JP2955487B2 - 放射線検出器および放射線検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば原子力プラント等
で放射線モニタとして適用される放射線検出器および放
射線検出方法に係り、特にシンチレータを用いた光学的
手段でγ線，β線等の検出を行う放射線検出器（シンチ
レーション検出器）および放射線検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンチレーション検出器は、例えばプロ
セス放射線モニタ等の原子炉の運転監視用モニタ，作業
管理のためのエリアモニタ，ダストモニタ，あるいは管
理区域内出入りのためのゲートモニタをはじめとするラ
ンドリモニタ，物品搬出モニタなど多岐に亘って適用さ
れている。

【０００３】また、サーベイメータや非破壊検査用検出
器としても用いられている。例を挙げると、プロセス放
射線モニタにはγ線用として主に２″φｘ２″，３″φ
ｘ３″程度のＮａＩ（Ｔ１）シンチレーション検出器が
用いられ、ダスト，ゲート等の放射線モニタにはβ線用
の検出器が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】γ線用検出器は一般
に、光電子増倍管を直接シンチレータの端面に密着した
構成とされており、大抵の場合、シンチレータの端面の
直径と光電子増倍管の直径とは一致するようになってい
る。

【０００５】この場合、シンチレータが大型であるとき
は図１８に示すように、例えば円柱型のシンチレータ１
の端面に複数本（同図の例では２本）の光電子増倍管２
が直接に、または円錐型等のライトガイド３を介して取
付けられる。なお、シンチレータ１の外周側にはコリメ
ータ遮蔽体４が設けられる。

【０００６】一方、近年成熟してきたフォトダイオード
やアバランシェフォトダイオード、あるいは今後発展し
ていくと予想される真空アバランシェフォトダイオード
等の高感度小型の半導体型光電変換素子を、小型かつ細
径のシンチレータに取付ける構成のサーベイメータ型ス
ペクトロメータ等が開発されている。しかし、これらの
光電変換素子については、受光面積の大きいものが作成
できないため、プロセスモニタ等で用いられる大型のシ
ンチレータと組合せることはできなかった。

【０００７】また、これらの直径の違いを吸収するため
に円錐型等のライトガイドを使用することも想定できる
が、直径に開きがあり過ぎるため、現実的には伝達率が
極めて悪くなり、実際の採用には至っていない。したが
って、これらの大型結晶には現在でも光電子増倍管しか
適用されておらず、そのサイズや重量は勿論、光電子増
倍管自体がもつエージング，真空管の脆さ，磁気の影響
等の問題がシンチレーションプローブ全体の問題として
つきまとっている。

【０００８】また、β線用検出器に関しては一般に平板
型シンチレータが用いられている。ダストモニタに適用
するシンチレータについては、特に大きい面積が必要と
されることはない。しかしながら、搬出モニタ，ランド
リモニタ，ゲートモニタ等については、大きい面積のシ
ンチレータが必要となる。そこで従来このような場合に
は、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、平板型シンチ
レータ１ａの厚さ方向の面に複数の光電子増倍管２ａが
例えばライトガイド３ａを介して装着されているのが普
通である。

【０００９】さらにゲートモニタに適用する場合にはシ
ンチレータ自体にγ線バックグラウンドを遮蔽するため
の放射線遮蔽の必要があるうえ、図２０に示すように、
検出器が内蔵された壁５，扉６等について、上下運動や
開閉運動が要求される。このような遮蔽や駆動構造物に
は、シンチレータに比較して大きな光電子増倍管を組込
まざるを得ないため、必然的に大きく、また重くなり、
駆動機構には大きな力が必要とされ、全体の動きも緩慢
であるといった様々な問題が生じている。

【００１０】一方、従来のシンチレータ、波長シフタ、
光検出器を組み合せた放射線検出器は、β線のみの検出
やγ線のみの検出を行う場合、１枚の平板シンチレータ
の厚みを調整することにより実行するため、正確な弁別
が原理的に不可能であった。

【００１１】図３６は、従来のβ線検出用放射線検出器
を示している。

【００１２】１枚の平板シンチレータ１ｂの周囲に波長
シフタファイバ４ｂを光学接着剤７ｂにより接着するこ
とにより配置し、その出口端に伝送用光ファイバ５ｂを
接続することにより、シンチレーション光を光検出器６
に導いている。

【００１３】この方式は、β線のみの検出を行う場合に
主として使用される。したがって、シンチレータの厚さ
をγ線との相互作用が無視できる程度まで薄くするが、
完全にγ線をなくすことは、不可能である。

【００１４】既存のプラスチックシンチレータＢＣ−４
００の場合では、シンチレータ厚０．２４mmのγ線／β
線検出比率は約０．１７であり、β線の計数が１００あ
る時、γ線が１７、カウントされてしまう。

【００１５】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、γ線用大型検出に半導体型等の小型堅牢な光電変
換素子が装着可能で、またβ線用大型検出器にも数多く
の光電子増倍管に代えて、最低必要数分に限定した小型
堅牢な半導体型等の光電変換素子を装着可能であり、し
かも位置検出機能や放射線の線種弁別機能を付加するこ
とにより機能性向上も図れるとともに、重量やサイズあ
るいはコスト等を著しく低減して信頼性および保守性も
向上することができる放射線検出器を提供することを目
的とする。

【００１６】また、本発明の他の目的は、より正確なβ
線のみの検出を実現し、さらにβ線とγ線との弁別を行
いながら両方の同時測定を実現することができる放射線
検出方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明に係る放射線検出器は、放射
線により励起されてシンチレーション光を発生するシン
チレータと、このシンチレータの内部に埋設されるとと
もに少なくとも一端が前記シンチレータの外面側に表出
し、シンチレーション光により励起され螢光を放出して
内部全反射により螢光を伝達する螢光体と、この螢光体
に前記シンチレータの外面側で接続され前記シンチレー
タの端面よりも小さな受光面を持つ光電変換素子とを備
え、１つのシンチレータに対して複数箇所に螢光体によ
る光の取出し口を設け、その各取出し口に光電変換素子
を直接に、またはストレート光ガイド類あるいは光ファ
イバを介して間接的に接続したことを特徴とする。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の放
射線検出器において、螢光体を屈折率の小さいクラッデ
ィング層で覆われた光ファイバ状に形成したことを特徴
とする。

【００１９】請求項３記載の発明は、複数の平面を有す
る立体とされ、放射線により励起されてシンチレーショ
ン光を発生するシンチレータと、このシンチレータにお
ける最大面積を有する平面以外の面に配設されるととも
に少なくとも一端が前記シンチレータの外面側に表出
し、シンチレーション光により励起され螢光を放出して
内部全反射により螢光を伝達する螢光体と、この螢光体
に前記シンチレータの外面側で接続され前記シンチレー
タの端面よりも小さな受光面を持つ光電変換素子とを備
えたことを特徴とする。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１から３ま
でに記載の放射線検出器において、シンチレータが螢光
体によって覆われる構成とし、この螢光体の端面から光
を取出し可能としたことを特徴とする。

