と、第1検出部40と、第2検出部50と、制御装置70とを備える。ここで、検出窓部20、バンドル部30、第1検出部40、第2検出部50等は、放射線遮蔽用のケース11内に不図示の支持構造体又はフレーム部材とともに収納されている。   The radiation measurement apparatus 100 shown in FIG. 1 detects gamma rays flying from the front direction of the detection window 20 and the vicinity thereof as electromagnetic radiation RR. The radiation measurement apparatus 100 includes a detection window unit 20, a bundle unit 30, a first detection unit 40, a second detection unit 50, and a control device 70. Here, the detection window part 20, the bundle part 30, the 1st detection part 40, the 2nd detection part 50, etc. are accommodated in the case 11 for radiation shielding with the support structure or frame member which is not shown in figure.

検出窓部20は、ケース11の開口11aに露出するように設けられた2次元コリメーター部21と、2次元コリメーター部21の背後に配置され直方体状の輪郭を有するシンチレーター部22とを有する。   The detection window portion 20 includes a two-dimensional collimator portion 21 provided so as to be exposed to the opening 11a of the case 11, and a scintillator portion 22 disposed behind the two-dimensional collimator portion 21 and having a rectangular parallelepiped shape. .

2次元コリメーター部21は、電磁放射線RRの飛来方向又は入射方向を基準線BLのまわりに広がる所定の局所的な領域(計測方位領域DA)に制限する方位制限部として機能し、2次元的な層状に延びる第1コリメーター21aと、同様に層状に延びる第2コリメーター21bとを積層したものとなっている。2次元コリメーター部21は、直方体状のシンチレーター部22の一側面(XY面に平行な面)に対応する矩形の所定領域に設定した面状の入射部22iに対向して配置されている。   The two-dimensional collimator unit 21 functions as an azimuth restricting unit that restricts the flying direction or incident direction of the electromagnetic radiation RR to a predetermined local area (measurement azimuth area DA) extending around the reference line BL. The first collimator 21a extending in a layered manner and the second collimator 21b extending in a layered manner are laminated. The two-dimensional collimator unit 21 is disposed so as to face a planar incident unit 22i set in a rectangular predetermined region corresponding to one side surface (a surface parallel to the XY plane) of the rectangular parallelepiped scintillator unit 22.

第1コリメーター21aは、電磁放射線RRの入射方向をY方向に関して制限するものであり、その制限方位は、Y方向となっている。第1コリメーター21aは、検出窓部20が正面の−Z方向に向いている状態で、多数の細長い平板状の遮蔽体である放射線遮蔽板21cをY方向に等間隔で平行に配列したものである(図2参照)。各放射線遮蔽板21cは、検出窓部20が正面の−Z方向に向いている状態で、X方向を長手方向とするとともに、Y方向を法線方向としている。各放射線遮蔽板(遮蔽体の平板)21cは、例えば0.5〜1mm程度の厚みを有しZ方向に2cm以上(具体的には4cm程度)の幅を有する鉛板であり、これらの放射線遮蔽板21cは、1〜5mm程度(具体的には2mm)の隙間GAを介して互いに離間して配置される。この第1コリメーター21aにより、検出窓部20による電磁放射線RRの検出に際して、Y方向に関して緩いフォーカス機能又は指向性を持たせることができ、基準線BLと交差してX軸に平行に延びる縦軸を含む帯状の方位領域からの電磁放射線RRのみを優先的又は選択的に検出することが可能になる。   The first collimator 21a limits the incident direction of the electromagnetic radiation RR with respect to the Y direction, and the limiting direction is the Y direction. The first collimator 21a has a plurality of radiation shielding plates 21c, which are long and thin flat shields, arranged in parallel in the Y direction at equal intervals in a state where the detection window portion 20 faces the -Z direction of the front. (See FIG. 2). Each radiation shielding plate 21c has the X-direction as a longitudinal direction and the Y-direction as a normal direction in a state where the detection window portion 20 faces the -Z direction of the front. Each radiation shielding plate (flat plate of the shielding body) 21c is a lead plate having a thickness of, for example, about 0.5 to 1 mm and a width of 2 cm or more (specifically, about 4 cm) in the Z direction. The shielding plates 21c are spaced apart from each other with a gap GA of about 1 to 5 mm (specifically 2 mm). With the first collimator 21a, when the electromagnetic radiation RR is detected by the detection window unit 20, a gentle focus function or directivity in the Y direction can be provided, and a vertical line that extends in parallel to the X axis intersects the reference line BL. Only the electromagnetic radiation RR from the belt-like azimuth region including the axis can be detected preferentially or selectively.

第2コリメーター21bは、電磁放射線RRの入射方向をX方向に関して制限するものであり、その制限方位は、X方向となっている。第2コリメーター21bは、検出窓部20が正面の−Z方向に向いている状態で、多数の細長い平板状の遮蔽体である放射線遮蔽板21dをX方向に等間隔で平行に配列したものである(図2参照)。各放射線遮蔽板21dは、検出窓部20が正面の−Z方向に向いている状態で、Y方向を長手方向とするとともに、X方向を法線方向としている。各放射線遮蔽板(遮蔽体の平板)21dは、放射線遮蔽板21cと同様に、例えば0.5〜1mm程度の厚みを有しZ方向に2cm以上(具体的には4cm程度)の幅を有する鉛板であり、1〜5mm程度の隙間GAを介して互いに離間して配置される。この第2コリメーター21bにより、検出窓部20による電磁放射線RRの検出に際して、X方向に関して緩いフォーカス機能又は指向性を持たせることができ、基準線BLと交差してY軸に平行に延びる横軸を含む帯状の方位領域からの電磁放射線RRのみを優先的又は選択的に検出することが可能になる。結果的に、第1及び第2コリメーター21a,21bにより、基準線BLを中心とする所期の画角範囲つまり計測方位領域DAに、電磁放射線RRの入射方向を制限することができ、シンチレーター部22又は検出窓部20に対して−Z方向への指向性を持たせることがきる。   The second collimator 21b limits the incident direction of the electromagnetic radiation RR with respect to the X direction, and the limiting direction is the X direction. The second collimator 21b is configured by arranging a large number of elongated shielding plates 21d, which are parallel to the X direction, in parallel in the X direction with the detection window portion 20 facing in the -Z direction on the front. (See FIG. 2). Each radiation shielding plate 21d has the Y direction as a longitudinal direction and the X direction as a normal direction in a state where the detection window portion 20 faces the -Z direction of the front. Each radiation shielding plate (flat plate of the shielding body) 21d has a thickness of, for example, about 0.5 to 1 mm and a width of 2 cm or more (specifically, about 4 cm) in the Z direction, like the radiation shielding plate 21c. It is a lead plate, and is spaced apart from each other with a gap GA of about 1 to 5 mm. With this second collimator 21b, when the electromagnetic radiation RR is detected by the detection window part 20, it is possible to give a loose focus function or directivity in the X direction, and it extends in parallel to the Y axis across the reference line BL. Only the electromagnetic radiation RR from the belt-like azimuth region including the axis can be detected preferentially or selectively. As a result, the first and second collimators 21a and 21b can limit the incident direction of the electromagnetic radiation RR to an intended angle of view range around the reference line BL, that is, the measurement azimuth area DA. The directivity in the −Z direction can be given to the part 22 or the detection window part 20.

2次元コリメーター部21による指向性は、第1及び第2コリメーター21a,21bの隙間GAや幅の設定によって調整可能である。また、第1及び第2コリメーター21a,21bにおいて、ステッピングモーター等からなる姿勢調整部21i,21jを設け、個々の放射線遮蔽板21c,21dの姿勢変更を可能にすることで、2次元コリメーター部21を焦点系として機能させることができる。具体的には、姿勢調整部21iによって各放射線遮蔽板21cをX軸に平行な回転軸のまわりに回転させることができるとともに、姿勢調整部21jによって各放射線遮蔽板21dをY軸に平行な回転軸のまわりに回転させることができ、これら放射線遮蔽板21c,21dを基準線BL状の有限距離又は無限遠の一点に向けることで、X方向及びY方向に関して有限距離又は無限遠への焦点機能を持たせることができる。   The directivity by the two-dimensional collimator unit 21 can be adjusted by setting the gap GA and the width of the first and second collimators 21a and 21b. In addition, the first and second collimators 21a and 21b are provided with posture adjusting units 21i and 21j made of stepping motors, etc., so that the postures of the individual radiation shielding plates 21c and 21d can be changed. The unit 21 can function as a focal system. Specifically, each radiation shielding plate 21c can be rotated around a rotation axis parallel to the X axis by the attitude adjustment unit 21i, and each radiation shielding plate 21d can be rotated in parallel to the Y axis by the attitude adjustment unit 21j. A function of focusing on the finite distance or the infinity with respect to the X direction and the Y direction by directing these radiation shielding plates 21c and 21d to one point of the finite distance or the infinity of the reference line BL. Can be given.

