JP3015685B2 - 輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法 - Google Patents
輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子力プラントおよび放
射線を利用した計測に係わる産業分野で、プロトン、中
性子線、α線、β線、γ線、Χ線、高エネルギ粒子の計
測あるいは複合放射線の計測を必要とする産業分野で使
用される輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法に関
するものである。
射線を利用した計測に係わる産業分野で、プロトン、中
性子線、α線、β線、γ線、Χ線、高エネルギ粒子の計
測あるいは複合放射線の計測を必要とする産業分野で使
用される輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法に関
するものである。
【０００２】ＰＳＬ（ＰＨＯＴＯ−ＳＴＩＭＵＬＡＴＥ
Ｄ ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ ＦＬＵＯＲＥＳＣＥＮ
Ｔ ＬＩＧＨＴ、輝尽性発光）を利用したＩＰ（ＩＭＡ
ＧＩＮＧ ＰＬＡＴＥ、イメージング・プレート）は、
放射線計測に広く利用されてきている。
Ｄ ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ ＦＬＵＯＲＥＳＣＥＮ
Ｔ ＬＩＧＨＴ、輝尽性発光）を利用したＩＰ（ＩＭＡ
ＧＩＮＧ ＰＬＡＴＥ、イメージング・プレート）は、
放射線計測に広く利用されてきている。
【０００３】ＰＳＬ物質を利用したＩＰは、ラジオルミ
ノグラフィのために開発された再利用可能な光電フィル
ムで、例えばＢａＦＸ：Ｅｕ２+ （Ｘはハロゲン元素、
例えばＢｒ）などの輝尽性蛍光体が薄いプラスチック板
に塗布されている。ＰＳＬ物質の輝尽性発光現象は、放
射線などの刺激を中断してシンチレーション発光が消え
た後に、この発光波長よりも長波長の光を照射すること
により発光が一時的に強くなる現象である。輝尽励起蛍
光体は青紫色の光を発する。これはＰＳＬ物質に微量に
ドーピングされているカラーセンタ（発光センタ）のＢ
ｕ２+ に依存している。この発光強度は、放射線による
刺激の後に照射する光の波長によって変化することが知
られている。この輝尽発光強度の波長依存性は輝尽励起
スペクトルと呼ばれ、６００ｎｍで最も効率的に得られ
る。
ノグラフィのために開発された再利用可能な光電フィル
ムで、例えばＢａＦＸ：Ｅｕ２+ （Ｘはハロゲン元素、
例えばＢｒ）などの輝尽性蛍光体が薄いプラスチック板
に塗布されている。ＰＳＬ物質の輝尽性発光現象は、放
射線などの刺激を中断してシンチレーション発光が消え
た後に、この発光波長よりも長波長の光を照射すること
により発光が一時的に強くなる現象である。輝尽励起蛍
光体は青紫色の光を発する。これはＰＳＬ物質に微量に
ドーピングされているカラーセンタ（発光センタ）のＢ
ｕ２+ に依存している。この発光強度は、放射線による
刺激の後に照射する光の波長によって変化することが知
られている。この輝尽発光強度の波長依存性は輝尽励起
スペクトルと呼ばれ、６００ｎｍで最も効率的に得られ
る。
【０００４】このＰＳＬ物質をポリエステルの支持体に
塗布した厚さ１ｍｍ弱のフレキシブルな板がＩＰであ
る。ＩＰは、α線、β線、γ線、その他の放射線に感度
があるために、医療診断、オートラジオグラフィ、Ｘ線
回析、放射性物質汚染検査、天然放射性物質の測定、環
境分析や物質構造解析などに広く利用されている。輝尽
性蛍光体の表面の防護膜を除去すれば、トリチウム計測
にも利用できる。
塗布した厚さ１ｍｍ弱のフレキシブルな板がＩＰであ
る。ＩＰは、α線、β線、γ線、その他の放射線に感度
があるために、医療診断、オートラジオグラフィ、Ｘ線
回析、放射性物質汚染検査、天然放射性物質の測定、環
境分析や物質構造解析などに広く利用されている。輝尽
性蛍光体の表面の防護膜を除去すれば、トリチウム計測
にも利用できる。
【０００５】コンピューテッド・ラジオグラフィ（Ｃ
Ｒ）において放射線照射によってＩＰのＰＳＬ物質に蓄
積される潜像は、励起光源として通常６３３ｎｍのＨｅ
−Ｎｅレーザースキャナーを用いて、約３９０ｎｍの蛍
光発光を強度の形で読み出され、コンピュータで信号処
理をかけた後に２次元のドットイメージとして出力され
る。励起光を照射すれば直ちに輝尽発光が生じ、中止と
共に発光はとまる。しかし、直ちに発光が無くなるわけ
ではなく、ＰＳＬ物質の発光過程に応じた減衰特性をも
って徐々に消えていく。このフォトブリーチングの減衰
特性は重要である。つまり、光ファイバ束などの集光ガ
イドで読み取る場合、減衰特性が悪いとノイズとなり画
質を落とすことになるからである。従ってＣＲにおける
ＰＳＬ物質の特性は上記の二つの波長が好ましい特長と
なっているとともに、フォトブリーチングの後の早い減
衰特性がもう一つの好ましい特長である。ＰＳＬ物質に
はもう一つのフェーディングという特長がある。これ
は、放射線照射により輝尽性蛍光発光結晶中で一次励起
により光電子が発生し、この電子が結晶中のカラーセン
タ（Ｆ中心）に捕獲されるが、時間の経過と共に熱的な
リラクゼーションを起こし輝尽発光に寄与しなくなる現
象である。ＣＲではこのために、潜像読み取りまでの経
過時間が重要なパラメータになっている。
Ｒ）において放射線照射によってＩＰのＰＳＬ物質に蓄
積される潜像は、励起光源として通常６３３ｎｍのＨｅ
−Ｎｅレーザースキャナーを用いて、約３９０ｎｍの蛍
光発光を強度の形で読み出され、コンピュータで信号処
理をかけた後に２次元のドットイメージとして出力され