【００２１】請求項５記載の発明は、請求項１から４ま
でに記載の放射線検出器において、複数の平面を有する
立体である複数のシンチレータの最大面積を有する平面
以外の面で螢光体を挟み込み、この螢光体の端面から光
を取出し可能としたことを特徴とする。

【００２２】請求項６記載の発明は、請求項５記載の放
射線検出器において、積層した各シンチレータの厚さ方
向に対して孔を設けて螢光体を挿入し、または積層した
各シンチレータの側面に厚さ方向に沿って螢光体を設け
たことを特徴とする。

【００２３】請求項７記載の発明は、請求項６記載の放
射線検出器において、各シンチレータの厚さに対応し
て、厚さ別に螢光波長の異なる螢光体を設け、これらを
光学的に接続するとともに、波長帯の数に対応した測定
系に検出値を入力可能としたことを特徴とする。

【００２４】請求項８記載の発明は、請求項４記載の放
射線検出器において、シンチレータを平板型シンチレー
タとし、その内部に螢光体を網目状に交差させて挿通し
たことを特徴とする。

【００２５】請求項９記載の発明は、請求項４記載の放
射線検出器において、シンチレータを平板型シンチレー
タとし、その内部に螢光体を平行に並べて挿通したこと
を特徴とする。

【００２６】請求項１０記載の発明は、請求項６または
７のいずれかに記載の積層構造に対し、請求項８，９の
いずれかに記載の螢光体挿通構造を組合せてなることを
特徴とする。

【００２７】請求項１１記載の発明は、請求項１から１
０までに記載の放射線検出器において、シンチレータを
平板型シンチレータとし、その側部に設ける螢光体を、
光取出し口に近いほど側面の単位長さあたりのシンチレ
ータに対する螢光断面積が小さくなる円錐，角錐その他
のテーパまたは傾き付きの形状に設定し、これにより前
記螢光体内の伝播に係る減衰による光量の差を補正する
機能と、螢光体と光電変換素子受光面、あるいは光ファ
イバとの端面の形状差を吸収する機能とを付与してなる
ことを特徴とする。

【００２８】請求項１２記載の発明は、放射線の入射に
より発光する物質と、その光を吸収してより長い波長の
光を放出する波長シフタとを組み合せて集光し、β線の
検出を目的として放射線で発光するシンチレータ層を平
板状とし、またはシンチレーションファイバを平坦に束
ねた状態として放射線を検出する方法において、β線の
飛程を考慮に入れた厚さに設定した平板シンチレータを
第１層として一番上に置き、γ線を確認するための平板
シンレータを第３層としてその下に配置し、第２層とし
て第１層と第３層との間に両者のシンチレーション光の
混合を阻止し、かつリフレクタの機能を果す物質を挿入
することにより、β線及びγ線を弁別しながらこれらの
両方を同時に検出することを特徴とする。

【００２９】請求項１３記載の発明は、請求項１２記載
の放射線検出方法において、β線の飛程が長い場合に
は、第２層にシンチレーション光の混合防止機能および
リフレクタの機能に加えてβ線の阻止機能を持たせるこ
とを特徴とする。

【００３０】請求項１４記載の発明は、波長シフタを使
用しないシンチレーション検出器を用いる放射線検出方
法において、請求項１３記載の方法と同機能を持たせる
ことを特徴とする。

【００３１】請求項１５記載の発明は、請求項１２から
１４までのいずれかに記載の放射線検出方法において、
第３層のシンチレーション光の計数をとることにより、
γ線のみを検出することを特徴とする。

【００３２】

【作用】請求項１記載の発明に係る放射線検出器によれ
ば、シンチレーション光は螢光体を横切る際に吸収さ
れ、より長い波長の螢光が放出される。放出された螢光
は、螢光体の内側での内部全反射により螢光体の端面ま
で伝送される。したがって、従来必要とされた円錐ガイ
ド等を用いる必要なく、シンチレーション光で励起して
放出される光を集光することにより、シンチレータ断面
よりも小さい断面の光電変換素子に集光することがで
き、しかもシンチレータの形状等に応じて、複数箇所か
ら光を取出すことができる。

【００３３】請求項２記載の発明によれば、螢光体を光
ファイバ状とすることで、シンチレータに密着して取付
けることができ、請求項１の発明に加え、機械的強度の
向上が図れるようになる。

【００３４】請求項３記載の発明によれば、例えば平板
型シンチレータの表裏面方向に放射される光ではなく、
周側縁側に伝達される光を利用し、また柱状シンチレー
タの軸方向端面に放射される光ではなく周側縁側に伝達
される光を利用することで、明るさの大きい光を螢光体
の端面に導くことができる。

【００３５】すなわち、シンチレータ内で発生するシン
チレーション光は、シンチレータとその外側の空気との
屈折率との差により通常６，７割の光の成分がシンチレ
ータ内に捕獲され全反射によりその周囲に向って拡散、
伝播する。したがって、まず、広い平面状のシンチレー
タ（広い平面をａ，ｂ平面、その他の平面をｃ，ｄ，
ｅ，ｄ平面とする６面体）の場合、見た目上側面である
ｃ，ｄ，ｅ，ｆ平面から高密度の光が検出されることに
なる。大きな平面では、内部に反射して拡散、伝播する
確率が高いため、その面を避けることによって高効率な
螢光体による集光が可能となるわけである。

【００３６】請求項４記載の発明によれば、シンチレー
タにあけた孔または溝に螢光体を挿入することで、光を
光電変換素子に直接に、または光ファイバを介して間接
的に伝送して取出すことができる。

【００３７】請求項５記載の発明によれば、分割された
シンチレータ間に螢光体を挟み込む状態で、光量を有効
的に取出すことができる。

【００３８】請求項６記載の発明によれば、検出される
光の到達時間差，光量差等に基づくシンチレーション光
の発生層を容易に知ることができる。

【００３９】請求項７記載の発明によれば、請求項１０
記載の発明において対象とするシンチレータの層の総数
が少ない場合、または全体の厚さが小さい場合等におい
て光学的な継ぎ足しにより、容易に放射線検出が行え
る。

【００４０】請求項８記載の発明によれば、シンチレー
タ内に螢光体を網目状に配置したことで、得られる光の
座標に基づいて、光の発生位置の同定が容易に行える。

【００４１】請求項９記載の発明によれば、一方向のみ
に複数の螢光体を配置することで、二次元平面上での光
の発生位置の同定が容易に行える。

【００４２】請求項１０記載の発明によれば、シンチレ
ータの積層構造と螢光体の網目状または平行な配置との
組合せによって、三次元光の発生位置の同定が行える。

【００４３】請求項１１記載の発明によれば、光の取出
し口からの離間距離の差に基づく放出光の差を、螢光体
の断面積差で解消し、これにより各部の光量を平坦化し
て位置に依存しない均一な光出力を得ることができる。

【００４４】請求項１２〜１５の発明によれば、２層の
平板シンチレータを持つ検出器を使用して、β線及びγ
線が入射した場合、それぞれの物質透過度の違いをその
２層上に映し出すことにより弁別するものである。

