JP4135795B2

JP4135795B2 - Two-dimensional radiation and neutron image detectors using phosphors or scintillators

Info

Publication number: JP4135795B2
Application number: JP2002203799A
Authority: JP
Inventors: 政樹片桐
Original assignee: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004045250A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出媒体の前面に置かれた検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響をなくした蛍光体あるいはシンチレータを検出媒体とした二次元放射線イメージ検出器あるいは二次元中性子イメージ検出器を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
従来、シンクロトロン放射光を用いたＸ線源あるいは原子炉または加速器を用いた中性子源などを利用したＸ線あるいは中性子散乱実験に使用される高位置分解能を有する放射線イメージ検出器あるいは中性子イメージ検出器としては、蛍光体あるいはシンチレータ及びこれらと中性子コンバータを組み合わせた放射線及び中性子イメージ検出器が使用されてきた［Nucl. Instr. and Meth., A430(1999)311-320、特願平10-366679、特願2000-259443、特願2001-019831］。これらの検出器はクロスファイバ読み取り方式により位置情報を得ることを特徴とし、図１９に示すように蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得している。
【０００３】
しかし、これらの検出器では放射線が入射する際、上面に置かれた波長シフトファイバにより、放射線、特に低いエネルギーのＸ線、ガンマ線、ベータ線、アルファ線、軽粒子線あるいは重粒子線などが吸収されてしまい、一部あるいは全部の放射線が検出できないという欠点あった。また、波長シフトファイバとしてプラスチックを素材としたファイバを用いた場合、中性子エネルギーが高くなるとファイバ内の水素により反射が生じ一部の中性子を検出できなくなるなどの欠点があった。
【０００４】
また、検出体の厚さを厚くすることが可能なシンチレータを用いた場合として、図２０に示すように、個々のシンチレータの４つの側面を蛍光反射材で覆い、上下の面を上記例と同様に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得している。また、図２１に示すようにシンチレータの４つの側面に波長シフトファイバを配置し、相対する側面の同時計測を行うことにより、それぞれＸ軸及びＹ軸位置信号を得て、これらＸ軸及びＹ軸位置信号を再度同時計数することにより、Ｘ軸及びＹ軸の二次元位置を確定する方法が用いられてきた。しかし、これらの方法ではイメージング画素を多くした場合、製作するのに手間がかかるなどの欠点があった。
【０００５】
一方、図２２に示すようにこれらの欠点を改善する方法として、蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバ束をそれぞれ面上に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する方法が提案されている。
【０００６】
この方法の場合、放射線あるいは中性子イメージングシートあるいは放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発するシンチレータからの蛍光の一部を下部に配置された波長シフトファイバまで到達させる必要があるため、最初に置かれた波長シフトファイバの波長変換用蛍光体の濃度を標準よりも少なく調整した特殊な波長シフトファイバが必要となる。また、最初の光ファイバで蛍光を透過させる場合、波長変換用蛍光体の吸収以外にファイバ自身の吸収のため、透過する蛍光の量が少なくなり、蛍光体から発生する蛍光の利用効率が悪くなるという欠点があった。
【０００７】
また、図２３に示すように、蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートあるいは中性子用シンチレータの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバを用い、Ｘ軸方向の波長シフトファイバとＹ軸方向の波長シフトファイバと直交する空間を開け、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する中性子イメージング検出器も提案されているが、空間を開けることによる位置分解能の劣化のため、及び蛍光体あるいはシンチレータから放出される蛍光をかなり無駄に使用するため、発生する蛍光量が多い蛍光体あるいはシンチレータしか対応できないという欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発する蛍光体をシート状にした放射線あるいは中性子イメージングシート、あるいは、放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発するシンチレータの下部の面に、Ｘ軸用として短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、この短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向にＹ軸用として長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、放射線あるいは中性子の２次元入射位置を決定する方法を考案した。
【０００９】
このように２種類の波長シフトファイバを用い、蛍光体あるいはシンチレータの種類を選び、効率良く発生する蛍光を利用することにより、検出効率あるいは位置分解能を改善し、かつ検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響を少なくした蛍光体あるいはシンチレータを用いた二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる。また、波長シフトファイバについても標準のものをそのまま利用することができる。
【００１０】
一方、蛍光体をシート状にした放射線あるいは中性子イメージングシートについては、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバおよび長波長側蛍光検出用波長シフトファイバの吸収波長帯に合致するように２種類の蛍光体を用い、その混合比を調整することにより蛍光を効率良く用いることができる。また、シンチレータについては、波長シフト板と組み合わせて用いることによりシンチレータからの蛍光と波長シフトされた蛍光の２種類の蛍光を利用し、かつ波長シフトする割合を調整することにより、効率良く位置検出ができる二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
実施例１として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図１に示す。本実施例では放射線としてアルファ線を検出することとし、アルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いる。ＺｎＳ：Ａｇを厚さ０．２ｍｍのシート状にした蛍光体シートの下面に、図１に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００１２】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．２ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００１３】
ここで本実施例において、蛍光体から放出された蛍光が２種類の波長シフトファイバにより検出される過程について、図２を用いて述べる。まず、ＺｎＳ：Ａｇからは図２−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２によって検出される。ＢＣＦ−９２の吸収波長特性は図２−（ｂ）に示すように３５０ｎｍから４４０ｎｍであり、吸収されたＺｎＳ：Ａｇの短波長側蛍光は図２−（ｃ）に示すように４４０ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９２の透過波長特性は図２−（ｄ）に示すように４２０ｎｍから徐々に大きくなり４７０ｎｍ以上では約０．２７と一定になる。従って、ＢＣＦ−９２を透過してくる蛍光は図２−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９２の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図２−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４３０ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図２−（ｇ）に示すような特性である。
【００１４】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、３２．８と１６．１であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合、短波長用波長シフトファイバの約２分の１であることがわかる。
【００１５】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓとする。
【００１６】
(実施例２)
実施例２として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図３に示す。本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺と中性子コンバータＬｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。中性子イメージングシートの下面に、図３に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００１７】
Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺の蛍光波長の中心は４２０ｎｍであり、３７０ｎｍから６００ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、中性子検出媒体の厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００１８】
ここで本実施例において、蛍光体から放出された蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程について、図４を用いて述べる。まず、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺からは図４−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図４−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたＹ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺の短波長側蛍光は図４−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図４−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図４−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図４−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図４−（ｇ）に示すような特性である。
【００１９】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６１．７と３０．５であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバの約２分の１であることがわかった。また、相対値の値を実施例１の蛍光体ＺｎＳ：Ａｇに比較すると１．５〜２倍良いことがわかる。
【００２０】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺の蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。
【００２１】
一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバＢＣＦ−９９−３３を４本並列に配置しこれらの背後に直交してＹ−８を配置し、直交した部分の上面に、蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺と中性子コンバータＬｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを配置した中性子イメージ検出器について、原子炉から発生する冷中性子を用いて位置分解能確認試験を行った。原子炉から発生したエネルギー５ｍｅＶの冷中性子ビームを厚さ０．５ｍｍのカドミウム（Ｃｄ）に直径１ｍｍの穴を開け構造の中性子コリメータに導く。コリメートされて出てくる冷中性子ビームの直径は１ｍｍである。この中性子ビームを中性子イメージ検出器の右隅に照射し、中性子イメージを測定した。測定結果を図５に示す。この結果より、検出器の位置分解能を求めた結果、Ｘ軸方向について０．７ｍｍ、Ｙ方向については１．０ｍｍであった。直下に波長シフトファイバを配置したＸ軸方向よりも、その背後に配置されたＹ軸の場合蛍光が分散するため、Ｙ軸の方が分解能が少し悪くなることが確認された。Ｘ軸方向の位置分解能は波長シフトファイバの略太さにあたっており、高位置分解能で中性子イメージを検出できることが確認された。また、中性子のエネルギーが５ｍｅＶの場合、０．５ｍｍｘ０．５ｍｍピクセルに対する検出効率は、１３．３％であった。
【００２２】
（実施例３）
実施例３として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図６に示す。本実施例では放射線としてベータ線を検出することとし、ベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータを用いる。プラスチックシンチレータの厚さを１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体としてプラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。このプラスチックシンチレータの下面に、図６に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００２３】
ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３４０ｎｍから４４０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、ＰＯＰＯＰの蛍光波長の中心は４６０ｎｍであり、４２０ｎｍから５５０ｎｍまでの蛍光を発生する。２つの有機蛍光体の蛍光寿命は１０ｎｓ以下と非常に短い。本実施例ではｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌ及びＰＯＰＯを同じ量混ぜたプラスチックシンチレータについて述べる。
【００２４】
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、ベータ線検出媒体の厚さが１ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００２５】
波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００２６】
ここで本実施例において、プラスチックシンチレータ内の２種類の蛍光体から放出された蛍光が２種類の波長シフトファイバにより検出される過程について、図７を用いて述べる。まず、プラスチックシンチレータからは図７−（ａ）に示すように、３５０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図７−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたプラスチックシンチレータの短波長側蛍光は図７−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図７−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図７−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図７−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図7−（ｇ）に示すような特性である。
【００２７】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６５．２と１８．４であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバの約３分の１であることがわかった。
【００２８】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、プラスチックシンチレータの蛍光寿命が１０ｎｓであり、電子回路等の余裕をとり２０ｎｓとする。
【００２９】
なお、本実施例ではプラスチックシンチレータであることからベータ線を検出対象としたが、高エネルギーの中性子による反跳されるプロトンも効率良く測定できることから高エネルギーの中性子イメージングにも対応できる。
【００３０】
また、ガンマ線に対しては、原子番号の大きな鈴（Ｓｎ）などの微粉を本プラスチックシンチレータに混合することにより感度を上げたガンマ線イメージングも可能となる。
【００３１】
（実施例４）
実施例４として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図８に示す。本実施例では、上記実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータを用いる。プラスチックシンチレータの厚さ１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体とし、かつ中性子コンバータとして硼素１０（¹⁰Ｂ）の微粉を重量比で５％プラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。このプラスチックシンチレータの下面に、図８に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００３２】
本プラスチックシンチレータでは、中性子が硼素１０（¹⁰Ｂ）に捕獲される中性子捕獲反応により⁴Ｈｅと⁷Ｌｉが放出され、この放射線により蛍光が発生する。その他の実施例及び検出器における信号生成過程などについては上記実施例３と同じである。
【００３３】
（実施例５）
実施例５として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図９に示す。本実施例では放射線としてガンマ線を検出することとし、ガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータを用いる。ＹＡＰシンチレータの厚さを２ｍｍとする。このシンチレータの下面に、図９に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００３４】
ＹＡＰシンチレータの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率を考慮し０．４ｍｍとする。
【００３５】
短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバは、位置分解能がＹＡＰシンチレータの厚さ２ｍｍに依存することから、同じ広さ２ｍｍを確保するため４本ごとに光検出器に接続する。
【００３６】
ここで本実施例において、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータの下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４から出てくるＹＡＰシンチレータ自身から放出される中心波長３７０ｎｍ蛍光と、この蛍光の一部を波長シフト板により波長シフトした中心波長４２０ｎｍ蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程について、図１０を用いて述べる。まず、ＹＡＰシンチレータからは図１０−（ａ）に示すように、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの幅の狭い波長の蛍光が発生する。下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４においてこの蛍光の一部が変換され、図１０−（ｂ）に示すようにほぼ同等の強度の蛍光が合わさった蛍光となる。
【００３７】
この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５によって検出される。ＢＣＦ−９９−８５の吸収波長特性は図１０−（ｃ）に示すように３００ｎｍから３８０ｎｍであり、主に吸収される短波長側蛍光は図１０−（ｄ）に示すように３７０ｎｍにピークを持ち、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−８５の透過波長特性は図１０−（ｅ）に示すように３８０ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−８５を透過してくる蛍光は図１０−（ｆ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−８５の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１の吸収特性は図１０−（ｇ）に示すように４２０ｎｍにピークを持ち３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１に吸収される蛍光は図１０−（ｈ）に示すような特性である。
【００３８】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６４．５と４１．４であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバのほぼ３分の２であることがわかった。
【００３９】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、ガンマ線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＹＡＰシンチレータの蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。
【００４０】
（実施例６）
実施例６として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図１１に示す。本実施例では、蛍光体にＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）の粉末を用い、中性子コンバータとしては硼素を¹⁰Ｂに濃縮した四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ７）を用い、両者を混合して作製した厚さ０．２ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。この中性子イメージングシートの下面に、図１１に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００４１】
ＹＡＰの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率から０．４ｍｍとする。短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。位置分解能が中性子イメージングシートと波長シフト板の厚さ、本実施例の場合は０．６ｍｍとなることから、配置された波長シフトファイバは１本ごとに光検出器に接続する。
【００４２】
中性子イメージングシートの下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４から出てくるＹＡＰ自身から放出される中心波長３７０ｎｍ蛍光と、この蛍光の一部を波長シフト板により波長シフトした中心波長４２０ｎｍ蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程については、実施例５と同じである。
【００４３】
（実施例７）
実施例７として、実施例１で述べたアルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いた２次元放射線イメージ検出器に適用した例について図１２をもとに述べる。
【００４４】
ＺｎＳ：Ａｇを厚さ０．２ｍｍのシート状にした蛍光体シートの下面に、図１２に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置して２次元放射線イメージ検出器とする。ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００４５】
蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。本実施例では、光電子増倍管から出力された各光電気信号を増幅する高速信号増幅器として、増幅度を変更することができる増幅度可変機能付き高速信号増幅器を用いる。Ｘ軸用増幅度可変機能付き高速信号増幅器の増幅度を下げ、Ｙ軸用増幅度可変機能付き高速信号増幅器の増幅度を上げることにより、これら増幅器の後にそれぞれ接続された波高弁別器から出力されるデジタルパルス信号の量をほぼ同じに調整することができる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。このようにすることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の検出感度を同じとすることができ、その結果、位置分解能特性の向上を図ることができる。また、信号同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓとする。
【００４６】
本実施例では、短波長側及び長波長側信号高速信号増幅器の増幅度の変更により蛍光量をほぼ同じとしたが、光電子増倍管のバイアス電圧を調整し信号パルスの波高電圧を高速信号増幅器の増幅度の変更の例と同じにすることにより同様の効果が得られる。また、短波長側及び長波長側波高弁別器の波高設定レベルを調整しても同様の効果が得られる。
【００４７】
（実施例８）
実施例８として、短波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量をほぼ同じするため、短波長側の蛍光を発する蛍光体と長波長側の蛍光を発する蛍光体の混合割合を変えた例について、実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータに適用した場合について図１３をもとに述べる。
【００４８】
プラスチックシンチレータの厚さ１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｙｌを、短波長側の蛍光体としてＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として、プラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。本実施例ではｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを２５％及びＰＯＰＯＰを７５％混ぜたプラスチックシンチレータを製作することとする。
【００４９】
まず、プラスチックシンチレータからは図１３−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図１３−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたプラスチックシンチレータの短波長側蛍光は図１３−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図１３−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図１３−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図１３−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図１３−（ｇ）に示すような特性である。
