JP2020030068A

JP2020030068A - 放射線モニタ

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Publication number: JP2020030068A
Application number: JP2018154488A
Authority: JP
Inventors: 修一畠山; Shuichi Hatakeyama; 田所　孝広; Takahiro Tadokoro; 孝広田所; 上野　雄一郎; Yuichiro Ueno; 雄一郎上野; 名雲　靖; Yasushi Nagumo; 名雲　　靖; 克宜上野; Katsunobu Ueno; 耕一岡田; Koichi Okada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: EP3614180B1; US20200064495A1; EP3614180A1; US10908301B2; JP7063769B2

Abstract

【課題】入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線モニタにおける感度のエネルギー依存性及び照射方向依存性を平坦化可能な放射線モニタを提供する。【解決手段】放射線モニタ１は、入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線検知部２と、放射線検知部２の蛍光体から放出された光子を伝送する光子伝送部６と、を備え、蛍光体は第１の蛍光体３と第２の蛍光体４を含んでなる多層構造を有し、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４の間に蛍光体から放出された光子を吸収する光子吸収層５を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線モニタに関する。

従来、放射線の線量率を測定する放射線モニタとして、電離箱、ＧＭ計数管（ガイガー・ミュラーカウンタ）、シンチレーション検出器、半導体検出器が用いられている。特に低線量率環境下を測定可能な放射線モニタには半導体検出器が適用される。半導体検出器を用いた放射線モニタは、例えば原子力発電プラントや核燃料再処理施設、放射性同位元素を使用する医療施設、産業施設、研究用加速器施設、一般環境モニタリング装置等で利用されている。半導体検出器を用いた放射線モニタは、放射線入射により生成される電子正孔対を利用し、半導体への印加電圧により生じた電気パルスの計数率から線量率を導出する。

一方、半導体検出器は高電圧を印加するため、空気中の水素濃度が高い場合に爆発の危険性を伴う。また、半導体から生成される電気パルス信号を利用するため、他計測機器へ電気ノイズを発信及び受信する可能性がある。

防爆及び電気ノイズを抑制可能な検出器として、光ファイバ型放射線検出器がある（例えば、特許文献１）。光ファイバ型放射線検出器は、入射放射線に対して生成された複数の光子を光ファイバで伝送し、単一光子計数率から線量率を計測するため、放射線検知部への給電が不要、及び電気ノイズの受発信を抑制可能である。

本願発明者らは、特許文献１で、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する発光部として、例えば、母材としての透明イットリウム・アルミ・ガーネット（イットリウムとアルミニウムの複合酸化物（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）から成るガーネット構造の結晶）等の光透過性材料と、この光透過性材料中に含有されたイッテルビウム（Ｙｂ）、ネオジム（Ｎｄ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等の希土類元素とにより形成させることを提案した。

特開２０１６−１１４３９２号公報

放射線モニタの線量率測定は、様々なエネルギー及び照射方向の放射線が混在する環境下で使用され、線量率の測定精度の向上が望まれていた。これは、放射線検知部が入射する放射線のエネルギー及び照射方向に依存して異なる測定感度を有することに起因する。一般に、放射線の強度を減衰可能な金属遮蔽体の利用や補正用検知部の並列設置によるエネルギー及び照射方向依存性の平坦化が有用と考えられる。しかしながら、放射線検知部の大型化と重量化による取扱性、及び並列化によるシステムの複雑化が問題となるため、小型かつ単一の放射線検知部でのエネルギー及び照射方向依存性の平坦化が必要である。

本発明の目的は、入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線モニタにおける感度のエネルギー依存性及び照射方向依存性を平坦化可能な放射線モニタを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の放射線モニタは、入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線検知部と、放射線検知部の蛍光体から放出された光子を伝送する光子伝送部と、を備え、蛍光体は第１の蛍光体と第２の蛍光体を含んでなる多層構造を有し、第１の蛍光体と第２の蛍光体の間に蛍光体から放出された光子を吸収する光子吸収層を有することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線モニタにおける感度のエネルギー依存性及び照射方向依存性を平坦化できる。