放射線遮蔽板21c,21dのための姿勢調整部21i,21jを設けた場合、焦点機能に代えて走査機能を持たせることができる。具体的には、姿勢調整部21iによって各放射線遮蔽板21cの基準線BLに対する傾斜角度を揃え、この傾斜角度を徐々に変化させることで、第1コリメーター21aによるY方向に関する走査が可能になる。また、姿勢調整部21jによって各放射線遮蔽板21dの基準線BLに対する傾斜角度を揃え、この傾斜角度を徐々に変化させることで、第2コリメーター21bによるX方向に関する走査が可能になる。   When the posture adjusting units 21i and 21j for the radiation shielding plates 21c and 21d are provided, a scanning function can be provided instead of the focus function. Specifically, by adjusting the inclination angle of each radiation shielding plate 21c with respect to the reference line BL by the attitude adjustment unit 21i and gradually changing the inclination angle, the first collimator 21a can perform scanning in the Y direction. . In addition, by adjusting the inclination angle of each radiation shielding plate 21d with respect to the reference line BL by the attitude adjustment unit 21j and gradually changing the inclination angle, the second collimator 21b can perform scanning in the X direction.

後述するようにシンチレーター部22において複数個所で電磁放射線RRを検出することで、電磁放射線RRの入射方向を特定することができるが、上記のように2次元コリメーター部21によって指向性を持たせることで、シンチレーター部22に入射する電磁放射線RRの頻度を低減できデータ量の抑制が可能になるので、シンチレーター部22の出力に対する信号処理の負担を低減することがきる。また、シンチレーター部22を動作させてコリメーター21a,21bの姿勢を調整することで、放射線計測装置100による計測の方位や距離を変化させる走査が可能になる。なお、放射線遮蔽板21c,21dを用いることで、これに隣接する領域で周囲から一様に進入するバックグラウンド信号を排除することが可能になるので、ケース11自体に放射線遮蔽性を持たせることは必須でない。   As will be described later, the incident direction of the electromagnetic radiation RR can be specified by detecting the electromagnetic radiation RR at a plurality of locations in the scintillator unit 22, but the two-dimensional collimator unit 21 provides directivity as described above. As a result, the frequency of the electromagnetic radiation RR incident on the scintillator unit 22 can be reduced and the amount of data can be suppressed, so that the burden of signal processing on the output of the scintillator unit 22 can be reduced. Further, by operating the scintillator unit 22 and adjusting the postures of the collimators 21a and 21b, it is possible to perform scanning that changes the azimuth and distance of measurement by the radiation measuring apparatus 100. In addition, by using the radiation shielding plates 21c and 21d, it becomes possible to eliminate the background signal that uniformly enters from the surroundings in the region adjacent to the radiation shielding plates 21c and 21d, so that the case 11 itself has radiation shielding properties. Is not required.

シンチレーター部22は、立体的なセンサーアレイである。シンチレーター部22のサイズは、具体的な実施例では一辺が約50cm程度となっている。シンチレーター部(センサーアレイ)22は、Y方向に延びる細長い多数の線状のシンチレーションロッドユニット22a(つまりシンチレーター要素)を、例えば3〜5mmのピッチでX方向及びZ方向に2次元的に規則正しく略隙間なく密に配列して成り、キューブ状の空間を充填するものとなっている。シンチレーター部22は、例えば100×100〜170×170本のシンチレーションロッドユニット(シンチレーター要素)22aで充填されている。このようにシンチレーター部22を立体的にすることで、電磁放射線RRに対する感度を高めることができ、微弱なものを含む未知の放射線源からの放射線量を精度良く計測することが可能となる。なお、シンチレーションロッドユニット22aに電磁放射線RRが入射してコンプトン散乱又は当該コンプトン散乱に伴う光電吸収が生じた場合、コンプトン散乱等に対応するシンチレーション発光現象による蛍光がシンチレーションロッドユニット22aの両端から射出される。   The scintillator unit 22 is a three-dimensional sensor array. The size of the scintillator 22 is about 50 cm on a side in a specific embodiment. The scintillator section (sensor array) 22 has a large number of long and thin linear scintillation rod units 22a (that is, scintillator elements) extending in the Y direction, which are regularly spaced in two dimensions in the X and Z directions at a pitch of 3 to 5 mm, for example. They are arranged in close proximity and fill a cube-shaped space. The scintillator section 22 is filled with, for example, 100 × 100 to 170 × 170 scintillation rod units (scintillator elements) 22a. Thus, by making the scintillator 22 three-dimensional, it is possible to increase the sensitivity to the electromagnetic radiation RR, and to accurately measure the radiation dose from unknown radiation sources including weak ones. When electromagnetic radiation RR is incident on the scintillation rod unit 22a and Compton scattering or photoelectric absorption associated with the Compton scattering occurs, fluorescence due to scintillation light emission corresponding to Compton scattering is emitted from both ends of the scintillation rod unit 22a. The

図3に示すように、シンチレーションロッドユニット22aは、線状のシンチレーター要素であり、角柱状のロッド本体(シンチレーションロッド)25aと、円筒状のシース部25bと、コネクタ部25c,25dとを有する。ロッド本体(シンチレーションロッド)25aは、射出成形によって単一素材から形成されたものであり、2次元コリメーター部21を経た放射線を光信号に変換する。具体的には、ロッド本体25aは、蛍光体をドープしたポリスチレン、アクリルその他のプラスチックの部材であって光ファイバーのコアを剥き出しにした非被覆型の構造を有する。つまり、ロッド本体25aの側面は、光学的なロスが殆どない鏡面となっている。ロッド本体25aのサイズは、例えば断面が2×2mm程度であり、長さ数10cm〜1m程度である。ロッド本体25aは、ガンマ線に対する能動指標となっている。具体的な実施例では、ロッド本体25aは、例えばセシウム137起源の0.622MeVガンマ線等を散乱させ、これによって発生したコンプトン電子によるシンチレーション発光を検出光として出力する。シース部25bは、内面にミラー26bを有する外筒部であり、電子との散乱が無視できる程度に薄い(例えば数10〜数100μmの厚みの)マイラーフィルム26aの内面にAl等からなるミラー26bを蒸着等によって形成したシートを準備し、このシートを適当に切り出した後に円筒状に巻いた状態で継ぎ目を接着することで得られる。シース部25bは、一方で、ロッド本体25aの一端に固定された支持部材25gの外周に嵌合するとともにコネクタ部25cに接合されており、他方で、ロッド本体25aの他端に固定された支持部材25gの外周に嵌合するとともにコネクタ部25dに接合されている。一方のコネクタ部25cは、レンズ、光ガイド等で構成され、不図示のフレーム部材に支持されてバンドル部30を構成する光ファイバー31の一端に接続又は連結されている。このコネクタ部25cにより、ロッド本体25aからの検出光が光ファイバー31に導かれる。他方のコネクタ部25dは、第2検出部50の入射面に対して光学グリス等を介して接続又は連結されている。このコネクタ部25dにより、ロッド本体25aからの検出光が第2検出部50に導かれる。全てのシンチレーションロッドユニット22aに対応して設けられたコネクタ部25dは、全体として接続部28(図1参照)を構成する。なお、各シンチレーションロッドユニット22aは、ケース11内に固定されてシンチレーションロッドユニット22aに直交する方向に延びる複数の網状の支持体(不図示)によってアライメントされた状態で支持されている。   As shown in FIG. 3, the scintillation rod unit 22a is a linear scintillator element, and includes a prismatic rod body (scintillation rod) 25a, a cylindrical sheath portion 25b, and connector portions 25c and 25d. The rod body (scintillation rod) 25a is formed from a single material by injection molding, and converts the radiation that has passed through the two-dimensional collimator unit 21 into an optical signal. Specifically, the rod body 25a is a non-coated structure in which a core of an optical fiber is exposed, which is a member of polystyrene, acrylic or other plastics doped with a phosphor. That is, the side surface of the rod body 25a is a mirror surface with almost no optical loss. The size of the rod body 25a is, for example, about 2 × 2 mm in cross section and about several tens cm to 1 m in length. The rod body 25a is an active index for gamma rays. In a specific example, the rod body 25a scatters, for example, 0.622 MeV gamma rays originating from cesium 137, and outputs scintillation light emission generated by Compton electrons as detection light. The sheath portion 25b is an outer cylinder portion having a mirror 26b on the inner surface, and is a mirror 26b made of Al or the like on the inner surface of a mylar film 26a that is thin enough to ignore the scattering of electrons (for example, a thickness of several tens to several hundreds μm). It is obtained by preparing a sheet formed by vapor deposition or the like, and cutting the sheet appropriately and then bonding the seam in a state of being wound in a cylindrical shape. On the one hand, the sheath part 25b is fitted to the outer periphery of the support member 25g fixed to one end of the rod body 25a and joined to the connector part 25c, and on the other hand, the support fixed to the other end of the rod body 25a. It fits on the outer periphery of the member 25g and is joined to the connector portion 25d. One connector portion 25 c is composed of a lens, a light guide, and the like, and is connected to or coupled to one end of an optical fiber 31 that is supported by a frame member (not shown) and constitutes the bundle portion 30. The detection light from the rod body 25a is guided to the optical fiber 31 by the connector portion 25c. The other connector portion 25d is connected or coupled to the incident surface of the second detection portion 50 via optical grease or the like. The detection light from the rod body 25a is guided to the second detection unit 50 by the connector unit 25d. The connector part 25d provided corresponding to all the scintillation rod units 22a constitutes the connection part 28 (see FIG. 1) as a whole. Each scintillation rod unit 22a is supported in an aligned state by a plurality of mesh-like supports (not shown) that are fixed in the case 11 and extend in a direction orthogonal to the scintillation rod unit 22a.