【００４５】即ち、図２１は、本発明に係る放射線検出
方法の概念を示している。第１層１ｂは、β層の飛程に
合せた厚みを持つ平板シンチレータである。第３層３ｂ
は、γ線を認識するための平板シンチレータである。第
２層２ｂは、第１層と第３層のシンチレーション光の混
合防止、かつリフレクタの機能を果すテフロンシートや
アルミマイラーシート等の物質である（光学上の取扱い
から、各層の境界は空気のギャップとし、接着剤等は使
用しない）。

【００４６】それぞれのシンチレータの周囲には波長シ
フタファイバ４ｂを光学接着剤７ｂにより接着すること
により配置し、その出口端には伝送用光ファイバ５ｂを
接続し、これらによりシンチレーション光を光検出器６
ｂに導く。

【００４７】第１層のシンチレータの厚さは、β線の飛
程を考慮に入れて設定しているため、基本的にはこの層
内において入射β線を阻止することになる。しかし、入
射エネルギーが大きい等の理由によりβ線の飛程が長い
場合には、第２層の厚さ等の設定を調整することによ
り、第２層にβ線阻止の機能を付加することもできる。

【００４８】図２２は請求項１４の発明に関する概念図
である。

【００４９】第１層、第２層、第３層は、図２１の場合
と全く同様である。それぞれのシンチレータの周囲にラ
イトガイド８ｂを配置し、その出口端に光検出器６ｂを
接続する。

【００５０】次に、上記β線およびγ線の検出方法につ
いて説明する（なお、図３０を参照する）。放射線検出
装置は上記の構造を持つため、β線は第１層のみで感知
される。γ線は物質透過度が高いため、第１層、第３層
の両方で感知される。したがって、γ線は第１層と第３
層の信号の符号（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ（Ｋ３））を
計数器２（Ｋ６）によりカウントすることにより検出で
きる。また、第３層の信号を計数器４（Ｋ８）によりカ
ウントしても検出可能である。

【００５１】β線は、第１層と第３層の信号の反符号
（ａｎｔｉ−ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ（Ｋ４））（第１
層をＯＮ、第３層をＯＦＦ）を計数器３（Ｋ７）でカウ
ントすることにより検出可能である。また、第１層の計
数器１（Ｋ５）の全計数値から計数器２（Ｋ６）の計数
値を差引くか、もしくは計数器４（Ｋ８）の計数値を差
引くことにより検出することもである。

【００５２】上記の方法によりβ線とγ線とを弁別しな
がら両方の検出を同時に行うことができるが、上記の方
法をβ線のみの検出またはγ線のみの検出に適用するこ
とも可能である（請求項１５）。なお、１層（シンチレ
ータの層）あたりの光検出器の数については特に限定し
ない。

【００５３】以上のように、β線は第１層のみで感知さ
れ、γ線は物質透過度が高いため、第１層、第３層の両
方で感知される。第２層は、第１層と第３層のシンチレ
ータから発生した光の混合防止かつリフレクタの役割を
果すものである。β線を阻止するように第１層の厚さを
調整しているわけだが、β線の入射エネルギーが大きい
場合や、また入射エネルギーが小さい場合でも検出器の
コンパクト化などの理由から、代りに第２層の厚さ、ま
たは材質を調整することが可能である。つまり、第１層
と第２層の両方でβ線の阻止を果すことにより、第１層
のシンチレータを薄くすることが可能である。シンチレ
ータで発生した光を集光し、それを光検出器に導く方法
については、波長シフタ用いる上方でも、ライトガイド
を用いる方法でも、またそれら以外でもよく、その方法
の如何は問わない。

【００５４】γ線は第１層、第３層の両方で感知され、
β線は第１層のみで感知されるため（図３０を用いて説
明すると）、γ線の検出は、計数器２（Ｋ６）、計数器
（Ｋ８）の計数により行うことができ、β線の検出は、
計数器（Ｋ７）により行うことができる。但し、β線に
ついては、計数器１（Ｋ４）の計数値から計数器２（Ｋ
６）の計数値を、または計数器４（Ｋ８）の計数値を差
引くことにより達成することも可能である。これらの方
法を用いて、β線／γ線を弁別しながら両方の検出を同
時に行うことが可能であり、従来の１枚の平板シンチレ
ータによりβ線のみの検出を行う場合に誤検出されたγ
線等の排除にも役立ち、より正確なβ線のみの検出が実
現できる。また、これらの方法をγ線のみの検出に適用
することも可能である。

【００５５】

【実施例】以下、本発明に係る放射線検出器および放射
線検出方法の実施例を図面を参照して説明する。

【００５６】なお、本明細書においては、放射線により
励起され発光するものをシンチレータ，シンチレーティ
ングファイバ等として、またシンチレーション光により
励起され異なる波長の光を放出するものを螢光体，螢光
ファイバ等として用語を使い分ける。この螢光体，螢光
ファイバは波長シフタ，波長シフトファイバと称される
こともある。

【００５７】実施例１（図１） 本実施例は請求項１記載の発明に対応するもので、放射
線によりシンチレーション光を発生するシンチレータと
光電変換素子とを組合せたシンチレーション検出器につ
いてのものである。

【００５８】即ち、シンチレーション光により励起され
螢光を放出して内部全反射により螢光を伝送することの
可能な螢光体とシンチレータとを組合せ、再発光した螢
光を光電変換素子まで伝送する手段を用いて、径を合せ
るためのライトガイド等を用いずに、しかもシンチレー
タの端面よりも小さな受光面を持つ光電変換素子を使用
できるようにし、かつ光電変換素子の感度波長により適
合した波長に変換する作用を合せ持つようにしたもので
ある。

【００５９】詳述すると、図１に示すように、円柱型シ
ンチレータ１１の軸方向に沿う端面１１ａに光電変換素
子１２の受光面が密着し、シンチレーション光を受光す
るようになっている。

【００６０】そして、この円柱型シンチレータ１１の中
心軸上にあけた孔１３に、光電変換素子１２の受光面と
同径あるいはそれ以下の、円柱状、あるいは受光面に断
面が納まる角柱状の螢光体１４が挿入されている。

【００６１】シンチレーション光は、螢光体１４にこれ
を横切る際に吸収され、より長い波長の螢光が放出され
る。

【００６２】このような構成において、螢光体１４の光
取出し口１４ａに図３に示すように、光電変換素子１２
を設け、または光ファイバ（ライドガイド類）１５をそ
れぞれ螢光体１４の光取出し端面に接続し、これらを共
通、個別、あるいは幾つかずつを一組として光電変換素
子１２へ導くことで光量の増大と集光の均一性を高める
ようにしてある。

【００６３】即ち、シンチレータ１１の形状によっては
複数箇所から光を取出すことが好ましい場合がある。ま
た、形状のみならずシンチレータ１１が大きい場合には
集光の不均一等が生じるため、複数の螢光体による光の
取出し、あるいは一つの螢光体についても、その両端に
おける光の取出しが好ましい場合がある。

【００６４】そこで図１に示すように、本実施例では、
螢光体１４の両端の光ファイバ１５を介して光電変換素
子１２をそれぞれ接続し、光の取出しを可能としてい
る。

【００６５】このような実施例１の構成によれば、シン
チレータ１１が円柱体系の場合や長さが長い場合等にお
いて、螢光体伝播中の減衰等や片端面での反射できない
光の成分を考慮すると、両端で受光することにより、均
一で大きな光量が得られるようになる。なお、この場
合、使用する光電変換素子１２については、単一のもの
を共用する場合と、個別のものを用いる場合とが選択で
きる。