第１の実施形態に係る放射線モニタを示すブロック図である。放射線の線量率と単一光子の計数率の関係について、その一例を示す概略図である。放射線が蛍光体に入射した際の光の生成について、その一例を示す概略図である。光検出器の出力を計測したと仮定した場合の、電気パルス信号の一例を示す概略図である。光子の計数率のエネルギー依存性について、その一例を示す概略図である。付与エネルギー割合の蛍光体厚さ依存性について、その一例を示す概略図である。放射線が第１の蛍光体及び第２の蛍光体に入射した際の光の生成について、その一例を示す概略図である。放射線検知部の構造について、他の使用例を示す概略図である。放射線検知部の円柱形状の構造を示す概略斜視図である。放射線検知部の角柱形状の構造を示す概略斜視図である。放射線検知部の半球形状の構造を示す概略斜視図である。図１の放射線モニタにおける一使用例を示す概略図である。図１の放射線モニタにおける他の使用例を示す概略図である。第２の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。第３の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。第４の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。第５の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。第６の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。第７の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。第８の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、本明細書において「電気パルス信号の計数率」とは、単位時間あたりに測定された電気パルス信号の数を意味している。また、本明細書において、「所定の規格範囲」とは、光子の計数率範囲を示し、各規格において定められた範囲を表す。また、本明細書において「所定の範囲内の波長」とは、透過可能な波長範囲を示し、特定波長の光子のみを透過させることで光子を制御する。また、本明細書において「単一光子」とは、放射線の入射によって蛍光体内部で生成された一つ一つの光子を指す。また、「パイルアップした電気パルス信号」とは、複数の単一光子が同時に検出された時に生成される電気パルス信号を表す。

<<第１の実施形態>>
図１は、第１の実施形態に係る放射線モニタ１を示すブロック図である。当該放射線モニタ１は、図１に示すように、概略的に、放射線検知部２と、光子伝送部６と、光検出器７と、カウンタ８と、解析・表示装置９を備えている。なお、当該放射線モニタ１で計測することができる放射線としては、例えば、Ｘ線、γ線等の電磁波と、α線、β線、中性子線等の粒子線が挙げられる。

放射線検知部２は、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する第１の蛍光体３と、第２の蛍光体４と、蛍光体から放出された光子を吸収する光子吸収層５を有する素子である。

放射線検知部２は、外来光と第１の蛍光体３及び第２の蛍光体４からの光を区別するため、ハウジングで遮光されていることが望ましい。ハウジングは、放射線検知部を収納する容器である。ハウジングを構成する材料としては、計測対象の放射線を透過可能なものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウムやステンレス鋼等を採用することができる。すなわち、本実施形態では、放射線モニタ１は、放射線検知部（例えば、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、及び光子吸収層５）がハウジングに収納されている。

第１の蛍光体３と第２の蛍光体４は多層構造を有している。第１の蛍光体３と第２の蛍光体４の個数は、多層構造を有していれば特に限定されず、二個以上の蛍光体を重ねることも可能である。

第１の蛍光体３と第２の蛍光体４は、ルミネッセンスを示す組成物であれば特に限定されず、紫外線などの光による光ルミネッセンス、放射線によるラジオルミネッセンス、電子ビームによるカソードルミネッセンス、電場によるエレクトロルミネッセンス、化学反応による化学ルミネッセンスなどが挙げられる。具体的には、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４は、例えば、母材としてＮａＩ、ＣｓＩ、ＬｉＩ、ＳｒＩ_２、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２、Ｂｉ_４Ｓｉ_３Ｏ_１２、ＣｄＷＯ_４、ＰｂＷＯ_４、ＺｎＳ、ＣａＦ_２、ＬｕＡＧ、ＬｕＡＰ、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、ＹＡｌＯ_３、Ｌｕ_２ＳｉＯ_５、ＬＹＳＯ、Ｙ_２ＳｉＯ_５、Ｇｄ_２ＳｉＯ_５、ＢａＦ_２、ＣｅＦ_３、ＣｅＢｒ_３、ＣｓＦ、ＬｉＦ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、ＬａＢｒ_３、ＣｅＢｒ_３、Ｇｄ_３Ａｌ_２Ｇａ_３Ｏ_１２、Ｃｓ_２ＬｉＹＣｌ_６、ＳｃＴａＯ_４、ＬａＴａＯ_４、ＬｕＴａＯ_４、ＧｄＴａＯ_４、ＹＴａＯ_４などの光透過性材料、あるいは、この光透過性材料中にＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙなどの希土類元素またはＴｌ、Ｎａ、Ａｇ、Ｗ、ＣＯ_３などの元素や、粉末状の蛍光材料が含有された光透過性材料が挙げられる。また、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４に含有される元素イオンの価数は、発光に利用可能なものであれば特に限定されず、例えば、１価、２価、３価、４価等を利用することができる。

