JP4091148B2 - 放射線検出器及びそれを用いた放射線モニタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体から放出される放射線を検出して放射能レベルを測定する放射線検出器及びそれを用いた放射線モニタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射性物質取扱い関連施設においては、放射能汚染の有無を測定するために各種の放射線モニタが使用されている。すなわち、体表面モニタ、体内モニタ、物品モニタ、衣服（ランドリ）モニタ、ダストモニタ、エリアモニタ、ガスモニタ、水モニタ等が使用されている。また、放射能物質の量を測定するプロセスモニタや放射能物質の核分裂管理を行うプロセスモニタも使用されている。そして、これら放射線モニタには、大面積検出器や２線種以上の放射線を同時測定する放射線検出器が用いられている。ここで、放射線モニタに使用されている放射線検出器について説明する。
（１）α線検出器
α線検出器としては、ＺｎＳシンチレーション検出器やガスフロー検出器が多く使用されているが、いずれも大面積化するには問題があった。ＺｎＳシンチレーション検出器は、α線がＺｎＳと反応して発光する光を集光することにより、α線を測定するようにしたものであるので、大面積発光部の光を等感度に集光するには、複雑で大体積の集光装置が必要であった。また、ガスフロー検出器は、大面積にするとノイズ及び自然計数が多くなる欠点があった。
（２）中性子線検出器（ｎ線検出器）
中性子線検出器としては、3Ｈｅ比例計数管や半導体検出器等があるが、大面積検出器は供給されていないので、大面積測定ができなかった。
（３）α／β線複合検出器
α／β線複合検出器は、α線シンチレータとしてのＺｎＳシンチレーション検出器と、β線シンチレータとしてのプラスチックシンチレーション検出器とを組み合わせた検出器、ガスフロー検出器とプラスチックシンチレーション検出器とを組み合わせた検出器が多く供給されているが、（１）項のα線検出器の欠点がある。また、α線とβ線との分離特性が悪い（α線測定系にβ線計数が混入するβ線測定系にα線計数が混入する）という問題があった。
（４）γ／ｎ線複合検出器
γ／ｎ線複合検出器は、エリアモニタ、放射能物質用プロセスモニタで使用するが、２線種測定できる大面積で小型検出器は供給されていない。小面積大型であり分離した２個の検出器である。
（５）α／β／γ線複合検出器
α／β／γ線複合検出器は、物品モニタ、衣服モニタで使用するが、大面積で小型検出器は供給されていない。現状では大面積大型検出器である。β／γ線検出器においては、検出感度を高めるためには鉛等の放射線遮蔽材を必要とするが、検出器が小型化できないために多量の遮蔽材を必要としていた。
（６）汚染モニタ
α線用、β線用、γ線用の各々別検出器を用いたモニタが多い。一部のモニタでα／β線同時測定型モニタがあるが、前述したように、α／β分離特性が悪く厚型検出器である。β／γ線一体型モニタも一部供給されているが、β線検出部が厚いために鉛シールド厚が厚い等の欠点があった。
（７）ダストモニタ、プロセス放射線モニタ
α線、β線、γ線用の各々別検出器を用いたモニタが多い。一部のモニタでα／β同時測定を行っているが、分離測定精度が悪い。
（８）核分裂モニタ用プロセスモニタ
ｎ（中性子）線、γ線用の各々別検出器を用いていた。
（９）エリアモニタ
大面積中性子エリアモニタ検出器は供給されていない。β線用、ｎ線用、γ線用各々別検出器を用いたモニタであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は、従来のα／β線複合検出器の説明図である。α線及びβ線を検出する放射線検出部１は箱体のケース２内に構成され、α線はケース２の上部に設けられた遮光膜３を透過し、α線シンチレータ４であるＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータと反応して発光する。発光した光はβ線シンチレータ５を透過し、ライトガイド６により集光されて光電変換器７に入り電気信号に変換される。同様に、β線は遮光膜３及びα線シンチレータ４を透過し、β線シンチレータ５と反応して発光する。発光した光は、ライトガイド６により集光され光電変換器７に入り電気信号に変換される。
【０００４】
α線の検出及びβ線検出には、感度均等性（感度分布特性）が要求される。そこで、例えば、±２０％の感度均等性を得るには、ライトガイド６を複雑で大型化する必要がある。このため、α／β線複合検出器を薄型化することが難しく、大面積検出面の検出が困難であるという欠点があった。また、物品モニタ等では大面積β線検出器を用いるが、大型検出器となるため、鉛等の放射線遮蔽材も多量に使用していた。
【０００５】
図１１は、従来のα／β線複合検出器の測定回路図である。放射線検出部１においてα線又はβ線により１箇所で発光した光は、ライトガイド６により２個の光電変換器７に入射し、各々で電気信号に変換される。電気信号はα／β線分離回路８により、波高値の差又はパルス立上がり時間の差によりα線とβ線との信号に分離される。α線の信号は２個のα線パルス増幅回路９で増幅され、β線の信号は２個のβ線パルス増幅回路１０で増幅される。
【０００６】
そして、α線の信号はα線用同時計数回路１１でノイズとα線信号とを弁別判定される。同様に、β線の信号はβ線用同時計数回路１２でノイズとβ線信号とを弁別判定される。α線用同時計数回路１１では、２個の増幅回路９から同時に信号が入力されたときα線信号としてパルス出力する。同様に、β線用同時計数回路１２では、２個の増幅回路１０から同時に信号が入力されたときβ線信号としてパルス出力する。
【０００７】
図１２に波高値でα／β線を分離した場合のα／β線分離特性の例を示す。図１２に示すように、ノイズ領域Ｓ１、β線計数領域Ｓ２、α線計数領域Ｓ３であるので、波高値Ｖ１〜Ｖ２をβ線測定系とし、波高値がＶ２以上でα線測定系とする。従って、β線測定系にα線パルスが混入していることが判る。このように、従来方式では、β線測定系にα線パルスが混入しており、その混入割合は１０％以上〜数１０％となる。
【０００８】
以上のように、従来のα／β線複合検出器では、薄型化することが難しく大面積検出面の検出が困難であり、また、α線とβ線との分離が正確に行われないという欠点があるため、従来はα線用とβ線用との２種類の検出器を使用し、別々に測定することが多かった。この場合、２回測定する必要があり、放射線管理区域から退出する際に利用する体表面モニタ、物品モニタに測定待ちの人行列ができる状態であった。
【０００９】
本発明の目的は、感度均等性を保ち薄型化が可能で、β線測定系へα線パルスの混入割合を抑制できる放射線検出器及びそれを利用した放射線モニタを得ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる放射線検出器は、被検体から放出される放射線を検出して放射能レベルを測定する放射線検出器において、α線検出手段と、β線検出手段と、光電変換器とを備え、前記α線検出手段は、放射線のうちα線により発光するα線シンチレータと、前記α線シンチレータの片面に設けられ外部からの光を遮光する第１の遮光膜と、前記α線シンチレータの前記第１の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記α線シンチレータの発光を集光するライトガイドと、前記α線シンチレータの前記第１の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記α線シンチレータの発光を前記ライトガイドを経由して前記光電変換器に導く第１のファイバ状波長シフタとを備え、前記β線検出手段は、
放射線のうちβ線により発光するβ線シンチレータと、前記β線シンチレータの片面に設けられ、かつ、前記α線検出手段の第１の遮光膜が設けられた面と反対側の面に設けられて外部からの光を遮光する第２の遮光膜と、前記β線シンチレータの前記第２の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記β線シンチレータの発光を前記光電変換器に導く第２のファイバ状波長シフタとを備え、前記光電変換器は、前記第１のファイバ状波長シフタで導かれる前記α線シンチレータの発光を電気信号に変換する第１の光電変換器と、前記第２のファイバ状波長シフタで導かれる前記β線シンチレータの発光を電気信号に変換する第２の光電変換器とを備えたものである。
【００１１】