【００５０】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、２７．３と２６．４であり、本実施例の場合、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は短波長用波長シフトファイバとほぼ同じとなることがわかる。
【００５１】
本実施例のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向の光量をほぼ同じとすることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の検出感度を同じとすることができ、その結果、位置分解能特性の向上を図ることができる。
【００５２】
（実施例９）
実施例９として、実施例５で述べたガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータに適用した例について図１４をもとに述べる。
【００５３】
本実施例では、短波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量をほぼ同じするため、波長シフト板の厚さを変える。実施例５で述べた波長シフト板の厚さ０．４ｍｍから、本実施例では０．８ｍｍにする。
【００５４】
まず、ＹＡＰシンチレータからは図１４−（ａ）に示すように、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの幅の狭い波長の蛍光が発生する。下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４においてこの蛍光の一部が変換され、図１４−（ｂ）に示すようにほぼ同等の強度の蛍光が合わさった蛍光となる。
【００５５】
この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５によって検出される。ＢＣＦ−９９−８５の吸収波長特性は図１４−（ｃ）に示すように３００ｎｍから３８０ｎｍであり、主に吸収される短波長側蛍光は図１４−（ｄ）に示すように３７０ｎｍにピークを持ち、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−８５の透過波長特性は図１４−（ｅ）に示すように３８０ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−８５を透過してくる蛍光は図１４−（ｆ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−８５の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１の吸収特性は図１４−（ｇ）に示すように４２０ｎｍにピークを持ち３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１に吸収される蛍光は図１４−（ｈ）に示すような特性である。
【００５６】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１によって検出され蛍光量はそれぞれ相対値として、４６．０と４０．２であり、本実施例の場合、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は短波長用波長シフトファイバとほぼ同じとなることがわかる。
【００５７】
本実施例のように、Ｘ軸の入射位置決定及びＹ軸の入射位置決定を行う際、その決定に用いる蛍光量をほぼ同じとすることにより、Ｘ軸及びＹ軸の位置分解能を向上させることができる。
【００５８】
（実施例１０）
実施例１０として、実施例１で述べたアルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いた２次元アルファ線イメージ検出器について、図１５を参照して述べる。
【００５９】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．２ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例１と同じある。
【００６０】
ＺｎＳ：Ａｇは非常に蛍光効率が高いため、アルファ線が入射した際、並列に面上に配置した入射位置に近い短波長側波長シフトファイバあるいは長波長側波長シフトファイバの複数の波長シフトファイバにより蛍光を検出することになる。この場合、入射位置がどの波長シフトファイバに近いのかを弁別する必要がある。
【００６１】
このため、本発明においては、アルファ線入射による蛍光を短波長側波長シフトファイバ及び長波長側波長シフトファイバによりそれぞれ波長シフトし光検出器で蛍光を検出し、出力された光電気信号を波高弁別器によりデジタルパルス信号にした後、隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定する。本実施例では、短波長用波長シフトファイバ及び長波長側波長シフトファイバのそれぞれ隣接する２本の波長シフトファイバが同時計数した場合に、用いた信号の丁度真ん中の箇所にアルファ線が入射したとする例について述べる。
【００６２】
図１５に示すように、Ｘ軸及びＹ軸の各検出場所に対応したデジタルパルス信号とその信号の隣りのデジタルパルス信号とについて、２同時計数回路を用いて同時計数測定し、同時計数した場合には真ん中に対応した場所に中性子が入射した位置パルス信号とする。同時計数時間については、蛍光体であるＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓを用いることとする。
【００６３】
なお、本実施例についてはＸ軸及びＹ軸とも２同時計数回路を用いたが、蛍光検出量の多い短波長側波長シフトファイバつまりＸ軸についてのみ２同時計数回路を用い、Ｙ軸については同時計数を使わずそのまま一本で位置決定を行う事も可能である。さらに、蛍光量が多い場合には２同時計数回路ではなく３同時計数回路を用いることもできる。
【００６４】
（実施例１１）
実施例１１として、実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータに適用した例について図１６をもとに述べる。
【００６５】
有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体としてプラスチック素材に混合して作製したプラスチックシンチレータの下部に配置され、最初に検出する短波長側波長シフトファイバから透過して出てくる蛍光の量に関して、円形の形状の波長シフトファイバと正方形の形状の波長シフトファイバとを比較する。本プラスチックシンチレータの場合、短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。直径０．５ｍｍの円形形状のＢＣＦ−９９−３３波長シフトファイバと一辺が０．５ｍｍの正方形形状のＢＣＦ−９９−３３波長シフトファイバの透過特性をそれぞれ図１６に示す。４２０ｎｍ以上の長波長帯の透過率を比較すると正方形波長シフトファイバが、３１％であるのに対して円形波長シフトファイバが６％であることがわかる。約５倍、円形波長シフトファイバの透過特性が悪くなることがわかる。本発明の場合原理的に長波長帯の透過特性が良いほど検出性能が良くなるため、正方形波長シフトファイバを用いることが不可欠となる。
【００６６】
（実施例１２）
実施例１２として、実施例５で述べた放射線としてガンマ線を検出することとし、ガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータを用いた例について図１７をもとに述べる。
【００６７】
ＹＡＰシンチレータの厚さを２ｍｍとする。このシンチレータの下面に、図１７に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。異なる波長シフトファイバを並列に並べかつ直角に配置する。
【００６８】
ＹＡＰシンチレータの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率から０．４ｍｍとする。
【００６９】
短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバは、位置分解能がＹＡＰシンチレータの厚さ２ｍｍに依存することから、同じ広さ２ｍｍを確保するため４本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例５と同じある。
【００７０】
本発明では、シンチレータの短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの放射線信号の波高値を短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた放射線入射位置とともに測定する。本実施例では、光電子増倍管としては、受光面積の大きな浜松ホトニクス製のヘッドオン型のＲ１２５０を用いる。この光電子増倍管の直径は１２．７ｃｍで比較的大きな面積を有感面積としたガンマ線イメージングが可能となる。この光電子増倍管からのパルス信号をチャージ積分型前置増幅器を用いて増幅し、増幅した信号を波形整形増幅器で増幅する。前置増幅器としてしては米国ＯＲＴＥＣ製ＯＲＴＥＣ−１１３が使用でき、波形整形増幅器としてはＯＲＴＥＣ−６７１などが使用できる。波形整形時定数は、ＹＡＰシンチレータの蛍光寿命が約４０ｎｓであることから０．２５μｓで十分である。このガンマ線パルス信号を、短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた中性子入射位置信号をゲート信号としたゲート回路により取りだしマルチチャンネル波高分析器により波高解析を行い、ガンマ線に入射位置とともに記憶装置に記録することにより、放射線の入射位置とそのエネルギーを同時に検出することを可能とした２次元放射線イメージ検出器を構成することができる。
【００７１】
（実施例１３）
実施例１３として、実施例２で述べた中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺と中性子コンバータＬｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いた２次元中性子イメージ検出器に適用した例について図１８を参照して述べる。
【００７２】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺と中性子コンバータＬｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。中性子イメージングシートの上面と下面に、図１８に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００７３】
Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺の蛍光波長の中心は４２０ｎｍであり、３７０ｎｍから６００ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、中性子検出媒体の厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例２と同じある。
【００７４】
本発明では、中性子イメージングシートの短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの中性子信号の波高値を短波長側検出用波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた放射線入射位置とともに測定する。本実施例では、光電子増倍管としては、受光面積の大きな浜松ホトニクス製のヘッドオン型のＲ１２５０を用いる。この光電子増倍管の直径は１２．７ｃｍで比較的大きな面積を有感面積とした中性子イメージングが可能となる。
【００７５】
この光電子増倍管からのパルス信号を高速信号増幅器を用いて増幅し、増幅したパルス信号を波高弁別器に入力し、設定した信号レベル以上の波高値のみを取りだし中性子判別信号とする。この中性子判別信号と、短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた中性子入射位置信号とを同時計数回路に入力し、同時計数した時のみ、中性子入射位置信号としてメモリ回路に記録する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺の蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。このようにする事により、バックグラウンドとなる放射線の検出を除去することが可能となる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明においては、２種類の波長シフトファイバを用い、蛍光体あるいはシンチレータの種類を選び、効率良く発生する蛍光を利用することにより、検出効率あるいは位置分解能を改善し、かつ検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響を少なくした蛍光体あるいはシンチレータを用いた二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる、という本発明に特有の顕著な効果が招ずる。又、波長シフトファイバについても標準のものをそのまま利用することができる、という効果も生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇをアルファ線検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図２】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇから放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図３】蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺と中性子コンバータＬｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇を用いた中性子イメージングシートを中性子検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図４】蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺から放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図５】蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺と中性子コンバータＬｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇を用いた中性子イメージ検出器の左上隅に中性子ビームを照射し、中性子イメージを測定した結果を示す図である。
【図６】ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として用いたプラスチックシンチレータをベータ線検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元ベータ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図７】プラスチックシンチレータ内の２種類の蛍光体から放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図８】ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として用いたプラスチックシンチレータに中性子コンバータとして¹⁰Ｂの微粉を混合した中性子検出体を用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図９】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータと波長シフト板を組み合わせたガンマ線検出用シンチレータを用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元ガンマ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１０】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータと波長シフト板を組み合わせたガンマ線検出用シンチレータから放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１１】蛍光体にＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）の粉末を用い、中性子コンバータとして¹⁰Ｂを濃縮した四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ７）を用いた中性子イメージングシートを用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１２】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇをアルファ線検出体として用い、短波長側及び長波長側信号高速信号増幅器の増幅度の変更によりそれぞれの波長シフトファイバから放出される蛍光量をほぼ同じとした２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１３】短波長側の蛍光を発する蛍光体と長波長側の蛍光を発する蛍光体の混合割合を変えたプラスチックシンチレータをベータ線検出体とした場合に、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１４】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータの下に配置した波長シフト板の厚さを変えることにより、それぞれの波長シフトファイバから放出される蛍光量をほぼ同じとした場合について、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１５】短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバの隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定し位置を決定する方式を用いた２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１６】直径０．５ｍｍの円形波長シフトファイバと一辺０．５ｍｍの正方形波長シフトファイバの透過特性を比較した図である。
【図１７】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ₃）シンチレータを用い、放射線の入射位置とそのエネルギーを同時に検出することを可能とした２次元放射線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１８】蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺と中性子コンバータＬｉ₂ ¹⁰Ｂ₄Ｏ₇を用いた中性子イメージングシートを中性子検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行うと共に、ガンマ線バックグラウンド除去を行った２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１９】蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２０】個々のシンチレータの４つの側面を蛍光反射材で覆い、上下の面を上記例と同様に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２１】中性子用シンチレータの４つの側面に波長シフトファイバを配置し、相対する側面の同時計測を行うことにより、それぞれＸ軸及びＹ軸位置信号を得て、これらＸ軸及びＹ軸位置信号を再度同時計測することにより、Ｘ軸及びＹ軸の二次元位置を決定し、中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２２】蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバ束をそれぞれ面上に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２３】蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートあるいは中性子用シンチレータの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類のＸ軸方向波長シフトファイバとＹ軸方向波長シフトファイバを空間をあけて直交させ、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a two-dimensional radiation image detector or two-dimensional neutron image detection using a phosphor or scintillator that has no influence due to absorption or reflection of radiation or neutrons by a detector constituent material placed in front of the detection medium. A container is provided.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Conventionally, a radiation image detector or neutron image detector having a high position resolution used for X-ray or neutron scattering experiments using an X-ray source using synchrotron radiation or a neutron source using a nuclear reactor or accelerator For example, phosphors or scintillators and radiation and neutron image detectors combining these with neutron converters have been used [Nucl. Instr. And Meth., A430 (1999) 311-320, Japanese Patent Application No. 10-366679, Japanese Patent Application 2000-259443, Japanese Patent Application 2001-019831]. These detectors are characterized in that position information is obtained by a cross fiber reading method, and as shown in FIG. 19, wavelength shift fiber bundles are arranged in a plane at right angles on the upper and lower surfaces of a phosphor sheet or scintillator plate, A radiation image is acquired by determining a radiation incident position by a coincidence method.
[0003]
However, these detectors absorb radiation, particularly low-energy X-rays, gamma rays, beta rays, alpha rays, light particle beams, or heavy particle beams, by the wavelength-shifting fiber placed on the top surface when the radiation is incident. As a result, some or all of the radiation cannot be detected. In addition, when a fiber made of plastic is used as the wavelength shift fiber, there is a drawback in that if the neutron energy becomes high, reflection occurs due to hydrogen in the fiber and some neutrons cannot be detected.
[0004]
Further, when a scintillator capable of increasing the thickness of the detection body is used, as shown in FIG. 20, the four side surfaces of each scintillator are covered with a fluorescent reflector, and the upper and lower surfaces are the same as in the above example. The wavelength shift fiber bundles are arranged in a plane at right angles to each other, the radiation incident position is determined by the coincidence method, and the radiation image is acquired. Further, as shown in FIG. 21, wavelength shift fibers are arranged on the four side surfaces of the scintillator, and the X-axis and Y-axis position signals are obtained by simultaneously measuring the opposite side surfaces, respectively. A method of determining the two-dimensional position of the X axis and the Y axis by simultaneously counting the position signals again has been used. However, these methods have drawbacks such as a lot of time and effort to manufacture when the number of imaging pixels is increased.
[0005]
On the other hand, as shown in FIG. 22, as a method of improving these drawbacks, the same type of wavelength-shifted fiber bundle that matches the fluorescence wavelength band emitted from the phosphor on the lower surface of the neutron detection sheet mixed with the phosphor and the neutron converter. A method has been proposed in which the neutron images are arranged at right angles on each surface, the radiation incident position is determined by the coincidence counting method, and the neutron image is acquired.
[0006]
In this method, a part of the fluorescence from the scintillator that emits fluorescence when radiation or a neutron imaging sheet or radiation or neutron enters is required to reach the wavelength-shifted fiber arranged at the bottom. A special wavelength shift fiber is required in which the concentration of the wavelength conversion phosphor in the shift fiber is adjusted to be lower than the standard. In addition, when transmitting fluorescence through the first optical fiber, the amount of transmitted fluorescence is reduced due to the absorption of the fiber itself in addition to the absorption of the wavelength converting phosphor, and the use efficiency of the fluorescence generated from the phosphor is deteriorated. There was a drawback.