第１の蛍光体３と第２の蛍光体４の製造方法としては、ルミネッセンスを示す組成物を育成可能であれば特に限定されず、例えば、フローティングゾーン法、チョクラルスキー法（引き上げ法）、マイクロ引下げ法、ブリッジマン法、ベルヌーイ法等を採用することができる。

光子吸収層５は、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４の間に挟まれていることが望ましく、これにより第１の蛍光体３で生成された光子を光子吸収層５で減衰させ、光子伝送部６へ光子を伝送可能である。

光子吸収層５は、放射線検知部２の内部で生成された光子を吸収可能であれば特に限定されず、例えば、光学フィルム、光学フィルタ、薄膜、多層膜、蛍光体、グリース、粉末、塗料、空気等を利用することができる。また、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４の表面状態を光子吸収層５として利用することができ、例えば、第１の蛍光体３の内側及び第２の蛍光体４の外側の表面加工等を採用することができる。採用可能な表面加工法としては、研磨等による機械加工、メッキやコーティング等による皮膜処理、熱処理、化学処理や塗装等が挙げられる。

第１の蛍光体３、光子吸収層５、及び第２の蛍光体４の形状は、入れ子状の多層構造であることが望ましい。これにより、感度のエネルギー依存性及び照射方向依存性を平坦化可能である。

第１の蛍光体３、光子吸収層５、及び第２の蛍光体４の形状としては、入れ子状の多層構造であれば特に限定されず、例えば、円柱形状（図９Ａ参照）、角柱形状（図９Ｂ参照）、半球体形状（図９Ｃ参照）等を利用することができる。円柱形状は蛍光体育成及び加工が容易な点で優れている。角柱形状は加工が容易な点で優れている。半球体形状は測定対象放射線の線量率測定精度を向上可能な点で優れている。

光子伝送部６は、第２の蛍光体４に接続され、放射線検知部２から放出された光を伝送する。この光子伝送部６は、第２の蛍光体４と後述する光検出器７に接続されている。光子伝送部６は、光子を伝送可能であれば特に限定されず、例えば、光ファイバ、光ガイド、光パイプ等を採用できる。また、光子伝送部６を構成する材料としては、例えば、石英、プラスチック等が挙げられる。

光検出器７は、光子伝送部６に接続され、光子伝送部６から伝送された光子を電気パルス信号に変換する検出器である。この光検出器７は、光子伝送部６と後述するカウンタ８に接続されている。光検出器７としては、例えば、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード等を採用することができる。これら光電子増倍管等を用いることで、単一光子を電流増幅された一つの電流パルス信号として検出できる。

カウンタ８は、光検出器７に接続され、光検出器７から入力された電気パルス信号を計数する装置である。このカウンタ８は、光検出器７と後述する解析・表示装置９に接続されている。カウンタ８としては、例えば、デジタルシグナルプロセッサ等を採用することができる。

解析・表示装置９は、カウンタ８に接続され、カウンタ８で計数された電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算し、その値を表示する装置である。解析・表示装置９は、電気パルス信号の計数率と放射線の線量率を対応付けるデータベースを保有している記憶装置と、データベースを用いて電気パルス信号の計数率から放射線の線量率を換算する演算装置と、換算した放射線の線量率を表示する表示装置を備えている。解析・表示装置９としては、例えば、前述した機能を有するパーソナルコンピュータ等を採用することができる。

従来のγ線の計数率から放射線の線量率を換算する手法と異なり、本発明では、γ線の入射によって第１の蛍光体３と第２の蛍光体４で生成された複数の光子に含まれる単一光子の計数率から放射線の線量率を換算する。

図２は、放射線の線量率と単一光子の計数率の関係について、その一例を示す概略図である。図２に示すように、この単一光子の計数率を計測できれば放射線の線量率を取得することができる。したがって、この関係を用いることで算出した単一光子計数率から放射線の線量率を換算することができる。

