JP2873270B2

JP2873270B2 - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2873270B2
Application number: JP6102883A
Authority: JP
Inventors: 正康三戸; 弘中岡; 俊則大島
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH07311272A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線検出器に関し、
特に放射線取扱施設において作業に従事する人の被ばく
管理に用いられる携帯型の放射線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線取扱施設においては、個人の被ば
く管理が重要視されている。このような個人の被ばく管
理を行うものとしては、半導体検出素子を用いてＸ線や
γ線、高エネルギーのβ線などの線量当量（Ｓｖ）を測
定する放射線線量計がよく用いられている。

【０００３】図７は半導体検出素子を用いた従来の放射
線検出器を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面
方向から見た断面図である。

【０００４】図７において、３つの放射線検出素子（以
下、検出素子と略す）７２、７４及び７６は、銅などの
金属からなる基板７０上に配置されている。基板７０に
は、信号処理回路（図示せず）が設けられており、検出
素子７２〜７６は図示しないリード線によってその信号
処理回路に接続されている。なお、７２ａ、７４ａ及び
７６ａは、それぞれ検出素子７２、７４及び７６の有感
部であり、半導体から成っている。

【０００５】検出素子７２は、検出面の正面側をフィル
タ８２によって覆われている。また、検出素子７６は、
検出面の正面側をフィルタ８６によって覆われている。
ここで、フィルタ８２は、例えばチタン（Ｔｉ）フィル
タのような減弱作用の小さいフィルタである。一方、フ
ィルタ８６は、例えば鉛（Ｐｂ）フィルタのような放射
線の減弱作用の大きなフィルタである。フィルタ８２及
びフィルタ８６の厚さは、例えば０．５ｍｍである。な
お、検出素子７４は、フィルタには覆われていない。

【０００６】そして、検出素子及びフィルタは破損防止
のためカバー９０によって覆われており、更にカバー９
０の内部は、振動や衝撃に対する耐性を強めるためにモ
ールド材９２によってモールドされている。なお、簡単
のため、図７（ａ）では、カバー９０及びモールド材９
２を省略している。

【０００７】この従来検出器において、３つの検出素子
は、それぞれ図１２に示すような感度のエネルギー依存
性を示す。このような３つの検出素子によって測定した
測定値に所定の演算処理を施すことにより、法令で定め
られた１ｃｍ、３ｍｍ、７０μｍ線量当量を求めてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した従来の検出器はフィルタが各検出素子の正面側に
のみ設けられていたので、側面方向から入射する放射線
に関してはフィルタが作用しないため、低エネルギーの
放射線に対する側面方向の感度が正面方向より相対的に
上昇し、感度分布が不均一になるという問題があった。

【０００９】図８は、図７に示した従来検出器の各検出
素子の感度の方向特性を示すグラフであり、²⁴¹Ａｍか
ら放射される６０ｋｅＶのγ線に対する感度の分布を示
している。この感度分布は、放射線検出装置の幅方向、
すなわち図７（ａ）において矢印Ａで示す方向に沿っ
た、検出素子７２〜７６の各々の中心点を通る断面内の
感度分布を示している。なお、これら感度分布は、感度
の絶対値を示したものではなく、各検出素子の検出面の
正面方向の感度を１とした場合の各方向の相対感度を示
している。図８を見ると、正面がＰｂフィルタのような
減弱作用の大きなフィルタで覆われている検出素子７６
の感度分布に、非常に大きな方向依存性があることがわ
かる。

【００１０】図１２に示す各フィルタ付き検出素子の感
度のエネルギー依存性のグラフからわかるように、Ｐｂ
フィルタなどの減弱作用の大きなフィルタで覆った検出
素子とフィルタのない検出素子とは、放射線のエネルギ
ーが約２００ｋｅＶ以下のところで感度の差が非常に大
きくなっている。このため、減弱作用の大きなフィルタ
で覆われた検出素子では、約２００ｋｅＶ以下の低エネ
ルギー放射線に対しては、フィルタで覆われている方向
からの放射線に対する感度と、フィルタに覆われていな
い方向からの放射線に対する感度との差が大きくなる。
従って、検出素子の側面方向から入射した放射線が正面
方向から入射した放射線に比べて過大評価されてしま
い、同じ量の放射線が入射した場合でも、側面方向から
入射する場合の方が測定値が大きくなる。