[0007]
Further, as shown in FIG. 23, the same type of wavelength shift fiber that matches the fluorescence wavelength band emitted from the phosphor is used on the lower surface of the neutron detection sheet or neutron scintillator mixed with the phosphor and the neutron converter, and the X axis A neutron imaging detector has also been proposed that opens a space perpendicular to the direction wavelength shifting fiber and the wavelength shifting fiber in the Y-axis direction, determines the radiation incident position by the coincidence method, and acquires a neutron image. Due to the degradation of the position resolution due to the above and the use of the fluorescence emitted from the phosphor or scintillator, it is disadvantageous that only the phosphor or scintillator that generates a large amount of fluorescence can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For detecting X-axis fluorescence on the lower surface of a radiation or neutron imaging sheet that forms a phosphor that emits fluorescence when radiation or neutron is incident, or a scintillator that emits fluorescence when radiation or neutron is incident A wavelength shift fiber is arranged in parallel on the surface, and the long wavelength side fluorescence detection wavelength shift fiber is arranged in parallel on the surface in the direction perpendicular to the back surface of the short wavelength side fluorescence detection wavelength shift fiber. A method of determining the two-dimensional incident position of radiation or neutron by arranging and performing simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal has been devised.
[0009]
In this way, by using two types of wavelength shift fibers, selecting the type of phosphor or scintillator, and using the efficiently generated fluorescence, the detection efficiency or position resolution is improved, and the radiation or neutron produced by the detector constituent material A two-dimensional radiation and neutron image detector using a phosphor or scintillator that is less affected by absorption or reflection of light. Also, a standard wavelength shift fiber can be used as it is.
[0010]
On the other hand, for radiation or neutron imaging sheets in which a phosphor is formed into a sheet, two types of phosphors are used so as to match the absorption wavelength band of the short wavelength side fluorescence detection wavelength shift fiber and the long wavelength side fluorescence detection wavelength shift fiber. And the fluorescence can be efficiently used by adjusting the mixing ratio. In addition, the scintillator can be used in combination with a wavelength shift plate to use two types of fluorescence, that is, fluorescence from the scintillator and wavelength-shifted fluorescence, and by adjusting the wavelength shift ratio, position detection can be performed efficiently. Possible two-dimensional radiation and neutron image detectors. Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
[0011]
【Example】
Example 1
As Example 1, the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, alpha rays are detected as radiation, and ZnS: Ag which is commonly used as a phosphor for an alpha ray detection medium is used. As shown in FIG. 1, a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles on the lower surface of a phosphor sheet in the form of a sheet of ZnS: Ag having a thickness of 0.2 mm. To do.
[0012]
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated, and the fluorescence lifetime is 200 ns.
As the wavelength shift fiber for a short wavelength, BCF-92 manufactured by US Bron Inc. which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. As the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, since the thickness of the phosphor sheet is 0.2 mm, a square fiber having a piece length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one.
[0013]
Here, in the present embodiment, the process in which the fluorescence emitted from the phosphor is detected by the two types of wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated from ZnS: Ag. This fluorescence is detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-92 placed directly under the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-92 is from 350 nm to 440 nm as shown in FIG. 2- (b), and the short wavelength side fluorescence of absorbed ZnS: Ag has a peak at 440 nm as shown in FIG. 2- (c). And has a wavelength characteristic from 370 nm to 460 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-92 gradually increases from 420 nm as shown in FIG. 2D, and becomes constant at about 0.27 at 470 nm or more. Accordingly, the fluorescence transmitted through BCF-92 has a distribution as shown in FIG. The absorption characteristics of the long wavelength wavelength shift fiber Y-8 arranged orthogonally under the BCF-92 has a peak at 460 nm and a wavelength characteristic from 430 nm to 500 nm as shown in FIG. The fluorescence finally absorbed in the wavelength shift fiber Y-8 for long wavelengths has characteristics as shown in FIG.
[0014]
The relative amounts of fluorescence detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-92 and the long wavelength wavelength shift fiber Y-8 are 32.8 and 16.1, respectively, and are detected by the long wavelength wavelength shift fiber. In the case of this example, it can be seen that the fluorescent light is about a half of the wavelength shift fiber for short wavelengths.
[0015]
As a photodetector for detecting fluorescence wavelength-shifted from the short wavelength wavelength shift fiber BCF-92 and the long wavelength wavelength shift fiber Y-8, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, is used. Can do. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator, respectively, to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incidence position of the radiation is determined by performing coincidence measurement of these X-axis pulse signal and Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. The coincidence time (coincidence time) is set to 200 ns, which is the fluorescence lifetime of ZnS: Ag.
[0016]
(Example 2)
As Example 2, the structure of a two-dimensional neutron image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the phosphor Y is used as the neutron detection medium.₂SiO_Five: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ^TenB_FourO₇A neutron imaging sheet having a thickness of 0.4 mm produced by mixing the above is used. On the lower surface of the neutron imaging sheet, as shown in FIG. 3, a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0017]
Y₂SiO_Five: Ce³⁺The center of the fluorescence wavelength is 420 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 370 nm to 600 nm is generated, and the fluorescence lifetime is about 40 ns.
As the short wavelength wavelength shift fiber, BCF-99-33 manufactured by Micron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to 450 nm fluorescence, is used. As the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. The thickness of the wavelength shift fiber is approximately the same since the thickness of the neutron detection medium is 0.4 mm, and a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one.
[0018]
Here, in the present embodiment, a process in which the fluorescence emitted from the phosphor is detected by the two wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, Y₂SiO_Five: Ce³⁺As shown in FIG. 4- (a), fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated. This fluorescence is detected by a short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-33 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-33 is 320 nm to 420 nm as shown in FIG.₂SiO_Five: Ce³⁺As shown in FIG. 4- (c), the short wavelength side fluorescence has a peak at 400 nm and has wavelength characteristics from 370 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-33 gradually increases from 400 nm as shown in FIG. 4- (d), and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-33 has a distribution as shown in FIG. The absorption characteristics of the long wavelength wavelength-shifting fiber Y-8 arranged orthogonally under the BCF-99-33 has a peak at 460 nm as shown in FIG. 4- (f), and the wavelength characteristics from 400 nm to 500 nm. Have. The fluorescence finally absorbed in the wavelength shift fiber Y-8 for long wavelengths has characteristics as shown in FIG.
[0019]
The relative amounts of fluorescence detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-92 and the long wavelength wavelength shift fiber Y-8 are 61.7 and 30.5, respectively, and are detected by the long wavelength wavelength shift fiber. In this example, it was found that the fluorescence was about half that of the wavelength shift fiber for short wavelengths. Moreover, when the value of a relative value is compared with the fluorescent substance ZnS: Ag of Example 1, it turns out that it is 1.5 to 2 times better.
[0020]
As a photodetector for detecting fluorescence wavelength-shifted from the short wavelength wavelength shift fiber BCF-92 and the long wavelength wavelength shift fiber Y-8, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, is used. Can do. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator, respectively, to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incidence position of the neutron is determined by performing coincidence measurement of these X-axis pulse signal and Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. The coincidence time (coincidence time) is Y₂SiO_Five: Ce³⁺70 ns, which is about twice the fluorescence lifetime.
[0021]
Four square fibers BCF-99-33 each having a length of 0.5 mm are arranged in parallel, Y-8 is arranged orthogonally behind them, and the phosphor Y is formed on the upper surface of the orthogonal part.₂SiO_Five: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ^TenB_FourO₇A neutron image detector with a 0.4 mm thick neutron imaging sheet prepared by mixing the two was subjected to a position resolution confirmation test using cold neutrons generated from a nuclear reactor. A cold neutron beam with an energy of 5 meV generated from a nuclear reactor is guided to a neutron collimator having a 1 mm diameter hole in cadmium (Cd) having a thickness of 0.5 mm. The diameter of the collimated cold neutron beam is 1 mm. The neutron beam was irradiated to the right corner of the neutron image detector, and the neutron image was measured. The measurement results are shown in FIG. As a result of obtaining the position resolution of the detector from this result, it was 0.7 mm in the X-axis direction and 1.0 mm in the Y direction. It was confirmed that the Y-axis has a slightly lower resolution than the X-axis direction in which the wavelength-shifting fiber is disposed directly below, because the fluorescence is dispersed in the case of the Y-axis disposed behind it. The position resolution in the X-axis direction is about the thickness of the wavelength shift fiber, and it was confirmed that a neutron image can be detected with high position resolution. When the neutron energy was 5 meV, the detection efficiency for a 0.5 mm × 0.5 mm pixel was 13.3%.
[0022]
(Example 3)
As Example 3, the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, beta rays are detected as radiation, and a plastic scintillator that is commonly used as a phosphor for a beta ray detection medium is used. The thickness of the plastic scintillator is set to 1 mm, p-terphenyl is used as the organic phosphor, and the short wavelength phosphor is used as the phosphor, and POPOP is used as the long wavelength phosphor in the plastic material to form a plastic scintillator. On the lower surface of the plastic scintillator, as shown in FIG. 6, a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0023]
The center of the fluorescence wavelength of p-Terphenyl is 370 nm and generates fluorescence having a wavelength of 340 nm to 440 nm, and the center of the fluorescence wavelength of POPOP is 460 nm and generates fluorescence of 420 nm to 550 nm. The fluorescence lifetimes of the two organic phosphors are as short as 10 ns or less. In this embodiment, a plastic scintillator in which the same amount of p-terphenyl and POPO are mixed will be described.
[0024]
As the short wavelength wavelength shift fiber, BCF-99-33 manufactured by Micron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to 450 nm fluorescence, is used. As the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, since the thickness of the beta ray detection medium is 1 mm, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one.
[0025]
As for the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one.
[0026]