次に、当該放射線モニタ１の動作について説明する。
図３は、放射線１０が放射線検知部２に入射した際の光の生成について、その一例を示す概略図である。図３において、放射線１０が放射線検知部２に入射すると、相互作用１１が生じる。この相互作用１１に伴い、複数の単一光子１２が発生する。

図４は、光検出器７の出力を計測したと仮定した場合の、電気パルス信号１４の一例を示す概略図である。通常、放射線検知部２に一つの放射線１０が入射すると複数の単一光子１２が生成され、光検出器７を用いて一つの電気パルス信号１３として測定される。一方、本実施形態では、光子伝送部６から伝送された一つ一つの単一光子１２を光検出器７で測定する。図４に示すように、単一光子１２は光検出器７で約２ｎｓの時間幅を持った電気パルス信号１４として測定する。

図５は、光子の計数率のエネルギー依存性について、その一例を示す概略図である。図５に示すように、光検出器７（図１参照）で検出される光子の計数率３０は、入射する放射線のエネルギーに依存して変化する。一般に、放射線のエネルギーが低下するにつれて光子の計数率３０が増加し、放射線のエネルギーが増加するにつれて光子の計数率３０が低下する。これは、入射する放射線のエネルギーに依存して放射線検知部２に含まれる蛍光体が異なる測定感度を有するため生じる。特に密度の高い蛍光体を放射線検知部２に適用した場合、この影響は顕著となる。例えば、密度８ｇ／ｃｍ^３以上の蛍光体を用いた場合、８０ｋｅＶのＸ線と比較して、１２５０ｋｅＶのγ線に対する光子の計数率３０は、１５倍以上異なる。放射線モニタの線量率測定は、様々なエネルギー及び照射方向の放射線が混在する環境下で使用される。このため、様々な放射線のエネルギーに対して、測定される光子の計数率が所定の規格範囲３１の間に収まるよう、放射線検知部２（図１参照）の感度を平坦化する必要がある。

図６は、付与エネルギー割合の蛍光体厚さ依存性について、その一例を示す概略図である。図６に示すように、低エネルギー放射線３２は、放射線の透過力が弱いため、放射線の入射面に対して蛍光体の表面で主なエネルギーが付与される。一方、高エネルギー放射線３３は放射線の透過力が強く、低エネルギー放射線３２と比較して蛍光体の厚さ方向の深部までエネルギーが付与される。例えば、密度８ｇ／ｃｍ^３以上の蛍光体を用いた場合、８０ｋｅＶのＸ線は厚さ０．６ｍｍを透過するまでの間に１００％のエネルギーが付与されるのに対して、１２５０ｋｅＶのγ線は１．５ｍｍ以上を要する。

図７は、放射線が第１の蛍光体及び第２の蛍光体に入射した際の光の生成について、その一例を示す概略図である。図７に示すように、低エネルギー放射線３２が放射線検知部２に入射すると、第１の蛍光体３で相互作用１１が生じ、生成された光子４０は光子吸収層５を透過して光子伝送部６へ伝送される。また、高エネルギー放射線３３が放射線検知部２に入射すると、第２の蛍光体４で相互作用１１が生じ、生成された光子４０は光子伝送部６へ伝送される。このように、光検出器７において光子の計数率が増加する低エネルギー放射線３２に対しては、生成された光子４０が光子吸収層５を透過することにより、放射線検知部２の感度のエネルギー依存性を平坦化可能である。また、このように、第１の蛍光体３、光子吸収層５、及び第２の蛍光体４が、入れ子状の多層構造をすることにより、放射線検知部２の感度の照射方向依存性を平坦化可能である。

図８は、放射線検知部の構造について、他の使用例を示す概略図である。図８に示すように、放射線検知部２は第３の蛍光体１５を有し、入れ子構造の各蛍光体の間に第１の光子吸収層１６と第２の光子吸収層１７を有する。このように、放射線検知部２が複数の入れ子構造の蛍光体と光子吸収層を有することにより、放射線の線量率測定精度を向上可能である。

図９Ａは、放射線検知部の円柱形状の構造を示す概略斜視図である。図９Ａに示すように、放射線検知部２は第１の蛍光体３と第２の蛍光体４が円柱形状を有し、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４との間に光子吸収層５を有する。このように、第２の蛍光体４と光子吸収層５が円柱形状を有することにより、放射線の線量率測定精度を向上可能である。