【００６６】なお、螢光体１４の周囲はその螢光体１４
の媒質よりも屈折率の小さな媒質である必要があること
から、シンチレータ１１に対して螢光体１４がルーズコ
ンタクトとされ、エアギャップによるクラッディングが
存在する状態となっている。放出された螢光は、螢光体
１４の内側での内部全反射により、その螢光体１４の端
面まで伝送される。

【００６７】なお、図１に示した例では螢光体１４の一
端面が光取出し用としてシンチレータ１１の端面１１ａ
から表出する位置まで貫通する構成としたが、この一端
面は必ずしも貫通している必要はない。何故ならば、貫
通露出していない螢光体端面からもシンチレーション光
が入射することが可能であるからである。

【００６８】また、光取出し口でない他端面も一端面と
同様にシンチレータ１１から貫通露出する構成とするこ
とも可能であるが、その場合には当該他端面に乱反射層
を設けておくことが望ましい。

【００６９】この場合、シンチレータ１１は角柱状とす
るよりも円柱状とすることが好ましく、また、シンチレ
ータ１１の周囲の反射層は乱反射層とするのが良い。さ
らに、シンチレータ１１および螢光体１４とも円柱状に
構成し場合、集光される光量と、螢光体１４の径をシン
チレータ１１の径で除した値とは、比例関係となる。

【００７０】このような実施例１の構成によれば、円錐
ガイド等を用いる必要なく、シンチレーション光で励起
して放出される光（螢光体の放出する光）を集光するこ
とにより、シンチレータ１１の断面よりも小さい断面の
光電変換素子１２に集光することができる。しかも、光
電変換素子１２に小型半導体型を用いた場合、その感度
に着目すると、シンチレーション光の波長に対する量子
効率よりも、螢光体１４から放出される長い螢光の波長
に対する量子効率の方が高い。したがって、径の問題を
解決できるのみならず、感度波長の改善作用も兼ね備え
たものとなる。

【００７１】実施例２（図２） 本実施例は請求項２記載の発明に対応するもので、前記
各実施例における螢光体を光ファイバ状に構成したもの
である。

【００７２】即ち、前記実施例１における螢光体１４
は、集光機能のみならず、光の導波路としても機能して
おり、この場合、クラッディング層は空気ということか
できる。

【００７３】これに対し、本実施例では図２に示すよう
に、螢光体１４がコアよりも屈折率の低いクラッディン
グ層１６で被覆された光ファイバ状の螢光体（螢光ファ
イバ）によって構成されている。このものにおいては、
前記各実施例の条件と異なり、クラッディング層１６が
既に存在するため、シンチレータ１１と螢光体（螢光フ
ァイバ）１４とは密着していることが望ましい。

【００７４】本実施例の構成によれば、前記各実施例同
様の効果に加え、シンチレータ１１と螢光体（螢光ファ
イバ）１４との密着により機械的強度の向上が図れるよ
うになる。

【００７５】実施例３（図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）） 本実施例は請求項３記載の発明に対応するもので、シン
チレータの厚さ方向の端面から光を取出すのではなく、
シンチレータの側面に設けた螢光体（螢光ファイバ）に
より光を取出すようにしたものである。

【００７６】即ち、従来、円柱型シンチレータにおいて
は軸方向端面（円形端面）に、また平板型シンチレータ
では厚さ方向に垂直な広い表裏端面に光電変換素子が装
着されていた。そして、円柱型シンチレータの場合は前
述したように、直径や端面形状に合せた一つ、あるいは
複数の光電子増倍管が装着されていた。また、特に大型
の平板型シンチレータには多数の光電子増倍管が必要と
されていた。

【００７７】これに対し、本実施例では平板型シンチレ
ータに対し、前述した各実施例と同様の螢光体（螢光フ
ァイバ）を用いることにより、従来とは異なる面での集
光手段を採用したものである。

【００７８】例えば図３（ａ）の例では、方形の平板型
シンチレータ１１の周側縁部分に隣接して複数の螢光体
（螢光ファイバ）１４が設けられている。通常の螢光体
を用いる場合はシンチレータ１１に対してルーズコンタ
クトの状態で取付けることが好ましく、またファイバ状
のものを使用する場合は逆に、できるだけ屈折率ギャッ
プのないようにシンチレータ１１に対して密着すること
が好ましい。

【００７９】一般の螢光板の切断面が極めて明るく光る
ことから推定されるように、平板内で放出されたシンチ
レーション光のうち、平板の面方向に放射される光より
も、断面に伝達される光の確率が大きく、本実施例では
その光を利用するものである。

【００８０】同図（ｂ）は、円形の平板型シンチレータ
１１への適用例を示している。即ち、シンチレータ１１
の円形外周縁に沿ってリング状螢光体（螢光ファイバ）
１４が設けられている。

【００８１】同図（ｃ），（ｄ）は円柱型シンチレータ
１１への適用例を示している。即ち、通常シンチレータ
の外側には乱反射層が設けられており、同図の例では乱
反射層とシンチレータとの間に螢光体（螢光ファイバ）
の層が設けられている。同図（ｃ）の例では、紡錘型を
半分に切りとった形状の螢光体（螢光ファイバ）１４が
配置され、また同図（ｄ）の例では螺旋状の螢光体（螢
光ファイバ）１４がシンチレータ１１の外周を包囲して
いる。

【００８２】このような実施例３の構成によれば、円柱
側面の乱反射層により内部で乱反射を繰り返すうちに、
一定の確率で螢光体（螢光ファイバ）１４に螢光が吸収
されて光が放出され、これにより、明るさの大きい光を
螢光体（螢光ファイバ）１４の端面に導くことができ
る。

【００８３】実施例４（図４（ａ）〜（ｃ）） 本実施例は請求項４記載の発明に対応するもので、シン
チレータ内に設けた孔もしくは溝の中に螢光体（螢光フ
ァイバ）を挿入して、この螢光体（螢光ファイバ）の端
面から光を取出すようにしたものである。

【００８４】即ち、図４（ａ）の例では、平板型シンチ
レータ１１の幅方向に沿って平行にあけた複数の孔１６
に、それぞれ螢光体（螢光ファイバ）１４が挿入され、
同図（ｂ）の例では同じく平板型シンチレータ１１の一
側面側にあけた溝１７に螢光体（螢光ファイバ）１４が
嵌込まれている。

【００８５】さらに同図（ｃ）の例では、円柱型シンチ
レータ１１の幅方向に沿って平行にあけた複数の孔１８
に、それぞれ螢光体（螢光ファイバ）１４が挿入されて
いる。

【００８６】本実施例によれば、孔１６，１８または溝
１７に挿入された螢光体（螢光ファイバ）１４をそれぞ
れその端面を直接に、または光ファイバ１５を介して光
電変換素子１２に接続することで、光を取出すことがで
きる。