請求項１の発明に係わる放射線検出器では、外部からの光は遮光膜で遮光され、入射されたα線によりα線シンチレータで発光する。α線シンチレータでの発光はライトガイドで集光されファイバ状波長シフタで光電変換器に導かれ、光電変換器で電気信号に変換されα線が検出される。
【００１６】
また、請求項１の発明に係わる放射線検出器は、α線シンチレータに遮光膜を介してβ線により発光するβ線シンチレータを設けたものである。
【００１７】
請求項１の発明に係わる放射線検出器では、α線シンチレータによりα線が検出され、β線によりβ線シンチレータが発光してβ線が検出される。
【００１８】
請求項２の発明に係わる放射線検出器は、請求項１の発明に係わる放射線検出器において、γ線検出手段を備え、前記γ線検出手段は、前記α線検出手段及び前記β線検出手段を保持及び遮光をする保持板と、前記保持板の下面に設けられγ線により発光するγ線シンチレータと、前記γ線シンチレータで発光した光を第３の光電変換器に導く第３のファイバ状波長シフタとを備えたものである。
【００１９】
請求項２の発明に係わる放射線検出器では、請求項１の発明の作用に加え、γ線によりγ線シンチレータが発光してγ線が検出される。
【００２０】
請求項３の発明に係わる放射線検出器は、請求項１又は請求項２に係わる放射線検出器において、前記α線シンチレータ、前記β線シンチレータ又は前記γ線シンチレータに対してそれぞれ複数本の前記ファイバ状波長シフタを設け、さらにそれらの複数本のファイバ状波長シフタに対応して複数個の前記光電変換器を設け、複数個の前記光電変換器の出力を同時計数する同時計数回路を設けたものである。
【００２１】
請求項３の発明に係わる放射線検出器では、請求項１又は請求項２の発明の作用に加え、α線、中性子線、β線又はγ線に対してそれぞれ、設けられた複数本のファイバ状波長シフタにより感度分布特性を向上させ、それらの複数本のファイバ状波長シフタに対応して設けられた複数個の光電変換器によりノイズ低減を実現する。そして、同時計数回路にて複数個の光電変換器の出力を同時計数し検出精度を向上させる。
【００２２】
請求項４の発明に係わる放射線モニタは、請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の放射線検出器と、２〜３線種の放射線を同時に測定する演算測定部とを備えたものである。
【００２３】
請求項４の発明に係わる放射線モニタでは、請求項１乃至請求項３の放射線検出器のいずれかで放射線を検出し、演算測定部で２〜３線種の放射線を同時に測定する。
【００２４】
請求項５の発明に係わる放射線モニタは、請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器と、α／β線又はα／β／γ線を分離測定し２〜３種放射線の割合変化を演算する演算測定部と、前記演算測定部の演算測定結果を放射能物質の核種変化として表示する表示器とを備えたものである。
【００２５】
請求項５の発明に係わる放射線モニタでは、請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器で放射線を検出し、演算測定部でα／β線又はα／β／γ線を分離測定し２〜３種放射線の割合変化を演算する。そして、演算測定部の演算測定結果を放射能物質の核種変化として表示器に表示する。
【００２８】
請求項６の発明に係わる放射線モニタは、請求項２又は請求項３に記載の放射線検出器と、２〜３線種の放射線を独立に測定し各線種ごとの線量から線種別又は線種合計値の線量当量を測定する演算測定部と、演算測定部の演算測定結果を表示する表示器とを備えたものである。
【００２９】
請求項６の発明に係わる放射線モニタでは、請求項２又は請求項３に記載の放射線検出器で放射線を検出し、演算測定部で２〜３線種の放射線を独立に測定し各線種ごとの線量から線種別又は線種合計値の線量当量を測定し、演算測定部の演算測定結果を表示器に表示する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図である。この第１の実施の形態は、α線を検出する放射線検出器を示している。図１（ａ）は放射線検出器の斜視図であり、図１（ｂ）は放射線検出部の内部構成図である。
【００３３】
図１（ａ）において、被検体から放出される放射線（α線）は放射線検出部１で検出され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に入力される。放射線検出部１は、図１（ｂ）に示すように、ケース２の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線を検出するα線シンチレータ４が設けられている。このα線シンチレータ４はα線により発光するものであり、ＺｎＳシンチレータ又はＡｇを含んだＺｎ（Ａｇ）シンチレータが用いられる。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しα線を検出することになる。
【００３４】
すなわち、α線が遮光膜３を透過しα線シンチレータ４と反応すると、α線の大きさに応じて発光する。発光した光は空気と反射材等で構成されるライトガイド６を経由してファイバ状波長シフタ１４に入る。ファイバ状波長シフタ１４に入った光は伝送損失の少ない波長に変換されて光電子増幅管などの光電変換器７に入り、光電変換により電気信号に変換される。ここで、ファイバ状波長シフタ１４は、マルチモードタイプ光ファイバと同じように、入力光の波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍを５００ｎｍ〜５５０ｎｍ程度の波長に変換して光伝送するものである。
【００３５】
以上のように、ライトガイド６の端部にファイバ状波長シフタ１４を設置したので、放射線検出部が薄形となる。α線シンチレータ１４で発光した光は、ケース２の内面のライトガイド６で反射しながら効率良く端部に伝達されるので、結果的にファイバ状光波長シフタ１４から光電変換器７に多くの光を到達させることができ、放射線検出器としての感度を確保することが可能となる。
【００３６】
また、ファイバ状光波長シフタ１４は、径１ｍｍ程度の円柱又は角柱でその機能（光波長変換と変換後の光の伝送）を発揮するので、ライトガイド６の厚さもｍｍ単位の非常に薄い形状とすることができる。図１では、ファイバ状波長シフタ１４は、ライトガイド６の端部に設置したものを示しているが、ライトガイド６内に複数配列した構造であってもよい。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での測定回路図である。２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光をそれぞれに対応する放電変換器７に入力し、ディスクリアンプ回路１５を介してα線用同時計数回路１１に入力する。α線用同時計数回路１１は、同時に入射した光による信号のみを取り出し、電気的なノイズのように、２系統に同時性のないランダムに発生する信号をカットする。これにより、放射線検出器の性能をさらに向上させることができる。
【００３８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での他の測定回路図であり、２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光信号を１つの光電変換器７に入力し、ディスクリアンプ回路１５を介してカウンタ１６で放射線を計測するようにしたものである。これにより、集光量を増大させることができる。集光量が増大することで放射線の信号が大きくなり、ノイズとの分離が容易となると共に放射線検出器としての感度が向上する。
【００３９】
以上の説明は、α線を検出する放射線検出器について述べたが、β線を検出する放射線検出器に適用できることは言うまでもない。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図４及び図５は本発明の第３の実施の形態に係わる放射線検出器の説明図である。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態におけるα線シンチレータ１４に熱中性子と反応してα線を放出する反応物質（6ＬｉＦ）を付着させることで放射線として中性子線（ｎ線）を検出するものである。
【００４１】