図９Ｂは、放射線検知部の角柱形状の構造を示す概略斜視図である。図９Ｂに示すように、放射線検知部２は第１の蛍光体３と第２の蛍光体４とが角柱形状を有し、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４との間に光子吸収層５を有する。このように、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４とが角柱形状を有することにより、放射線の線量率測定精度を向上可能である。

図９Ｃは、放射線検知部の半球状の構造を示す概略斜視図である。図９Ｃに示すように、放射線検知部２は第１の蛍光体３と第２の蛍光体４とが半球体形状を有し、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４との間に光子吸収層５を有する。このように、第２の蛍光体４と光子吸収層５が半球体形状を有することにより、放射線の線量率測定精度を向上可能である。

このように、当該放射線モニタ１は、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４と光子吸収層５を有することにより、様々な放射線のエネルギー及び照射方向に対して感度を平坦化でき、線量率の測定精度を向上可能である。

次に、当該放射線モニタ１の好適な使用例について説明する。
図１０は、図１の放射線モニタにおける一使用例を示す概略図である。図１０に示すように、放射線検知部２が測定対象エリア３４内に設置され、光子伝送部６と接続された光検出器７と、カウンタ８と、解析・表示装置９とが測定対象エリア外に設置される。これにより、例えば、原子炉建屋、原子炉格納容器内部の様々な放射線のエネルギー及び照射方向に対する線量率を高精度で測定することができる。

図１１は、図１の放射線モニタにおける他の使用例を示す概略図である。図１１に示すように、測定対象エリア３４内に、少なくとも２つ以上の放射線検知部２を設置することにより、測定対象エリア３４の線量率分布を高精度に計測することができる。これらの効果から、原子力発電プラントや核燃料再処理施設、放射性同位元素を使用する医療施設、産業施設、研究用加速器施設、一般環境モニタリング装置等に当該放射線モニタ１を適用できる。

<<第２の実施形態>>
本発明の第２の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１２を用いて説明する。以下の第１の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第１の実施形態と同様である。

図１２は、第２の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第２の実施形態を示す概略ブロック図は、光子吸収層５を有さない点で異なっている。なお、放射線検知部２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、光子伝送部６、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９は、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

放射線検知部２は、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する第１の蛍光体３と、第２の蛍光体４を有する素子である。

第１の蛍光体３と第２の蛍光体４は入れ子状の多層構造を有している。第１の蛍光体３と第２の蛍光体４の個数は、多層構造を有していれば特に限定されず、二個以上の蛍光体を重ねることも可能である。

第１の蛍光体３と第２の蛍光体４の特性は入れ子状の多層構造を有していれば特に限定されず、例えば、透過率や密度の異なる蛍光体を使用可能である。第１の蛍光体３と第２の蛍光体４とで透過率の異なる蛍光体を使用することにより、放射線検知部２の感度の照射方向依存性を平坦化可能である。また、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４とで密度の異なる蛍光体を使用することにより、放射線検知部２の感度の照射方向依存性を平坦化可能である。

本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４が入れ子状の多層構造を有し、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４とで異なる特性を備えることで、容易に放射線検知部２を製作可能である。また、様々な放射線のエネルギー及び照射方向に対して感度を平坦化でき、線量率の測定精度を向上可能である。

<<第３の実施形態>>
本発明の第３の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１３を用いて説明する。以下の第１及び第２の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第１の実施形態と同様である。

図１３は、第３の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。適宜図１を参照する。第３の実施形態を示す概略ブロック図は、光学フィルタ２０を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、光子吸収層５、光子伝送部６、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９は、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

光学フィルタ２０は、光子伝送部６と光検出器７に接続され、光子伝送部６から伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。このように、光学フィルタ２０で光子数を減衰させる機能を有することで、単一光子のパイルアップを低減可能となり、測定ダイナミックレンジを拡大可能である。また、光学フィルタ２０で所定の範囲の波長を透過させる機能を有することで、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４を含む放射線検知部２で生じる発光以外の発光波長を取り除くことができ、線量率測定精度を向上可能である。この光学フィルタ２０としては、例えば、波長フィルタ、減衰フィルタ等を採用することができる。波長フィルタは、予め定められた波長範囲内の光子のみを透過可能なフィルタである。減衰フィルタは、予め定められた確率で光の光子数を減衰させるフィルタである。また、２つ以上の光学フィルタを組み合わせて使用することも可能である。

