JP4217788B2 - 放射線到達位置検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、放射線到達位置検出装置及びその応用分野に関する。
シンチレータを用いた何らかの構造体に放射線を照射し、その到達位置を直接的に測定するためには、ライトガイドや光ファイバーなど光を伝送するための構造を必要とする。また、カメラなどを使って撮像する方法も考えられる。
しかしながら、全体の構造が複雑になる。また、このために構造の各部分に用いられる材質の放射線耐性の検討が必要となる。放射線耐性に劣る部分があった場合、その部分のために使用中に性能が劣化することとなる。また、通常の撮像の場合、一般に集光率が極端に低くなる場合が多い。
しかしながら、全体の構造が複雑になる。また、このために構造の各部分に用いられる材質の放射線耐性の検討が必要となる。放射線耐性に劣る部分があった場合、その部分のために使用中に性能が劣化することとなる。また、通常の撮像の場合、一般に集光率が極端に低くなる場合が多い。
このような状況の中で、本発明者は、レンズ型シンチレータを提案したところである。 本発明に関連するレンズ型シンチレータは、シンチレータに代表される固体の発光物質を特殊な形状に加工することにより、内部で発生した光を、外部に平行に近い形で取り出すことができる。光が平行光となって空間を飛ぶので、光センサまで導く伝送体を基本的に必要としない。
柱状、あるいはその他の形状のシンチレータの一部に「くびれた部分」、「絞り部分」（以後、「くびれ部」という。）を設け、光を取り出すための端面を凸レンズ状に加工する。そして基本的には、物質中でのレンズの焦点が、くびれ部の箇所付近にするように構成する。
本発明の利点は、発光体のみを用いて外部に平行光が得られることであるであり、発光位置の情報を離れたところに伝送することができる。
そもそもこのレンズ型シンチレータの発明の動機は、加速器付近の放射線強度の空間分布の測定であった。そして複雑な構造体を用いずに放射線強度の空間分布の情報を得ようとするものである。
柱状、あるいはその他の形状のシンチレータの一部に「くびれた部分」、「絞り部分」（以後、「くびれ部」という。）を設け、光を取り出すための端面を凸レンズ状に加工する。そして基本的には、物質中でのレンズの焦点が、くびれ部の箇所付近にするように構成する。
本発明の利点は、発光体のみを用いて外部に平行光が得られることであるであり、発光位置の情報を離れたところに伝送することができる。
そもそもこのレンズ型シンチレータの発明の動機は、加速器付近の放射線強度の空間分布の測定であった。そして複雑な構造体を用いずに放射線強度の空間分布の情報を得ようとするものである。
本発明は、シンチレータを含有する発光部Ｈとレンズ部Ｌとを有し、該レンズ部は一方側にレンズ面を形成し、該発光部Ｈと該レンズ部Ｌのレンズ面の反対側との間にくびれ部Ｒを形成し、該発光部Ｈの中心軸とレンズ部Ｌの光軸が平行になるように放射装置を構成するとともに、該放射装置の複数個をレンズ面が平面上に並列するように配列したアレーを構成し、シンチレータの発光強度の空間分布をイメージとして測定することを特徴とする放射線到達位置検出方法に係る。
さらに本発明は、シンチレータを含有する発光部Ｈとレンズ部Ｌとを有し、該レンズ部は一方側にレンズ面を形成し、該発光部Ｈと該レンズ部Ｌのレンズ面の反対側との間にくびれ部Ｒを形成し、該発光部Ｈの中心軸とレンズ部Ｌの光軸が平行になるように放射装置を構成するとともに、該放射装置の複数個をレンズ面が平面上に並列するように配列したアレーを構成し、シンチレータの発光強度の空間分布をイメージとして測定することを特徴とする放射線到達位置検出装置に係る。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、該発光部Ｈと該レンズ部Ｌとの体積は、該発光部Ｈの体積をＶＨとし、該レンズ部の体積をＶＬとしたとき、ＶＨ>ＶＬの関係に構成することを特徴とする。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えたことを特徴とする。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えるとともに前記レンズ面に正対させて設けたことを特徴とする。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えるとともにミラーを設け、ミラーにより光路を変えて、検出器を該光路上に配設したことを特徴とする。