【００８７】なお、本実施例では、平板型シンチレータ
１１の溝の深さを小さくしてもよく、極端な場合は殆ど
ゼロであってもよい。

【００８８】実施例５（図５） 本実施例は請求項５記載の発明に対応するもので、複数
のシンチレータ間に螢光体（螢光ファイバ）を挟み込
み、この螢光体（螢光ファイバ）の端面から光を取出す
ようにしたものである。

【００８９】即ち、本実施例では例えば図５に示すよう
に、分割された一対の平板型シンチレータ１１で螢光体
（螢光ファイバ）１４が挟み込まれている。この場合、
方形シンチレータについては辺の中心で分割する構成と
対角線で分割する構成とが考えられるが、図示の例では
対角線で分割し、その間に螢光体（螢光ファイバ）１４
を挟み込んだ構成とされている。

【００９０】このような実施例５の構成によれば、１つ
の螢光体（螢光ファイバ）１４にこれを挟むシンチレー
タ１１から多くの光量が得られ、特に対角線で分割した
図示の構成によれば光量がより高く、有効なものとな
る。

【００９１】なお、図示しないが、円形の平板型シンチ
レータの場合は円の中心を通る直径相当の部分で分割
し、螢光体（螢光ファイバ）を挟み込むことが有効であ
る。

【００９２】実施例６（図６） 本実施例は請求項６記載の発明に対応するもので、図６
に示すように、積層化したシンチレータ１１に、厚さ方
向に沿う孔１９を設け、各孔１９に螢光体（螢光ファイ
バ）１４を挿入し、あるいは積層化したシンチレータ１
１の側面の厚さ方向に対して螢光体（螢光ファイバ）１
４を設けることにより、その螢光体（螢光ファイバ）の
両端の信号の到達時間差により放射線の入射厚さの情報
を知ること、あるいは放射線の線種の弁別を行うことを
可能としたものである。

【００９３】本実施例によれば、孔１９に挿入した螢光
体（螢光ファイバ）１４の両端において検出される光の
到達時間差，光量差により、シンチレーション光の発生
した層を知ることができる。

【００９４】実施例７（図７） 本実施例は請求項７記載の発明に対応するもので、前記
実施例６の応用例である。

【００９５】即ち、前記実施例６のシンチレータ１１の
層の総数が少ない場合や全体の厚さが小さい場合、ある
いは測定回路系の時間分解能が不足するような場合、シ
ンチレータ１１に貫通孔を設け、ここに螢光波長の異な
る螢光体（螢光ファイバ）１４Ｂ，１４Ｃを光学的に継
ぎ足した状態で挿入したものである。

【００９６】複数種類の螢光体（螢光ファイバ）１４
Ｂ，１４Ｃのそれぞれの長さは、着目する厚さ方向の領
域に対応していることが必要である。今、厚さｄまでと
ｄ以上との２領域に分割する場合、第１の螢光体（螢光
ファイバ）の長さをｄとして、第２の螢光体（螢光ファ
イバ）の長さを（全体の長さ−ｄ）とすればよい。この
場合、光電変換素子の手前にはそれぞれの螢光波長を分
離することができる色フィルタを設けておく。この場合
は必ずしも光は両端で検出する必要はない。

【００９７】このような実施例７の構成によれば、螢光
体（螢光ファイバ）として厚さ別に螢光波長の異なるも
のを用意し、これを光学的に接続して使用するととも
に、波長帯の数に対応した測定系を用意し、波長分離を
した光を光電変換素子で検出することにより、放射線の
入射深さが区分できるようになり、かつ放射線の線種の
弁別ができるようになる。

【００９８】実施例８（図８） 本実施例は請求項８記載の発明に対応するものである。

【００９９】即ち、図８に示すように、平板型シンチレ
ータの内部に網目状に螢光体（螢光ファイバ）１４が配
置され、その螢光体（螢光ファイバ）１４の片側、ある
いは両端で光の検出を行うようになっている。平面をＸ
Ｙ座標で表す場合、Ｘ，Ｙ各方向それぞれ最も大きな光
の得られた座標，２番目に大きな光の得られた座標等か
ら、光の発生した網目状の位置が同定できる。

【０１００】なお、シンチレータをシンチレーティング
ファイバ、あるいはシンチレータバー（円柱，角柱等）
により構成し、これを螢光体（螢光ファイバ）の代用し
てもよく、各シンチレータの端面から光の取出しを行う
ことにより、同様の位置検出が可能である。

【０１０１】このように、本実施例によれば、平板型シ
ンチレータにおいて、螢光体（螢光ファイバ）を網目状
に交差させ、その螢光体あるいはシンチレーティングフ
ァイバ端面からの光を光電変換することで、その検出時
刻と検出光量，光取出し位置の相互関係により、平板内
の放射線の入射位置を同定することができる。

【０１０２】実施例９（図９） 本実施例は請求項１３記載の発明に対応するものであ
る。

【０１０３】即ち、図９に示すように、平板型シンチレ
ータ１１の網目状ではなく、一方向のみに多数の螢光体
（螢光ファイバ）１４を平行配置した構成とされてい
る。そして、螢光体（螢光ファイバ）１４の両端におけ
る光の検出，光の到達時間差の測定を行い、最も強く光
る螢光体と到達時間差から得られる螢光体中の光の発生
位置から二次元平面上での光の発生位置を同定できるよ
うになっている。

【０１０４】このように、本実施例によれば、螢光体
（螢光ファイバ）を網目状ではなく、平行線状に配置さ
せ、その螢光体（螢光ファイバ）の両端面からの光を光
電変換し、その両端の光検出時刻差と，検出光量，光取
出し位置の相互関係により、平板型シンチレータ内の放
射線の二次元入射位置を同定でき、あるいは片側での検
出光量と光取出し位置の相互関係により、一次元の位置
情報を得ることができる。

【０１０５】実施例１０（図１０） 本実施例は請求項１０記載の発明に対応するもので、前
記実施例６，７のいずれかの構成と、前記実施例８，９
のいずれかの構成とを組合せることにより、放射線の入
射位置と透過厚さ、あるいは放射線の線種弁別と入射位
置とを同時に同定できるようにしたものである。

【０１０６】即ち、図１０に示すように、実施例８，ま
たは９で述べた二次元での位置検出可能な平板型シンチ
レータ１１をさらに積層化することにより、三次元での
光の発生位置を同定できる。

【０１０７】これにより、放射線の入射位置と線種弁別
の両方を最低数の小型検出器で、同時に達成することが
できる。

【０１０８】実施例１１（図１１） 本実施例は請求項１１記載の発明に対応するものであ
る。

【０１０９】即ち、平板型シンチレータの側面に螢光体
を取付けて集光する構成においては、光の取出し口から
離れた位置で放出された螢光ほど、取出し口までの光路
長が長いため、光量が減弱する。

【０１１０】そこで本実施例では図１１に示すように、
螢光体１４が円錐，角錐等のように、光取出し口に近い
程、シンチレータ１１の側面から見た断面積が小さくな
るような形状とされ、これにより光量を平坦化するよう
になっている。即ち、減弱の小さな光取出し口付近ほど
実効的にシンチレーション光の入射効率が減少し、逆
に、減弱の大きい光取出し口から離れた点では断面積が
大きくシンチレーション光の入射効率が高いといった効
果が作用するわけである。これにより位置によらない均
一な光出力を得ることができる。