【００１１】なお、図８のグラフでは、チタンなどの減
弱作用の小さいフィルタで覆われた検出素子については
感度分布に顕著な方向依存性が見られないが、これは図
１２からわかるように、６０ｋｅＶのγ線に対しては減
弱作用の小さいフィルタがある場合とない場合とで感度
にあまり差がないためである。しかしながら、同じく図
１２からわかるように、約３０ｋｅＶ以下の放射線に対
しては、減弱作用の小さいフィルタについてもフィルタ
の有無によって感度の差が大きくなるので、減弱作用の
小さいフィルタで覆われた検出素子の場合も感度の方向
依存性が顕著になる。

【００１２】このように検出素子の感度に方向依存性が
あると、フィルタつきの検出素子の検出データの信頼性
が低下し、正確な線量当量を求めることができない。

【００１３】そこで、検出素子の感度の方向依存性を低
減する方法としては、図９に示すように、検出素子の正
面だけでなく側面部もフィルタで覆う方法が考えられ
る。図において、フィルタ８２ａ及びフィルタ８６ａ
は、それぞれフィルタ８２及びフィルタ８６と同一材
質、同一厚さであり、各検出素子の側面部を覆ってい
る。

【００１４】このように検出素子の側面部もフィルタで
覆ってしまえば、図８に示したような極端な感度の方向
依存性は解消される。しかしながら、より細かく見れ
ば、フィルタに対して垂直に入射する放射線と斜め方向
に入射する放射線とでフィルタを通過する際の経路長が
異なるため、放射線の入射方向によって減弱の度合いが
異なり、この場合も感度に方向依存性が生じてしまう。

【００１５】また、他の方法としては、側面方向からの
放射線を遮蔽してしまうという方法も考えられる。すな
わち、側面方向からの放射線を過大評価するよりも、む
しろ完全に遮蔽してカウントに入れないようにしてしま
うという考え方である。

【００１６】この例を示した図が図１０であり、図１０
において、各検出素子７２〜７６の側面は、基板と同一
材質である銅製のハウジング８８ａ、８８ｂ及び８８ｃ
によりそれぞれ覆われている。ここで、ハウジング８８
ａ〜８８ｃは、約２ｍｍ厚みを有しており、しかも銅製
であるので低エネルギーの放射線に対する減弱作用は極
めて高くなる。

【００１７】図１１は、図１０に示した放射線検出器の
各検出素子の感度の方向特性を示すグラフであり、²⁴¹
Ａｍから放射される６０ｋｅＶのγ線に対する感度の分
布を示している。この感度分布も各検出素子の正面方向
の感度に対する相対感度の分布を示している。グラフか
らわかるように、検出素子７２及び７４については、側
面方向から入射する放射線がほとんど遮蔽されている
が、検出素子７６は側面方向の感度がかなりある。ま
た、斜め方向から入射する放射線に対して、検出素子７
６の感度の低下が大きい。

【００１８】検出素子７６の側面方向の感度上昇は、検
出素子７６の正面を覆うＰｂフィルタ８６と側面を覆う
銅製ハウジング８８ｃとで、放射線の減弱作用の差がほ
とんどないためであり、これはハウジング８８ｃを厚く
するなどすればある程度低減できる。しかし、検出素子
７６の斜め方向の感度が低下している部分は、Ｐｂフィ
ルタ８６を通過する放射線についての感度なので、ハウ
ジングを改善してもこの感度低下は依然として残る。

【００１９】このように、ハウジングにより側面方向か
ら入射する放射線を遮蔽したとしても、依然としてある
程度の感度の方向依存性は残る。

【００２０】また、放射線検出器の使用環境によって
は、検出素子の側面方向から入射する放射線の測定が必
要な場合もあり、側面方向を完全に遮蔽してしまうとそ
のような場合に対応できない。

【００２１】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、感度の方向依存性の小さい放射線検
出器を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明に係る放射線検出器は、検出面を同一方向
に向けて配置された複数の放射線検出素子と、これら各
放射線検出素子を覆い、それぞれ互いに異なる減弱作用
をもつフィルタと、を含み、前記各放射線検出素子によ
る計数値に所定の演算処理を施すことにより放射線の線
量当量を求める放射線検出器において、前記各フィルタ
は、前記各放射線検出素子の有感部を中心とする一様な
厚みの球殻形状をなすことを特徴とする。