る。励起光を照射すれば直ちに輝尽発光が生じ、中止と
共に発光はとまる。しかし、直ちに発光が無くなるわけ
ではなく、ＰＳＬ物質の発光過程に応じた減衰特性をも
って徐々に消えていく。このフォトブリーチングの減衰
特性は重要である。つまり、光ファイバ束などの集光ガ
イドで読み取る場合、減衰特性が悪いとノイズとなり画
質を落とすことになるからである。従ってＣＲにおける
ＰＳＬ物質の特性は上記の二つの波長が好ましい特長と
なっているとともに、フォトブリーチングの後の早い減
衰特性がもう一つの好ましい特長である。ＰＳＬ物質に
はもう一つのフェーディングという特長がある。これ
は、放射線照射により輝尽性蛍光発光結晶中で一次励起
により光電子が発生し、この電子が結晶中のカラーセン
タ（Ｆ中心）に捕獲されるが、時間の経過と共に熱的な
リラクゼーションを起こし輝尽発光に寄与しなくなる現
象である。ＣＲではこのために、潜像読み取りまでの経
過時間が重要なパラメータになっている。
【０００６】ＩＰは、放射線検出に関して高感度な著し
い特長を持っている。例えば、広い検出エリア（現状の
上限は３５ｃｍ×４３ｃｍ）、高い空間分解能（５０〜
１００μｍ）、高いＳＮ比で高感度（Ｘ線フィルムの１
００〜１０００倍）、長時間の照射蓄積効果、リニアリ
ティ、非常に広いダイナミックレンジ（１０5 ）、そし
て蓄積消去・再利用が容易であることなどである。
い特長を持っている。例えば、広い検出エリア（現状の
上限は３５ｃｍ×４３ｃｍ）、高い空間分解能（５０〜
１００μｍ）、高いＳＮ比で高感度（Ｘ線フィルムの１
００〜１０００倍）、長時間の照射蓄積効果、リニアリ
ティ、非常に広いダイナミックレンジ（１０5 ）、そし
て蓄積消去・再利用が容易であることなどである。
【０００７】従来、以下のようなＰＳＬ物質を用いた粒
子同定技術に関する様々な具体的方法があった。 (1)スミヤ表面汚染検査法（ＪＩＳ ４５０４） 軸体上の放射線汚染物質を人手によりろ紙でふき取りテ
ストする方法。 (2)吸収膜法 線源とＰＳＬ物質との間に種々の厚さの吸収体を挿入す
る方法で、多くの種類について照射と観察を繰り返し、
放射線の減衰によるＰＳＬ強度の減少の割合を測定す
る。この減少割合から放射線の種類やエネルギーを推定
できる。
子同定技術に関する様々な具体的方法があった。 (1)スミヤ表面汚染検査法（ＪＩＳ ４５０４） 軸体上の放射線汚染物質を人手によりろ紙でふき取りテ
ストする方法。 (2)吸収膜法 線源とＰＳＬ物質との間に種々の厚さの吸収体を挿入す
る方法で、多くの種類について照射と観察を繰り返し、
放射線の減衰によるＰＳＬ強度の減少の割合を測定す
る。この減少割合から放射線の種類やエネルギーを推定
できる。
【０００８】(3)スタック法 ＰＳＬ物質を複数重ねて同時に放射線照射した後、一枚
一枚のＰＳＬ物質を分離して計測する方法である。すな
わち、ＰＳＬ物質自身に吸収体の役割をもたせ、線源に
最も近い一枚目のＰＳＬ物質のＰＳＬ強度と２枚目以降
のＰＳＬ強度の比を計測することにより、線種とエネル
ギーを弁別計測しようとするものである。
一枚のＰＳＬ物質を分離して計測する方法である。すな
わち、ＰＳＬ物質自身に吸収体の役割をもたせ、線源に
最も近い一枚目のＰＳＬ物質のＰＳＬ強度と２枚目以降
のＰＳＬ強度の比を計測することにより、線種とエネル
ギーを弁別計測しようとするものである。
【０００９】(4)退色法 ＰＳＬ物質をレーザービームで一度読み取った後も潜像
が残るので、これを複数回繰り返してそれぞれのＰＳＬ
強度の比をとると放射線の種類やエネルギーに依存した
結果が得られる。これを実験的に繰り返し経験式として
整理することにより、線種やエネルギーを推定しようと
するものである。
が残るので、これを複数回繰り返してそれぞれのＰＳＬ
強度の比をとると放射線の種類やエネルギーに依存した
結果が得られる。これを実験的に繰り返し経験式として
整理することにより、線種やエネルギーを推定しようと
するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、すでに
述べてきたようにＩＰでは放射線核種の種類やエネルギ
ーを推定することは困難であった。また、多種の放射線
が混合した場合に対して線種を弁別する方法としては、
線源との間にマイラー膜などの放射線吸収体を入れると
か、ＩＰの潜像の読み出しを複数回行うなどが提案され
てきたが、この方法はかなり煩雑な手数を要し、自動
化、装置化には困難があった。
述べてきたようにＩＰでは放射線核種の種類やエネルギ
ーを推定することは困難であった。また、多種の放射線
が混合した場合に対して線種を弁別する方法としては、
線源との間にマイラー膜などの放射線吸収体を入れると
か、ＩＰの潜像の読み出しを複数回行うなどが提案され
てきたが、この方法はかなり煩雑な手数を要し、自動
化、装置化には困難があった。
【００１１】また、前記(1)のスミヤ表面汚染検査法は
人手によるため、その強さ、時間などでバラツキがでる
ため、計量化の精度が低かった。
人手によるため、その強さ、時間などでバラツキがでる
ため、計量化の精度が低かった。
【００１２】また、前記(2)の吸収膜法では、線源強度
が弱い場合には長時間の露出を数回にわたって繰り返す
必要があるために実用化には難があった。
が弱い場合には長時間の露出を数回にわたって繰り返す
必要があるために実用化には難があった。
【００１３】また、(3) のスタッフ法ではα線や低エネ
ルギーβ線は２枚目以降のＰＳＬ物質に到達しないため
に、線種相互の区別はできなかった。
ルギーβ線は２枚目以降のＰＳＬ物質に到達しないため
に、線種相互の区別はできなかった。
【００１４】さらに、(4) の退色法は、線種、粒子エネ
ルギー、蓄積光の輝度、温度依存性などまだまだ未知で
あることが多く実用性に欠けていた。