図４において、ケース２の周囲には熱中性子とするための中性子減速材１３が設けられている。また、ケース２の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線を検出するα線シンチレータ４が設けられている。このα線シンチレータ１４には、熱中性子と反応してα線を放出する反応物質１７、例えば6ＬｉＦを付着させる。反応物質（6ＬｉＦ）１７は、6Ｌｉの核反応である中性子を吸収しα線を放出する性質を有しており、中性子が入射されるとその大きさに応じてα線を発生する。従って、中性子束の検出が可能となる。
【００４２】
中性子線の大きさに応じて発生したα線はα線シンチレータ４に入射され、α線シンチレータ４はそのα線により発光する。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換し中性子線を検出することになる。
【００４３】
すなわち、α線シンチレータ１４に6ＬｉＦを付着させることで、6Ｌｉの核反応である中性子を吸収しα線を放出する性質を利用し、中性子の検出を可能にしている。そして、α線放出後は、第１の実施の形態と同様にα線を光信号に変換して放射線（中性子線）を検出する。従って、この場合も、大面積化及び薄型化が可能となる。
【００４４】
ここで、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光をそれぞれに対応する放電変換器７に入力したり、２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光信号を１つの光電変換器７に入力したりすることも可能である。また、図５に示すように、複数のファイバ状波長シフタ１４をライトガイド６内に配置することも可能である。この場合、検出面が大きくても、ライトガイド６での光の伝達距離を一定以内とすることができるので、集光能力の位置依存性を維持できる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係わる放射線検出器のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、α線、β線、γ線、中性子線をそれぞれ独立して測定するための検出要素を一体化した放射線検出部１を備えたものである。これは、放射線検出部１を薄型にできることから、放射線が物質内を透過するにつれて減衰することを最小限に押さえることができるので、階層状に形成しても問題がないからである。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、放射線検出部１は、α線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１を備え、これら検出要素を一体化したα／β／γ／ｎ線一体型検出器を構成している。そして、これら各々の検出要素で検出されたα線、β線、γ線、ｎ線は、光信号としてそれぞれファイバ状波長シフタ１４で各々の光電変換器７に入力される。なお、図６（ａ）では、α線検出要素１８、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１については、２本のファイバ状波長シフタ１４に対して１個の光電変換器７を設けたものを示し、β線検出要素１９については１本のファイバ状波長シフタ１４に対して１個の光電変換器７を設けたものを示している。
【００４７】
図６（ｂ）は、第３の実施の形態における放射線検出部１の内部構成図である。ケース２の上部からα線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１が設けられている。
【００４８】
まず、α線検出要素１８は以下のように構成される。ケース２の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線により発光するα線シンチレータ４が設けられている。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しα線を検出することになる。
【００４９】
また、β線検出要素１９は以下のように構成される。α線検出要素の下面に遮光膜３が設けられ、その下面にはβ線により発光するβ線シンチレータ５が設けられている。β線シンチレータ５で発光した光は、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しβ線を検出することになる。
【００５０】
次に、γ線検出要素２０は以下のように構成される。β線検出要素１９の下部には保持板２２が設けられ、この保持板２２でα線検出要素１８及びβ線検出要素１９を保持すると共に遮光を行う。保持板２２の下面にはγ線により発光するγ線シンチレータ２３が設けられている。γ線シンチレータ２３で発光した光は、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しβ線を検出することになる。
【００５１】
また、中性子線検出要素２１は以下のように構成される。γ線検出要素２０の下部には保持板２２が設けられ、この保持板２２の下部及び内ケース２４の周囲には熱中性子とするための中性子減速材１３が設けられている。また、内ケース２４の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線を検出するα線シンチレータ４が設けられている。このα線シンチレータ１４には、熱中性子と反応してα線を放出する反応物質（6ＬｉＦ）１７が付着されている。反応物質（6ＬｉＦ）１７は、6Ｌｉの核反応である中性子を吸収しα線を放出する性質を有しており、中性子が入射されるとその大きさに応じてα線を発生する。従って、中性子束の検出が可能となる。
【００５２】
中性子線の大きさに応じて発生したα線はα線シンチレータ４に入射され、α線シンチレータ４はそのα線により発光する。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換し中性子線を検出することになる。
【００５３】
図７は、第３の実施の形態における放射線検出器の測定回路の回路図である。α線検出要素１８で検出されたα線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介して１個の光電変換器７に入力され、ディスクリアンプ回路１５を介してα線パルスとして出力される。また、β線検出要素１９で検出されたβ線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介してそれぞれの光電変換器７に入力され、それぞれのディスクリアンプ回路１５を介してβ線同時計数回路１２に入力される。そして、このβ線同時計数回路１２からβ線パルスとして出力される。
【００５４】
また、γ線検出要素２０で検出されたγ線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介して１個の光電変換器７に入力され、ディスクリアンプ回路１５を介してγ線パルスとして出力される。同様に、中性子線検出要素２１で検出された中性子線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介して１個の光電変換器７に入力され、ディスクリアンプ回路１５を介して中性子線パルスとして出力される。
【００５５】
このように、α線、β線、γ線、中性子線は、一体型検出部１でそれぞれ独立して測定されるので、管理レベルの異なる場合や、内面汚染及び中性子源の有無を確認できる。
【００５６】
以上の説明は、α線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１の４個の検出要素を一体化したものであるが、α線検出要素１８及びβ線検出要素１９の２個の検出要素を一体化することも可能である。すなわち、α線検出要素１８及びβ検出要素１９の２個の検出要素を形成し、α線及びβ線をそれぞれ個別に測定する。
【００５７】
α線及びβ線を分離して測定した場合の特性を図８に示す。図８（ａ）はα線検出要素１８での検出特性であり、図８（ｂ）はβ線検出要素１９での検出特性である。図８において、ノイズ領域Ｓ１、β線計数領域Ｓ２、α線計数領域Ｓ３である。
【００５８】
このように、検出要素毎に別々に検出できるので、α線及びβ線の管理レベルが異なる時（国内の法律では、管理区域外へ持ち出すことの許容値を、α線を放出する核種は、４Ｂｑ／ｃｍ２，β線を放出する核種では、０．４８ｑ／ｃｍ２と定められている。）に、それぞれの管理レベルをそれぞれの測定値と比較判定できる。従って、従来のグロス測定に比較し個別管理が可能である。