【００２３】また、放射線検出素子を複数設ける場合
に、各放射線検出素子を検出面に垂直な方向に縦に所定
の間隔を有して積み重ねて配置するとともに、各放射線
検出素子を各々の有感部を中心とする一様厚みの球殻形
状をなすフィルタで覆い、下側の放射線検出素子を覆う
フィルタほど減弱作用を大きいものを用いることを特徴
とする。

【００２４】

【作用】本発明は以上のような構成を有しており、放射
線検出素子の有感部を中心とする一様厚みの球殻形状の
フィルタを用いることにより、放射線検出素子に入射す
る放射線が通過するフィルタの厚みが、その放射線の入
射方向に関わりなくほぼ一定となるため、検出素子の感
度の方向依存性が低減される。

【００２５】更に、複数の放射線検出素子を縦に積み重
ね、下側の放射線検出素子を覆うフィルタほど減弱作用
の大きいものを用いることにより、複数の放射線検出素
子を平面上に配置する場合と比較して、放射線検出素子
の側面方向が他の放射線検出素子のフィルタによって一
部遮蔽されることによって起こる感度の方向依存性がな
くなる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づき
説明する。

【００２７】図１は、本発明に係る放射線検出器の第１
実施例を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面方
向から見た断面図である。

【００２８】図１において、基板１０上には、３つの検
出素子１２、１４及び１６が配設されている。基板１０
は、銅などから成り、信号処理回路（図示せず）が設け
られている。検出素子１２〜１６は図示しないリード線
によってその信号処理回路に接続される。なお、１２
ａ、１４ａ及び１６ａは、検出素子の有感部であり、半
導体から成っている。

【００２９】検出素子１２及び１６は、それぞれフィル
タ２２及び２６で覆われている。ここで、フィルタ２２
は減弱作用の小さいＴｉフィルタであり、フィルタ２６
は減弱作用の大きいＰｂフィルタである。フィルタ２２
及び２６は、一様厚さの球殻形状をなしており、それぞ
れ検出素子１２及び１６の有感部の中心がそれぞれの球
殻の中心となるように配置されている。なお、ここで挙
げたたフィルタの材質はあくまで一例であり、この他に
も、減弱作用の小さいフィルタとしては例えばアルミニ
ウムを用いることもでき、また減弱作用の大きいフィル
タとしては例えば銅やタングステンを用いることができ
る。

【００３０】また、本実施例では、ＪＩＳなどの規格に
適合するように、フィルタの無い検出素子１４の有感部
１４ａの視野として正面方向に対して±６０°の範囲が
確保されており、他の検出素子のフィルタによって遮ら
れないような配置となっている。

【００３１】なお、本実施例において、検出素子１２〜
１６は、例えば１辺５ｍｍの正方形形状であり、有感部
１２ａ〜１６ａは、例えば１辺３ｍｍの正方形形状であ
る。また、フィルタ２２及び２６は、内径約８ｍｍであ
る。フィルタ２２の厚みは、材質がチタンの場合はは約
０．５ｍｍであり、アルミニウムの場合は約２ｍｍであ
る。また、フィルタ２６の厚みは、材質によって変わる
が鉛、銅、タングステンの場合０．５ｍｍ〜２ｍｍであ
る。

【００３２】検出素子１２〜１６とフィルタ２２及び２
６とは、破損防止のためカバー３０で覆われている。ま
た、カバー３０の内部は、振動や衝撃に対する耐性を向
上させるためにモールド材３２によってモールドされて
いる。なお、カバー３０及びモールド材３２は、放射線
に対する減弱作用の極めて小さい樹脂などから成ってい
る。なお、簡単のため、図１（ａ）においてはカバー３
０及びモールド材３２を省略した。

【００３３】このように、本実施例では、検出素子を覆
うフィルタの形状を、検出素子の有感部を中心とする球
殻としたため、有感部に入射する放射線に対しては、入
射方向によらずフィルタの見かけ上の厚みが等しくなる
ため、放射線の入射方向による減弱度合いの差がなくな
る。従って、低エネルギー放射線に対する検出素子の感
度の方向依存性が著しく低減される。