【０１１１】このように、本実施例によれば、螢光体を
円錐、あるいは角錐、もしくは光取出し口に近いほど側
面の単位長さあたりのシンチレータに対する受光断面積
が小さくなる形状とすることにより、平板型シンチレー
タと組合せる螢光体の形状に関し、螢光体内の伝播に係
る減衰による光量の差を補正する機能と、螢光体と光電
変換素子受光面、あるいは光ファイバとの端面の形状差
を吸収する機能を併せて付与することができる。

【０１１２】実施例１２（図１２〜図１７） 本発明に係る放射線検出器は以上の実施例で適用した原
子力発電所の分野のみならず、各種の非破壊検査装置に
おいても適用することができる。即ち、従来のシンチレ
ーション検出器の場合、結晶サイズ以上に光電子増倍
管，各種のケーブル等が嵩張り、検出器アレイを構成す
る場合の空間分解能が制限されたり、コストやサイズ，
重量が嵩む等の不都合が度々見られた。

【０１１３】これらの装置に本発明に係る放射線検出器
を適用することにより、検出器アレイの小型，高密度
化、測定回路系の小型化、粉構造物の小型化等が図れ、
これに関連してコストダウンが実現できる。

【０１１４】例えば図１２は、搬送装置２１上に非破壊
検査対象物２２を搬送しながら検査する非破壊検査装置
に本発明を適用したもので、コリメータ遮蔽体２３に複
数の円柱型シンチレータ１１を取付ける構成となってい
る。本発明の適用により、小型化等が図れるようにな
る。

【０１１５】また、図１３は、原子力プラントの廃炉、
解体処分等に必要となる広範囲の壁面２４のサーベイ装
置として本発明を適用したもので、大型平板型シンチレ
ータ１１による位置検出を行う例である。このような用
途には従来の光電子素子管群を伴った検出器ではそのサ
イズ，重量が過大であったところ、本発明の適用によ
り、コンパクト化および重量軽減が図れるようになる。

【０１１６】図１４は水没可能な放射線検出器の例を示
している。この例では水没する部分２５に高電圧を含む
電子回路，電線等が不要となる。特にシンチレータ材に
ふっ化カルシウムやプラスチックシンチレータ等を用い
ることにより、遮光以外の水密構造は不要となるという
利点もある。

【０１１７】図１５および図１６は周囲を包囲する形で
水や気体などの流体を検出対象とする放射線モニタ装置
の例を示している。

【０１１８】図１５の例では、螢光体（螢光ファイバ）
１４を埋設した平板型シンチレータ１１を組込んだ箱体
２６にサンプリング配管２７を取付けたものである。本
発明の適用により、検出効率の向上および放射線検出能
力の向上を図ることができる。

【０１１９】また、図１６の例は、シンチレーティング
ファイバ１１Ａからなる平板によって箱体２８を組立
て、平板の端部に螢光体（螢光ファイバ）１４による集
光手段を設けたものである。これによっても前記同様の
効果が奏される。なお、この螢光体（螢光ファイバ）１
４を用いずに、シンチレーティングファイバ１１Ａを束
ねて、あるいは一旦通常の光伝送用の光ファイバ１５で
中継して図示しない光電変換素子に導くことも可能であ
る。

【０１２０】図１７は放射線画像を得るための遮蔽体２
９の前面にピンホール３０を設けた放射線カメラ３１の
検出系に本発明を適用した例を示している。この例で
は、シンチレーティングファイバ１１Ａを遮蔽体２９の
内面に球面状に集合させ、前述の二次元位置検出手段を
用いることで、放射線画像を得ることができる。位置情
報の信頼性を挙げるため、シンチレーティングファイバ
１１Ａは球面の経線と緯線とに沿う配置にすることが望
ましい。

【０１２１】実施例１３（図２３，図３０〜図３５） 図２３において、１ｂ，３ｂは平板シンチレータ（それ
ぞれ第１層及び第３層）、２ｂは光の混合防止、リフレ
クタの機能等を果すテフロンシートやアルミマイラーシ
ート等の物質（第２層）である。

【０１２２】上面より放射線が入射するとβ線であれば
第１層と第２層により阻止される。この時、第１層のシ
ンチレータが発光する。γ線であれば物質透過度が高い
ため第３層まで到達し、第１層及び第３層のシンチレー
タが発光する。

【０１２３】これらのシンチレーション光は平板シンチ
レータの内部を、空気との境界面において全反射を繰り
返しながら伝搬し波長シフタ４ｂに到達し、波長シフタ
内部での波長及び伝搬方向が変換される。

【０１２４】ここでシンチレータの周囲に配置された波
長シフタ４ｂは光学接着剤７ｂにより接着されている。
変換された光は、波長シフタ内部を伝搬して伝送用ファ
イバ５ｂに入り、さらに伝送用光ファイバ５ｂを伝搬し
て光検出器６ｂにおいて検出される。

【０１２５】このとき、第１層の信号はβ線とγ線の両
方の信号を含んでおり、第３層の信号はγ線のみのもの
であるから、図３０から図３５に示す信号処理系をとっ
た場合、γ線は計数器２（Ｋ６）または、計数器４（Ｋ
８）により検出され、β線は、計数器３（Ｋ７）によ
り、もしくは、計数器１（Ｋ５）の値と計数器２（Ｋ
６）の値の差、または計数器１（Ｋ５）の値と計数器４
（Ｋ８）の値の差により検出される。

【０１２６】実施例１４（図２４） 図２４において、１ｂ，２ｂ，３ｂは図２３と同様に第
１層〜第３層を示す。９ｂは透明アクリル板である。実
施例１８の場合には、波長シフタ４ｂはシンチレータの
周囲に配置されていたが、この図２４の場合には透明ア
クリル板９ｂの内部に埋込んでいる。

【０１２７】第１層１ｂと透明アクリル板９ｂとは光学
接着剤７ｂにより接着されている（第３層３ｂと透明ア
クリル板９ｂも同様）。

【０１２８】第１層と第３層とで発生したシンレーショ
ン光は、シンチレータ及び透明アクリル板の内部を伝わ
り、透明アクリル板に格子状に埋込んだ波長シフタ４ｂ
に到達する。

【０１２９】波長シフタ４ｂから光検出器６ｂに至る過
程は、実施例１８の場合と同様である。

【０１３０】実施例１５（図２５） 図２５において、１ｂ，２ｂ，３ｂは実施例１３と同様
である。この場合は波長シフタ４ｂをシンチレータの対
角線上に配置している（装置及び配線のコンパクト
化）。シンチレーション光が光検出器に至るまでの過程
は、実施例１３の場合と同様である。

【０１３１】実施例１６（図２６〜図２９） 図２６は、請求項１３の発明に対応した第１層〜第３層
の厚みの設定例を示している。３００ＫｅＶ周辺のβ
線．γ線弁別を考慮したものである。