本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光学フィルタ２０で光子数を減衰させる機能を有することで、単一光子のパイルアップを低減可能となり、測定ダイナミックレンジを拡大可能である。また、光学フィルタ２０で所定の範囲の波長を透過させる機能を有することで、第１の蛍光体３と第２の蛍光体４を含む放射線検知部２で生じる発光以外の発光波長を取り除くことができ、線量率測定精度を向上可能である。

<<第４の実施形態>>
本発明の第４の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１４を用いて説明する。以下の第１から第３の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第１から第３の実施形態と同様である。

図１４は、第４の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。適宜図１、図１０を参照する。第４の実施形態を示す概略ブロック図は、さらに、少なくとも２つ以上の放射線検知部２を有し、少なくとも２つ以上の光子伝送部６が同一の光検出器７と接続される点で異なっている。なお、放射線検知部２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、光子吸収層５、光子伝送部６、カウンタ８、解析・表示装置９、測定対象エリア３４は、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９の員数が低減され、放射線モニタ１の小型化による設置空間の節約、導入及び運用コストの低減、保全時の検査品目・工程数の低減、及び、光検出器７の個体差の影響による線量率測定精度のバラつきの低減が実現される。

また、光検出器７としては、例えば、位置検出型の光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード等を採用することができる。これにより、光検出器７における光子検出位置情報から、２つ以上の放射線検知部における各線量率を識別し測定することが可能である。

<<第５の実施形態>>
本発明の第５の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１５を用いて説明する。以下の第４の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第４の実施形態と同様である。

図１５は、第５の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。適宜図１、図１０、図１４を参照する。第５の実施形態を示す概略ブロック図は、さらに、光学フィルタ２０を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、光子吸収層５、光子伝送部６、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９、測定対象エリア３４は、第４の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

光学フィルタ２０は、少なくとも２つ以上の光子伝送部６が同一の光学フィルタ２０と接続され、光子伝送部６から伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。

<<第６の実施形態>>
本発明の第６の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１６を用いて説明する。以下の第４の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第４の実施形態と同様である。

図１６は、第６の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第６の実施形態を示す概略ブロック図は、さらに、光子伝送部６から伝送された光子を選択する光選択部３５と、解析・表示装置９と光選択部３５の間に設置され、光選択部３５を制御する制御部３６を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、光子吸収層５、光子伝送部６、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９、測定対象エリア３４は、第４の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

光選択部３５は、制御部３６からの出力により操作され、光選択部３５と接続された光子伝送部６（例えば、第１の光ファイバ、第２の光ファイバ）を選択する機構である。この光選択部３５としては、光子伝送部６を選択可能であれば特に限定されず、例えば、光スイッチ、光カプラ、光スプリッタ等を採用することができる。なお、３つ以上の光子伝送部６を選択することも可能である。

制御部３６は、解析・表示装置９と前述の光選択部３５に接続され、解析・表示装置９で測定が終了しているかを判別し、その判別結果に応じて光選択部３５を制御する装置である。解析・表示装置９で測定が終了した場合には、制御部３６は光選択部３５を駆動させ、光子伝送部６を選択する。なお、３つ以上の光子伝送部６を選択することも可能である。

本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９の員数が低減され、放射線モニタ１の小型化による設置空間の節約、導入及び運用コストの低減、保全時の検査品目・工程数の低減、及び、光検出器７の個体差の影響による線量率測定精度のバラつきの低減が実現される。また、２つ以上ある放射線検知部２の全ての測定を自動化することができ、測定に要する労力及び時間を大幅に低減可能である。

<<第７の実施形態>>
本発明の第７の実施形態に係る放射線モニタについて、図１７を用いて説明する。以下の第６の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第６の実施形態と同様である。

図１７は、第７の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第７の実施形態を示す概略ブロック図は、光学フィルタ２０を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、光子吸収層５、光子伝送部６、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９、測定対象エリア３４、光選択部３５、制御部３６は、第６の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

光学フィルタ２０は、光選択部３５と接続され、光選択部３５から伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。