【００５９】
また、α線検出要素１８及びβ線検出要素１９に、さらにγ線検出要素２０を設け、３個の検出要素とすることも可能である。この場合、α線及びβ線をそれぞれ独立して測定するとともに、γ線も独立して測定することができる。γ線については、国内の法律は、β線を放出する核種と同等の管理区域外への持ち出し基準であるので、この面では独立測定の意味が少ないが、例えば、配管の様な内面の汚染測定は、β線では計測困難であるが、γ線は金属も透過する程透過力が強いので、独立に測定することで内部の汚染量の評価ができる。
【００６０】
同様に、α線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１の４個の検出要素のうち２個又は３個を適宜組み合わせて一体化した放射線検出部１としても良いことは言うまでもない。
【００６１】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図９は本発明の第４の実施の形態に係わる放射線モニタの構成図である。
【００６２】
図９において、放射線検出器２５で検出された放射線は、演算測定部２６に入力され、各種測定演算が行われその結果を表示装置２７に表示するようになっている。
【００６３】
まず、放射能汚染の有無を測定する汚染モニタを実現する場合について説明する。汚染モニタとしては、体表面モニタ、体内モニタ、物品モニタ、衣服モニタ、床モニタ等がある。この場合には、放射線検出器２５として、α／β線一体型検出器、α／γ線一体型検出器、又はα／β／γ線一体型検出器を用いる。これにより、一度に複数の放射線の検出が可能となるので、汚染測定回数を１／２〜１／３にできる。また、２〜３線種の放射線を同時に測定できるので、汚染検知漏れ防止を実現できる。
【００６４】
すなわち、放射線検出器は、α／β線検出器、α／γ線検出器、又はα／β／γ線検出器を一体化した大面積薄型複合型検出器であるので、α／β線検出器では鉛シールが薄く軽量化及び小型化が図れ、α／β線の同時測定により２回測定が１回測定で良い。また、α／γ一体型検出器では、α線の飛程が短いことによる測定エラーを同時に測定するγ線検出器で少なくできる。
【００６５】
次に、放射能物質の有無を測定するダストモニタやプロセス放射線モニタを実現する場合について説明する。この場合は、放射線検出器２５として、α／β線一体型検出器又はα／β／γ線一体型検出器を使用する。そして、演算測定部２６では、α／β線又はα／β／γ線を分離測定し、２〜３種放射線の割合変化を演算し、放射能物質の核種変化を表示器２７に表示して監視する。
【００６６】
すなわち、ダストモニタは作業エリアの被爆管理用に用いられることが多く、プロセス配管からの放射能物質のリーク監視用に有効であるが、Ｒｎ−Ｔｎの変化量が大きいため使用が少ない。そこで、演算測定部２６にてα／β／γ線を同時測定しα／β／γ線の計数の変化割合を求める。これにより、Ｒｎ−Ｔｎと人工核種との区別がより容易となる。この場合、核種分析装置ではないので、６０Ｃｏなどの特定核種ごとにα／β／γ線の計数感度比を前もって測定しておく必要がある。
【００６７】
また、核原料物質の核分裂安定性をモニタするプロセスモニタを実現する場合について説明する。この場合は、放射線検出器２５として、ｎ／γ線一体型検出器を使用する。これにより、中性子線及びγ線を独立に同時に測定し、核原料物質の安定性を高信頼度で監視する。
【００６８】
すなわち、ｎ線とγ線を一体型検出器で同時に測定することにより、測定時の信頼性が向上する。つまりノイズと放射線との分離測定精度が向上する。
【００６９】
次に、空気中の放射線線量を測定するエリアモニタを実現する場合について説明する。この場合は、放射線検出器２５として、β／γ線一体型検出器、ｎ／γ線一体型検出器又はβ／ｎ／γ線一体型検出器を使用する。そして、演算測定部２６では、２〜３線種の放射線を独立に測定し、各線種ごとの線量から線種別又は線種合計値の線量当量を測定し、その結果を表示器２７に表示する。
【００７０】
すなわち、中性子検出器により大面積薄型検出器を用いたモニタとなり、設置場所が少なくて良い。従って、作業エリアでのエリアモニタに有利である。また、グローボックスなどの放射能物質収納ケースに取り付けでき、省スペース化となる。β／ｎ／γ線一体型検出器では、各線種からの放射線を線種別に線量当量に変換し、各線種からの合計線量当量を測定できる。このことで各作業場所での被爆管理が容易になる。また、演算測定部２６で、各線種別放射能、合計放射能、又は合計線量当量を測定し演算し、その演算測定結果を表示器２７に表示するので監視が適切に行える。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、α線シンチレータで発光した光はライトガイドで集光され、ファイバ状波長シフタにより光電変換器に導かれるので、その径ｌｍｍ程度の厚さで集光可能であり、薄型の放射線検出器が実現できコンパクトとなる。また、薄くできることから、α線、β線、γ線をそれぞれ検出する検出要素を設けても、遮蔽効果を少なくすることができ、高感度の線種分離測定形の検出器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での測定回路の一例を示す回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での測定回路の他の一例を示す回路図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる放射線検出器における放射線検出部の構成図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図。
【図７】本発明の第３の実施の形態における放射線検出器での測定回路の一例を示す回路図。
【図８】本発明の第３の実施の形態における放射線検出器でα線及びβ線を分離して測定した場合の特性を示す特性図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係わる放射線モニタの構成図。
【図１０】従来のα／β線複合検出器の説明図。
【図１１】従来のα／β線複合検出器での測定回路図。
【図１２】従来のα／β線複合検出器におけるα／β線分離回路でのα／β線分離の特性を示す特性図。
【符号の説明】
１ 放射線検出部
２ ケース
３ 遮光膜
４ α線シンチレータ
５ β線シンチレータ
６ ライトガイド
７ 光電変換器
８ α／β線分離回路
９ α線パルス増幅回路
１０ β線パルス増幅回路
１１ α線用同時計数回路
１２ β線用同時計数回路
１３ 中性子束減速材
１４ ファイバ状波長シフタ
１５ ディスクリアンプ回路
１６ カウンタ
１７ 反応物質
１８ α線検出要素
１９ β線検出要素
２０ γ線検出要素
２１ 中性子線検出要素
２２ 保持板
２３ γ線シンチレータ
２４ 内ケース
２５ 放射線検出器
２６ 演算測定部
２７ 表示器
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体から放出される放射線を検出して放射能レベルを測定する放射線検出器及びそれを用いた放射線モニタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射性物質取扱い関連施設においては、放射能汚染の有無を測定するために各種の放射線モニタが使用されている。すなわち、体表面モニタ、体内モニタ、物品モニタ、衣服（ランドリ）モニタ、ダストモニタ、エリアモニタ、ガスモニタ、水モニタ等が使用されている。また、放射能物質の量を測定するプロセスモニタや放射能物質の核分裂管理を行うプロセスモニタも使用されている。そして、これら放射線モニタには、大面積検出器や２線種以上の放射線を同時測定する放射線検出器が用いられている。ここで、放射線モニタに使用されている放射線検出器について説明する。
（１）α線検出器
α線検出器としては、ＺｎＳシンチレーション検出器やガスフロー検出器が多く使用されているが、いずれも大面積化するには問題があった。ＺｎＳシンチレーション検出器は、α線がＺｎＳと反応して発光する光を集光することにより、α線を測定するようにしたものであるので、大面積発光部の光を等感度に集光するには、複雑で大体積の集光装置が必要であった。また、ガスフロー検出器は、大面積にするとノイズ及び自然計数が多くなる欠点があった。
（２）中性子線検出器（ｎ線検出器）
中性子線検出器としては、3Ｈｅ比例計数管や半導体検出器等があるが、大面積検出器は供給されていないので、大面積測定ができなかった。