ルギー、蓄積光の輝度、温度依存性などまだまだ未知で
あることが多く実用性に欠けていた。
【００１５】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、ＰＳＬ物質の優れた特性を生かし、粒子同定
の手法に適した、輝尽発光物質を利用した放射線種弁別
方法を提供せんとするものである。
のであり、ＰＳＬ物質の優れた特性を生かし、粒子同定
の手法に適した、輝尽発光物質を利用した放射線種弁別
方法を提供せんとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、所定の色素が輝尽発光（ＰＳＬ）物質に
添加されたＩＰに各種の放射線が照射され、このＩＰに
所定時間白色光をあてた後、このＩＰに同一分光器で発
生させた計測すべき数種の放射線種に特有な数種の波長
の光を順次照射しつつ、そのＩＰが発生する蛍光のそれ
ぞれの発光強度を測定し、前記数種の放射線種に特有な
波長の光を照射した時にＩＰが発生する蛍光の発光強度
と、一つの特定の波長の光を照射した時にＩＰが発生す
る蛍光の発光強度との比を順次計算することにより、そ
のＩＰが照射された数種の放射線の種類を弁別すること
を特徴とする。
め、本発明は、所定の色素が輝尽発光（ＰＳＬ）物質に
添加されたＩＰに各種の放射線が照射され、このＩＰに
所定時間白色光をあてた後、このＩＰに同一分光器で発
生させた計測すべき数種の放射線種に特有な数種の波長
の光を順次照射しつつ、そのＩＰが発生する蛍光のそれ
ぞれの発光強度を測定し、前記数種の放射線種に特有な
波長の光を照射した時にＩＰが発生する蛍光の発光強度
と、一つの特定の波長の光を照射した時にＩＰが発生す
る蛍光の発光強度との比を順次計算することにより、そ
のＩＰが照射された数種の放射線の種類を弁別すること
を特徴とする。
【００１７】また、本発明は、所定の色素が輝尽発光
（ＰＳＬ）物質に添加されたＩＰに各種の放射線が照射
され、このＩＰに所定時間白色光をあてた後、このＩＰ
に計測すべき放射線種に特有な波長の光を照射しつつ、
そのＩＰが発生する蛍光の発生強度を測定し、前記測定
すべき線種に特有な波長の光を照射した時にＩＰが発生
する蛍光の発光強度と一つの特定の波長の光を照射した
時にＩＰが発生する蛍光の発光強度との比を計算するこ
とにより、前記計測すべき放射線の種類を弁別すること
を特徴とする。
（ＰＳＬ）物質に添加されたＩＰに各種の放射線が照射
され、このＩＰに所定時間白色光をあてた後、このＩＰ
に計測すべき放射線種に特有な波長の光を照射しつつ、
そのＩＰが発生する蛍光の発生強度を測定し、前記測定
すべき線種に特有な波長の光を照射した時にＩＰが発生
する蛍光の発光強度と一つの特定の波長の光を照射した
時にＩＰが発生する蛍光の発光強度との比を計算するこ
とにより、前記計測すべき放射線の種類を弁別すること
を特徴とする。
【００１８】また、本発明に使用されるＩＰに添加され
た色素は６００ｎｍ程度の波長の光を吸収する色素であ
ることを特徴とする。
た色素は６００ｎｍ程度の波長の光を吸収する色素であ
ることを特徴とする。
【００１９】また、本発明は、本発明で使用されるＩＰ
に塗布された輝尽発光（ＰＳＬ）物質の質、膜層厚及び
ＰＳＬ物質の層上にコーティングされた保護膜の質や厚
さを変えることにより、放射線種の弁別を行うことを特
徴とする。
に塗布された輝尽発光（ＰＳＬ）物質の質、膜層厚及び
ＰＳＬ物質の層上にコーティングされた保護膜の質や厚
さを変えることにより、放射線種の弁別を行うことを特
徴とする。
【００２０】また、本発明は、放射線種に特有な波長の
光を前記ＩＰに照射した時に発生する蛍光の発光強度
と、一つの特定の波長の光を照射した時にＩＰが発生す
る蛍光の発光強度との比を時系列的に連続計測すること
により、そのＩＰが照射された放射線の種類を弁別する
ことを特徴とする。
光を前記ＩＰに照射した時に発生する蛍光の発光強度
と、一つの特定の波長の光を照射した時にＩＰが発生す
る蛍光の発光強度との比を時系列的に連続計測すること
により、そのＩＰが照射された放射線の種類を弁別する
ことを特徴とする。
【００２１】また、本発明の測定に使用される特定の波
長の光は６００ｎｍの波長の光であることを特徴とす
る。
長の光は６００ｎｍの波長の光であることを特徴とす
る。
【００２２】また、本発明は、所定の色素が輝尽発光物
質に添加されたＩＰに、エネルギーの強さの異なる複数
の高エネルギー荷電粒子が照射され、このＩＰに６００
ｎｍの波長の光を照射した時に発生する蛍光の複数の発
光強度と５００ｎｍの波長の光を照射した時に発生する
蛍光の略同一の発光強度との比を計算することにより、
相対量から高エネルギー荷電粒子のエネルギーの強さを
同定することを特徴とする。
質に添加されたＩＰに、エネルギーの強さの異なる複数
の高エネルギー荷電粒子が照射され、このＩＰに６００
ｎｍの波長の光を照射した時に発生する蛍光の複数の発
光強度と５００ｎｍの波長の光を照射した時に発生する
蛍光の略同一の発光強度との比を計算することにより、
相対量から高エネルギー荷電粒子のエネルギーの強さを
同定することを特徴とする。
【００２３】さらに、前記色素は６００ｎｍ程度の波長
の光を吸収する色素であることを特徴とする。
の光を吸収する色素であることを特徴とする。
【００２４】
【作用】発明者は特別な手段を用いないで粒子同定の特
長を見つけるためにＰＳＬ物質の光学的な特性を検討
し、ＰＳＬ物質それ自体が粒子同定の特性をもっている
ことを発見し、次の２つの新しい確証が得られた。まず
第一に、励起スペクトル、すなわちさまざまな波長の光
で励起した後に放出される３１０ｎｍ〜４５０ｎｍの範
囲の蛍光の輝度分布は、照射放射線の種類に依存してい
る。だから、照射放射線の種類は、従来行われている６
３３ｎｍのレーザー光をあてた時の前記蛍光による読み
