JP3980452B2

JP3980452B2 - 放射線検出装置

Info

Publication number: JP3980452B2
Application number: JP2002255535A
Authority: JP
Inventors: 宏隆酒井; 公一山田; 彰柚木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004093384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光体を利用した放射線検出装置に係り、特に光の吸収特性の向上および外部圧力に対する強度特性の向上等を図った放射線検出装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、放射線入射部を有する筐体内に放射線により発光する発光体を設け、この発光体で発生した光を光検出器により検出する構成の放射線検出装置が知られている（例えば特開２００１−２２８２５２号公報等）。
【０００４】
このような発光体を利用した放射線検出装置においては、透過性の小さい放射線、特にα線、電子線の測定に際して、放射線を検出する個所に到達する以前の入射部、すなわち筐体の開口に設けられる入射壁等を透過する透過距離は短い方が減衰が少なく有利である。
【０００５】
しかしその反面、入射部が遮光及び外部圧力等の外力からの保護の役割を担う場合には、入射壁の厚さ等に基づく透過距離を短くすることは材質面等から極めて困難となる。特に、検出装置外部と内部との間に、ポンプによる周辺の気体の流量制御などにより圧力差が生じる場合には、透過部がこのような気圧差に耐えることも要求されるため、強度面から透過部の厚さは大きくせざるを得ない。
【０００６】
また、発光体において放射線による吸収エネルギを光に変換し、その光を光検出器で電気信号に変換して放射線を検知する機構が多く採用されているが、特に透過性の小さい放射線の測定に際しては、発光体での放射線による発光総量が少ないため、光の収集効率を高める必要があるにも拘らず、通常では光センサの形状と発光体の形状とが異なるため、必ずしも高い光の収集が果たせない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、透過性の小さい放射線の測定等に適用する放射線検出器においては、入射壁等を透過する透過距離は短いことが有利であるのに対し、従来構造では外部との圧力差等に起因する強度面から必ずしも透過距離を短くすることができず、光の吸収特性面および外部圧力に対する強度特性が十分に発揮できない等の問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、透過性の小さい放射線であっても、減衰が十分に小さく、発光体で放射線により生じた光を十分に集光可能であり、かつ外部的な力や圧力変動による破損についても効果的に防止することができる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明では、少なくとも一側面が放射線入射部として開口した筐体と、この筐体の前記放射線入射部に設けられ、放射線が透過可能で、光の入射を阻止する機能を有する放射線透過壁と、前記筐体内に設けられ、前記放射線透過壁を透過して入射した放射線により発光する発光体と、前記筐体内に設けられ、前記発光体で発生した光を集光する集光体と、前記筐体内に設けられ、前記集光体で集光した光を検出する光検出器と、前記筐体内に設けられ、前記筐体の内部と外部との圧力差の影響を緩和する圧力抜き用の管とを備え、前記圧力抜き用の管は、前記圧力抜き用の管を通しての光が前記光検出器に到達しない渦巻状の形状であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、少なくとも一側面が放射線入射部として開口した筐体と、この筐体の前記放射線入射部に設けられ、放射線が透過可能で、光の入射を阻止する機能を有する放射線透過壁と、前記筐体内に設けられ、前記放射線透過壁を透過して入射した放射線により発光する発光体と、前記筐体内に設けられ、前記発光体で発生した光を集光する集光体と、前記筐体内に設けられ、前記集光体で集光した光を検出する光検出器と、前記筐体内に設けられ、前記筐体の内部と外部との圧力差の影響を緩和する圧力抜き用の管とを備え、前記圧力抜き用の管は、前記圧力抜き用の管を通しての光が前記光検出器に到達しないよう矩形状に折れ曲げられた形状であることを特徴とする放射線検出装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