Here, in this embodiment, a process in which the fluorescence emitted from the two types of phosphors in the plastic scintillator is detected by the two types of wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7- (a), fluorescence having a wide wavelength from 350 nm to 540 nm is generated from the plastic scintillator. This fluorescence is detected by a short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-33 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-33 is 320 nm to 420 nm as shown in FIG. 7- (b), and the short wavelength side fluorescence of the absorbed plastic scintillator peaks at 400 nm as shown in FIG. 7- (c). And has a wavelength characteristic from 370 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-33 gradually increases from 400 nm as shown in FIG. 7- (d), and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Accordingly, the fluorescence transmitted through BCF-99-33 has a distribution as shown in FIG. The absorption characteristics of the long wavelength wavelength shift fiber Y-8 arranged orthogonally under the BCF-99-33 have a peak at 460 nm and a wavelength characteristic from 400 nm to 500 nm as shown in FIG. Have. The fluorescence finally absorbed in the wavelength shift fiber for long wavelength Y-8 has the characteristics as shown in FIG.
[0027]
The relative amounts of fluorescence detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-33 and the long wavelength wavelength shift fiber Y-8 are 65.2 and 18.4, respectively. It was found that the fluorescence detected was about one third of the wavelength shift fiber for short wavelengths in this example.
[0028]
As a photodetector for detecting fluorescence shifted in wavelength from the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-33 and the long wavelength wavelength shift fiber Y-8, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, is used. Can be used. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator, respectively, to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incidence position of the radiation is determined by performing coincidence measurement of these X-axis pulse signal and Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. As the coincidence time (coincidence time), the fluorescence lifetime of the plastic scintillator is 10 ns, and an allowance of an electronic circuit or the like is taken to be 20 ns.
[0029]
In this embodiment, the beta ray is the detection target because it is a plastic scintillator. However, it is possible to efficiently measure the protons recoiled by high energy neutrons, so that it can cope with high energy neutron imaging.
[0030]
In addition, for gamma rays, gamma ray imaging can be performed with increased sensitivity by mixing fine powders such as bells (Sn) having a large atomic number into the plastic scintillator.
[0031]
Example 4
As Example 4, the structure of a two-dimensional neutron image detector according to the present invention is shown in FIG. In the present embodiment, a plastic scintillator that is commonly used as the phosphor for the beta ray detection medium described in the third embodiment is used. The thickness of the plastic scintillator is 1 mm, the organic phosphor is p-terphenyl as the short wavelength phosphor, POPOP is the long wavelength phosphor, and boron 10 (^TenThe fine powder of B) is mixed with 5% plastic material by weight to make a plastic scintillator. On the lower surface of the plastic scintillator, as shown in FIG. 8, a wavelength shift fiber for a short wavelength and a wavelength shift fiber for a long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0032]
In this plastic scintillator, the neutron is boron 10 (^TenB) by neutron capture reaction captured by^FourWith He⁷Li is released and fluorescence is generated by this radiation. Other embodiments and the signal generation process in the detector are the same as those in the third embodiment.
[0033]
(Example 5)
As Example 5, the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, gamma rays are detected as radiation, and YAP (YAlO), which is often used as a scintillator for detecting gamma rays._Three) Use a scintillator. The thickness of the YAP scintillator is 2 mm. On the lower surface of the scintillator, as shown in FIG. 9, a wavelength shift plate is provided in which a part of the emitted fluorescence is wavelength-shifted to obtain long-wavelength fluorescence. The short wavelength side fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower part of the wavelength shift plate, and the wavelength shift fiber for the short wavelength and the wavelength shift fiber for the long wavelength are arranged in parallel in this order. Arrange at a right angle.
[0034]
The center of the fluorescence wavelength of the YAP scintillator is 370 nm, generates fluorescence having a wavelength from 320 nm to 420 nm, and the fluorescence lifetime is about 40 ns. As the wavelength shift plate, BC-484 manufactured by Bicron having a center of absorption wavelength of 380 nm and a fluorescence wavelength of 420 nm is used. The thickness is set to 0.4 mm in consideration of conversion efficiency.
[0035]
As the short wavelength wavelength shift fiber, BCF-99-85 manufactured by Micron, which is sensitive to fluorescence from 300 nm to 380 nm and converts the wavelength to fluorescence of 400 nm, is used. Further, as a wavelength shift fiber for long wavelength, BCF-91 manufactured by Micron which is sensitive to fluorescence from 360 nm to 460 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. As for the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. Since the arranged wavelength shift fiber depends on the position resolution of the YAP scintillator thickness of 2 mm, every four wavelength shift fibers are connected to the photodetectors in order to ensure the same width of 2 mm.
[0036]
Here, in this example, YAP (YAlO_Three) Fluorescence with a central wavelength of 370 nm emitted from the YAP scintillator itself emitted from the wavelength shift plate BC-484 arranged on the lower surface of the scintillator, and a fluorescence with a central wavelength of 420 nm obtained by shifting a part of this fluorescence with the wavelength shift plate. The process detected by two wavelength shift fibers will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 10- (a), fluorescence with a narrow wavelength from 320 nm to 420 nm is generated from a YAP scintillator. A part of this fluorescence is converted in the wavelength shift plate BC-484 arranged on the lower surface, and becomes a fluorescence in which the fluorescence having substantially the same intensity is combined as shown in FIG.
[0037]
This fluorescence is detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 placed directly under the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-85 is 300 nm to 380 nm as shown in FIG. 10- (c), and the short wavelength side fluorescence mainly absorbed has a peak at 370 nm as shown in FIG. 10- (d). And has wavelength characteristics from 320 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-85 gradually increases from 380 nm as shown in FIG. 10- (e), and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-85 has a distribution as shown in FIG. The absorption characteristics of the long wavelength wavelength shift fiber BCF-91 arranged orthogonally under BCF-99-85 has a peak at 420 nm and a wavelength characteristic from 360 nm to 460 nm as shown in FIG. Have. The fluorescence finally absorbed in the wavelength shift fiber for long wavelength BCF-91 has characteristics as shown in FIG.
[0038]
The fluorescence amounts detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 and the long wavelength wavelength shift fiber BCF-91 are 64.5 and 41.4 as relative values, respectively. It was found that the fluorescence detected was about two-thirds of the wavelength shift fiber for short wavelengths in this example.
[0039]
As a photodetector for detecting fluorescence shifted in wavelength from the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 and the long wavelength wavelength shift fiber BCF-91, a 16-channel photomultiplier H65568 manufactured by Hamamatsu Photonics is used. Can be used. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by a high-speed signal amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator, respectively, to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incidence position of the gamma ray is determined by performing the coincidence measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. The coincidence time (coincidence time) is 70 ns, which is approximately twice the fluorescence lifetime of the YAP scintillator.
[0040]
(Example 6)
As Example 6, the structure of a two-dimensional neutron image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the phosphor is YAP (YAlO_Three) Powder and boron as the neutron converter^TenLithium tetraborate (Li) concentrated in B₂ ^TenB_FourO7) is used, and a neutron imaging sheet having a thickness of 0.2 mm prepared by mixing both is used. On the lower surface of the neutron imaging sheet, as shown in FIG. 11, a wavelength shift plate is provided in which a part of the emitted fluorescence is wavelength-shifted to obtain long-wavelength fluorescence. The short wavelength side fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower part of the wavelength shift plate, and the wavelength shift fiber for the short wavelength and the wavelength shift fiber for the long wavelength are arranged in parallel in this order. Arrange at a right angle.
[0041]
The center of the fluorescence wavelength of YAP is 370 nm, and fluorescence of wavelengths from 320 nm to 420 nm is generated, and the fluorescence lifetime is about 40 ns. As the wavelength shift plate, BC-484 manufactured by Bicron having a center of absorption wavelength of 380 nm and a fluorescence wavelength of 420 nm is used. The thickness is 0.4 mm from the conversion efficiency. As the short wavelength wavelength shift fiber, BCF-99-85 manufactured by Micron, which is sensitive to fluorescence from 300 nm to 380 nm and converts the wavelength to fluorescence of 400 nm, is used. Further, as a wavelength shift fiber for long wavelength, BCF-91 manufactured by Micron which is sensitive to fluorescence from 360 nm to 460 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. As for the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. Since the position resolution is the thickness of the neutron imaging sheet and the wavelength shift plate, which is 0.6 mm in this embodiment, the arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one.
[0042]
The center wavelength of 370 nm fluorescence emitted from the YAP itself emitted from the wavelength shift plate BC-484 arranged on the lower surface of the neutron imaging sheet and the center wavelength of 420 nm fluorescence obtained by shifting a part of this fluorescence by the wavelength shift plate are 2 The process detected by one wavelength shift fiber is the same as that of the fifth embodiment.
[0043]
(Example 7)
As Example 7, an example applied to a two-dimensional radiation image detector using ZnS: Ag commonly used as the phosphor for the alpha ray detection medium described in Example 1 will be described with reference to FIG.
[0044]
As shown in FIG. 12, a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles on the lower surface of a phosphor sheet made of ZnS: Ag in the form of a sheet having a thickness of 0.2 mm. Thus, a two-dimensional radiation image detector is obtained. The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated, and the fluorescence lifetime is 200 ns. As the wavelength shift fiber for a short wavelength, BCF-92 manufactured by US Bron Inc. which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. As the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. The thickness of the wavelength shift fiber is approximately the same since the thickness of the phosphor sheet is 0.4 mm, and a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one.
[0045]
As a photodetector for detecting fluorescence, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, can be used. In this embodiment, as a high-speed signal amplifier that amplifies each photoelectric signal output from the photomultiplier tube, a high-speed signal amplifier with a variable amplification function capable of changing the amplification degree is used. Output from the wave height discriminator connected after each of these amplifiers by lowering the gain of the high-speed signal amplifier with variable amplification function for X-axis and increasing the gain of the high-speed signal amplifier with variable amplification function for Y-axis. The amount of digital pulse signal can be adjusted to be approximately the same. The two-dimensional incidence position of the radiation is determined by performing coincidence measurement of these X-axis pulse signal and Y-axis pulse signal using a two coincidence circuit. By doing so, the detection sensitivity in the X-axis direction and the Y-axis direction can be made the same, and as a result, the position resolution characteristics can be improved. The signal coincidence time (coincidence time) is set to 200 ns, which is the fluorescence lifetime of ZnS: Ag.
[0046]