（３）α／β線複合検出器
α／β線複合検出器は、α線シンチレータとしてのＺｎＳシンチレーション検出器と、β線シンチレータとしてのプラスチックシンチレーション検出器とを組み合わせた検出器、ガスフロー検出器とプラスチックシンチレーション検出器とを組み合わせた検出器が多く供給されているが、（１）項のα線検出器の欠点がある。また、α線とβ線との分離特性が悪い（α線測定系にβ線計数が混入するβ線測定系にα線計数が混入する）という問題があった。
（４）γ／ｎ線複合検出器
γ／ｎ線複合検出器は、エリアモニタ、放射能物質用プロセスモニタで使用するが、２線種測定できる大面積で小型検出器は供給されていない。小面積大型であり分離した２個の検出器である。
（５）α／β／γ線複合検出器
α／β／γ線複合検出器は、物品モニタ、衣服モニタで使用するが、大面積で小型検出器は供給されていない。現状では大面積大型検出器である。β／γ線検出器においては、検出感度を高めるためには鉛等の放射線遮蔽材を必要とするが、検出器が小型化できないために多量の遮蔽材を必要としていた。
（６）汚染モニタ
α線用、β線用、γ線用の各々別検出器を用いたモニタが多い。一部のモニタでα／β線同時測定型モニタがあるが、前述したように、α／β分離特性が悪く厚型検出器である。β／γ線一体型モニタも一部供給されているが、β線検出部が厚いために鉛シールド厚が厚い等の欠点があった。
（７）ダストモニタ、プロセス放射線モニタ
α線、β線、γ線用の各々別検出器を用いたモニタが多い。一部のモニタでα／β同時測定を行っているが、分離測定精度が悪い。
（８）核分裂モニタ用プロセスモニタ
ｎ（中性子）線、γ線用の各々別検出器を用いていた。
（９）エリアモニタ
大面積中性子エリアモニタ検出器は供給されていない。β線用、ｎ線用、γ線用各々別検出器を用いたモニタであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は、従来のα／β線複合検出器の説明図である。α線及びβ線を検出する放射線検出部１は箱体のケース２内に構成され、α線はケース２の上部に設けられた遮光膜３を透過し、α線シンチレータ４であるＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータと反応して発光する。発光した光はβ線シンチレータ５を透過し、ライトガイド６により集光されて光電変換器７に入り電気信号に変換される。同様に、β線は遮光膜３及びα線シンチレータ４を透過し、β線シンチレータ５と反応して発光する。発光した光は、ライトガイド６により集光され光電変換器７に入り電気信号に変換される。
【０００４】
α線の検出及びβ線検出には、感度均等性（感度分布特性）が要求される。そこで、例えば、±２０％の感度均等性を得るには、ライトガイド６を複雑で大型化する必要がある。このため、α／β線複合検出器を薄型化することが難しく、大面積検出面の検出が困難であるという欠点があった。また、物品モニタ等では大面積β線検出器を用いるが、大型検出器となるため、鉛等の放射線遮蔽材も多量に使用していた。
【０００５】
図１１は、従来のα／β線複合検出器の測定回路図である。放射線検出部１においてα線又はβ線により１箇所で発光した光は、ライトガイド６により２個の光電変換器７に入射し、各々で電気信号に変換される。電気信号はα／β線分離回路８により、波高値の差又はパルス立上がり時間の差によりα線とβ線との信号に分離される。α線の信号は２個のα線パルス増幅回路９で増幅され、β線の信号は２個のβ線パルス増幅回路１０で増幅される。
【０００６】
そして、α線の信号はα線用同時計数回路１１でノイズとα線信号とを弁別判定される。同様に、β線の信号はβ線用同時計数回路１２でノイズとβ線信号とを弁別判定される。α線用同時計数回路１１では、２個の増幅回路９から同時に信号が入力されたときα線信号としてパルス出力する。同様に、β線用同時計数回路１２では、２個の増幅回路１０から同時に信号が入力されたときβ線信号としてパルス出力する。
【０００７】
図１２に波高値でα／β線を分離した場合のα／β線分離特性の例を示す。図１２に示すように、ノイズ領域Ｓ１、β線計数領域Ｓ２、α線計数領域Ｓ３であるので、波高値Ｖ１〜Ｖ２をβ線測定系とし、波高値がＶ２以上でα線測定系とする。従って、β線測定系にα線パルスが混入していることが判る。このように、従来方式では、β線測定系にα線パルスが混入しており、その混入割合は１０％以上〜数１０％となる。
【０００８】
以上のように、従来のα／β線複合検出器では、薄型化することが難しく大面積検出面の検出が困難であり、また、α線とβ線との分離が正確に行われないという欠点があるため、従来はα線用とβ線用との２種類の検出器を使用し、別々に測定することが多かった。この場合、２回測定する必要があり、放射線管理区域から退出する際に利用する体表面モニタ、物品モニタに測定待ちの人行列ができる状態であった。
【０００９】
本発明の目的は、感度均等性を保ち薄型化が可能で、β線測定系へα線パルスの混入割合を抑制できる放射線検出器及びそれを利用した放射線モニタを得ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる放射線検出器は、被検体から放出される放射線を検出して放射能レベルを測定する放射線検出器において、α線検出手段と、β線検出手段と、光電変換器とを備え、前記α線検出手段は、放射線のうちα線により発光するα線シンチレータと、前記α線シンチレータの片面に設けられ外部からの光を遮光する第１の遮光膜と、前記α線シンチレータの前記第１の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記α線シンチレータの発光を集光するライトガイドと、前記α線シンチレータの前記第１の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記α線シンチレータの発光を前記ライトガイドを経由して前記光電変換器に導く第１のファイバ状波長シフタとを備え、前記β線検出手段は、
放射線のうちβ線により発光するβ線シンチレータと、前記β線シンチレータの片面に設けられ、かつ、前記α線検出手段の第１の遮光膜が設けられた面と反対側の面に設けられて外部からの光を遮光する第２の遮光膜と、前記β線シンチレータの前記第２の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記β線シンチレータの発光を前記光電変換器に導く第２のファイバ状波長シフタとを備え、前記光電変換器は、前記第１のファイバ状波長シフタで導かれる前記α線シンチレータの発光を電気信号に変換する第１の光電変換器と、前記第２のファイバ状波長シフタで導かれる前記β線シンチレータの発光を電気信号に変換する第２の光電変換器とを備えたものである。
【００１１】
請求項１の発明に係わる放射線検出器では、外部からの光は遮光膜で遮光され、入射されたα線によりα線シンチレータで発光する。α線シンチレータでの発光はライトガイドで集光されファイバ状波長シフタで光電変換器に導かれ、光電変換器で電気信号に変換されα線が検出される。
【００１６】
また、請求項１の発明に係わる放射線検出器は、α線シンチレータに遮光膜を介してβ線により発光するβ線シンチレータを設けたものである。
【００１７】
請求項１の発明に係わる放射線検出器では、α線シンチレータによりα線が検出され、β線によりβ線シンチレータが発光してβ線が検出される。
【００１８】
請求項２の発明に係わる放射線検出器は、請求項１の発明に係わる放射線検出器において、γ線検出手段を備え、前記γ線検出手段は、前記α線検出手段及び前記β線検出手段を保持及び遮光をする保持板と、前記保持板の下面に設けられγ線により発光するγ線シンチレータと、前記γ線シンチレータで発光した光を第３の光電変換器に導く第３のファイバ状波長シフタとを備えたものである。
【００１９】
請求項２の発明に係わる放射線検出器では、請求項１の発明の作用に加え、γ線によりγ線シンチレータが発光してγ線が検出される。
【００２０】
請求項３の発明に係わる放射線検出器は、請求項１又は請求項２に係わる放射線検出器において、前記α線シンチレータ、前記β線シンチレータ又は前記γ線シンチレータに対してそれぞれ複数本の前記ファイバ状波長シフタを設け、さらにそれらの複数本のファイバ状波長シフタに対応して複数個の前記光電変換器を設け、複数個の前記光電変換器の出力を同時計数する同時計数回路を設けたものである。
【００２１】