第１実施形態（図１）
図１は、本発明の第１実施形態による放射線検出装置を示す縦断面図である。
【００１９】
この放射線検出装置１は概略的に、図１に示すように、例えば直方体状の筐体２を備え、この筐体２の一側面（図１の上面）が放射線入射部３として開口している。この筐体２の放射線入射部３には、放射線が透過可能で、光の入射を阻止する機能を有する放射線透過壁４が水平に設けられている。放射線は、図１に矢印ａで示すように、上方から下方に向って照射され、放射線透過壁４を透過して筐体２内に入射される。
【００２０】
筐体２内の放射線入射部３側（図１の上部）には、放射線透過壁４を透過して入射した放射線により発光する発光体５が放射線透過壁４の内面に密着して一体的に設けられている。また、筐体２内の発光体５の下部位置には、発光体５で発生した光を集光するための例えば直方体状の集光体６が設けられている。この集光体６の入光面（図１の上面）は、発光体５の内面（図１の下面）と密接した状態となっている。さらに、集光体６の下方には、集光体６によって集光された光を検出する光検出器７が設けられている。この光検出器７は集光体６よりも小形な直方体状のもので、その入光面（図１の上面）が集光体６の出力側の面（図１の下面）に密接状態となっている。
【００２１】
このように、放射線透過壁４に発光体５、集光体６および光検出器７が接合した構成となっていることにより、放射線透過性能の向上が図れるとともに、この放射線透過部分の剛性が全体として高まり、従来構成に比して強度が高められる。また、強度向上により、筐体２の内外圧の差による荷重等に対する放射線透過壁４の強度も従来に比して向上する。
【００２２】
さらに、本実施形態の放射線検出装置１においては、放射線透過壁４が、金属蒸着フィルム等からなる遮光膜としての薄いシート材を複数枚重ねることにより、積層体として構成されている。この積層体を構成する各遮光膜は、互いに厚さが異なっている。例えば、外部に接する遮光膜（上面側のもの）については、厚さが相対的に大きく、強度が十分なものが適用されている。また、内面側の遮光膜（下面側のもの）については強度が十分でないものの、遮光性については十分なものが適用されている。これにより、結果としてすべての遮光膜を厚い物とした場合と同等の耐久性と遮光性とを兼ね備えた遮光部を実現することができる。
【００２３】
このように、放射線透過壁４として複数枚の遮光膜を重合し、その遮光膜の厚さが異なることにより、外力による破損に対する防護と、十分な遮光性能がさらに向上する。
【００２４】
また、本実施形態の放射線検出装置１においては、集光体６が透光性の固体により構成されている。この集光体６の発光体５に対向して接する面（図１の上面全体）および光検出器７に対向して接する面（図１の下面の中央部分）は光の透過面８とされている。一方、集光体６の他の面、すなわち外周側面の全体および下面の周囲部が、固体内部に光を反射する反射面９となっている。この反射面９は、例えば白色塗料の塗布、または金属の蒸着等により形成され、これにより固体内部への光の反射効果を生じるようになっている。
【００２５】
このように、集光体６として光透過性の固体を採用し、そのうち一方向面より、発光体５の光を集光し、別の１面からの光を光検出器７で検出し、残りの面を固体内部に光を反射するような処理を施すことにより、発光体５の光の放散等が防止され、高い光収集効率を達成することができる。
【００２６】
本実施形態によれば、測定対象の放射線が透過可能で、かつ光の入射を阻止する放射線透過壁４と、入射した放射線に対して発光する発光体５と、発光体５で発生した光を集光する集光体６と、集光体６で集光された光を検出する光検出器７とこれらを収納する、圧力差を低減させる機構を有する筐体２により、透過性の小さい放射線の減衰が十分に小さい上、外部的な力や圧力変動による破損を防ぐ透過部を有し、発光体５で放射線により生じた光を十分に集光可能な構造を有する放射線検出装置を実現することができる。
【００２７】
第２実施形態（図２、図３）