In this embodiment, the amount of fluorescence is made substantially the same by changing the amplification factor of the short-wavelength side and long-wavelength side signal high-speed signal amplifiers. The same effect can be obtained by making it the same as the example of changing the degree of amplification. The same effect can be obtained by adjusting the wave height setting levels of the short wavelength side and long wavelength side wave height discriminators.
[0047]
(Example 8)
As an eighth embodiment, the fluorescence converted from the short-wavelength fluorescence wavelength-shifted fiber is detected by a photodetector and output from the fluorescence wave height signal, and the wavelength-converted and emitted from the long-wavelength fluorescence wavelength-shifted fiber. About the example in which the mixing ratio of the phosphor emitting the short-wavelength fluorescence and the phosphor emitting the long-wavelength fluorescence is changed so that the amount of the fluorescence signal detected and output by the photodetector is almost the same. A case where the present invention is applied to a plastic scintillator commonly used as a phosphor for a beta ray detection medium described in Example 3 will be described with reference to FIG.
[0048]
The thickness of the plastic scintillator is 1 mm, p-Terpheyl is used as an organic phosphor, POPOP is used as a short wavelength phosphor, and a long wavelength phosphor is mixed with a plastic material to form a plastic scintillator. In this embodiment, a plastic scintillator in which 25% of p-terphenyl and 75% of POPOP are mixed is manufactured.
[0049]
First, as shown in FIG. 13- (a), fluorescence with a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated from the plastic scintillator. Fluorescence with a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated. This fluorescence is detected by a short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-33 placed immediately below the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-33 is 320 nm to 420 nm as shown in FIG. 13- (b), and the short wavelength side fluorescence of the absorbed plastic scintillator peaks at 400 nm as shown in FIG. 13- (c). And has a wavelength characteristic from 370 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-33 gradually increases from 400 nm as shown in FIG. 13- (d), and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-33 has a distribution as shown in FIG. The absorption characteristics of the long wavelength wavelength shift fiber Y-8 arranged orthogonally under the BCF-99-33 has a peak at 460 nm and a wavelength characteristic from 400 nm to 500 nm as shown in FIG. Have. The fluorescence finally absorbed in the wavelength shift fiber Y-8 for long wavelengths has characteristics as shown in FIG.
[0050]
The fluorescence amounts detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-33 and the long wavelength wavelength shift fiber Y-8 are 27.3 and 26.4 as relative values, respectively. It can be seen that the fluorescence detected by the wavelength shift fiber for wavelength is almost the same as that of the wavelength shift fiber for short wavelength.
[0051]
As in this embodiment, by making the light amounts in the X-axis direction and Y-axis direction substantially the same, the detection sensitivity in the X-axis direction and the Y-axis direction can be made the same, resulting in improved position resolution characteristics. Can be achieved.
[0052]
Example 9
As Example 9, YAP (YAlO) often used as the scintillator for gamma ray detection described in Example 5 was used._Three) An example applied to a scintillator will be described with reference to FIG.
[0053]
In the present embodiment, the fluorescence wave height signal output by detecting the fluorescence emitted from the short wavelength side fluorescence wavelength shift fiber with a photodetector and the wavelength converted from the long wavelength side fluorescence wavelength shift fiber are emitted. Therefore, the thickness of the wavelength shift plate is changed in order to make the amount of the fluorescence signal detected and detected by the photodetector almost the same. The thickness of the wavelength shift plate described in the fifth embodiment is changed from 0.4 mm to 0.8 mm in this embodiment.
[0054]
First, as shown in FIG. 14- (a), the YAP scintillator generates fluorescence having a narrow wavelength from 320 nm to 420 nm. A part of the fluorescence is converted in the wavelength shift plate BC-484 arranged on the lower surface, and the fluorescence is combined with the fluorescence having substantially the same intensity as shown in FIG. 14- (b).
[0055]
This fluorescence is detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 placed directly under the phosphor. The absorption wavelength characteristic of BCF-99-85 is from 300 nm to 380 nm as shown in FIG. 14- (c), and the short wavelength side fluorescence mainly absorbed has a peak at 370 nm as shown in FIG. 14- (d). And has wavelength characteristics from 320 nm to 420 nm. On the other hand, the transmission wavelength characteristic of BCF-99-85 gradually increases from 380 nm as shown in FIG. 14- (e), and becomes constant at about 0.28 above 420 nm. Therefore, the fluorescence transmitted through BCF-99-85 has a distribution as shown in FIG. The absorption characteristics of the long wavelength wavelength shift fiber BCF-91 arranged orthogonally below the BCF-99-85 have a peak at 420 nm as shown in FIG. 14- (g), and the wavelength characteristics from 360 nm to 460 nm. Have. The fluorescence finally absorbed in the wavelength shift fiber for long wavelength BCF-91 has characteristics as shown in FIG.
[0056]
The fluorescence amounts detected by the short wavelength wavelength shift fiber BCF-99-85 and the long wavelength wavelength shift fiber BCF-91 are 46.0 and 40.2 as relative values, respectively. It can be seen that the fluorescence detected by the wavelength shift fiber is almost the same as that of the short wavelength wavelength shift fiber.
[0057]
As in this embodiment, when determining the X-axis incident position and the Y-axis incident position, the X-axis and Y-axis position resolution is improved by making the amount of fluorescence used for the determination substantially the same. Can do.
[0058]
(Example 10)
As Example 10, a two-dimensional alpha ray image detector using ZnS: Ag commonly used as the phosphor for the alpha ray detection medium described in Example 1 will be described with reference to FIG.
[0059]
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated, and the fluorescence lifetime is 200 ns. As the wavelength shift fiber for a short wavelength, BCF-92 manufactured by US Bron Inc. which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. As the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, since the thickness of the phosphor sheet is 0.2 mm, a square fiber having a piece length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one. The fluorescence detection process using a 16-channel photomultiplier Hamamatsu H6568 used as a photodetector is the same as that in the first embodiment.
[0060]
Since ZnS: Ag has very high fluorescence efficiency, when alpha rays are incident, a plurality of wavelength shift fibers such as a short wavelength side wavelength shift fiber or a long wavelength side wavelength shift fiber close to the incident position arranged in parallel on the surface are used. Fluorescence will be detected. In this case, it is necessary to discriminate which wavelength shift fiber the incident position is close to.
[0061]
For this reason, in the present invention, the fluorescence due to the incidence of alpha rays is wavelength-shifted by the short wavelength side wavelength shift fiber and the long wavelength side wavelength shift fiber, the fluorescence is detected by the photodetector, and the output photoelectric signal is discriminated by the wave height. After the digital pulse signal is generated by the detector, two or more digital pulse signals at adjacent detection points are simultaneously counted and measured by the coincidence circuit. In this embodiment, when two wavelength shift fibers adjacent to each of the short wavelength wavelength shift fiber and the long wavelength side wavelength shift fiber are simultaneously counted, an alpha ray is incident on the position just in the middle of the used signal. An example will be described.
[0062]
As shown in FIG. 15, when a digital pulse signal corresponding to each detection location on the X axis and the Y axis and a digital pulse signal adjacent to the digital pulse signal are simultaneously counted using a two coincidence circuit and simultaneously counted. Is a position pulse signal in which a neutron is incident on a location corresponding to the middle. As the coincidence time, 200 ns, which is the fluorescence lifetime of ZnS: Ag, which is a phosphor, is used.
[0063]
In this embodiment, the two coincidence circuits are used for both the X axis and the Y axis. However, the two coincidence circuits are used only for the short wavelength side wavelength shift fiber having a large amount of fluorescence detection, that is, the X axis, and for the Y axis simultaneously. It is also possible to determine the position by itself without using the count. Further, when the amount of fluorescence is large, a 3 coincidence circuit can be used instead of the 2 coincidence circuit.
[0064]
(Example 11)
As Example 11, an example applied to a plastic scintillator commonly used as a phosphor for a beta ray detection medium described in Example 3 will be described with reference to FIG.
[0065]
As the organic phosphor, p-Terphenyl is a short wavelength phosphor and POPOP is a long wavelength phosphor mixed with a plastic material. Regarding the amount of fluorescence transmitted through the shift fiber, the wavelength shift fiber having a circular shape is compared with the wavelength shift fiber having a square shape. In the case of this plastic scintillator, BCF-99-33 manufactured by Micron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to 450 nm fluorescence, is used as the wavelength shift fiber for short wavelengths. FIG. 16 shows the transmission characteristics of a circular BCF-99-33 wavelength shift fiber having a diameter of 0.5 mm and a square BCF-99-33 wavelength shift fiber having a side of 0.5 mm. Comparing the transmittance in the long wavelength band of 420 nm or more, it can be seen that the square wavelength shift fiber is 31% while the circular wavelength shift fiber is 6%. It can be seen that the transmission characteristics of the circular wavelength shift fiber are deteriorated by about 5 times. In the case of the present invention, in principle, the better the transmission characteristics in the long wavelength band, the better the detection performance. Therefore, it is essential to use a square wavelength shifted fiber.
[0066]
(Example 12)
As Example 12, gamma rays are detected as the radiation described in Example 5, and YAP (YAlO), which is often used as a scintillator for detecting gamma rays._Three) An example using a scintillator will be described with reference to FIG.
[0067]
The thickness of the YAP scintillator is 2 mm. On the lower surface of the scintillator, as shown in FIG. 17, a wavelength shift plate is provided in which a part of the emitted fluorescence is wavelength-shifted to obtain long-wavelength fluorescence. The short wavelength side fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower part of the wavelength shift plate, and the wavelength shift fiber for the short wavelength and the wavelength shift fiber for the long wavelength are arranged in parallel in this order. Arrange at a right angle. Different wavelength-shifting fibers are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0068]
The center of the fluorescence wavelength of the YAP scintillator is 370 nm, generates fluorescence having a wavelength from 320 nm to 420 nm, and the fluorescence lifetime is about 40 ns. As the wavelength shift plate, BC-484 manufactured by Bicron having a center of absorption wavelength of 380 nm and a fluorescence wavelength of 420 nm is used. The thickness is 0.4 mm from the conversion efficiency.
[0069]
As the short wavelength wavelength shift fiber, BCF-99-85 manufactured by Micron, which is sensitive to fluorescence from 300 nm to 380 nm and converts the wavelength to fluorescence of 400 nm, is used. Further, as a wavelength shift fiber for long wavelength, BCF-91 manufactured by Micron which is sensitive to fluorescence from 360 nm to 460 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. As for the thickness of the wavelength shift fiber, a square fiber having a length of 0.5 mm is used. Since the arranged wavelength shift fiber depends on the position resolution of the YAP scintillator thickness of 2 mm, every four wavelength shift fibers are connected to the photodetectors in order to ensure the same width of 2 mm. The fluorescence detection process using a 16-channel photomultiplier tube Hamamatsu H6568 used as a photodetector is the same as in Example 5.
[0070]