ロッド本体25a内で発生したシンチレーション光(シンチレーション発光現象による蛍光)は、ロッド本体25aの内面25hに全反射の臨界角以上の角度θ1で入射した場合(つまり光L1の場合)、少ない損失で効率的に伝搬する。この際、ロッド本体25aが剥き出しで、クラッドを有しないので、全反射の臨界角を可能な限り小さくすることができ、シンチレーション光を全反射させる条件が緩くなるので、シンチレーション光の伝送効率を高めることができる。さらに、全反射条件を満たさない場合、すなわちロッド本体25aの内面25hに全反射の臨界角以下の角度θ2で入射した場合(つまり光L2の場合)、シース部25bの内面のミラー26bで反射させる伝搬が可能であるので、シンチレーション光の損失をさらに低減することができる。   When scintillation light (fluorescence due to scintillation light emission phenomenon) generated in the rod body 25a is incident on the inner surface 25h of the rod body 25a at an angle θ1 that is equal to or greater than the critical angle of total reflection (that is, in the case of light L1), the efficiency is small. Propagation. At this time, since the rod body 25a is bare and does not have a clad, the critical angle of total reflection can be made as small as possible, and the conditions for total reflection of the scintillation light are relaxed, so that the transmission efficiency of the scintillation light is increased. be able to. Further, when the total reflection condition is not satisfied, that is, when the light is incident on the inner surface 25h of the rod body 25a at an angle θ2 equal to or less than the critical angle of total reflection (that is, in the case of the light L2), the light is reflected by the mirror 26b on the inner surface of the sheath portion 25b. Since propagation is possible, loss of scintillation light can be further reduced.

図1に戻って、バンドル部30は、多数のガイド用の光ファイバー31を集めたものである。光ファイバー31の一端は、図3に示すコネクタ部25cを多数組み付けたコネクタ基板27を介してシンチレーター部22を構成する各シンチレーションロッドユニット22aの出力端に結合され、光ファイバー31の他端は、コネクタ基板(不図示)を介して第1検出部40に設けた光電撮像管部41の受光部41aの格子点に対向するように位置決めされて固定されている。バンドル部30は、シンチレーター部22を構成するシンチレーションロッドユニット22aの配列関係を維持したままで光信号を光電撮像管部41の受光部41aに伝送する。   Returning to FIG. 1, the bundle unit 30 is a collection of many optical fibers 31 for guide. One end of the optical fiber 31 is coupled to the output end of each scintillation rod unit 22a constituting the scintillator section 22 via a connector board 27 in which a large number of connector sections 25c shown in FIG. 3 are assembled, and the other end of the optical fiber 31 is connected to the connector board. It is positioned and fixed so as to oppose the lattice point of the light receiving part 41a of the photoelectric imaging tube part 41 provided in the first detection part 40 via (not shown). The bundle unit 30 transmits an optical signal to the light receiving unit 41 a of the photoelectric imaging tube unit 41 while maintaining the arrangement relationship of the scintillation rod units 22 a constituting the scintillator unit 22.

第1検出部40は、バンドル部30を介してシンチレーター部(センサーアレイ)22の一端側に連結されてシンチレーター部22からの光信号を2次元的な光信号の分布として検知する。すなわち、第1検出部40は、シンチレーター部22の一方側に射出される光信号を、2次元的な光信号の分布に対応する電気信号(具体的には光強度に対応する検出電荷の分布)として検知する。第1検出部40は、光電撮像管部41と読出部43とを有し、シンチレーター部22を構成するシンチレーションロッドユニット22aの格子点状の配列をそのまま維持した画素パターンを検出し増幅する。これにより、各シンチレーションロッドユニット22aで発生したシンチレーション光をそのXZ面内の位置情報とともに検出することができる。光電撮像管部41は、真空容器内に収納された構造を有しており、詳細な説明は省略するが、光電変換用の入力部である受光部41aと、入射した電子を光に変換して像を形成する出力部41cとの間に、光電変換後の電子を収束させる静電収束系(不図示)等を有している。ここで、受光部41aは、ガラス製の光学窓を有しており、光学窓の内側には所定の特性を有する光電変換物質の蒸着によって光電変換面が形成されている。出力部41cは、その入射側に所定の特性を有する蛍光体が塗布された蛍光面を有し、その射出側には、蛍光面からの蛍光像を増倍するマイクロチャネルプレート(MCP)を配置することもできる。   The first detection unit 40 is connected to one end side of the scintillator unit (sensor array) 22 via the bundle unit 30 and detects an optical signal from the scintillator unit 22 as a two-dimensional optical signal distribution. That is, the first detection unit 40 converts an optical signal emitted to one side of the scintillator unit 22 into an electrical signal corresponding to a two-dimensional optical signal distribution (specifically, a distribution of detected charges corresponding to light intensity). ). The first detection unit 40 includes a photoelectric imaging tube unit 41 and a reading unit 43, and detects and amplifies a pixel pattern that maintains the lattice-like arrangement of the scintillation rod units 22a constituting the scintillator unit 22 as they are. Thereby, the scintillation light generated in each scintillation rod unit 22a can be detected together with the position information in the XZ plane. The photoelectric imaging tube portion 41 has a structure housed in a vacuum vessel, and a detailed description is omitted, but a light receiving portion 41a that is an input portion for photoelectric conversion and incident electrons are converted into light. An electrostatic converging system (not shown) for converging electrons after photoelectric conversion is provided between the output unit 41c that forms an image. Here, the light receiving unit 41a has an optical window made of glass, and a photoelectric conversion surface is formed inside the optical window by vapor deposition of a photoelectric conversion material having predetermined characteristics. The output unit 41c has a phosphor screen coated with a phosphor having a predetermined characteristic on the incident side, and a micro channel plate (MCP) for multiplying the fluorescence image from the phosphor screen is arranged on the emission side. You can also