図２は本発明の第２実施形態を示す縦断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図（横断面図）である。なお、本実施形態においては、放射線の入射方向ａが下方から上方に向く態様で示されている。すなわち、筐体２の開口は下面側に向き、放射線透過壁４は筐体２の下面側に配置されている。そして筐体２内の発光体５、集光体６および光検出器７等の配置は、第１実施形態と逆に下方から上方に向って接合された構成となっている。但し、これらの構成および機能については、第１実施形態と同様であるから、説明を省略する。
【００２８】
本実施形態の放射線検出装置１においては、図２および図３に示すように、筐体２内に、この筐体２の外部との圧力差を緩和する圧力抜き用の管１０が設けられている。この圧力抜き用の管１０は、筐体２の内部と外部とを連通する状態で設けられ、筐体２の内外部にて通気可能とすることにより、筐体２の内部と外部との圧力差の影響を緩和する構成となっている。なお、本実施形態の管１０の断面形状は円形である。そして、この管１０の筐体２内に挿入された部分は、例えば筐体２内の周側壁内に沿って巻回する渦巻形状とされ、この管１０内の連通路を通して外部からの光が光検出器７に到達することを防止するようになっている。
【００２９】
本実施形態によれば、圧力抜き用の管１０を設けることで、筐体２内部と外部の圧力差を軽減し、圧力差による遮光膜部に要求される耐久性を軽減させることができ、圧力変動の影響を緩和することで放射線透過壁４に必要とした強度要求を下げた放射線検出装置構成とすることが可能となるとともに、検出器内外の圧力差を緩和する圧力抜き用の管１０を渦巻状の形状としたことにより、その管１０を通しての光が光検出器７に到達しない放射線検出装置とすることができる。
【００３０】
第３実施形態（図４、図５）
図４は本発明の第３実施形態を示す縦断面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図（横断面図）である。なお、本実施形態においても、放射線の入射方向が下方から上方に向く態様で示されている点は第２実施形態と同様である。
【００３１】
図４および図５に示すように、本実施形態の放射線検出装置１においても、筐体２内に検出器内外の圧力差を緩和する圧力抜き用の管１０が設けられているが、その管１０の曲がり形状が第２実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態では、圧力抜き用の管１０が平面視で矩形状に曲げられている。すなわち、管１０が筐体２の内側周面に沿って曲げられた構成となっている。なお、本実施形態の管１０の断面形状は矩形である。
【００３２】
本実施形態によっても、第２実施形態と同様に、圧力差の影響を緩和すると共に、その通路を通しての光が光検出器７に到達しない放射線検出装置とすることができるが、本実施形態の場合には、管１０が複数箇所で折れ曲がった通路形状となるため、圧力抜き用の通路内を通って光検出器７まで容器外の光が達することが一層確実に防止され、さらに曲がった個所を設けることで圧筐体２内の中央側のスペースにおける邪魔となる要素が大幅に低くなる。
【００３３】
第４実施形態（図６）
図６は本発明の第４実施形態を示す縦断面図である。なお、本実施形態は第１実施形態と同様に、放射線の入射方向が上方から下方に向く態様で示されている。
【００３４】
図６に示す放射線検出器が前記各実施形態と異なる点は、集光体６の発光体５側が、その発光体５の光出力部と同形状とし、光検出器７側はその光検出器７の光の入射部と同形状とされている点である。すなわち、集光体６はテーパ付きの形状とされている。他の構成については、前記各実施形態と同様であるから説明を省略する。
【００３５】
本実施形態によれば、固体状の集光体６として、光検出器７側は光検出器７の光の入射部と同形状とし、発光体５側は発光体５の光出力部と同形状とすることにより、さらに高い光収集効率を達成することができる。
【００３６】
第５実施形態（図７）
図７は本発明の第５実施形態を示す縦断面図である。なお、本実施形態は第１実施形態と同様に、放射線の入射方向が上方から下方に向く態様で示されている。
【００３７】
本実施形態が前記各実施形態と異なる点は、集光体６を容器内部に光透過性の液体を充填した構成とし、この集光体６の容器の内壁に光を反射する処置を施した点にある。
【００３８】
すなわち、図７に示すように、本実施形態では、集光体６が容器状とされ、その内部に光透過性の液体１１が充填されている。そして、この容器としての集光体６内壁部には、光を反射する処置が施されている。また、光検出器７の一部は、容器状の集光体６内に挿入され、容器または液体１１と接する構造とされている。これにより、集光体６と光検出器７との重なり部分において屈折率が良くなり、検出感度を向上することができる。