In the present invention, a photomultiplier tube is arranged on the opposite side of the scintillator where the short wavelength side wavelength shift fiber and long wavelength side wavelength shift fiber are arranged, and the peak value of the radiation signal from the photomultiplier tube is calculated. The measurement is performed together with the radiation incident position obtained by the short wavelength side wavelength shift fiber and the long wavelength side wavelength shift fiber. In this embodiment, a head-on type R1250 made by Hamamatsu Photonics having a large light receiving area is used as the photomultiplier tube. The diameter of this photomultiplier tube is 12.7 cm, and gamma ray imaging with a relatively large area as a sensitive area becomes possible. The pulse signal from the photomultiplier tube is amplified using a charge integrating preamplifier, and the amplified signal is amplified using a waveform shaping amplifier. As the preamplifier, ORTEC-113 manufactured by ORTEC, USA can be used, and as the waveform shaping amplifier, ORTEC-671 or the like can be used. As the waveform shaping time constant, 0.25 μs is sufficient because the fluorescence lifetime of the YAP scintillator is about 40 ns. The gamma ray pulse signal is extracted by a gate circuit using the neutron incident position signal obtained by the short wavelength side wavelength shift fiber and the long wavelength side wavelength shift fiber as a gate signal, and the wave height is analyzed by a multichannel wave height analyzer and incident on the gamma ray. By recording in the storage device together with the position, it is possible to configure a two-dimensional radiation image detector that can simultaneously detect the incident position of the radiation and its energy.
[0071]
(Example 13)
As Example 13, as the neutron detection medium described in Example 2, phosphor Y₂SiO_Five: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ^TenB_FourO₇An example applied to a two-dimensional neutron image detector using a 0.4 mm-thick neutron imaging sheet prepared by mixing the above will be described with reference to FIG.
[0072]
In this embodiment, the phosphor Y is used as the neutron detection medium.₂SiO_Five: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ^TenB_FourO₇A neutron imaging sheet having a thickness of 0.4 mm produced by mixing the above is used. On the upper and lower surfaces of the neutron imaging sheet, as shown in FIG. 18, a wavelength shift fiber for a short wavelength and a wavelength shift fiber for a long wavelength are arranged in parallel and arranged at right angles.
[0073]
Y₂SiO_Five: Ce³⁺The center of the fluorescence wavelength is 420 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 370 nm to 600 nm is generated, and the fluorescence lifetime is about 40 ns.
As the short wavelength wavelength shift fiber, BCF-99-33 manufactured by Micron, which is sensitive to fluorescence from 320 nm to 420 nm and converts the wavelength to 450 nm fluorescence, is used. As the wavelength shift fiber for long wavelength, Y-8 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 400 nm to 520 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm, is used. The thickness of the wavelength shift fiber is approximately the same since the thickness of the neutron detection medium is 0.4 mm, and a square fiber having a length of 0.5 mm is used. The arranged wavelength shift fibers are connected to the photodetectors one by one. The fluorescence detection process using a 16-channel photomultiplier tube Hamamatsu H6568 used as a photodetector is the same as that of the second embodiment.
[0074]
In the present invention, a photomultiplier tube is arranged on the surface opposite to the side where the short wavelength side wavelength shift fiber and the long wavelength side wavelength shift fiber are arranged on the neutron imaging sheet, and the wave of the neutron signal from this photomultiplier tube The high value is measured together with the radiation incident position obtained by the short wavelength side detection wavelength shift fiber and the long wavelength side wavelength shift fiber. In this embodiment, a head-on type R1250 made by Hamamatsu Photonics having a large light receiving area is used as the photomultiplier tube. This photomultiplier tube has a diameter of 12.7 cm and enables neutron imaging with a relatively large area as a sensitive area.
[0075]
The pulse signal from this photomultiplier tube is amplified using a high-speed signal amplifier, and the amplified pulse signal is input to a pulse height discriminator, and only the peak value above the set signal level is taken out and used as a neutron discrimination signal. The neutron discrimination signal and the neutron incident position signal obtained by the short wavelength side wavelength shift fiber and the long wavelength side wavelength shift fiber are input to the coincidence counting circuit, and only when the coincidence is counted, the neutron incident position signal is input to the memory circuit. Record. The coincidence time (coincidence time) is Y₂SiO_Five: Ce³⁺70 ns, which is about twice the fluorescence lifetime. By doing in this way, it becomes possible to remove the detection of the radiation used as a background.
[0076]
【The invention's effect】
In the present invention, two types of wavelength shift fibers are used, the type of phosphor or scintillator is selected, and fluorescence generated efficiently is used to improve detection efficiency or position resolution, and radiation from the detector constituent material. Or the remarkable effect peculiar to this invention that it can be set as the two-dimensional radiation and neutron image detector using the fluorescent substance or scintillator which reduced the influence by the absorption or reflection of a neutron is brought about. In addition, a standard wavelength shift fiber can be used as it is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a two-dimensional alpha ray image detector that uses phosphor ZnS: Ag for alpha ray detection and determines an incident position using a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber.
FIG. 2 is a diagram showing a process in which fluorescence emitted from a phosphor ZnS: Ag is detected by a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber.
FIG. 3 Phosphor Y₂SiO_Five: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ^TenB_FourO₇FIG. 2 is a diagram showing a structure of a two-dimensional neutron image detector that uses a neutron imaging sheet using a neutron for neutron detection and determines an incident position with a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber.
FIG. 4 Phosphor Y₂SiO_Five: Ce³⁺It is a figure which shows the process in which the fluorescence discharge | released from is detected with the wavelength shift fiber for short wavelengths, and the wavelength shift fiber for long wavelengths.
FIG. 5: Phosphor Y₂SiO_Five: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ^TenB_FourO₇It is a figure which shows the result of having irradiated the neutron beam to the upper left corner of the neutron image detector using and measuring the neutron image.
FIG. 6 shows that a plastic scintillator using p-terphenyl as a short wavelength phosphor and POPOP as a long wavelength phosphor is used for beta ray detection, and is incident on a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber. It is a figure which shows the structure of the two-dimensional beta ray image detector which performs position determination.
FIG. 7 is a diagram showing a process in which fluorescence emitted from two types of phosphors in a plastic scintillator is detected by a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber.
FIG. 8 shows a neutron converter as a plastic scintillator using p-terphenyl as a short wavelength phosphor and POPOP as a long wavelength phosphor.^TenIt is a figure which shows the structure of the two-dimensional neutron image detector which uses the neutron detector which mixed the fine powder of B, and determines an incident position with the wavelength shift fiber for short wavelengths, and the wavelength shift fiber for long wavelengths.
FIG. 9 YAP (YAlO_ThreeFIG. 3 is a diagram showing a structure of a two-dimensional gamma ray image detector that uses a gamma ray detection scintillator in which a scintillator and a wavelength shift plate are combined to determine an incident position using a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber.
FIG. 10: YAP (YAlO_ThreeFIG. 4 is a diagram illustrating a process in which fluorescence emitted from a scintillator for detecting gamma rays combining a scintillator and a wavelength shift plate is detected by a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength.
FIG. 11 shows YAP (YAlO_Three) As a neutron converter^TenB-concentrated lithium tetraborate (Li₂ ^TenB_FourIt is a figure which shows the structure of the two-dimensional neutron image detector which determines an incident position with the wavelength shift fiber for short wavelengths, and the wavelength shift fiber for long wavelengths using the neutron imaging sheet | seat using O7).
FIG. 12 uses phosphor ZnS: Ag as an alpha ray detector, and the amount of fluorescence emitted from each wavelength shift fiber is made substantially the same by changing the amplification factor of the short wavelength side and long wavelength side signal high-speed signal amplifiers. It is a figure which shows the structure of a two-dimensional alpha ray image detector.
FIG. 13 shows a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength when a plastic scintillator in which the mixing ratio of a phosphor emitting a short wavelength fluorescence and a phosphor emitting a long wavelength fluorescence is changed is a beta ray detector. It is a figure which shows the process detected by the wavelength shift fiber for a use.
FIG. 14: YAP (YAlO_Three) Short wavelength wavelength shift fiber and long wavelength wavelength shift fiber when the amount of fluorescence emitted from each wavelength shift fiber is made substantially the same by changing the thickness of the wavelength shift plate disposed under the scintillator It is a figure which shows the process detected by this.
FIG. 15 is a two-dimensional alpha using a method in which two or more digital pulse signals at adjacent detection points of a wavelength shift fiber for short wavelength and a wavelength shift fiber for long wavelength are simultaneously counted and determined by a coincidence circuit. It is a figure which shows the structure of a line image detector.
FIG. 16 is a diagram comparing transmission characteristics of a circular wavelength shift fiber having a diameter of 0.5 mm and a square wavelength shift fiber having a side of 0.5 mm.
FIG. 17: YAP (YAlO_ThreeFIG. 2 is a diagram showing the structure of a two-dimensional radiation image detector that uses a scintillator to detect the incident position of radiation and its energy simultaneously.
FIG. 18: Phosphor Y₂SiO_Five: Ce³⁺And neutron converter Li₂ ^TenB_FourO₇Shows the structure of a two-dimensional neutron image detector that uses a neutron imaging sheet with a neutron for neutron detection, determines the incident position with a short wavelength wavelength shift fiber and a long wavelength wavelength shift fiber, and removes the gamma ray background. FIG.
FIG. 19 shows an example of a conventional method in which wavelength shift fiber bundles are arranged in a plane perpendicular to the upper and lower surfaces of a phosphor sheet or scintillator plate, the radiation incident position is determined by a coincidence method, and a radiation image is acquired. FIG.
FIG. 20 covers the four side surfaces of each scintillator with a fluorescent reflecting material, and the upper and lower surfaces are arranged in a perpendicular direction in the same manner as in the above example, and the radiation incident position is determined by the coincidence counting method. It is a figure which shows the example of the conventional method which acquires a radiation image.
FIG. 21 shows the X-axis and Y-axis position signals obtained by arranging wavelength shift fibers on the four side faces of the neutron scintillator and simultaneously measuring the opposite side faces, respectively. It is a figure which shows the example of the prior art method which determines the two-dimensional position of an X-axis and a Y-axis by measuring simultaneously again, and acquires a neutron image.
FIG. 22 shows that the same type of wavelength-shifted fiber bundles corresponding to the fluorescence wavelength band emitted from the phosphor are arranged on the lower surface of the neutron detection sheet mixed with the phosphor and the neutron converter on the surface in a direction perpendicular to each other. It is a figure which shows the example of the conventional method which determines a radiation incident position by a method and acquires a neutron image.
FIG. 23 shows the same type of X-axis direction wavelength shift fiber and Y-axis direction wavelength shift fiber matching the fluorescence wavelength band emitted from the phosphor on the lower surface of the neutron detection sheet or neutron scintillator mixed with the phosphor and the neutron converter. FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional method for obtaining a neutron image by determining a radiation incident position by a coincidence method by making a space perpendicular to each other.