読出部43は、リレー光学系43a、精細撮像部43b等を備える。リレー光学系43aは、光電撮像管部41の出力部41cの像を、精細撮像部43bの撮像面上に略等倍で投射する投射光学系となっている。精細撮像部43bは、例えばCMOS型撮像素子である固体撮像素子と、固体撮像素子に撮像動作を行わせる駆動回路とを有し、固体撮像素子に撮像動作を行わせる。精細撮像部43bは、光電撮像管部41の出力部41cに形成された微弱な光の精細画像を、ビデオレートで画素デジタル信号化して出力する。なお、図示を省略しているが、リレー光学系43aから分岐される光路上には、マルチアノードタイプのフォトマルチプライヤ等からなる粗像撮像部が設けられており、精細撮像部43bに撮像動作を行わせる駆動回路に対してトリガー信号を与える。   The reading unit 43 includes a relay optical system 43a, a fine imaging unit 43b, and the like. The relay optical system 43a is a projection optical system that projects the image of the output unit 41c of the photoelectric imaging tube unit 41 on the imaging surface of the fine imaging unit 43b at approximately the same magnification. The fine imaging unit 43b includes, for example, a solid-state imaging device that is a CMOS type imaging device and a drive circuit that causes the solid-state imaging device to perform an imaging operation, and causes the solid-state imaging device to perform an imaging operation. The fine imaging unit 43b converts a fine image of weak light formed on the output unit 41c of the photoelectric imaging tube unit 41 into a pixel digital signal at a video rate and outputs it. Although not shown, a coarse image capturing unit such as a multi-anode type photomultiplier is provided on the optical path branched from the relay optical system 43a, and the fine imaging unit 43b performs an imaging operation. A trigger signal is given to the drive circuit that performs the above.

第2検出部50は、シンチレーター部(センサーアレイ)22の他端側に連結されてシンチレーター部22からの光信号を区画単位で検知する。すなわち、第2検出部50は、シンチレーター部22の他方側に射出される光信号を、区画内の複数のシンチレーションロッドユニット22aを一括した光信号に対応する電気信号(具体的には区画内に入射した光強度に対応する検出電荷)として検知する。第2検出部50は、複数のブロック状の光電子増倍管51をXZ面に沿って2次元マトリクス状に配列したものであり、シンチレーター部22を構成する例えば17×17〜10×10個程度に設定された一群のシンチレーションロッドユニット22aからなるユニット群22gからの光信号に対応する電気信号を一括して検出し増幅する。これにより、ユニット群22gを構成する複数のシンチレーションロッドユニット22aで発生したシンチレーション光を一括して検出することができる。各光電子増倍管51は、真空容器中に光電陰極、二次電子増倍電極、陽極等を封入した構造を有する。   The 2nd detection part 50 is connected with the other end side of the scintillator part (sensor array) 22, and detects the optical signal from the scintillator part 22 per division. That is, the second detection unit 50 converts an optical signal emitted to the other side of the scintillator unit 22 into an electrical signal (specifically, an optical signal corresponding to an optical signal obtained by batching a plurality of scintillation rod units 22a in the partition. Detected as a detected charge corresponding to the incident light intensity). The second detection unit 50 includes a plurality of block-like photomultiplier tubes 51 arranged in a two-dimensional matrix along the XZ plane. For example, about 17 × 17 to 10 × 10 constituting the scintillator unit 22. The electric signals corresponding to the optical signals from the unit group 22g composed of the group of scintillation rod units 22a set to are collectively detected and amplified. Thereby, scintillation light generated by the plurality of scintillation rod units 22a constituting the unit group 22g can be detected in a lump. Each photomultiplier tube 51 has a structure in which a photocathode, a secondary electron multiplier electrode, an anode, and the like are enclosed in a vacuum vessel.

電磁放射線RRの入射頻度にもよるが、特定のシンチレーションロッドユニット22aの一端から射出されたシンチレーション光は、第1検出部40によって位置情報とともに検出されるので、第2検出部50によって第1検出部40と同時にシンチレーション光が検出された場合、両検出部40,50に共通するシンチレーションロッドユニット22aがあれば、同一の事象つまり同じ電磁放射線RRに起因するシンチレーション光を検出したと判断され、第2検出部50によって正確な位置情報を検出する必要はなくなる。ユニット群22gを構成するシンチレーションロッドユニット22aの数は、放射線源の種類、放射線計測装置100の用途等を参酌して適宜設定する。なお、第2検出部50は、第1検出部40と同様に、光電撮像管部41、読出部43等を備えるものとできる。この場合、第1検出部40と第2検出部50とで独立して完全な位置情報を得ることができる。   Although it depends on the incidence frequency of the electromagnetic radiation RR, since the scintillation light emitted from one end of the specific scintillation rod unit 22a is detected together with the position information by the first detection unit 40, the second detection unit 50 performs the first detection. When the scintillation light is detected simultaneously with the unit 40, if there is a scintillation rod unit 22a common to both the detection units 40 and 50, it is determined that the same event, that is, the scintillation light caused by the same electromagnetic radiation RR is detected. It is no longer necessary to detect accurate position information by the two detectors 50. The number of scintillation rod units 22a constituting the unit group 22g is appropriately set in consideration of the type of radiation source, the use of the radiation measuring apparatus 100, and the like. Note that the second detection unit 50 may include a photoelectric imaging tube unit 41, a reading unit 43, and the like, like the first detection unit 40. In this case, complete position information can be obtained independently by the first detector 40 and the second detector 50.

制御装置70は、情報処理装置であり、第1及び第2検出部40,50から出力された画像信号や強度信号を監視し、記憶装置に保管しつつ外部に出力する。具体的には、制御装置70は、検出窓部20に対象とする線源からの電磁放射線RRが入射した場合、つまりシンチレーション光を検出した場合、第1検出部40からのトリガー出力に基づいて発光を検出したシンチレーションロッドユニット22aのXZ面内でのアドレス又は位置を特定する。また、制御装置70は、第1及び第2検出部40,50からの信号強度(具体的には検出電荷を較正して得た補正強度値)に基づいて、シンチレーションロッドユニット22aにおいて生成されたシンチレーション光のY軸方向の位置を特定する。これにより、シンチレーター部22内におけるシンチレーション光の生成位置を3次元情報として検出することができる。また、制御装置70は、第1及び第2検出部40,50からの信号強度に基づいて、各シンチレーション光の強度やコンプトン散乱又は光電吸収のエネルギーを見積もる。このようなシンチレーション光を略同時に2箇所で検出した場合、後述するようにそれらの発光位置と散乱エネルギーとに基づいて放射線源の種類とともに電磁放射線RRの入射方向を絞り込むことができ、電磁放射線RRが複数回入射した場合、電磁放射線RRの入射方向を明確に特定することができる。さらに、姿勢調整部21i,21jを用いて放射線遮蔽板21c,21dの姿勢を調整すれば、計測方位領域DAを広範囲に変化させて精密な放射線計測を行うことができる。   The control device 70 is an information processing device, monitors the image signal and the intensity signal output from the first and second detection units 40 and 50, and outputs them to the outside while keeping them in the storage device. Specifically, when the electromagnetic radiation RR from the target radiation source is incident on the detection window unit 20, that is, when scintillation light is detected, the control device 70 is based on the trigger output from the first detection unit 40. The address or position in the XZ plane of the scintillation rod unit 22a that has detected the light emission is specified. Further, the control device 70 is generated in the scintillation rod unit 22a based on the signal intensity from the first and second detection units 40 and 50 (specifically, the corrected intensity value obtained by calibrating the detected charge). The position of the scintillation light in the Y-axis direction is specified. Thereby, the production | generation position of the scintillation light in the scintillator part 22 is detectable as three-dimensional information. Further, the control device 70 estimates the intensity of each scintillation light and the energy of Compton scattering or photoelectric absorption based on the signal intensity from the first and second detection units 40 and 50. When such scintillation light is detected at approximately two locations at substantially the same time, the incident direction of the electromagnetic radiation RR can be narrowed down along with the type of radiation source based on their emission positions and scattered energy, as will be described later. Can be clearly specified in the incident direction of the electromagnetic radiation RR. Further, by adjusting the postures of the radiation shielding plates 21c and 21d using the posture adjusting units 21i and 21j, it is possible to perform precise radiation measurement by changing the measurement azimuth area DA over a wide range.