請求項３の発明に係わる放射線検出器では、請求項１又は請求項２の発明の作用に加え、α線、中性子線、β線又はγ線に対してそれぞれ、設けられた複数本のファイバ状波長シフタにより感度分布特性を向上させ、それらの複数本のファイバ状波長シフタに対応して設けられた複数個の光電変換器によりノイズ低減を実現する。そして、同時計数回路にて複数個の光電変換器の出力を同時計数し検出精度を向上させる。
【００２２】
請求項４の発明に係わる放射線モニタは、請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の放射線検出器と、２〜３線種の放射線を同時に測定する演算測定部とを備えたものである。
【００２３】
請求項４の発明に係わる放射線モニタでは、請求項１乃至請求項３の放射線検出器のいずれかで放射線を検出し、演算測定部で２〜３線種の放射線を同時に測定する。
【００２４】
請求項５の発明に係わる放射線モニタは、請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器と、α／β線又はα／β／γ線を分離測定し２〜３種放射線の割合変化を演算する演算測定部と、前記演算測定部の演算測定結果を放射能物質の核種変化として表示する表示器とを備えたものである。
【００２５】
請求項５の発明に係わる放射線モニタでは、請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器で放射線を検出し、演算測定部でα／β線又はα／β／γ線を分離測定し２〜３種放射線の割合変化を演算する。そして、演算測定部の演算測定結果を放射能物質の核種変化として表示器に表示する。
【００２８】
請求項６の発明に係わる放射線モニタは、請求項２又は請求項３に記載の放射線検出器と、２〜３線種の放射線を独立に測定し各線種ごとの線量から線種別又は線種合計値の線量当量を測定する演算測定部と、演算測定部の演算測定結果を表示する表示器とを備えたものである。
【００２９】
請求項６の発明に係わる放射線モニタでは、請求項２又は請求項３に記載の放射線検出器で放射線を検出し、演算測定部で２〜３線種の放射線を独立に測定し各線種ごとの線量から線種別又は線種合計値の線量当量を測定し、演算測定部の演算測定結果を表示器に表示する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図である。この第１の実施の形態は、α線を検出する放射線検出器を示している。図１（ａ）は放射線検出器の斜視図であり、図１（ｂ）は放射線検出部の内部構成図である。
【００３３】
図１（ａ）において、被検体から放出される放射線（α線）は放射線検出部１で検出され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に入力される。放射線検出部１は、図１（ｂ）に示すように、ケース２の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線を検出するα線シンチレータ４が設けられている。このα線シンチレータ４はα線により発光するものであり、ＺｎＳシンチレータ又はＡｇを含んだＺｎ（Ａｇ）シンチレータが用いられる。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しα線を検出することになる。
【００３４】
すなわち、α線が遮光膜３を透過しα線シンチレータ４と反応すると、α線の大きさに応じて発光する。発光した光は空気と反射材等で構成されるライトガイド６を経由してファイバ状波長シフタ１４に入る。ファイバ状波長シフタ１４に入った光は伝送損失の少ない波長に変換されて光電子増幅管などの光電変換器７に入り、光電変換により電気信号に変換される。ここで、ファイバ状波長シフタ１４は、マルチモードタイプ光ファイバと同じように、入力光の波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍを５００ｎｍ〜５５０ｎｍ程度の波長に変換して光伝送するものである。
【００３５】
以上のように、ライトガイド６の端部にファイバ状波長シフタ１４を設置したので、放射線検出部が薄形となる。α線シンチレータ１４で発光した光は、ケース２の内面のライトガイド６で反射しながら効率良く端部に伝達されるので、結果的にファイバ状光波長シフタ１４から光電変換器７に多くの光を到達させることができ、放射線検出器としての感度を確保することが可能となる。
【００３６】
また、ファイバ状光波長シフタ１４は、径１ｍｍ程度の円柱又は角柱でその機能（光波長変換と変換後の光の伝送）を発揮するので、ライトガイド６の厚さもｍｍ単位の非常に薄い形状とすることができる。図１では、ファイバ状波長シフタ１４は、ライトガイド６の端部に設置したものを示しているが、ライトガイド６内に複数配列した構造であってもよい。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での測定回路図である。２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光をそれぞれに対応する放電変換器７に入力し、ディスクリアンプ回路１５を介してα線用同時計数回路１１に入力する。α線用同時計数回路１１は、同時に入射した光による信号のみを取り出し、電気的なノイズのように、２系統に同時性のないランダムに発生する信号をカットする。これにより、放射線検出器の性能をさらに向上させることができる。
【００３８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での他の測定回路図であり、２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光信号を１つの光電変換器７に入力し、ディスクリアンプ回路１５を介してカウンタ１６で放射線を計測するようにしたものである。これにより、集光量を増大させることができる。集光量が増大することで放射線の信号が大きくなり、ノイズとの分離が容易となると共に放射線検出器としての感度が向上する。
【００３９】
以上の説明は、α線を検出する放射線検出器について述べたが、β線を検出する放射線検出器に適用できることは言うまでもない。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図４及び図５は本発明の第３の実施の形態に係わる放射線検出器の説明図である。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態におけるα線シンチレータ１４に熱中性子と反応してα線を放出する反応物質（6ＬｉＦ）を付着させることで放射線として中性子線（ｎ線）を検出するものである。
【００４１】
図４において、ケース２の周囲には熱中性子とするための中性子減速材１３が設けられている。また、ケース２の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線を検出するα線シンチレータ４が設けられている。このα線シンチレータ１４には、熱中性子と反応してα線を放出する反応物質１７、例えば6ＬｉＦを付着させる。反応物質（6ＬｉＦ）１７は、6Ｌｉの核反応である中性子を吸収しα線を放出する性質を有しており、中性子が入射されるとその大きさに応じてα線を発生する。従って、中性子束の検出が可能となる。
【００４２】
中性子線の大きさに応じて発生したα線はα線シンチレータ４に入射され、α線シンチレータ４はそのα線により発光する。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換し中性子線を検出することになる。
【００４３】
すなわち、α線シンチレータ１４に6ＬｉＦを付着させることで、6Ｌｉの核反応である中性子を吸収しα線を放出する性質を利用し、中性子の検出を可能にしている。そして、α線放出後は、第１の実施の形態と同様にα線を光信号に変換して放射線（中性子線）を検出する。従って、この場合も、大面積化及び薄型化が可能となる。
【００４４】