Claims

A radiation imaging sheet made of a phosphor that emits fluorescence when radiation enters, or a wavelength-shift fiber for short wavelengths that has short wavelength absorption characteristics in the fluorescence absorption wavelength band on the lower surface of the scintillator that emits fluorescence when radiation enters the arranged in a plane in parallel to detect the fluorescence emitted from the radiation imaging sheet or the scintillator,
The transmitted fluorescence, wavelength shift long wavelength in the direction perpendicular to the shorter wavelength for wavelength shifting fibers on the surface behind the short wavelength shift fiber length of longer wavelength than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shifting fibers for the short-wavelength Detecting by arranging the fibers in parallel plane
Fluorescence emitted from the short wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector to form an X-axis pulse signal, and fluorescence emitted from the long wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector. A two-dimensional radiation image detector, wherein a two-dimensional incident position of radiation is determined by performing a simultaneous counting measurement of an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal by detecting at a Y-axis pulse signal.

A neutron imaging sheet in which a material containing at least one of Gd, ⁶ Li, and ¹⁰ B elements, which is a neutron converter, is mixed with a phosphor that emits fluorescence when radiation enters, or Gd that is a neutron converter in a constituent material of a scintillator A short wavelength wavelength shift fiber having a short wavelength absorption characteristic in the fluorescence absorption wavelength band is arranged in parallel in a planar shape on the lower surface of the neutron scintillator containing one or more of ⁶ Li or ¹⁰ B elements, detecting the fluorescence emitted from the neutron imaging sheet or the neutron scintillator,
The transmitted fluorescence, wavelength shift long wavelength in the direction perpendicular to the shorter wavelength for wavelength shifting fibers on the surface behind the short wavelength shift fiber length of longer wavelength than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shifting fibers for the short-wavelength Detecting by arranging the fibers in parallel plane
Fluorescence emitted from the short wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector to form an X-axis pulse signal, and fluorescence emitted from the long wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector. A two-dimensional neutron image detector, wherein the two-dimensional incident position of neutron is determined by performing a simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal by detecting at a Y-axis pulse signal.