【００３９】
本実施形態によれば、集光体６内壁に光を反射する処置を施すとともに、集光体６と光検出器７とが接する構造としたことにより、検出感度を向上し、高い光収集効率を達成することができる。
【００４０】
第６実施形態（図８）
図８は本発明の第６実施形態を示す縦断面図である。なお、本実施形態は第２および第３実施形態と同様に、放射線の入射方向が下方から上方に向く態様で示されている。また、本実施形態では、筐体２に設けられる放射線透過壁４、発光体５、集光体６および光検出器７等の構成について図示が省略されている。
【００４１】
図８に示すように、本実施形態では、圧力抜き用の管１０の少なくとも一部が筐体２の内側と外側との圧力差に対応して体積が変化する構造となっている。この管１０は、例えば一部がゴム等の弾性体１２により構成され、伸縮性の袋状となっている。すなわち、筐体２内に挿入された管１０の先端部分にゴム等の伸縮性の素材で作成した袋を設けたものである。
【００４２】
このような構成によると、例えば筐体２の内外に気圧差が生じた場合、この伸縮性の素材が膨らむことで装置内部の容積が少なくなり、内外の気圧差が緩和される。すなわち、検出器内外の圧力差を緩和する圧力抜き用の管１０の装置内先端に内側と外側の圧力差に応じて体積が変化することにより、圧力差の影響を直接緩和することができるとともに、袋状等として筐体２の内部と外部とを遮蔽状態とすることができるので、管１０内の空間を通して光が光検出器７に全く到達せず、さらに外部の湿度等の影響を受けにくいという効果を得ることができる。さらに、内部と外部の気密が保たれることで、外部環境にある湿度や腐食性ガス等の影響を受けにくくすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明に係る放射線検出器によれば、透過性の小さい放射線の減衰が十分に小さい上、外部的な力や圧力変動による破損を効果的に防止することができ、発光体で放射線により生じた光を十分に集光可能な構造を有する放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の第２実施形態を示す縦断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図（横断面図）。
【図４】本発明の第３実施形態を示す縦断面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図（横断面図）。
【図６】本発明の第４実施形態を示す縦断面図。
【図７】本発明の第５実施形態を示す縦断面図。
【図８】本発明の第６実施形態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…放射線検出装置、２…筐体、３…放射線入射部、４…放射線透過壁、５…発光体、６…集光体、７…光検出器、８…透過面、９…反射面、１０…管、１１…液体、１２…弾性体。

Claims

少なくとも一側面が放射線入射部として開口した筐体と、この筐体の前記放射線入射部に設けられ、放射線が透過可能で、光の入射を阻止する機能を有する放射線透過壁と、前記筐体内に設けられ、前記放射線透過壁を透過して入射した放射線により発光する発光体と、前記筐体内に設けられ、前記発光体で発生した光を集光する集光体と、前記筐体内に設けられ、前記集光体で集光した光を検出する光検出器と、前記筐体内に設けられ、前記筐体の内部と外部との圧力差の影響を緩和する圧力抜き用の管とを備え、前記圧力抜き用の管は、前記圧力抜き用の管を通しての光が前記光検出器に到達しない渦巻状の形状であることを特徴とする放射線検出装置。
少なくとも一側面が放射線入射部として開口した筐体と、この筐体の前記放射線入射部に設けられ、放射線が透過可能で、光の入射を阻止する機能を有する放射線透過壁と、前記筐体内に設けられ、前記放射線透過壁を透過して入射した放射線により発光する発光体と、前記筐体内に設けられ、前記発光体で発生した光を集光する集光体と、前記筐体内に設けられ、前記集光体で集光した光を検出する光検出器と、前記筐体内に設けられ、前記筐体の内部と外部との圧力差の影響を緩和する圧力抜き用の管とを備え、前記圧力抜き用の管は、前記圧力抜き用の管を通しての光が前記光検出器に到達しないよう矩形状に折れ曲げられた形状であることを特徴とする放射線検出装置。