図4(A)〜4(C)は、シンチレーター部22における放射線の検出原理を具体的に説明する図である。シミュレーションを利用して、シンチレーションロッドユニット22aのロッド本体25aと同様の材料からなるプラスチックシンチレーターに一方向から同じ点に撃ち込んだガンマ線100発の飛跡(白色実線)の側面図を図4(A)に示している。セシウム(Cs)137から放出される0.622MeVのガンマ線は、物質中で主にコンプトン散乱を起こす。図4(A)のガンマ線の飛跡で方向が変わっている点で散乱が起こり、電子が反跳されている。このエネルギーのガンマ線は、物質中にてコンプトン散乱を繰り返し、エネルギーを失いつつ最終的には光電吸収反応で消えてしまう。つまり、奥行き約0.5mのシンチレーションロッドユニット22aを充填した立方体、すなわち0.5m立方のプラスチックシンチレーター内において、0.622MeVのガンマ線は、そのエネルギーを略全て電子に渡し切り、外に出て来ることなく全吸収されている。このことから、シンチレーションロッドユニット22aのうち2次元コリメーター部21から最も離れた背後側に配置されたシンチレーションロッドユニット22aからの平均的な出力値は、バックグランドレベルを表していると考えることができ、かかるシンチレーションロッドユニット22aの出力値をS/N分離に利用することができる。   4A to 4C are diagrams for specifically explaining the principle of radiation detection in the scintillator section 22. FIG. 4A shows a side view of a track (white solid line) of 100 gamma rays shot at the same point from one direction on a plastic scintillator made of the same material as the rod body 25a of the scintillation rod unit 22a using simulation. Show. The 0.622 MeV gamma rays emitted from cesium (Cs) 137 mainly cause Compton scattering in the material. Scattering occurs at the point where the direction is changed in the track of the gamma rays in FIG. 4A, and the electrons are recoiled. This energy gamma ray repeatedly undergoes Compton scattering in the material, and eventually disappears due to the photoelectric absorption reaction while losing energy. That is, in a cube filled with a scintillation rod unit 22a having a depth of about 0.5 m, that is, in a 0.5 m cube plastic scintillator, 0.622 MeV gamma rays pass almost all of their energy to electrons and come out. It has been completely absorbed. From this, it can be considered that the average output value from the scintillation rod unit 22a arranged on the back side farthest from the two-dimensional collimator unit 21 in the scintillation rod unit 22a represents the background level. The output value of the scintillation rod unit 22a can be used for S / N separation.

散乱された電子は、0.5m立方のプラスチックシンチレーター中を走る間にイオン化反応を起こしてシンチレーション発光現象により蛍光を発する。0.622MeVガンマ線が入射して最初に起こすコンプトン散乱で生じた電子だと約1mm走り、その間発光する。図4(B)に示すように、先のガンマ線照射のシミュレーション事例から生じた10keV以上の電子の飛跡のみを白点で示し、図4(C)に示すように、先のガンマ線照射のシミュレーション事例から生じた100keV以上の電子の飛跡のみを白点で示している。図からわかるように、100keV以上の電子を選択すると、よりガンマ線の到来方向に集中して一直線に電子が生成されている。つまり、100keV以上に相当する1mm程度の発光点を選択すれば、ガンマ線が最初に起こしたコンプトン散乱による電子を検出したことになり、これに誘発される次のコンプトン散乱による電子を検出することも比較的容易になる。結果的に、セシウム137からくるガンマ線であることを特定できるとともに、そのセシウム137の方位を特定することができる。   The scattered electrons cause an ionization reaction while running in a 0.5 m cubic plastic scintillator, and emit fluorescence by a scintillation emission phenomenon. An electron generated by Compton scattering that occurs first when 0.622 MeV gamma rays are incident travels about 1 mm and emits light during that time. As shown in FIG. 4 (B), only a track of electrons of 10 keV or more generated from the previous gamma-ray irradiation simulation example is shown by a white point, and as shown in FIG. 4 (C), the previous gamma-ray irradiation simulation example Only the tracks of electrons of 100 keV or more generated from the above are shown by white dots. As can be seen from the figure, when electrons of 100 keV or higher are selected, electrons are more concentrated in the arrival direction of gamma rays and generated in a straight line. That is, if a light emission point of about 1 mm corresponding to 100 keV or more is selected, electrons due to Compton scattering caused by gamma rays are detected first, and electrons due to the next Compton scattering induced by this may be detected. It becomes relatively easy. As a result, it is possible to specify the gamma rays coming from cesium 137 and to specify the orientation of the cesium 137.

図5を参照して、電磁放射線RRの入射方向やエネルギーの計測原理について具体的に説明する。2次元コリメーター部21によって計測対象の方向と距離を制限する。この状態で、例えばエネルギーE=0.662MeVをもってCs137から放射されたガンマ線である電磁放射線RRが入射光子GRとしてシンチレーター部(センサーアレイ)22のうち、一本のシンチレーションロッドユニット22aに入射する。このシンチレーションロッドユニット22a内では、入射光子GRがコンプトン散乱を起こして反跳電子を生じさせ、反跳電子のエネルギーがEであるとする。さらに、入射光子GRのコンプトン散乱に起因して生じた散乱光子GR2は、別の位置にあるシンチレーションロッドユニット22aに入射する。このシンチレーションロッドユニット22a内では、散乱光子GR2によって光電吸収が生じエネルギーEの電子が放出されたとする。ここで、シンチレーションロッドユニット22aを構成する全長LSRのロッド本体25a(図3参照)内のY方向における位置yにおける光減衰を表す光減衰関数f(y)が予め実測により求められているとする。シンチレーションロッドユニット22aの位置y,yで散乱や光電吸収によって放出されたエネルギーをE,Eとして、第1検出部40側では、e=f(y)及びe=f(y)として測光がなされ、第2検出部50側では、e'=f(LSR−y)及びe'=f(LSR−y)として測光がなされるとする。このような事象における測定値e,e,e',e'、及び光減衰関数f(y)から、2電子の散乱等による発光位置(到達位置)y,yと、エネルギーE,Eとを再構成して求めることができる。つまり、第1及び第2検出部40,50の感度差を配慮しつつ、第1検出部40によって検出した光信号又は測定値e,eと、第2検出部50によって検出した光信号又は測定値e',e'との相対的な強度関係に基づいて、対応する2つのシンチレーションロッドユニット22aにおける入射光子GR及び散乱光子GR2の到達位置を決定することができる。その際、入射光子GR及び散乱光子GR2のエネルギーE,Eも見積もることができる。その後は、従来のコンプトンカメラの手法を用いて、入射光子GRのコンプトン散乱角θ12が求まり、散乱に対応する発光位置(到達位置)y,yから定まる軸AX1を中心として開き角θ12の円錐上に入射光子GRの放射源が制限される。なお、この開き角θ12の円錐は、電磁放射線RRの入射方向に対応する軸AX0を含むものとなっている。 With reference to FIG. 5, the incident direction of the electromagnetic radiation RR and the measurement principle of energy will be specifically described. The direction and distance of the measurement target are limited by the two-dimensional collimator unit 21. In this state, for example, electromagnetic radiation RR, which is a gamma ray radiated from Cs 137 with energy E g = 0.662 MeV, enters one scintillation rod unit 22 a in the scintillator section (sensor array) 22 as an incident photon GR. In the scintillation rod unit 22a, the incident photons GR is cause recoil electrons undergo Compton scattering, the energy of recoil electrons is assumed to be E 1. Further, the scattered photon GR2 generated due to the Compton scattering of the incident photon GR is incident on the scintillation rod unit 22a at another position. Within this scintillation rod unit 22a, the photoelectric absorption electron energy E 2 occurs released by scattered photons GR2. Here, it is assumed that the light attenuation function f (y) representing the light attenuation at the position y in the Y direction in the rod body 25a (see FIG. 3) of the full length LSR constituting the scintillation rod unit 22a is obtained in advance by actual measurement. . On the first detection unit 40 side, e 1 = f (y 1 ) and e 2 = f, where E 1 and E 2 are energy released by scattering and photoelectric absorption at the positions y 1 and y 2 of the scintillation rod unit 22a. It is assumed that photometry is performed as (y 2 ), and photometry is performed as e ′ 1 = f (LSR−y 1 ) and e ′ 2 = f (LSR−y 2 ) on the second detection unit 50 side. From the measured values e 1 , e 2 , e ′ 1 , e ′ 2 and the light attenuation function f (y) in such an event, emission positions (arrival positions) y 1 , y 2 due to scattering of two electrons, etc., The energy E 1 and E 2 can be reconstructed and obtained. That is, the optical signal detected by the first detection unit 40 or the measured values e 1 and e 2 and the optical signal detected by the second detection unit 50 while considering the sensitivity difference between the first and second detection units 40 and 50. Alternatively, the arrival positions of the incident photon GR and the scattered photon GR2 in the corresponding two scintillation rod units 22a can be determined based on the relative intensity relationship with the measured values e ′ 1 and e ′ 2 . At that time, the energies E 1 and E 2 of the incident photon GR and the scattered photon GR2 can also be estimated. Then, using techniques conventional Compton camera, Motomari Compton scattering angle theta 12 of the incident photons GR, emission position (destination position) corresponding to the scattering y 1, opening angle about an axis AX1 determined from y 2 theta The radiation source of incident photons GR is limited on 12 cones. Note that cone of the opening angle theta 12 is adapted to include a shaft AX0 corresponding to the incident direction of the electromagnetic radiation RR.