【００３４】図２及び図３は、²⁴¹Ａｍから放射される
６０ｋｅＶのγ線に対する本実施例の各検出素子１２〜
１６の感度の方向特性を示したグラフである。図２は、
図８と同様、放射線検出器の幅方向、すなわち図１
（ａ）において矢印Ａで示す方向に沿った、検出素子１
２〜１６の各々の中心点を通る断面内の感度分布を示し
ている。この感度分布も、各検出素子の正面方向の感度
を１とした場合の各方向の相対感度を示している。ま
た、図３は、放射線検出器の長手方向、すなわち図１
（ａ）において矢印Ｂで示す方向に沿った方向の断面内
の感度分布であり、図１（ｂ）において紙面の上を正面
として正面の右から左に向かう方向に見た感度分布を示
している。

【００３５】図２及び図３のグラフと図８のグラフとを
比較すれば、本実施例は図７の従来の放射線検出器に比
べて感度の方向特性がよく改善されていることがわか
る。なお、図３において、各感度分布のグラフが左右非
対称となっているのは、他の検出素子を覆っているフィ
ルタの影響を受けるためである。

【００３６】このように、本実施例によれば、検出素子
の感度の方向依存性が小さくなるので、検出素子の正面
側から入射する放射線を、入射方向によらずほぼ一様な
感度で検出できる。

【００３７】なお、本実施例において、検出素子の配置
は図１に示したものに限られない。例えば図４に示すよ
うに、基板１０上に、フィルタ無し（検出素子１４）、
Ｔｉフィルタ付き（検出素子１２）、Ｐｂフィルタ付き
（検出素子１６）の順に検出素子を配置しても、図１に
示した放射線検出器と同様の効果が得られる。放射線取
扱施設においては、床面からの放射線は少なく、水平方
向及びそれより上方向から入射する放射線の割合が高く
なると考えられる。従って、図４の放射線検出器を用い
る場合、放射線検出器を人体に装着するときにフィルタ
無しの検出素子が上になるように縦に装着すれば、フィ
ルタ無しの検出素子１４について、他の検出素子のフィ
ルタの影響が小さくできるという利点がある。

【００３８】また、本実施例において、フィルタ２２及
び２６の内部をモールドすれば、更に強度を高めること
ができる。

【００３９】なお、本実施例においては、原理上、球殻
状フィルタの中心は検出素子の有感部の中心と一致する
ことが望ましいが、多少ずれた場合でも十分な効果を得
ることができる。例えば、フィルタを半球殻形状として
検出素子を覆う構成とした場合、フィルタの中心と有感
部の中心が多少ずれるが、このような構成でも検出素子
の感度の方向特性をかなり改善することができる。この
ような半球殻形状には、製作が容易になるという利点が
ある。

【００４０】図５は、本発明の第２実施例を示してい
る。前述の第１実施例は検出素子を平面上に配置したも
のであったのに対し、この第２実施例は検出素子を縦に
積み上げた構成となっている。

【００４１】図５において、銅などから成る基板４０に
は検出素子４２が配設されている。検出素子４２は、減
弱作用の大きいＰｂフィルタ５２で覆われている。Ｐｂ
フィルタ５２は、検出素子４２の有感部４２ａの中央部
を中心とする球殻形状となっている。

【００４２】Ｐｂフィルタ５２の上部には検出素子４４
が固定されている。そして、検出素子４４及びＰｂフィ
ルタ５２を覆うようにフィルタ５４が設けられている。
フィルタ５４は、減弱作用の小さいＴｉフィルタであ
り、検出素子４４の有感部４４ａより上の部分は有感部
４４ａの中央部をを中心とする半球殻形状となってお
り、それより下の部分は円筒形状となっている。

【００４３】Ｔｉフィルタ５４の上部には検出素子４６
が固定されており、更にこれら検出素子及びフィルタの
全体がカバー６０で覆われている。

【００４４】フィルタ５２、５４及びカバー６０の内部
は、それぞれ樹脂などの減弱作用の小さいモールド材６
２、６４及び６６でモールドされている。これにより振
動や衝撃に対する耐性が向上されるとともに、検出素子
４４及び４６の固定を行っている。