取りに代わり、数種の励起光、即ちα，β，γ線の場合
は、青，緑（４８０ｎｍ〜５２０ｎｍ）の放射線種に特
有な波長の光と、これを比較するための赤（６００ｎ
ｍ）である特定の波長の光によって区別することができ
る（請求項１〜請求項６）。
長を見つけるためにＰＳＬ物質の光学的な特性を検討
し、ＰＳＬ物質それ自体が粒子同定の特性をもっている
ことを発見し、次の２つの新しい確証が得られた。まず
第一に、励起スペクトル、すなわちさまざまな波長の光
で励起した後に放出される３１０ｎｍ〜４５０ｎｍの範
囲の蛍光の輝度分布は、照射放射線の種類に依存してい
る。だから、照射放射線の種類は、従来行われている６
３３ｎｍのレーザー光をあてた時の前記蛍光による読み
取りに代わり、数種の励起光、即ちα，β，γ線の場合
は、青，緑（４８０ｎｍ〜５２０ｎｍ）の放射線種に特
有な波長の光と、これを比較するための赤（６００ｎ
ｍ）である特定の波長の光によって区別することができ
る（請求項１〜請求項６）。
【００２５】もう一つの発見は、フォトブリーチングあ
るいは照射後暴露について、読み取り光にレーザーのよ
うな強い光ではなくＰＳＬ物質に対して普通の白色蛍光
ランプの微光を使用することによって、ＰＳＬ物質の蛍
光反応を広範囲に変化させることができるということで
ある。ＰＳＬ物質は取扱い上、検出から計測までを通し
て完全な暗箱の中でＰＳＬ物質を取り扱わなければなら
ないという非実用的な面をもっているが、これは粒子弁
別に対して好ましくかつ欠くことのできない効果を与
え、従ってフォトブリーチングの効果を著しく増加させ
るので放射線種弁別はそれだけ明確なものにすることが
できる（請求項１〜請求項６）。
るいは照射後暴露について、読み取り光にレーザーのよ
うな強い光ではなくＰＳＬ物質に対して普通の白色蛍光
ランプの微光を使用することによって、ＰＳＬ物質の蛍
光反応を広範囲に変化させることができるということで
ある。ＰＳＬ物質は取扱い上、検出から計測までを通し
て完全な暗箱の中でＰＳＬ物質を取り扱わなければなら
ないという非実用的な面をもっているが、これは粒子弁
別に対して好ましくかつ欠くことのできない効果を与
え、従ってフォトブリーチングの効果を著しく増加させ
るので放射線種弁別はそれだけ明確なものにすることが
できる（請求項１〜請求項６）。
【００２６】このフォトブリーチングと数種類の波長の
異なる励起光のセットは、α線，β線，ある条件下のγ
線を弁別するのに、ＰＳＬ物質から十分な蛍光反応を引
き起こすことができる。そして、それはＰＳＬ物質の高
性能な特性に手をつけないままで、ＰＳＬ物質自身が持
っている粒子同定性能によって簡単に実現できる。（請
求項１〜請求項６）。
異なる励起光のセットは、α線，β線，ある条件下のγ
線を弁別するのに、ＰＳＬ物質から十分な蛍光反応を引
き起こすことができる。そして、それはＰＳＬ物質の高
性能な特性に手をつけないままで、ＰＳＬ物質自身が持
っている粒子同定性能によって簡単に実現できる。（請
求項１〜請求項６）。
【００２７】以上の手法はいずれも自動化、装置化は容
易であり、現在開発、利用されている装置により読み出
し波長を変えるのみで対応できる。またそれぞれの放射
線に対する感度比を大きく取るにはＰＳＬ物質の膜層の
質、厚さ、構造を変えることで広い範囲の強度比にも対
応可能である。また、多層膜で利用することもできる。
例えば、放射線の物質の透過力の違いを利用して、β線
用の薄膜にγ線用の厚膜を積層することにより、上記効
果をより高めることができる（請求項４）。
易であり、現在開発、利用されている装置により読み出
し波長を変えるのみで対応できる。またそれぞれの放射
線に対する感度比を大きく取るにはＰＳＬ物質の膜層の
質、厚さ、構造を変えることで広い範囲の強度比にも対
応可能である。また、多層膜で利用することもできる。
例えば、放射線の物質の透過力の違いを利用して、β線
用の薄膜にγ線用の厚膜を積層することにより、上記効
果をより高めることができる（請求項４）。
【００２８】また、実験によると、高エネルギー荷電粒
子のエネルギーを変化させて計測すると、５００ｎｍで
の読み出し値はエネルギーに依存しないが、６００ｎｍ
での読み出し値はエネルギーが高くなるに従い小さくな
り、かつ、エネルギーに比例した直線性を示す（請求項
７及び請求項８）。
子のエネルギーを変化させて計測すると、５００ｎｍで
の読み出し値はエネルギーに依存しないが、６００ｎｍ
での読み出し値はエネルギーが高くなるに従い小さくな
り、かつ、エネルギーに比例した直線性を示す（請求項
７及び請求項８）。
【００２９】
【実施例】以下、添付図に基づいて本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は本発明のための実験に使用する装
置の説明図で、分光器１０には４０Ｗのタングステンラ
ンプ１１が内蔵され、輝度と放出光のスペクトルを十分
に安定させるために、図示しない安定化直流電源を用い
て点灯される。光は、光源としての分光器１０から計測
すべき放射線種に特有な波長の光１を暗箱２０，３０の
１ｍｍのスリット２２，３２を通してミラー２１，３１
で反射させＩＰ３３に塗布されたＰＳＬ物質上に点滅さ
せる。
細に説明する。図１は本発明のための実験に使用する装
置の説明図で、分光器１０には４０Ｗのタングステンラ
ンプ１１が内蔵され、輝度と放出光のスペクトルを十分
に安定させるために、図示しない安定化直流電源を用い
て点灯される。光は、光源としての分光器１０から計測
すべき放射線種に特有な波長の光１を暗箱２０，３０の
１ｍｍのスリット２２，３２を通してミラー２１，３１
で反射させＩＰ３３に塗布されたＰＳＬ物質上に点滅さ
せる。
【００３０】この実験に使用されたＩＰは富士写真フィ