ここで、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光をそれぞれに対応する放電変換器７に入力したり、２本（複数本）のファイバ状波長シフタ１４からの光信号を１つの光電変換器７に入力したりすることも可能である。また、図５に示すように、複数のファイバ状波長シフタ１４をライトガイド６内に配置することも可能である。この場合、検出面が大きくても、ライトガイド６での光の伝達距離を一定以内とすることができるので、集光能力の位置依存性を維持できる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係わる放射線検出器のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、α線、β線、γ線、中性子線をそれぞれ独立して測定するための検出要素を一体化した放射線検出部１を備えたものである。これは、放射線検出部１を薄型にできることから、放射線が物質内を透過するにつれて減衰することを最小限に押さえることができるので、階層状に形成しても問題がないからである。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、放射線検出部１は、α線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１を備え、これら検出要素を一体化したα／β／γ／ｎ線一体型検出器を構成している。そして、これら各々の検出要素で検出されたα線、β線、γ線、ｎ線は、光信号としてそれぞれファイバ状波長シフタ１４で各々の光電変換器７に入力される。なお、図６（ａ）では、α線検出要素１８、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１については、２本のファイバ状波長シフタ１４に対して１個の光電変換器７を設けたものを示し、β線検出要素１９については１本のファイバ状波長シフタ１４に対して１個の光電変換器７を設けたものを示している。
【００４７】
図６（ｂ）は、第３の実施の形態における放射線検出部１の内部構成図である。ケース２の上部からα線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１が設けられている。
【００４８】
まず、α線検出要素１８は以下のように構成される。ケース２の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線により発光するα線シンチレータ４が設けられている。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しα線を検出することになる。
【００４９】
また、β線検出要素１９は以下のように構成される。α線検出要素の下面に遮光膜３が設けられ、その下面にはβ線により発光するβ線シンチレータ５が設けられている。β線シンチレータ５で発光した光は、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しβ線を検出することになる。
【００５０】
次に、γ線検出要素２０は以下のように構成される。β線検出要素１９の下部には保持板２２が設けられ、この保持板２２でα線検出要素１８及びβ線検出要素１９を保持すると共に遮光を行う。保持板２２の下面にはγ線により発光するγ線シンチレータ２３が設けられている。γ線シンチレータ２３で発光した光は、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換しβ線を検出することになる。
【００５１】
また、中性子線検出要素２１は以下のように構成される。γ線検出要素２０の下部には保持板２２が設けられ、この保持板２２の下部及び内ケース２４の周囲には熱中性子とするための中性子減速材１３が設けられている。また、内ケース２４の上面には光を遮断するための遮光膜３が設けられ、その下面にはα線を検出するα線シンチレータ４が設けられている。このα線シンチレータ１４には、熱中性子と反応してα線を放出する反応物質（6ＬｉＦ）１７が付着されている。反応物質（6ＬｉＦ）１７は、6Ｌｉの核反応である中性子を吸収しα線を放出する性質を有しており、中性子が入射されるとその大きさに応じてα線を発生する。従って、中性子束の検出が可能となる。
【００５２】
中性子線の大きさに応じて発生したα線はα線シンチレータ４に入射され、α線シンチレータ４はそのα線により発光する。α線シンチレータ４で発光した光はライトガイド６で集光され、ファイバ状波長シフタ１４により光電変換器７に導かれ、光電変換器７では、その光を電気信号に変換し中性子線を検出することになる。
【００５３】
図７は、第３の実施の形態における放射線検出器の測定回路の回路図である。α線検出要素１８で検出されたα線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介して１個の光電変換器７に入力され、ディスクリアンプ回路１５を介してα線パルスとして出力される。また、β線検出要素１９で検出されたβ線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介してそれぞれの光電変換器７に入力され、それぞれのディスクリアンプ回路１５を介してβ線同時計数回路１２に入力される。そして、このβ線同時計数回路１２からβ線パルスとして出力される。
【００５４】
また、γ線検出要素２０で検出されたγ線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介して１個の光電変換器７に入力され、ディスクリアンプ回路１５を介してγ線パルスとして出力される。同様に、中性子線検出要素２１で検出された中性子線は、２本のファイバ状波長シフタ１４を介して１個の光電変換器７に入力され、ディスクリアンプ回路１５を介して中性子線パルスとして出力される。
【００５５】
このように、α線、β線、γ線、中性子線は、一体型検出部１でそれぞれ独立して測定されるので、管理レベルの異なる場合や、内面汚染及び中性子源の有無を確認できる。
【００５６】
以上の説明は、α線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１の４個の検出要素を一体化したものであるが、α線検出要素１８及びβ線検出要素１９の２個の検出要素を一体化することも可能である。すなわち、α線検出要素１８及びβ検出要素１９の２個の検出要素を形成し、α線及びβ線をそれぞれ個別に測定する。
【００５７】
α線及びβ線を分離して測定した場合の特性を図８に示す。図８（ａ）はα線検出要素１８での検出特性であり、図８（ｂ）はβ線検出要素１９での検出特性である。図８において、ノイズ領域Ｓ１、β線計数領域Ｓ２、α線計数領域Ｓ３である。
【００５８】
このように、検出要素毎に別々に検出できるので、α線及びβ線の管理レベルが異なる時（国内の法律では、管理区域外へ持ち出すことの許容値を、α線を放出する核種は、４Ｂｑ／ｃｍ２，β線を放出する核種では、０．４８ｑ／ｃｍ２と定められている。）に、それぞれの管理レベルをそれぞれの測定値と比較判定できる。従って、従来のグロス測定に比較し個別管理が可能である。
【００５９】
また、α線検出要素１８及びβ線検出要素１９に、さらにγ線検出要素２０を設け、３個の検出要素とすることも可能である。この場合、α線及びβ線をそれぞれ独立して測定するとともに、γ線も独立して測定することができる。γ線については、国内の法律は、β線を放出する核種と同等の管理区域外への持ち出し基準であるので、この面では独立測定の意味が少ないが、例えば、配管の様な内面の汚染測定は、β線では計測困難であるが、γ線は金属も透過する程透過力が強いので、独立に測定することで内部の汚染量の評価ができる。
【００６０】
同様に、α線検出要素１８、β線検出要素１９、γ線検出要素２０、中性子線検出要素２１の４個の検出要素のうち２個又は３個を適宜組み合わせて一体化した放射線検出部１としても良いことは言うまでもない。
【００６１】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図９は本発明の第４の実施の形態に係わる放射線モニタの構成図である。
【００６２】
図９において、放射線検出器２５で検出された放射線は、演算測定部２６に入力され、各種測定演算が行われその結果を表示装置２７に表示するようになっている。
【００６３】
まず、放射能汚染の有無を測定する汚染モニタを実現する場合について説明する。汚染モニタとしては、体表面モニタ、体内モニタ、物品モニタ、衣服モニタ、床モニタ等がある。この場合には、放射線検出器２５として、α／β線一体型検出器、α／γ線一体型検出器、又はα／β／γ線一体型検出器を用いる。これにより、一度に複数の放射線の検出が可能となるので、汚染測定回数を１／２〜１／３にできる。また、２〜３線種の放射線を同時に測定できるので、汚染検知漏れ防止を実現できる。
【００６４】