<<第８の実施形態>>
本発明の第８の実施形態に係る放射線モニタについて、図１８を用いて説明する。以下の第６の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第６の実施形態と同様である。

図１８は、第８の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第８の実施形態を示す概略ブロック図は、さらに、一つ一つの光子伝送部６と光選択部３５の間に接続された光学フィルタ２０を備える点で異なっている。なお、放射線検知部２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４、光子吸収層５、光子伝送部６、光検出器７、カウンタ８、解析・表示装置９、測定対象エリア３４、光選択部３５、制御部３６は、第６の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

光学フィルタ２０は、一つ一つの光子伝送部６と光選択部３５との間に接続され、光子伝送部６から伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。この装置構成とすることにより、一つ一つの放射線検知部２から伝送される光子に対応する光学フィルタ２０を選択することが可能である。

また、２つ以上ある放射線検知部２の全ての測定を自動化することができ、測定に要する労力及び時間を大幅に低減可能である。さらに、光学フィルタ２０を一つ一つの光子伝送部６と接続することにより、複数の異なる測定対象の環境に応じて最適な放射線検知部２を適用することが可能である。

１放射線モニタ
２放射線検知部
３第１の蛍光体
４第２の蛍光体
５光子吸収層
６光子伝送部
７光検出器
８カウンタ
９解析・表示装置
１０放射線
１１相互作用
１２単一光子
１３電気パルス信号
１４電気パルス信号
１５第３の蛍光体
１６第１の光子吸収層
１７第２の光子吸収層
２０光学フィルタ
３０計数率
３１規格範囲
３２低エネルギー放射線
３３高エネルギー放射線
３４測定対象エリア
３５光選択部
３６制御部

Claims

入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線検知部と、
前記放射線検知部の蛍光体から放出された光子を伝送する光子伝送部と、を備え、
前記蛍光体は第１の蛍光体と第２の蛍光体を含んでなる多層構造を有し、前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体の間に前記蛍光体から放出された光子を吸収する光子吸収層を有することを特徴とする放射線モニタ。
請求項１に記載の放射線モニタであって、
前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体が入れ子構造を有することを特徴とする放射線モニタ。
請求項２に記載の放射線モニタであって、
前記蛍光体は円柱形状を有することを特徴とする放射線モニタ。
請求項２に記載の放射線モニタであって、
前記蛍光体は角柱形状を有することを特徴とする放射線モニタ。
請求項２に記載の放射線モニタであって、
前記蛍光体は半球体形状を有することを特徴とする放射線モニタ。
請求項２に記載の放射線モニタであって、
前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体は透過率が異なることを特徴とする放射線モニタ。
請求項２に記載の放射線モニタであって、
前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体は密度が異なることを特徴とする放射線モニタ。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線モニタであって、
前記光子伝送部から伝送された光子数を減衰させる光学フィルタと、
前記光学フィルタから伝送された光子を電気パルス信号に変換する光検出器とを有し、
前記光学フィルタは、前記光子伝送部及び前記光検出器と接続されていることを特徴とする放射線モニタ。
請求項８に記載の放射線モニタであって、
前記放射線検知部及び前記光子伝送部を複数有し、
異なる複数の位置の放射線の線量率を測定することを特徴とする放射線モニタ。
請求項９に記載の放射線モニタであって、
前記光検出器が電気パルス信号を取得する対象の光を、第１の光ファイバから伝送された光と、第２の光ファイバから伝送された光のいずれとするか選択する光選択部と、
前記光選択部を制御する制御部と、を有することを特徴とする放射線モニタ。
請求項１０に記載の放射線モニタであって、
前記光学フィルタは前記光選択部及び前記光検出器と接続されていることを特徴とする放射線モニタ。
請求項１１に記載の放射線モニタであって、
前記光学フィルタを複数有し、
第１の光学フィルタは、前記第１の光ファイバ及び前記光選択部と接続され、
第２の光学フィルタは、前記第２の光ファイバ及び前記光選択部と接続されていることを特徴とする放射線モニタ。
入射した放射線に対して光子を放出する蛍光体を備えた放射線検知部と、
前記放射線検知部の蛍光体から放出された光子を伝送する光子伝送部と、を備え、
前記蛍光体は第１の蛍光体と第２の蛍光体を含んでなる入れ子構造を有し、前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体は透過率が異なることを特徴とする放射線モニタ。