ルム（株）製のＢＡＳ３０００が使用され青色の色素が
ＰＳＬに添加されており、６００ｎｍ程度の光を吸収す
る。また、色素添加のない白色のＢＡＳ２０００のＩＰ
では放射線の種類での差が出ないことが確認されてい
る。従って、ＩＰに入れてある色素が重要であり、６０
０ｎｍ以外であっても、適当な色素を入れることで放射
線の飛程が測定できることになる。
ルム（株）製のＢＡＳ３０００が使用され青色の色素が
ＰＳＬに添加されており、６００ｎｍ程度の光を吸収す
る。また、色素添加のない白色のＢＡＳ２０００のＩＰ
では放射線の種類での差が出ないことが確認されてい
る。従って、ＩＰに入れてある色素が重要であり、６０
０ｎｍ以外であっても、適当な色素を入れることで放射
線の飛程が測定できることになる。
【００３１】実験に使用されたＩＰの仕様は下記の如く
である。 １）ＰＳＬ物質のサイズ１２７ｍｍ×１２７ｍｍ ２）表面防護厚さ １０μｍ ３）輝尽性蛍光体層 １５０μｍ ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２
+ ４）指示板 ２５０μｍ このＩＰを暗箱３０の中に入れたＰＳＬ物質への光１の
入射角度は例えば３０度である。光１の強度は適正にセ
ットする。ＰＳＬ物質で励起される蛍光２は、ＰＳＬ物
質に対して正しい角度に設置された光電子増倍管３４で
読み取る。光電子増倍管３４には、２枚のブルーのガラ
スのフィルター３４ａが付設され、絞り口径１５ｍｍの
入り口コリメータが配設されている。フィルタ３４ａの
バンドパス幅は、ｆｗｈｍ（半値幅）で光の波長の３２
０ｍｍ〜４２５ｍｍである。励起後の蛍光は、光電子増
倍管で光電変換され増幅された電気的なパルス信号とし
て多チャンネルの波高分析器を含むＮＩＭモジュールで
解析する。光電子増倍管３４からＮＩＭモジュールまで
は市販のフォトン・カウンティング装置を利用すること
もできる。
である。 １）ＰＳＬ物質のサイズ１２７ｍｍ×１２７ｍｍ ２）表面防護厚さ １０μｍ ３）輝尽性蛍光体層 １５０μｍ ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２
+ ４）指示板 ２５０μｍ このＩＰを暗箱３０の中に入れたＰＳＬ物質への光１の
入射角度は例えば３０度である。光１の強度は適正にセ
ットする。ＰＳＬ物質で励起される蛍光２は、ＰＳＬ物
質に対して正しい角度に設置された光電子増倍管３４で
読み取る。光電子増倍管３４には、２枚のブルーのガラ
スのフィルター３４ａが付設され、絞り口径１５ｍｍの
入り口コリメータが配設されている。フィルタ３４ａの
バンドパス幅は、ｆｗｈｍ（半値幅）で光の波長の３２
０ｍｍ〜４２５ｍｍである。励起後の蛍光は、光電子増
倍管で光電変換され増幅された電気的なパルス信号とし
て多チャンネルの波高分析器を含むＮＩＭモジュールで
解析する。光電子増倍管３４からＮＩＭモジュールまで
は市販のフォトン・カウンティング装置を利用すること
もできる。
【００３２】分光器で励起光の波長を４８０ｎｍから６
００ｎｍまで変化させたときに、中心波長約３７０ｎｍ
のＰＳＬ物質の蛍光２を光電子増倍管３４および波高分
析器を含むＮＩＭモジュールあるいはフォトン・カウン
ティング装置で読み取り計数することにより放射線種の
弁別が可能となる。すなわち、例えばα線のＰＳＬ物質
の記録の読み出しには４８０ｎｍの光が、β線のＰＳＬ
物質の記録の読み出しには５００ｎｍの光が、γ線の記
録の読み出しには５２０ｎｍの光が利用される。つま
り、この３種類の光でＰＳＬ物質の記録を読み出し、６
００ｎｍの光による読み出し値との相対比を求めること
により線種の弁別が可能である。
００ｎｍまで変化させたときに、中心波長約３７０ｎｍ
のＰＳＬ物質の蛍光２を光電子増倍管３４および波高分
析器を含むＮＩＭモジュールあるいはフォトン・カウン
ティング装置で読み取り計数することにより放射線種の
弁別が可能となる。すなわち、例えばα線のＰＳＬ物質
の記録の読み出しには４８０ｎｍの光が、β線のＰＳＬ
物質の記録の読み出しには５００ｎｍの光が、γ線の記
録の読み出しには５２０ｎｍの光が利用される。つま
り、この３種類の光でＰＳＬ物質の記録を読み出し、６
００ｎｍの光による読み出し値との相対比を求めること
により線種の弁別が可能である。
【００３３】次に実験の条件と、図２〜図７について説
明する。ＰＳＬ物質で励起される蛍光２は、ＰＳＬ物質
に対して正しい角度に設置された光電子増倍管３４で読
み取った。光電子増倍管３４には、２枚のブルーのガラ
スのフィルター３４ａが付設され、絞り口径１５ｍｍの
入り口コリメータが配設されている。フィルタのバンド
パス幅は、ｆｗｈｍ（半値幅）で光の波長の３２０〜４
２５ｎｍである。励起後の蛍光は、最終的に２５６チャ
ネルの波高分析器で解析される。光源は、分光器に登載
された４０Ｗのタングステン球であるが輝度と放出光の
スペクトルを十分に安定させるために外部の安定化直流
電源を用いて点灯している。ＩＰに所定時間白色光をあ
てる操作、即ち、フォトブリーチングは、夜に天井に設
置された蛍光灯下の薄暗い部屋の中で暗箱の蓋を解放し
て行われた。室温は２１℃であった。準備した照射ＰＳ
Ｌ物質は次のようなものである。まず、ＰＳＬ物質は照
射前に潜像をすべて消去した。それから、Ａｍ−２４１
（３７ｋＢｑ＝１μＣｉ）のα線で、線源を５．２ｍｍ
の距離におき１日間照射した（図２）。また、β線に関
してはＳｒ−９０（３．７ＭＢｑ＝１００μＣｉ）の線
源を７ｍｍ離して２時間照射した（図３）。また、γ線
に関してはＣｏ−６０（１４ＴＢｑ＝３７０Ｃｉ）の線
源を４０ｃｍ離して１分間照射した（図４）。
明する。ＰＳＬ物質で励起される蛍光２は、ＰＳＬ物質
に対して正しい角度に設置された光電子増倍管３４で読
み取った。光電子増倍管３４には、２枚のブルーのガラ