すなわち、放射線検出器は、α／β線検出器、α／γ線検出器、又はα／β／γ線検出器を一体化した大面積薄型複合型検出器であるので、α／β線検出器では鉛シールが薄く軽量化及び小型化が図れ、α／β線の同時測定により２回測定が１回測定で良い。また、α／γ一体型検出器では、α線の飛程が短いことによる測定エラーを同時に測定するγ線検出器で少なくできる。
【００６５】
次に、放射能物質の有無を測定するダストモニタやプロセス放射線モニタを実現する場合について説明する。この場合は、放射線検出器２５として、α／β線一体型検出器又はα／β／γ線一体型検出器を使用する。そして、演算測定部２６では、α／β線又はα／β／γ線を分離測定し、２〜３種放射線の割合変化を演算し、放射能物質の核種変化を表示器２７に表示して監視する。
【００６６】
すなわち、ダストモニタは作業エリアの被爆管理用に用いられることが多く、プロセス配管からの放射能物質のリーク監視用に有効であるが、Ｒｎ−Ｔｎの変化量が大きいため使用が少ない。そこで、演算測定部２６にてα／β／γ線を同時測定しα／β／γ線の計数の変化割合を求める。これにより、Ｒｎ−Ｔｎと人工核種との区別がより容易となる。この場合、核種分析装置ではないので、６０Ｃｏなどの特定核種ごとにα／β／γ線の計数感度比を前もって測定しておく必要がある。
【００６７】
また、核原料物質の核分裂安定性をモニタするプロセスモニタを実現する場合について説明する。この場合は、放射線検出器２５として、ｎ／γ線一体型検出器を使用する。これにより、中性子線及びγ線を独立に同時に測定し、核原料物質の安定性を高信頼度で監視する。
【００６８】
すなわち、ｎ線とγ線を一体型検出器で同時に測定することにより、測定時の信頼性が向上する。つまりノイズと放射線との分離測定精度が向上する。
【００６９】
次に、空気中の放射線線量を測定するエリアモニタを実現する場合について説明する。この場合は、放射線検出器２５として、β／γ線一体型検出器、ｎ／γ線一体型検出器又はβ／ｎ／γ線一体型検出器を使用する。そして、演算測定部２６では、２〜３線種の放射線を独立に測定し、各線種ごとの線量から線種別又は線種合計値の線量当量を測定し、その結果を表示器２７に表示する。
【００７０】
すなわち、中性子検出器により大面積薄型検出器を用いたモニタとなり、設置場所が少なくて良い。従って、作業エリアでのエリアモニタに有利である。また、グローボックスなどの放射能物質収納ケースに取り付けでき、省スペース化となる。β／ｎ／γ線一体型検出器では、各線種からの放射線を線種別に線量当量に変換し、各線種からの合計線量当量を測定できる。このことで各作業場所での被爆管理が容易になる。また、演算測定部２６で、各線種別放射能、合計放射能、又は合計線量当量を測定し演算し、その演算測定結果を表示器２７に表示するので監視が適切に行える。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、α線シンチレータで発光した光はライトガイドで集光され、ファイバ状波長シフタにより光電変換器に導かれるので、その径ｌｍｍ程度の厚さで集光可能であり、薄型の放射線検出器が実現できコンパクトとなる。また、薄くできることから、α線、β線、γ線をそれぞれ検出する検出要素を設けても、遮蔽効果を少なくすることができ、高感度の線種分離測定形の検出器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での測定回路の一例を示す回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる放射線検出器での測定回路の他の一例を示す回路図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる放射線検出器における放射線検出部の構成図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる放射線検出器の構成図。
【図７】本発明の第３の実施の形態における放射線検出器での測定回路の一例を示す回路図。
【図８】本発明の第３の実施の形態における放射線検出器でα線及びβ線を分離して測定した場合の特性を示す特性図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係わる放射線モニタの構成図。
【図１０】従来のα／β線複合検出器の説明図。
【図１１】従来のα／β線複合検出器での測定回路図。
【図１２】従来のα／β線複合検出器におけるα／β線分離回路でのα／β線分離の特性を示す特性図。
【符号の説明】
１ 放射線検出部
２ ケース
３ 遮光膜
４ α線シンチレータ
５ β線シンチレータ
６ ライトガイド
７ 光電変換器
８ α／β線分離回路
９ α線パルス増幅回路
１０ β線パルス増幅回路
１１ α線用同時計数回路
１２ β線用同時計数回路
１３ 中性子束減速材
１４ ファイバ状波長シフタ
１５ ディスクリアンプ回路
１６ カウンタ
１７ 反応物質
１８ α線検出要素
１９ β線検出要素
２０ γ線検出要素
２１ 中性子線検出要素
２２ 保持板
２３ γ線シンチレータ
２４ 内ケース
２５ 放射線検出器
２６ 演算測定部
２７ 表示器
Claims (6)
- 被検体から放出される放射線を検出して放射能レベルを測定する放射線検出器において、
α線検出手段と、β線検出手段と、光電変換器とを備え、
前記α線検出手段は、
放射線のうちα線により発光するα線シンチレータと、
前記α線シンチレータの片面に設けられ外部からの光を遮光する第１の遮光膜と、
前記α線シンチレータの前記第１の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記α線シンチレータの発光を集光するライトガイドと、
前記α線シンチレータの前記第１の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記α線シンチレータの発光を前記ライトガイドを経由して前記光電変換器に導く第１のファイバ状波長シフタとを備え、
前記β線検出手段は、
放射線のうちβ線により発光するβ線シンチレータと、
前記β線シンチレータの片面に設けられ、かつ、前記α線検出手段の第１の遮光膜が設けられた面と反対側の面に設けられて外部からの光を遮光する第２の遮光膜と、
前記β線シンチレータの前記第２の遮光膜が設けられた面とは反対側に設けられ前記β線シンチレータの発光を前記光電変換器に導く第２のファイバ状波長シフタとを備え、
前記光電変換器は、
前記第１のファイバ状波長シフタで導かれる前記α線シンチレータの発光を電気信号に変換する第１の光電変換器と、
前記第２のファイバ状波長シフタで導かれる前記β線シンチレータの発光を電気信号に変換する第２の光電変換器と
を備えたことを特徴とする放射線検出器。 - 請求項１の発明に係わる放射線検出器において、
γ線検出手段を備え、
前記γ線検出手段は、
前記α線検出手段及び前記β線検出手段を保持及び遮光をする保持板と、
前記保持板の下面に設けられγ線により発光するγ線シンチレータと、
前記γ線シンチレータで発光した光を第３の光電変換器に導く第３のファイバ状波長シフタと
を備えたことを特徴とする放射線検出器。 - 請求項１又は請求項２に係わる放射線検出器において、
前記α線シンチレータ、前記β線シンチレータ又は前記γ線シンチレータに対してそれぞれ複数本の前記ファイバ状波長シフタを設け、
さらにそれらの複数本のファイバ状波長シフタに対応して複数個の前記光電変換器を設け、
複数個の前記光電変換器の出力を同時計数する同時計数回路を設けたことを特徴とする放射線検出器。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の放射線検出器と、２〜３線種の放射線を同時に測定する演算測定部とを備えたことを特徴とする放射線モニタ。
- 請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器と、α／β線又はα／β／γ線を分離測定し２〜３種放射線の割合変化を演算する演算測定部と、前記演算測定部の演算測定結果を放射能物質の核種変化として表示する表示器とを備えたことを特徴とする放射線モニタ。
- 請求項２又は請求項３に記載の放射線検出器と、２〜３線種の放射線を独立に測定し各線 種ごとの線量から線種別又は線種合計値の線量当量を測定する演算測定部と、演算測定部の演算測定結果を表示する表示器とを備えたことを特徴とする放射線モニタ。
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