The lower surface of the radiation imaging sheet formed by mixing a phosphor that emits short-wavelength fluorescence from 340 nm to 440 nm when radiation is incident and a phosphor that emits long-wavelength fluorescence from 420 nm to 550 nm when radiation is incident. in the short wavelength shift fiber length having a short wavelength absorption characteristics in fluorescence absorption wavelength band arranged in a plane in parallel to detect the fluorescence emitted from the radiation imaging sheet,
The transmitted fluorescence, wavelength shift long wavelength in the direction perpendicular to the shorter wavelength for wavelength shifting fibers on the surface behind the short wavelength shift fiber length of longer wavelength than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shifting fibers for the short-wavelength Detecting by arranging the fibers in parallel plane
Fluorescence emitted from the short wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector to form an X-axis pulse signal, and fluorescence emitted from the long wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector. A two-dimensional radiation image detector, wherein a two-dimensional incident position of radiation is determined by performing a simultaneous counting measurement of an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal by detecting at a Y-axis pulse signal.

A phosphor that emits short-wavelength fluorescence from 340 nm to 440 nm when radiation is incident, a phosphor that emits long-wavelength fluorescence from 420 nm to 550 nm when radiation is incident, and Gd, ⁶ Li, and ¹⁰ B elements that are neutron converters of the bottom surface of the neutron imaging sheet obtained by mixing one or more material including, by arranging the short wavelength shift fiber length having a short wavelength absorption characteristics in fluorescence absorption wavelength band in a planar shape in parallel, the neutron imaging sheet Detect the fluorescence emitted from the
The transmitted fluorescence, wavelength shift long wavelength in the direction perpendicular to the shorter wavelength for wavelength shifting fibers on the surface behind the short wavelength shift fiber length of longer wavelength than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shifting fibers for the short-wavelength Detecting by arranging the fibers in parallel plane
Fluorescence emitted from the short wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector to form an X-axis pulse signal, and fluorescence emitted from the long wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector. A two-dimensional neutron image detector, wherein the two-dimensional incident position of neutron is determined by performing a simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal by detecting at a Y-axis pulse signal.

A radiation imaging sheet made of a phosphor that emits fluorescence when radiation is incident, or a scintillator that emits fluorescence when radiation is incident on the lower surface of the scintillator to shift the wavelength of some of the emitted fluorescence to a long wavelength fluorescence A wavelength shift plate is arranged, and short wavelength fluorescence before the wavelength shift and long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower part of the wavelength shift plate , and a short wavelength in the fluorescence absorption wavelength band is formed on the lower surface of the wavelength shift plate. the short wavelength shift fiber length having a wavelength absorption characteristics arranged in a plane in parallel to detect the fluorescence emitted from the radiation imaging sheet or the scintillator,
The transmitted fluorescence, wavelength shift long wavelength in the direction perpendicular to the shorter wavelength for wavelength shifting fibers on the surface behind the short wavelength shift fiber length of longer wavelength than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shifting fibers for the short-wavelength Detecting by arranging the fibers in parallel plane
Fluorescence emitted from the short wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector to form an X-axis pulse signal, and fluorescence emitted from the long wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector. A two-dimensional radiation image detector, wherein a two-dimensional incident position of radiation is determined by performing a simultaneous counting measurement of an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal by detecting at a Y-axis pulse signal.

A neutron imaging sheet in which a material containing at least one of Gd, ⁶ Li, and ¹⁰ B elements, which is a neutron converter, is mixed with a phosphor that emits fluorescence when radiation enters, or Gd that is a neutron converter in a constituent material of a scintillator A wavelength shift plate is provided on the lower surface of the neutron scintillator containing one or more elements of ⁶ Li or ¹⁰ B to shift the wavelength of a part of the emitted fluorescence to a long wavelength fluorescence. The short wavelength fluorescence before the wavelength shift and the long wavelength fluorescence after the wavelength shift are emitted from the lower part of the shift plate,
On the lower surface of the wavelength shift plate, a wavelength shift fiber for a short wavelength having a short wavelength absorption characteristic in the fluorescence absorption wavelength band is arranged in a plane in parallel and emitted from the neutron imaging sheet or the neutron scintillator. Detect fluorescence with a short wavelength spectrum ,
The transmitted fluorescence, wavelength shift long wavelength in the direction perpendicular to the shorter wavelength for wavelength shifting fibers on the surface behind the short wavelength shift fiber length of longer wavelength than the fluorescence absorption wavelength band of the wavelength shifting fibers for the short-wavelength Detecting by arranging the fibers in parallel plane
Fluorescence emitted from the short wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector to form an X-axis pulse signal, and fluorescence emitted from the long wavelength wavelength shift fiber after being wavelength-converted is detected by a photodetector. A two-dimensional neutron image detector, wherein the two-dimensional incident position of neutron is determined by performing a simultaneous counting measurement of the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal by detecting at a Y-axis pulse signal.

Fluorescence signal emitted from the wavelength-shifted fiber for short wavelength is detected by a photodetector and detected, and fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long wavelength is detected by a photodetector. the amount of fluorescence signal output, changing the detection sensitivity of the photodetector for detecting fluorescence light detector and a long wavelength for detecting the fluorescence of short wavelength, the amplification degree of the signal amplifier of the short wavelength and long wavelength signal change, or by short wavelength and change of height setting level height discriminator for long wavelength, two-dimensional claim 1, 3 or 5 which is characterized in that to improve the position resolution characteristics by adjusting substantially the same Radiation image detector.

Fluorescence signal emitted from the wavelength-shifted fiber for short wavelength is detected by a photodetector and detected, and fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long wavelength is detected by a photodetector. the amount of fluorescence signal output, changing the detection sensitivity of the photodetector for detecting fluorescence light detector and a long wavelength for detecting the fluorescence of short wavelength, the amplification degree of the signal amplifier of the short wavelength and long wavelength signal change, or by short wavelength and change of height setting level height discriminator for long wavelength, two-dimensional claim 2, 4 or 6 was characterized by improving the spatial resolution characteristics by adjusting substantially the same Neutron image detector.

Fluorescence signal emitted from the wavelength-shifted fiber for short wavelength is detected by a photodetector and detected, and fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long wavelength is detected by a photodetector. The amount of the fluorescence signal that is output in this manner is made substantially the same by changing the mixing ratio of the phosphor that emits short wavelength fluorescence and the phosphor that emits long wavelength fluorescence. The two-dimensional radiation image detector described.

Fluorescence signal emitted from the wavelength-shifted fiber for short wavelength is detected by a photodetector and detected, and fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long wavelength is detected by a photodetector. The amount of the fluorescence signal outputted in this manner is made substantially the same by changing the mixing ratio of the phosphor emitting short wavelength fluorescence and the phosphor emitting long wavelength fluorescence. The two-dimensional neutron image detector described.

Fluorescence signal emitted from the wavelength-shifted fiber for short wavelength is detected by a photodetector and detected, and fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long wavelength is detected by a photodetector. The amount of the fluorescence signal that is output in this manner is approximately the same by changing the thickness of the wavelength shift plate that shifts a part of the fluorescence to change the wavelength of the long-wavelength fluorescence or the concentration of the wavelength-shifting phosphor contained therein. The two-dimensional radiation image detector according to claim 1, 3 or 5.

Fluorescence signal emitted from the wavelength-shifted fiber for short wavelength is detected by a photodetector and detected, and fluorescence emitted from the wavelength-shifted fiber for long wavelength is detected by a photodetector. The amount of the fluorescence signal that is output in this manner is approximately the same by changing the thickness of the wavelength shift plate that shifts a part of the fluorescence to change the wavelength of the long-wavelength fluorescence or the concentration of the wavelength-shifting phosphor contained therein. The two-dimensional neutron image detector according to claim 2, 4, or 6.

Fluorescence due to wavelength-shifted radiation from a short- wavelength wavelength-shifted fiber bundle or a long-wavelength wavelength-shifted fiber bundle arranged in a plane in parallel is detected by a photodetector, and the output photoelectric signal is a pulse height discriminator. After the digital pulse signal has been generated by the above, when two or more digital pulse signals at adjacent detection points are simultaneously counted by the coincidence counting circuit, and the coincidence is counted, the position where the radiation is incident on the exact middle point of the used signal 6. The two-dimensional radiation image detector according to claim 1, wherein the position of the radiation is determined using a pulse signal and the position pulse signal is used.

Fluorescence due to wavelength-shifted neutron incidence from a short- wavelength wavelength-shifted fiber bundle or long-wavelength wavelength-shifted fiber bundle arranged in a plane in parallel is detected by a photodetector, and the output photoelectric signal is a wave height discriminator. The position where the neutrons are incident on the center of the used signal when two or more digital pulse signals at adjacent detection points are simultaneously counted by the coincidence counting circuit and simultaneously counted. The two-dimensional neutron image detector according to claim 2, 4 or 6, wherein a pulse signal is used and an incident position of the neutron is determined using the position pulse signal.

The short- wavelength wavelength shift fiber for detecting fluorescence emitted from a detection medium arranged in contact with the lower part of the detection medium made of a radiation imaging sheet or scintillator has a square shape. The two-dimensional radiation image detector according to 5.

5. The short- wavelength wavelength-shifting fiber for detecting fluorescence emitted from a detection medium arranged in contact with the lower part of a detection medium made of a neutron imaging sheet or a neutron scintillator is square. Or the two-dimensional neutron image detector of 6.

Radiation imaging sheet of the two-dimensional radiation image detector, or photomultiplier tubes arranged on the opposite side of the short wavelength for wavelength shifting fibers and the side of arranging the wavelength shifting fiber long wavelength of the scintillator, the photomultiplier tube The peak value of the radiation signal from the laser is measured together with the radiation incident position obtained by the wavelength shift fiber for short wavelength and the wavelength shift fiber for long wavelength , and the radiation incident position and its energy are detected simultaneously. The two-dimensional radiation image detector according to claim 1, 3 or 5.

A photomultiplier tube is arranged on the opposite side of the neutron imaging sheet of the two-dimensional neutron image detector or the side where the short wavelength wavelength shift fiber and the long wavelength wavelength shift fiber are arranged in the neutron scintillator. The peak value of the neutron signal from the double tube is measured together with the neutron incident position obtained by the wavelength shift fiber for short wavelength and the wavelength shift fiber for long wavelength, and the background radiation is detected based on this peak value. The two-dimensional neutron image detector according to claim 2, wherein the two-dimensional neutron image detector is removed.