スのフィルター３４ａが付設され、絞り口径１５ｍｍの
入り口コリメータが配設されている。フィルタのバンド
パス幅は、ｆｗｈｍ（半値幅）で光の波長の３２０〜４
２５ｎｍである。励起後の蛍光は、最終的に２５６チャ
ネルの波高分析器で解析される。光源は、分光器に登載
された４０Ｗのタングステン球であるが輝度と放出光の
スペクトルを十分に安定させるために外部の安定化直流
電源を用いて点灯している。ＩＰに所定時間白色光をあ
てる操作、即ち、フォトブリーチングは、夜に天井に設
置された蛍光灯下の薄暗い部屋の中で暗箱の蓋を解放し
て行われた。室温は２１℃であった。準備した照射ＰＳ
Ｌ物質は次のようなものである。まず、ＰＳＬ物質は照
射前に潜像をすべて消去した。それから、Ａｍ−２４１
（３７ｋＢｑ＝１μＣｉ）のα線で、線源を５．２ｍｍ
の距離におき１日間照射した（図２）。また、β線に関
してはＳｒ−９０（３．７ＭＢｑ＝１００μＣｉ）の線
源を７ｍｍ離して２時間照射した（図３）。また、γ線
に関してはＣｏ−６０（１４ＴＢｑ＝３７０Ｃｉ）の線
源を４０ｃｍ離して１分間照射した（図４）。
【００３４】図２〜４には計測結果を示す。横軸には励
起光の波長が、縦軸にはこの励起光によってＩＰが発生
する蛍光の発光強度と６００ｎｍの励起光によってＩＰ
が発生する蛍光の発光強度との比が示され、それらはフ
ォトブリーチングの時間毎のカーブとして示されてい
る。即ち、ブルーのフィルターを通して輝尽性発光を４
８０ｎｍから６００ｎｍの範囲の励起光それぞれに対し
て計数したものである。すべての計測値は６００ｎｍの
計数に対する比で表現されている。これは、いつも６０
０ｎｍの計測値に関連づけてデータをとることによって
それぞれの読み取り値の光退色効果を補正するために６
００ｎｍの計数に標準化することで一致させたものであ
る。各図の最下段の曲線はフォトブリーチング前のもの
である。フォトブリーチングに係わる時間は図中に示さ
れている。
起光の波長が、縦軸にはこの励起光によってＩＰが発生
する蛍光の発光強度と６００ｎｍの励起光によってＩＰ
が発生する蛍光の発光強度との比が示され、それらはフ
ォトブリーチングの時間毎のカーブとして示されてい
る。即ち、ブルーのフィルターを通して輝尽性発光を４
８０ｎｍから６００ｎｍの範囲の励起光それぞれに対し
て計数したものである。すべての計測値は６００ｎｍの
計数に対する比で表現されている。これは、いつも６０
０ｎｍの計測値に関連づけてデータをとることによって
それぞれの読み取り値の光退色効果を補正するために６
００ｎｍの計数に標準化することで一致させたものであ
る。各図の最下段の曲線はフォトブリーチング前のもの
である。フォトブリーチングに係わる時間は図中に示さ
れている。
【００３５】図５には、α線、β線、γ線計測から得ら
れる結合したＰＳＬ励起スペクトルの一つを示す。下段
の３つの曲線はフォトブリーチングがない状態のもので
あり、上段の３つはそれぞれフォトブリーチング１８０
秒後の状態のものである。粒子弁別の性能は極めて明白
である。粒子同定は単純に４８０ｎｍ、５００ｎｍ、５
２０ｎｍの光と６００ｎｍの光で励起することによつて
実現できる。
れる結合したＰＳＬ励起スペクトルの一つを示す。下段
の３つの曲線はフォトブリーチングがない状態のもので
あり、上段の３つはそれぞれフォトブリーチング１８０
秒後の状態のものである。粒子弁別の性能は極めて明白
である。粒子同定は単純に４８０ｎｍ、５００ｎｍ、５
２０ｎｍの光と６００ｎｍの光で励起することによつて
実現できる。
【００３６】図２〜図５は、フォトブリーチングの増加
で短い波長の励起光に関するＰＳＬ比のはっきりとした
上昇を示している。そして、短い波長の励起光によるＰ
ＳＬは、フォトブリーチングの過程にあっても６００ｎ
ｍのＰＳＬ性能に比べて適切なＰＳＬ性能の高い持続性
を示している。つまり、放射線の種類によって励起光波
長とＰＳＬ比が異なることを示しており、例えば図２で
はフォトブリーチングにも係わらずα線の照射効果は、
励起波長約４８０ｎｍのところで持続的に保存されてい
ることを示している。同様に、図３ではβ線に対して約
５００ｎｍ、図４ではγ線に対して５２０ｎｍとなる。
また、図５は、図２から図４までの結果の相対的な関係
を示したものである。図には示していないが、それらの
光消失（ＦＡＤＩＮＧ）過程でも同様である。
で短い波長の励起光に関するＰＳＬ比のはっきりとした
上昇を示している。そして、短い波長の励起光によるＰ
ＳＬは、フォトブリーチングの過程にあっても６００ｎ
ｍのＰＳＬ性能に比べて適切なＰＳＬ性能の高い持続性
を示している。つまり、放射線の種類によって励起光波
長とＰＳＬ比が異なることを示しており、例えば図２で
はフォトブリーチングにも係わらずα線の照射効果は、
励起波長約４８０ｎｍのところで持続的に保存されてい
ることを示している。同様に、図３ではβ線に対して約
５００ｎｍ、図４ではγ線に対して５２０ｎｍとなる。
また、図５は、図２から図４までの結果の相対的な関係
を示したものである。図には示していないが、それらの
光消失（ＦＡＤＩＮＧ）過程でも同様である。
【００３７】図６は、高エネルギー荷電粒子のエネルギ
ーを変化させて計測したものである。５００ｎｍでの読
み出し値はエネルギーに依存しないが、６００ｎｍでの
読み出し値はエネルギーが高くなるに従い、小さくなっ
ており、図７に示すようにエネルギーに反比例した直線
性を示している。これにより、高エネルギー荷電粒子の
エネルギーの同定が可能である。図６において縦軸は電
流値であるが、読み出し波長の光をＩＰに投射した時に
ＰＳＬが発生する蛍光の発光強度に比例して電子増倍管
３４で発生した微電力を増幅したもので、ＩＰが発生す
る蛍光の発光強度に比例するものである。図７は、図６
に示す１．５ＭｅＶ Ｐｒｏｔｏｎにおける６００ｎｍ