【００４５】第２実施例では、検出素子を覆うフィルタ
が、下に行くほど（すなわち内側になるほど）減弱作用
の大きなものになっている。この場合、検出素子が複数
のフィルタで覆われることになっても、外側のフィルタ
は検出素子の感度に対してほとんど影響を及ぼさない。
これは、外側の減弱作用の小さなフィルタによる放射線
の吸収が内側の減弱作用の大きなフィルタによる放射線
の吸収に比べ極めて小さいので、外側のフィルタの影響
がほとんど無視できるためである。また、この第２実施
例は、下側に配置された検出素子の正面方向が他の検出
素子によって遮られる構成となっているが、これも検出
素子の感度にほとんど影響を与えない。フィルタの場合
と同様、他の検出素子による放射線の吸収はその内側に
あるフィルタによる吸収に比べて無視できるほど小さい
ためである。

【００４６】このように第２実施例によれば、検出素子
の正面側を覆うフィルタを球殻形状としたため、検出素
子の感度の方向特性を改善できるとともに、検出素子を
縦に積み重ねる構造としたため、第１実施例のような隣
のフィルタの影響による側面方向の感度低下（図３参
照）も改善される。

【００４７】図６は、²⁴¹Ａｍから放射される６０ｋｅ
Ｖのγ線に対する第２実施例の各検出素子４２〜４６の
感度の方向特性を示したグラフである。この感度分布
も、各検出素子の正面方向の感度を１とした場合の各方
向の相対感度を示している。この場合も、従来の放射線
検出器の感度特性のグラフ（図８）と比較すれば、感度
の方向特性が改善されていることがわかる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る放射
線検出器によれば、検出素子の正面側を覆うフィルタの
形状を球殻状としたので、検出素子に入射する放射線が
通過するフィルタの厚みが入射方向によらずほぼ一定と
なるため、検出素子の感度の方向依存性が低減される。

【００４９】複数の放射線検出素子を縦に積み重ね、下
側の放射線検出素子を覆うフィルタほど減弱作用を大き
いものを用いることにより、複数の放射線検出素子を平
面上に配置する場合と比較して、放射線検出素子の側面
方向が他の放射線検出素子のフィルタによって一部遮蔽
されることによって起こる感度の方向依存性がなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示した図であり、（ａ）
は上面図、（ｂ）は側面方向から見た断面図である。

【図２】第１実施例の放射線検出器の各検出素子の感度
分布を示したグラフである。

【図３】第１実施例の放射線検出器の各検出素子の感度
分布を示したグラフである。

【図４】第１実施例において、検出素子の配置を変えた
例を示す上面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す断面図である。

【図６】第２実施例の放射線検出器の各検出素子の感度
分布を示したグラフである。

【図７】従来の放射線検出器を示した図であり、（ａ）
は上面図、（ｂ）は側面方向から見た断面図である。

【図８】図７に示した従来の放射線検出器の各検出素子
の感度分布を示したグラフである。

【図９】従来の放射線検出器の他の例を示す断面図であ
る。

【図１０】従来の放射線検出器の更に他の例を示す断面
図である。

【図１１】図１０に示した従来の放射線検出器の各検出
素子の感度分布を示したグラフである。

【図１２】フィルタが無い場合及びＴｉフィルタ，Ｐｂ
フィルタで覆われた場合の各検出素子の感度のエネルギ
ー依存性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０基板１２、１４、１６検出素子１２ａ、１４ａ、１６ａ有感部２２Ｔｉフィルタ２６Ｐｂフィルタ３０カバー３２モールド材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−227983（ＪＰ，Ａ) 特開平６−34763（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01T 1/00 - 7/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検出面を同一方向に向けて配置された複
数の放射線検出素子と、これら各放射線検出素子を覆い、それぞれ互いに異なる
減弱作用をもつフィルタと、を含み、前記各放射線検出素子による計数値に所定の演
算処理を施すことにより放射線の線量当量を求める放射
線検出器において、前記各フィルタは、前記各放射線検出素子の有感部を中
心とする一様な厚みの球殻形状をなすことを特徴とする
放射線検出器。
【請求項２】請求項１記載の放射線検出器において、前記各放射線検出素子は、検出面に垂直な方向に縦に所
定の間隔を有して積み重ねられて配置されるとともに、
下側の放射線検出素子ほど減弱作用の大きいフィルタに
よって覆われることを特徴とする放射線検出器。