実際の方向分布の可視化においては、2次元コリメーター部21による指向性(つまり焦点視野の制限の効果)、測定対象以外から来るバックグランド事象、各測定値の誤差等も考慮する。さらに、事例又は事象ごとに方向の関数としての尤度若しくは確率密度関数を見積もり、多数の事例又は事象による確率密度関数の重なりと較正データをもとに、放射線源であるCs137等の密度分布を導出し可視化する。ここでは、説明の例として2個の散乱電子の場合をあげたが、複数回のコンプトン散乱等による事象も同様に解析し再構成することができる。従来、プラスチックシンチレーター(ロッド本体25aとして蛍光体をドープしたプラスチックを用いたもの)は、そのコスト効率と高い加工性にも拘わらず原子番号が低く光電吸収の効率が悪いためエネルギー測定に不向きとされてきた。本実施形態のように例えば0.5m×0.5m×0.5mといった大きな有感体積を有するシンチレーター部22を用いたシンチレーション検出では、検出器内で検出される全ての電子エネルギーから元のガンマ線光子つまり入射光子GRのエネルギーと方向とを精度良く再構成できるため、プラスチックシンチレーターの低原子番号の問題を克服することができる。   In the actual visualization of the direction distribution, directivity by the two-dimensional collimator unit 21 (that is, the effect of restricting the focal field), background events coming from other than the measurement target, errors in each measurement value, and the like are also taken into consideration. Further, the likelihood or probability density function as a function of direction is estimated for each case or event, and the density distribution of Cs137 or the like as the radiation source is calculated based on the overlap of the probability density function due to many cases or events and the calibration data. Derived and visualized. Here, the case of two scattered electrons has been described as an example of explanation, but an event caused by multiple times of Compton scattering or the like can be similarly analyzed and reconstructed. Conventionally, plastic scintillators (using a phosphor-doped plastic as the rod body 25a) are not suitable for energy measurement because of their low atomic number and poor photoelectric absorption efficiency despite their cost efficiency and high processability. I came. In the scintillation detection using the scintillator unit 22 having a large sensitive volume of, for example, 0.5 m × 0.5 m × 0.5 m as in the present embodiment, the original gamma ray is derived from all the electron energies detected in the detector. Since the energy and direction of the photon, that is, the incident photon GR can be accurately reconstructed, the problem of the low atomic number of the plastic scintillator can be overcome.

以上では、第2検出部50において、一群のシンチレーションロッドユニット22aからなるユニット群22gに共用の光電子増倍管51を用いており、コンプトン散乱等が近接して起こった場合、光電子増倍管51において、2つの入射光子GRのエネルギーを区別できなくなる。すなわち、コンプトン散乱等が所定以上に近接して起こった場合、2つの入射光子GRに起因する測定値e',e'が独立でなく、その和e'12=e'+e'として光電子増倍管51により測光されるが、第1検出部40の光電撮像管部41による解像から2つの入射光子GRに起因する測定値e,eを分離して認識できるので、精度は落ちるが、他の検出情報とも照らし合わせてエネルギーE,Eとコンプトン散乱角θ12とを見積もることができる。よって、コンプトン散乱等が近接する場合も含めて無駄のない計測が可能になり、尤度から求まる放射線物質の方向ごとの確率密度関数を的確に算出することができ、放射線検査の判定に寄与し得るものとなる。 In the above, in the second detection unit 50, the common photomultiplier tube 51 is used for the unit group 22g including the group of scintillation rod units 22a. When Compton scattering or the like occurs in the vicinity, the photomultiplier tube 51 is used. The energy of the two incident photons GR cannot be distinguished. That is, when Compton scattering or the like occurs close to a predetermined value or more, the measured values e ′ 1 and e ′ 2 due to the two incident photons GR are not independent and the sum e ′ 12 = e ′ 1 + e ′ 2 Is measured by the photomultiplier tube 51, but the measured values e 1 and e 2 resulting from the two incident photons GR can be separated and recognized from the resolution by the photoelectric imaging tube unit 41 of the first detection unit 40. Although the accuracy is lowered, the energy E 1 , E 2 and the Compton scattering angle θ 12 can be estimated in light of other detection information. Therefore, it is possible to measure without waste even when Compton scattering etc. is close, and the probability density function for each direction of the radioactive material obtained from the likelihood can be accurately calculated, contributing to the determination of the radiological examination. To get.

以下、図6を参照して、図1に示す放射線計測装置100の動作の概要について説明する。まず、第1検出部40と第2検出部50とを並列的に動作させて、シンチレーター部22への電磁放射線RR又は入射光子GRの入射を検出する計測動作を開始する(ステップS11)。   Hereinafter, an outline of the operation of the radiation measuring apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. First, the first detection unit 40 and the second detection unit 50 are operated in parallel to start a measurement operation for detecting the incidence of electromagnetic radiation RR or incident photons GR on the scintillator unit 22 (step S11).

制御装置70は、第1検出部40によって検出したシンチレーションロッドユニット22a単位での光信号と、第2検出部50によって検出した光強度信号(具体的には光強度に対応する電気信号)とについて同期をとりつつスレッシュホールド処理を行って、同一事象である特定の電磁放射線RR(入射光子GR)の入射であることを判定する(ステップS12)。   The control device 70 detects the light signal in units of the scintillation rod unit 22a detected by the first detection unit 40 and the light intensity signal (specifically, an electric signal corresponding to the light intensity) detected by the second detection unit 50. Threshold processing is performed while synchronizing, and it is determined that specific electromagnetic radiation RR (incident photon GR) that is the same event is incident (step S12).

次に、制御装置70は、第1検出部40によって検出した光強度信号(具体的には検出電荷を補正した値)と、第2検出部50によって検出した光強度信号(具体的には検出電荷を補正した値)とに基づいて上記特定の電磁放射線RR(入射光子GR)のY方向に関する入射位置又は到達位置を決定することで、上記特定の電磁放射線RRの3次元的な入射位置又は発光位置を決定する(ステップS13)。なお、XZ方向に関する電磁放射線RRの入射位置又は到達位置は、光信号を検出したシンチレーションロッドユニット22aの縦横位置又はアドレスによって特定される。   Next, the control device 70 detects the light intensity signal detected by the first detection unit 40 (specifically, a value obtained by correcting the detected charge) and the light intensity signal detected by the second detection unit 50 (specifically, detection). And determining the incident position or the arrival position of the specific electromagnetic radiation RR (incident photon GR) in the Y direction based on the corrected charge), the three-dimensional incident position of the specific electromagnetic radiation RR or The light emission position is determined (step S13). The incident position or arrival position of the electromagnetic radiation RR in the XZ direction is specified by the vertical / horizontal position or address of the scintillation rod unit 22a that has detected the optical signal.