【０１３２】第１層は１ｍｍプラスチックシンチレー
タ、第２層は３ｍｍアルミシート、第３層は１ｍｍプラ
スチックシンチレータである。

【０１３３】３００ＫｅＶβ線のＡ１中での飛程は、図
２７より０．３ｍｍであるため、β線はＡ１シンチレー
タのγ線検出効率は、ＢＩＣＲＯＮ社のデータ

【数１】 から、

【数２】１−ｅｘｐ−（ρσｘ）：検出効率 を計算することにより、

【数３】 である。

【０１３４】このように検出効率はやや低いが、図２８
から明らかなように線源エネルギーの違いを考慮に入れ
てもβ線の計数値の約３０％のγ線の計数が存在する。

【０１３５】したがって、このような装置に図２９等の
信号処理系を組み合せることにより、β線及びγ線の弁
別が実現される。

【０１３６】実施例１７（図３０〜図３５） 信号処理系について、図３０を用いて説明すると、まず
光検出器６より出た信号を線型増幅器（Ｋ１）により増
幅し、波高弁別器（Ｋ２）により一定の大きさ以上の波
高を持つパルスのみに限定する。

【０１３７】そして第１層と第３層の信号のｃｏｉｎｃ
ｉｄｅｎｃｅ（Ｋ３）、及びａｎｔｉ−ｃｏｉｎｃｉｄ
ｅｎｃｅ（Ｋ４）（第１層をＯＮ、第３層をＯＦＦ）の
出力をそれぞれ計数器２，３（Ｋ６，Ｋ７）により計数
する。

【０１３８】先に説明した通り、第１層の信号はβ線と
γ線の両方の信号を含んでおり、第３層の信号はγ線の
みの信号であるから、γ線は計数器２（Ｋ６）により検
出され、β線は計数器３（Ｋ７）により検出される。

【０１３９】但し、γ線は計数器４（Ｋ８）でも検出可
能であり、またβ線は計数器１と２（Ｋ５とＫ６）の
差、計数器１と４（Ｋ５とＫ８）の差からでも検出可能
である。これによりβ線／γ線の弁別を行いながら両方
の同時測定が実現される。

【０１４０】なお、１層（シンチレータの層）あたりの
光検出器の数については特に限定しない。したがって、
光検出器の数によって信号処理系の構成が多少変わるの
で、それを図３１〜図３５に示した。

【０１４１】但し、それらの図中においては、ａｎｔｉ
−ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ（Ｋ４）の記入は省略した
が、ａｎｔｉ−ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ（Ｋ４）による
β線の検出も可能であり、接続方法等の取扱いに関して
は図３０と同様である。

【０１４２】図３１は、光検出器を１層につき２台配置
した時の信号処理系の図である。基本的機能は図３１と
同様であるが、１層につき光検出器が２台あるため加算
器（Ｋ９）が置かれている。

【０１４３】この加算器（Ｋ９）については、配置場所
を変えても構わない。それを図示したものが、図３２及
び図３３である。また、γ線の認識を第３層のみの信号
により行うのであれば、図３４のように加算器（Ｋ９）
を置くこともできる。

【０１４４】図３５は、光検出器を１層につき３台以上
配置した場合の信号処理系の図であるが、加算器（Ｋ
９）の配置場所については光検出器が２台の時と同様
に、図３２，図３３，図３４のようなバリエーションが
可能である（図は省略している）。

【０１４５】なお、信号処理系及び解析の方法について
は、上記のような計数による方法だけでなく、波高分布
解析等の方法でも構わず、特に限定しない。

【０１４６】また、上記の説明中では触れなかったが、
集光量を増やすために装置をリフリクタ（テフロンシー
ト、アルミマイラーシート等）により包装することも可
能である。

【０１４７】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜１１に係る発
明によれば、γ線用大型検出器に半導体型等の小型堅牢
な光電変換素子が装着可能となり、またβ線用大型検出
器にも数多くの光電子増倍管に変って最低必要数分に限
定した小型堅牢な半導体型等の光伝達変換素子が装着可
能となり、しかも位置検出機能や線種弁別機能を付加す
ることも可能となる。

【０１４８】これにより、放射線測定装置としての機能
向上が図れると共に、これら装置の重量，サイズ，コス
ト等を著しく低減でき、検出器全体の信頼性および保守
性を向上させることができる等の多大な効果が奏され
る。

【０１４９】請求項１２〜１５の発明によれば、２層の
平板シンチレータを持つ検出器にβ線及びγ線が入射し
た場合、それぞれの物質透過度の違いをその２層上に映
し出すことにより弁別するものである。したがって、厳
密な弁別か原理的に不可能な、１枚の平板シンチレータ
の厚みを調整する従来の方法に比べ、より正確なβ線の
みを検出でき、さらにβ線とγ線との弁別を行いながら
両方の同時測定が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を説明する図。

【図２】本発明の実施例２を説明する図。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ本
発明の実施例３を説明する図。