の光の照射による発生電流値と５００ｎｍの光の照射に
よる発生電流値との比を１になるよう換算し、これとの
比較をグラフにしたもので、エネルギーに反比例した直
線性を示している。
ーを変化させて計測したものである。５００ｎｍでの読
み出し値はエネルギーに依存しないが、６００ｎｍでの
読み出し値はエネルギーが高くなるに従い、小さくなっ
ており、図７に示すようにエネルギーに反比例した直線
性を示している。これにより、高エネルギー荷電粒子の
エネルギーの同定が可能である。図６において縦軸は電
流値であるが、読み出し波長の光をＩＰに投射した時に
ＰＳＬが発生する蛍光の発光強度に比例して電子増倍管
３４で発生した微電力を増幅したもので、ＩＰが発生す
る蛍光の発光強度に比例するものである。図７は、図６
に示す１．５ＭｅＶ Ｐｒｏｔｏｎにおける６００ｎｍ
の光の照射による発生電流値と５００ｎｍの光の照射に
よる発生電流値との比を１になるよう換算し、これとの
比較をグラフにしたもので、エネルギーに反比例した直
線性を示している。
【００３８】
【発明の効果】以上、詳細に説明した本発明によれば下
記のような効果を奏するものである。 (1) 従来のスミヤ表面汚染検査法（ふきとり式放射性表
面汚染測定方法）の欠点を解消し、本発明の方法によれ
ば、プレートを一定時間、配管などの汚染部に接触さ
せ、プレートがその線種環境を記憶してくるので精度向
上が期待できる。
記のような効果を奏するものである。 (1) 従来のスミヤ表面汚染検査法（ふきとり式放射性表
面汚染測定方法）の欠点を解消し、本発明の方法によれ
ば、プレートを一定時間、配管などの汚染部に接触さ
せ、プレートがその線種環境を記憶してくるので精度向
上が期待できる。
【００３９】即ち、線種が区別できることで、現在使わ
れているスミヤ表面汚染検査法の問題点、汚染の線種の
分布、感度、信頼性などの問題点が解消でき、高い感度
によってより確実な検査が可能となる。将来スミヤ法に
代わる検査方法として位置づけられる。
れているスミヤ表面汚染検査法の問題点、汚染の線種の
分布、感度、信頼性などの問題点が解消でき、高い感度
によってより確実な検査が可能となる。将来スミヤ法に
代わる検査方法として位置づけられる。
【００４０】(2) 中性子利用によるイメージングで線源
のｎ／γ（中性子線／γ線）比が悪いために映像が不鮮
明であった点が改善でき、感度を高くすること、空間分
解能の高いことと併せて中性子映像を著しく改善でき
る。また、長時間の計測が可能になれば低いレベルの放
射線源、高い温度環境での測定も可能となる。
のｎ／γ（中性子線／γ線）比が悪いために映像が不鮮
明であった点が改善でき、感度を高くすること、空間分
解能の高いことと併せて中性子映像を著しく改善でき
る。また、長時間の計測が可能になれば低いレベルの放
射線源、高い温度環境での測定も可能となる。
【００４１】(3) 従来の計測器では困難な、高いγ線場
で微量のα線の汚染検査が可能となる。
で微量のα線の汚染検査が可能となる。
【００４２】(4) 放射線個人モニタとして一種類のＰＳ
Ｌ物質を使用することで、線種毎の被量が測定できる。
特に従来やや困難、やっかいな計測を強いられている中
性子個人モニタとしての応用が期待できる。
Ｌ物質を使用することで、線種毎の被量が測定できる。
特に従来やや困難、やっかいな計測を強いられている中
性子個人モニタとしての応用が期待できる。
【図１】本発明の一実施例を示す実験装置の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例を示し、α線が照射されたＩ
Ｐに４８０ｎｍ〜６００ｎｍの光を照射した場合に、Ｉ
Ｐから発生する蛍光の発光強度を示すグラフであって、
フォトブリーチングの時間毎のカーブを示す。
Ｐに４８０ｎｍ〜６００ｎｍの光を照射した場合に、Ｉ
Ｐから発生する蛍光の発光強度を示すグラフであって、
フォトブリーチングの時間毎のカーブを示す。
【図３】本発明の一実施例を示し、β線が照射されたＩ
Ｐに４８０ｎｍ〜６００ｎｍの光を照射した場合に、Ｉ
Ｐから発生する蛍光の発光強度を示すグラフであって、
フォトブリーチング毎のカーブを示す。
Ｐに４８０ｎｍ〜６００ｎｍの光を照射した場合に、Ｉ
Ｐから発生する蛍光の発光強度を示すグラフであって、
フォトブリーチング毎のカーブを示す。
【図４】本発明の一実施例を示し、γ線が照射されたＩ
Ｐに４８０ｎｍ〜６００ｎｍの光を照射した場合に、Ｉ
Ｐから発生する蛍光の発光強度を示すグラフであって、
フォトブリーチングの時間毎のカーブを示す。
Ｐに４８０ｎｍ〜６００ｎｍの光を照射した場合に、Ｉ
Ｐから発生する蛍光の発光強度を示すグラフであって、
フォトブリーチングの時間毎のカーブを示す。
【図５】本発明の一実施例を示し、α線、β線、γ線計
測から得られるＰＳＬ励起スペクトルの一つを示し、下
段の３つの曲線はフォトブリーチングが無い状態のも
の、上段の３つの曲線はフォトブリーチング８０秒後の
状態のものを示す図である。
測から得られるＰＳＬ励起スペクトルの一つを示し、下
段の３つの曲線はフォトブリーチングが無い状態のも
の、上段の３つの曲線はフォトブリーチング８０秒後の
状態のものを示す図である。
【図６】本発明の一実施例を示し、高エネルギーの荷電
粒子のエネルギーを変化させた時のＰＳＬ励起スペクト
ルである。
粒子のエネルギーを変化させた時のＰＳＬ励起スペクト
ルである。
【図７】図６に示す高エネルギー荷電粒子のエネルギー
を変化させたグラフから、エネルギーの強さと読み出し
値（発生した蛍光の強さ）との関係のグラフを作成した
ものである。
を変化させたグラフから、エネルギーの強さと読み出し
値（発生した蛍光の強さ）との関係のグラフを作成した
ものである。