これと並行して、制御装置70は、ステップS12で得た同一事象である特定の電磁放射線RR(入射光子GR)の入射に起因する散乱光子GR2を検出する(ステップS14)。すなわち、制御装置70は、第1検出部40によって検出したシンチレーションロッドユニット22a単位での光信号と、第2検出部50によって検出した光信号とについて同期をとりつつスレッシュホールド処理を行って、散乱光子GR2の検出を判別する。散乱光子GR2の検出であるか否かは、ステップS12で得た光信号と同期をとることによって相関の有無の判定が可能になる。つまり、複数のシンチレーションロッドユニット22aで得た光信号の同期をとって計測を行うことで、上記特定の電磁放射線RRによって、コンプトン散乱及び光電吸収が生じたことを判定することができる。具体的には、入射光子GRと散乱光子GR2とがピコ秒のオーダーで略同時に検出された場合、入射光子GRに起因して散乱光子GR2が生じ、特定の電磁放射線RRに起因するコンプトン散乱等、具体的には入射光子GRによるコンプトン散乱の蛍光と、散乱光子GR2による光電吸収とが順次生じたと判断される。   In parallel with this, the control device 70 detects the scattered photon GR2 resulting from the incidence of the specific electromagnetic radiation RR (incident photon GR), which is the same event obtained in step S12 (step S14). That is, the control device 70 performs threshold processing while synchronizing the optical signal in units of the scintillation rod unit 22 a detected by the first detection unit 40 and the optical signal detected by the second detection unit 50, thereby performing scattering. The detection of the photon GR2 is determined. Whether or not the scattered photon GR2 is detected can be determined whether or not there is a correlation by synchronizing with the optical signal obtained in step S12. That is, it is possible to determine that Compton scattering and photoelectric absorption have occurred due to the specific electromagnetic radiation RR by performing measurement while synchronizing optical signals obtained by the plurality of scintillation rod units 22a. Specifically, when the incident photon GR and the scattered photon GR2 are detected substantially simultaneously in the order of picoseconds, the scattered photon GR2 is generated due to the incident photon GR, and the Compton scattering due to the specific electromagnetic radiation RR, etc. Specifically, it is determined that Compton scattering fluorescence due to the incident photon GR and photoelectric absorption due to the scattered photon GR2 are sequentially generated.

次に、制御装置70は、第1検出部40によって検出した光信号と、第2検出部50によって検出した光信号とに基づいて散乱光子GR2のY方向に関する入射位置又は到達位置を決定することで、散乱光子GR2の3次元的な入射位置又は発光位置を決定する(ステップS15)。なお、XZ方向に関する散乱光子GR2の入射位置又は到達位置は、光信号を検出したシンチレーションロッドユニット22aの縦横位置又はアドレスによって特定される。   Next, the control device 70 determines the incident position or the arrival position of the scattered photon GR2 in the Y direction based on the optical signal detected by the first detection unit 40 and the optical signal detected by the second detection unit 50. Thus, the three-dimensional incident position or light emission position of the scattered photon GR2 is determined (step S15). The incident position or the arrival position of the scattered photon GR2 in the XZ direction is specified by the vertical / horizontal position or address of the scintillation rod unit 22a that detects the optical signal.

次に、制御装置70は、ステップS12で得た入射位置及び光強度と、ステップS14で得た入射位置及び光強度とに基づいて、電磁放射線RRである入射光子GRのエネルギーやコンプトン散乱角θ12を決定する(ステップS16)。 Next, based on the incident position and light intensity obtained in step S12 and the incident position and light intensity obtained in step S14, the control device 70 determines the energy of the incident photon GR that is the electromagnetic radiation RR and the Compton scattering angle θ. 12 is determined (step S16).

以上のステップS11〜S16を繰り返すことで、複数事象に対応する複数の電磁放射線RRの入射を検出することができ、制御装置70は、電磁放射線RRの入射方向を正確に特定することができるとともに入射頻度も測定することができる。制御装置70は、このような結果に対してバックグランドの補正処理を行い、さらに統計的な処理を施して確度を高めるとともに、データの可視化によって2次元的な分布マップに加工するなどの統合処理を行う(ステップS17)。これにより、未知の放射線源からの放射線量を、放射線物質を特定しつつ方向ごとの確率密度関数に変換する情報処理が可能になる。   By repeating the above steps S11 to S16, it is possible to detect the incidence of a plurality of electromagnetic radiations RR corresponding to a plurality of events, and the control device 70 can accurately identify the incident direction of the electromagnetic radiation RR. Incidence frequency can also be measured. The control device 70 performs background correction processing on such a result, further performs statistical processing to increase accuracy, and integrates processing such as processing into a two-dimensional distribution map by data visualization. Is performed (step S17). As a result, it is possible to perform information processing for converting a radiation dose from an unknown radiation source into a probability density function for each direction while specifying a radiation substance.

ここで、バックグランドの補正処理について簡単に説明する。バックグランドについては、(1)異時間同方位の計測を利用すること、(2)同時間異方位の計測を利用することが考えられる。異時間同方位の場合、シンチレーター部22を例えば水平方位角方向に回転させ、ガンマ線の放射線源が存在しない方にシンチレーター部22を向けてバックグラウンド量を計測することができる。具体的には、計測開始前と計測開始後に、シンチレーター部22を例えば90°程度回転させて計測対象領域が2次元コリメーター部21の計測視野外となるように揺動させる比較計測を行えばよい。同時間異方位の場合、2次元コリメーター部21に近い浅い領域に入射するガンマ線の計数計測を行いつつ、シンチレーター部22のうち2次元コリメーター部21に対向する面に隣接する3面に近い浅い領域に入射するガンマ線の計数計測を同時並行して行う。得られた方位ごとの結果の相対比に対して、2次元コリメーター部21によるガンマ線の減衰効果のかさ上げを行う修正を行うことにより、バックグラウンドの補正が可能になる。2次元コリメーター部21によるガンマ線の減衰効果は、入射方向分布が実測により求まっていればシミュレーションにて適確に予想できる。   Here, the background correction processing will be briefly described. Regarding the background, it is conceivable to use (1) measurement at the same time in different directions and (2) use measurement at the same time in different directions. In the case of the same direction at different times, the scintillator unit 22 can be rotated, for example, in the horizontal azimuth direction, and the amount of background can be measured by directing the scintillator unit 22 toward the direction where there is no gamma ray radiation source. Specifically, after the measurement is started and after the measurement is started, the scintillator unit 22 is rotated by about 90 °, for example, so that the measurement target region is swung out of the measurement visual field of the two-dimensional collimator unit 21. Good. In the case of different orientations at the same time, while measuring and counting gamma rays incident on a shallow area close to the two-dimensional collimator unit 21, the scintillator unit 22 is close to three surfaces adjacent to the surface facing the two-dimensional collimator unit 21. Counts and counts gamma rays incident on shallow areas simultaneously. By correcting the relative ratio of the obtained results for each azimuth to increase the attenuation effect of gamma rays by the two-dimensional collimator unit 21, the background can be corrected. The attenuation effect of gamma rays by the two-dimensional collimator unit 21 can be accurately predicted by simulation if the incident direction distribution is obtained by actual measurement.

上記実施形態の放射線計測装置100によれば、放射線計測装置100では、立体的なシンチレーター部(センサーアレイ)22と第1検出部40とを用いるので、比較的広い空間に飛来した電磁放射線RRをシンチレーションロッドユニット(シンチレーター要素)22aの配列に対応する2次元の画像状の情報としてとらえることができ、コストを抑えた電磁放射線の検出が可能になる。また、第1及び第2検出部40,50の検知結果を用いることで、シンチレーションロッドユニット22aにおける電磁放射線RRの通過位置を絞り込むことができ、特定の電磁放射線RRの飛来に起因する一連のコンプトン散乱等の発生位置を電磁放射線RRの複数の到達位置として検出することができ、電磁放射線RRの飛来方向又は入射方向を直接的に計測することができる。   According to the radiation measurement apparatus 100 of the above embodiment, since the radiation measurement apparatus 100 uses the three-dimensional scintillator unit (sensor array) 22 and the first detection unit 40, the electromagnetic radiation RR flying in a relatively wide space is detected. It can be regarded as two-dimensional image information corresponding to the arrangement of scintillation rod units (scintillator elements) 22a, and electromagnetic radiation can be detected with reduced costs. In addition, by using the detection results of the first and second detection units 40 and 50, the passing position of the electromagnetic radiation RR in the scintillation rod unit 22a can be narrowed down, and a series of Comptons resulting from the arrival of the specific electromagnetic radiation RR Generation positions such as scattering can be detected as a plurality of arrival positions of the electromagnetic radiation RR, and the flying direction or the incident direction of the electromagnetic radiation RR can be directly measured.

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。   Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.