【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明の実
施例４を説明する図。

【図５】本発明の実施例５を説明する図。

【図６】本発明の実施例６を説明する図。

【図７】本発明の実施例７を説明する図。

【図８】本発明の実施例８を説明する図。

【図９】本発明の実施例９を説明する図。

【図１０】本発明の実施例１０を説明する図。

【図１１】本発明の実施例１１を説明する図。

【図１２】本発明の他の実施例として非破壊装置を示す
図。

【図１３】本発明の他の実施例として大型壁面サーベイ
装置を示す図。

【図１４】本発明の他の実施例として水没可能な検出器
を示す図。

【図１５】本発明の他の実施例として流体モニタを示す
図。

【図１６】本発明の他の実施例として流体モニタを示す
図。

【図１７】本発明の他の実施例として小型放射線カメラ
を示す図。

【図１８】従来例による円柱型シンチレーション検出器
を示す図。

【図１９】（ａ），（ｂ）は従来例による平板型シンチ
レーション検出器を示す図。

【図２０】従来例による体表面ゲートモニタ装置を示す
図。

【図２１】請求項１２および１３記載の発明の線種弁別
型放射線検出についての概念図。

【図２２】請求項１４記載の発明に関する概念図。

【図２３】本発明の実施例１３（包囲型）を示す図。

【図２４】本発明の実施例１４（埋め込み型）を示す
図。

【図２５】本発明の実施例１５（対角線型）を示す図。

【図２６】本発明の実施例１６を示す図。

【図２７】アルミニウム中でのβ線の最大飛程を示す
図。

【図２８】プラスチックシンチレータの厚さによるγ線
及びβ線の検出効率の変化を示す図。

【図２９】プラスチックシンチレータの厚さによるγ線
／β線の検出効率の変化を示す図。

【図３０】本発明の実施例１７による信号処理系（光検
出器が１層につき１台の時）を示す図。

【図３１】同信号処理系（光検出器が１層につき２台の
時）を示す図。

【図３２】同信号処理系（ＳＵＭ（加算器）の配置場所
の変化１）を示す図。

【図３３】同信号処理系（ＳＵＭ（加算器）の配置場所
の変化２）を示す図。

【図３４】同信号処理系（ＳＵＭ（加算器）の配置場所
の変化３）を示す図。

【図３５】同信号処理系（光検出器が１層につき３台以
上の時）を示す図。

【図３６】従来の放射線検出器を示す全体図。

【符号の説明】

１ｂ 第１層 ２ｂ 第２層 ４ｂ 波長シフタ（または、波長シフタファイバ） ５ｂ 伝送用光ファイバ ６ｂ 光検出器 ７ｂ 光学接着剤 ８ｂ ライトガイド ９ｂ 透明アクリル板 １０ｂ 平板シンチレータ １１ 円柱型シンチレータ １１ 端面 １１Ａ シンチレーティングファイバ １２ 光電変換素子 １３ 孔 １４，１４Ｂ，１４Ｃ 螢光体（螢光ファイバ） １４ａ 光取出し口 １５ 光ファイバ（ライドガイド類） １６ クラッディング層 １７ 溝 １８ 孔 １９ 孔 ２１ 搬送装置 ２２ 非破壊検査対象物 ２４ 壁面 ２５ 水没する部分 ２６ 箱体 ２７ サンプリング配管 ２８ 箱体 ２９ 遮蔽体 ３０ ピンホール ３１ 放射線カメラ ｄ 厚さ Ｋ１ Ｌｉｎｅａｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（線形増幅
器） Ｋ２ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ（波高弁別器） Ｋ３ Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ（同時計数回路） Ｋ４ Ａｎｔｉ−Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ（反同時計数
回路） Ｋ５ Ｓｃａｌｅｒ１（計数器１） Ｋ６ Ｓｃａｌｅｒ２（計数器２） Ｋ７ Ｓｃａｌｅｒ３（計数器３） Ｋ８ Ｓｃａｌｅｒ４（計数器４） Ｋ９ ＳＵＭ（加算器） Ｋ１０ ＰＣ（計算機）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−242590（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−188869（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87935（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−28723（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−190792（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−13915（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−70783（ＪＰ，Ｕ) グレン．Ｆ．ノル著、木村逸郎、阪井 英次訳「放射線計測ハンドブック 第２ 版」（平３−１−30）日刊工業新聞社 ｐ．259−260 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01T 1/00 - 7/12

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線により励起されてシンチレーショ
   ン光を発生するシンチレータと、このシンチレータの内
   部に埋設されるとともに少なくとも一端が前記シンチレ
   ータの外面側に表出し、シンチレーション光により励起
   され螢光を放出して内部全反射により螢光を伝達する螢
   光体と、この螢光体に前記シンチレータの外面側で接続
   され前記シンチレータの端面よりも小さな受光面を持つ
   光電変換素子とを備え、１つのシンチレータに対して複
   数箇所に螢光体による光の取出し口を設け、その各取出
   し口に光電変換素子を直接に、またはストレート光ガイ
   ド類あるいは光ファイバを介して間接的に接続したこと
   を特徴とする放射線検出器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の放射線検出器において、
   螢光体を屈折率の小さいクラッディング層で覆われた光
   ファイバ状に形成したことを特徴とする放射線検出器。
3. 【請求項３】 複数の平面を有する立体とされ、放射線
   により励起されてシンチレーション光を発生するシンチ
   レータと、このシンチレータにおける最大面積を有する
   平面以外の面に配設されるとともに少なくとも一端が前
   記シンチレータの外面側に表出し、シンチレーション光
   により励起され螢光を放出して内部全反射により螢光を
   伝達する螢光体と、この螢光体に前記シンチレータの外
   面側で接続され前記シンチレータの端面よりも小さな受
   光面を持つ光電変換素子とを備えたことを特徴とする放
   射線検出器。
4. 【請求項４】 請求項１から３までに記載の放射線検出
   器において、シンチレータが螢光体によって覆われる構
   成とし、この螢光体の端面から光を取出し可能としたこ
   とを特徴とする放射線検出器。
5. 【請求項５】 請求項１から４までに記載の放射線検出
   器において、複数の平面を有する立体である複数のシン
   チレータの最大面積を有する平面以外の面で螢光体を挟
   み込み、この螢光体の端面から光を取出し可能としたこ
   とを特徴とする放射線検出器。
6. 【請求項６】 請求項５記載の放射線検出器において、
   積層した各シンチレータの厚さ方向に対して孔を設けて
   螢光体を挿入し、または積層した各シンチレータの側面
   に厚さ方向に沿って螢光体を設けたことを特徴とする放
   射線検出器。
7. 【請求項７】 請求項６記載の放射線検出器において、
   各シンチレータの厚さに対応して、厚さ別に螢光波長の
   異なる螢光体を設け、これらを光学的に接続するととも
   に、波長帯の数に対応した測定系に検出値を入力可能と
   したことを特徴とする放射線検出器。
8. 【請求項８】 請求項４記載の放射線検出器において、
   シンチレータを平板型シンチレータとし、その内部に螢
   光体を網目状に交差させて挿通したことを特徴とする放
   射線検出器。
9. 【請求項９】 請求項４記載の放射線検出器において、
   シンチレータを平板型シンチレータとし、その内部に螢
   光体を平行に並べて挿通したことを特徴とする放射線検
   出器。
10. 【請求項１０】 請求項６または７のいずれかに記載の
    積層構造に対し、請求項８，９のいずれかに記載の螢光
    体挿通構造を組合せてなることを特徴とする放射線検出
    器。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０までに記載の放射線
    検出器において、シンチレータを平板型シンチレータと
    し、その側部に設ける螢光体を、光取出し口に近いほど
    側面の単位長さあたりのシンチレータに対する螢光断面
    積が小さくなる円錐，角錐その他のテーパまたは傾き付
    きの形状に設定し、これにより前記螢光体内の伝播に係
    る減衰による光量の差を補正する機能と、螢光体と光電
    変換素子受光面、あるいは光ファイバとの端面の形状差
    を吸収する機能とを付与してなることを特徴とする放射
    線検出器。
12. 【請求項１２】 放射線の入射により発光する物質と、
    その光を吸収してより長い波長の光を放出する波長シフ
    タとを組み合せて集光し、β線の検出を目的として放射
    線で発光するシンチレータ層を平板状とし、またはシン
    チレーションファイバを平坦に束ねた状態として放射線
    を検出する方法において、β線の飛程を考慮に入れた厚
    さに設定した平板シンチレータを第１層として一番上に
    置き、γ線を確認するための平板シンレータを第３層と
    してその下に配置し、第２層として第１層と第３層との
    間に両者のシンチレーション光の混合を阻止し、かつリ
    フレクタの機能を果す物質を挿入することにより、β線
    及びγ線を弁別しながらこれらの両方を同時に検出する
    ことを特徴とする放射線検出方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の放射線検出方法にお
    いて、β線の飛程が長い場合には、第２層にシンチレー
    ション光の混合防止機能およびリフレクタの機能に加え
    てβ線の阻止機能を持たせることを特徴とする放射線検
    出方法。
14. 【請求項１４】 波長シフタを使用しないシンチレーシ
    ョン検出器を用いる放射線検出方法において、請求項１
    ３記載の方法と同機能を持たせることを特徴とする放射
    線検出方法。
15. 【請求項１５】 請求項１２から１４までのいずれかに
    記載の放射線検出方法において、第３層のシンチレーシ
    ョン光の計数をとることにより、γ線のみを検出するこ
    とを特徴とする放射線検出方法。