１ 光 ２ 蛍光 １０ 分光器 １１ タングステンランプ ２０，３０ 暗箱 ２１，３１ ミラー ２２，３２ スリット ３３ ＩＰ ３４ 光電子増倍管 ３４ａ フィルター
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01T 1/10 G01T 1/00 G01T 1/164 G21K 4/00
Claims (8)
- 【請求項１】 所定の色素が輝尽発光（ＰＳＬ）物質に
添加されたＩＰに各種の放射線が照射され、このＩＰに
所定時間白色光をあてた後、このＩＰに同一分光器で発
生させた計測すべき数種の放射線種に特有な数種の波長
の光を順次照射しつつ、そのＩＰが発生する蛍光のそれ
ぞれの発光強度を測定し、前記数種の放射線種に特有な
波長の光を照射した時にＩＰが発生する蛍光の発光強度
と、一つの特定の波長の光を照射した時にＩＰが発生す
る蛍光の発光強度との比を順次計算することにより、そ
のＩＰが照射された数種の放射線の種類を弁別すること
を特徴とする輝尽発光物質を使用した放射線種弁別方
法。 - 【請求項２】 所定の色素が輝尽発光（ＰＳＬ）物質に
添加されたＩＰに各種の放射線が照射され、このＩＰに
所定時間白色光をあてた後、このＩＰに計測すべき放射
線種に特有な波長の光を照射しつつ、そのＩＰが発生す
る蛍光の発生強度を測定し、前記測定すべき線種に特有
な波長の光を照射した時にＩＰが発生する蛍光の発光強
度と一つの特定の波長の光を照射した時にＩＰが発生す
る蛍光の発光強度との比を計算することにより、前記計
測すべき放射線の種類を弁別することを特徴とする輝尽
発光物質を利用した放射線種弁別方法。 - 【請求項３】 前記色素は６００ｎｍ強度の波長の光を
吸収する色素であることを特徴とする請求項１または２
記載の輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法。 - 【請求項４】 ＩＰに塗布された輝尽発光（ＰＳＬ）物
質の質、膜層厚及びＰＳＬ物質の層上にコーティングさ
れた保護膜の質や厚さを変えることにより、放射線種の
弁別を行うことを特徴とする請求項１，２または３記載
の輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法。 - 【請求項５】 放射線種に特有な波長の光を前記ＩＰに
照射した時に発生する蛍光の発光強度と、一つの特定の
波長の光を照射した時にＩＰが発生する蛍光の発光強度
との比を時系列的に連続計測することにより、そのＩＰ
が照射された放射線の種類を弁別することを特徴とする
請求項１，２，３または４記載の輝尽発光物質を利用し
た放射線種弁別方法。 - 【請求項６】 前記一つの特定の波長の光は６００ｎｍ
の波長の光であることを特徴とする請求項１，２，３，
４または５記載の輝尽発光物質を利用した放射線種弁別
方法。 - 【請求項７】 所定の色素が輝尽発光物質に添加された
ＩＰに、エネルギーの強さの異なる複数の高エネルギー
荷電粒子が照射され、このＩＰに６００ｎｍの波長の光
を照射した時に発生する蛍光の複数の発光強度と５００
ｎｍの波長の光を照射した時に発生する蛍光の略同一の
発光強度との比を計算することにより、相対量から高エ
ネルギー荷電粒子のエネルギーの強さを同定することを
特徴とする輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法。 - 【請求項８】 前記色素は６００ｎｍ程度の波長の光を
吸収する色素であることを特徴とする請求項７記載の輝
尽発光物質を利用した放射線種弁別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24858694A JP3015685B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24858694A JP3015685B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886876A JPH0886876A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3015685B2 true JP3015685B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=17180330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24858694A Expired - Lifetime JP3015685B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 輝尽発光物質を利用した放射線種弁別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015685B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010203863A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Toshiba Corp | 放射性廃棄物検査方法及び放射性廃棄物検査装置 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP24858694A patent/JP3015685B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0886876A (ja) | 1996-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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