すなわち、ロッド本体25aは、角柱状に限らず円柱状とすることができ、シース部25bを省略することもできる。シース部25bを省略する場合、これに代えて薄い遮光体を配置することもできる。シンチレーションロッドユニット22aの配置密度、配置空間等も用途に応じて適宜変更できる。また、検出能力への影響が許容される範囲でシンチレーションロッドユニット22a間に隙間を設ける配置とできる。   That is, the rod body 25a is not limited to a prismatic shape but can be a cylindrical shape, and the sheath portion 25b can be omitted. In the case where the sheath portion 25b is omitted, a thin light shield can be disposed instead. The arrangement density, arrangement space, and the like of the scintillation rod unit 22a can be changed as appropriate according to the application. Further, it is possible to arrange so that a gap is provided between the scintillation rod units 22a within a range in which the influence on the detection capability is allowed.

2次元コリメーター部21については省略することができる。また、2次元コリメーター部21において、第1及び第2コリメーター21a,21bのうち一方のみを省略することもできる。   The two-dimensional collimator unit 21 can be omitted. In the two-dimensional collimator unit 21, only one of the first and second collimators 21a and 21b can be omitted.

上記放射線計測装置100を所望の方向に向ける架台を追加することができ、これに駆動手段を付随させることで放射線計測装置100による計測方向の走査を行って、計測の画角や範囲を広げることもできる。   A mount for directing the radiation measuring apparatus 100 in a desired direction can be added, and a driving means is attached to the base to perform scanning in the measuring direction by the radiation measuring apparatus 100 to widen the angle of view and range of measurement. You can also.

AX0,AX1…軸、 BL…基準線、 DA…計測方位領域、 GR…入射光子、 GR2…散乱光子、 RR…電磁放射線、 11…ケース、 20…検出窓部、 21…次元コリメーター部、 21a,21b…コリメーター、 21c,21d…放射線遮蔽板、 21i,21j…姿勢調整部、 22…シンチレーター部、 22a…シンチレーションロッドユニット、 22g…ユニット群、 22i…入射部、 25a…ロッド本体、 25b…シース部、 25c…コネクタ部、 25d…コネクタ部、 25g…支持部材、 25h…内面、 26a…マイラーフィルム、 26b…ミラー、 27…コネクタ基板、 30…バンドル部、 30…バンドル部、 31…光ファイバー、 40…第1検出部、 41…光電撮像管部、 41a…受光部、 41c…出力部、 43…読出部、 43b…精細撮像部、 50…第2検出部、 51…光電子増倍管、 70…制御装置、 100…放射線計測装   AX0, AX1 ... axis, BL ... reference line, DA ... measurement azimuth region, GR ... incident photon, GR2 ... scattered photon, RR ... electromagnetic radiation, 11 ... case, 20 ... detection window part, 21 ... dimensional collimator part, 21a , 21b ... Collimator, 21c, 21d ... Radiation shielding plate, 21i, 21j ... Posture adjustment unit, 22 ... Scintillator unit, 22a ... Scintillation rod unit, 22g ... Unit group, 22i ... Incident unit, 25a ... Rod body, 25b ... Sheath part, 25c ... Connector part, 25d ... Connector part, 25g ... Support member, 25h ... Inner surface, 26a ... Mylar film, 26b ... Mirror, 27 ... Connector substrate, 30 ... Bundle part, 30 ... Bundle part, 31 ... Optical fiber, 40: first detection unit, 41: photoelectric imaging tube unit, 41a: receiving Department, 41c ... output unit, 43 ... reading unit, 43 b ... definition imaging unit, 50 ... second detector, 51 ... photomultiplier tube, 70 ... controller, 100 ... radiation measurement instrumentation

Claims (9)

所定方向に延びる複数の線状のシンチレーター要素を前記所定方向に垂直な方向に関して2次元的に配列した立体的なセンサーアレイと、
前記センサーアレイの前記所定方向の一端側に連結されて前記センサーアレイからの光信号を2次元的な光信号の分布として検知する第1検出部と、
前記センサーアレイの前記所定方向の他端側に連結されて前記センサーアレイからの光信号を検知する第2検出部と、
前記第1及び第2検出部の検知結果に基づいて電磁放射線の到達位置を決定するとともに、特定の電磁放射線に対応する複数の到達位置を含む検出情報に基づいて当該特定の電磁放射線の入射方向に関連する飛来情報を得る情報処理装置と
を備える、放射線計測装置。
A three-dimensional sensor array in which a plurality of linear scintillator elements extending in a predetermined direction are two-dimensionally arranged in a direction perpendicular to the predetermined direction;
A first detector connected to one end of the sensor array in the predetermined direction and detecting an optical signal from the sensor array as a two-dimensional optical signal distribution;
A second detection unit connected to the other end of the sensor array in the predetermined direction to detect an optical signal from the sensor array;
The arrival position of electromagnetic radiation is determined based on the detection results of the first and second detection units, and the incident direction of the specific electromagnetic radiation is determined based on detection information including a plurality of arrival positions corresponding to the specific electromagnetic radiation. A radiation measurement apparatus comprising: an information processing apparatus that obtains flight information related to the.
前記センサーアレイへの電磁放射線の入射を方位的に制限する方位制限部をさらに備える、請求項1に記載の放射線計測装置。   The radiation measurement apparatus according to claim 1, further comprising an azimuth restriction unit that azimuthally restricts the incidence of electromagnetic radiation on the sensor array. 前記方位制限部は、前記センサーアレイのうち前記一端側と前記他端側との間の所定領域に設定した面状の入射部に対向して配置され、複数の遮蔽体の平板を近接して配置したコリメーターを少なくとも1つ以上有する、請求項2に記載の放射線計測装置。   The azimuth restricting portion is arranged to face a planar incident portion set in a predetermined region between the one end side and the other end side of the sensor array, and closes flat plates of a plurality of shields. The radiation measuring apparatus according to claim 2, wherein the radiation measuring apparatus has at least one collimator arranged. 前記方位制限部は、制限方位が互いに交差する2つのコリメーターを有する、請求項3に記載の放射線計測装置。   The radiation measurement apparatus according to claim 3, wherein the orientation restriction unit includes two collimators whose restriction orientations intersect each other. 前記情報処理装置は、前記第1検出部によって検出したシンチレーター要素単位での光信号の強度に基づいて前記特定の電磁放射線に由来する散乱電子のエネルギーを決定する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の放射線計測装置。   The said information processing apparatus determines the energy of the scattered electron derived from the said specific electromagnetic radiation based on the intensity | strength of the optical signal per scintillator element detected by the said 1st detection part. The radiation measuring apparatus according to one item. 前記情報処理装置は、前記第1検出部によって検出したシンチレーター要素単位での光信号と、前記第2検出部によって検出した光信号との同期をとって前記特定の電磁放射線の入射であることを判定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の放射線計測装置。   The information processing apparatus is configured to detect the incidence of the specific electromagnetic radiation by synchronizing the optical signal detected by the first detection unit in units of scintillator elements and the optical signal detected by the second detection unit. The radiation measuring apparatus according to claim 1, wherein the radiation measuring apparatus is determined. 前記第1検出部によって検出した光信号と、前記第2検出部によって検出した光信号との相対的な強度関係から前記線状のシンチレーター要素における前記特定の電磁放射線の到達位置を決定する、請求項6に記載の放射線計測装置。   The arrival position of the specific electromagnetic radiation in the linear scintillator element is determined from a relative intensity relationship between the optical signal detected by the first detection unit and the optical signal detected by the second detection unit. Item 7. The radiation measurement apparatus according to Item 6. 前記情報処理装置は、前記複数の線状のシンチレーター要素で得た光信号の同期をとって前記特定の電磁放射線によってコンプトン散乱及び光電吸収又は複合的なコンプトン散乱が生じたことを判定する、請求項6及び7のいずれか一項に記載の放射線計測装置。   The information processing apparatus determines that Compton scattering and photoelectric absorption or complex Compton scattering is caused by the specific electromagnetic radiation by synchronizing optical signals obtained by the plurality of linear scintillator elements. Item 8. The radiation measurement apparatus according to any one of Items 6 and 7. 前記センサーアレイは、前記複数のセンサー部として蛍光物質をドープした複数のシンチレーションロッドを有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の放射線計測装置。   The radiation measurement apparatus according to claim 1, wherein the sensor array includes a plurality of scintillation rods doped with a fluorescent material as the plurality of sensor units.
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