さらに本発明は、シンチレータを含有する発光部Ｈとレンズ部Ｌとを有し、該レンズ部は一方側にレンズ面を形成し、該発光部Ｈと該レンズ部Ｌのレンズ面の反対側との間にくびれ部Ｒを形成し、該発光部Ｈの中心軸とレンズ部Ｌの光軸が平行になるように放射装置を構成するとともに、該放射装置の複数個をレンズ面が平面上に並列するように配列したアレーを構成し、シンチレータの発光強度の空間分布をイメージとして測定することを特徴とする放射線到達位置検出装置に係る。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、該発光部Ｈと該レンズ部Ｌとの体積は、該発光部Ｈの体積をＶＨとし、該レンズ部の体積をＶＬとしたとき、ＶＨ>ＶＬの関係に構成することを特徴とする。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えたことを特徴とする。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えるとともに前記レンズ面に正対させて設けたことを特徴とする。
本発明は、放射線到達位置検出装置において、シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えるとともにミラーを設け、ミラーにより光路を変えて、検出器を該光路上に配設したことを特徴とする。
光伝送体となるもの構造体を特に必要としないので、放射線強度の大きいＸ線、ガンマ線、荷電粒子線のビームの形状測定などにおいて、放射線耐性についての考慮を最小限にできるなどの利点がある。光センサを離して配置出来て、基本的にはシンチレータ以外の物質を放射線にさらす必要はない。構造が簡単であり、必要に合わせて、任意の個数並べることができる。そして強放射線環境下において複雑な構造体を用いずに放射線の空間位置や空間分布を測定する際に応用できる。
本発明に関連するレンズ型シンチレータは、シンチレータに代表される固体の発光物質を特殊な形状に加工することにより、内部で発生した光を、外部に平行に近い形で取り出すことができる。光が平行光となって空間を飛ぶので、光センサまで導く伝送体を基本的に必要としない。
柱状、あるいはその他の形状のシンチレータの一部に「くびれた部分」、「絞り部分」（以後、「くびれ部」という。）を設け、光を取り出すための端面を凸レンズ状に加工する。そして基本的には、物質中でのレンズの焦点が、くびれ部の箇所付近にするように構成する。
本発明の利点は、発光体のみを用いて外部に平行光が得られることであるであり、発光位置の情報を離れたところに伝送することができる。
柱状、あるいはその他の形状のシンチレータの一部に「くびれた部分」、「絞り部分」（以後、「くびれ部」という。）を設け、光を取り出すための端面を凸レンズ状に加工する。そして基本的には、物質中でのレンズの焦点が、くびれ部の箇所付近にするように構成する。
本発明の利点は、発光体のみを用いて外部に平行光が得られることであるであり、発光位置の情報を離れたところに伝送することができる。
本発明の放射線到達位置検出装置に関連するシンチレータについて、先ず説明する。
柱状、或はその他の形状のシンチレータの一部にくびれ部を設け、光を取り出すための端面を凸レンズ状に加工する。基本的には、物質中でのレンズの焦点がくびれ部の箇所付近にするようにする。またくびれ部の直径は、レンズ部分の直径の30％程度以下であることが望ましい。
柱状、或はその他の形状のシンチレータの一部にくびれ部を設け、光を取り出すための端面を凸レンズ状に加工する。基本的には、物質中でのレンズの焦点がくびれ部の箇所付近にするようにする。またくびれ部の直径は、レンズ部分の直径の30％程度以下であることが望ましい。
図１に示されものは、ＢＧＯ結晶シンチレータであって、（ａ）は、シンチレータの側面図、（ｂ）は、シンチレータのくびれ部Ｒを破線で示してある背面図（レンズ面の正面図）である。シンチレータの発光部Ｈを円柱状に形成し、一端側にくびれ部Ｒを設け、レンズ部Ｌの光を取り出すための端面を凸レンズ状に加工する。
なお、図１で示すシンチレータは棒状のＢＧＯ結晶に加工を施して円柱状とし、その一部にくびれ部Ｒを設け、端面をレンズ状としたものである。発光部Ｈは放射線が入射すると発光して、その光の一部は発光部Ｈ内で反射して、くびれ部Ｒに向かって集光する。発光部Ｈの中心軸Ｈ−ＬＡとレンズ部Ｌの光軸Ｌ−ＬＡとは平行になっている。
また物質中でのレンズの焦点がくびれ部の箇所付近にするようにする。またくびれ部の直径は、レンズ部分の直径の３０％程度以下であることが望ましい。
なお、図１で示すシンチレータは棒状のＢＧＯ結晶に加工を施して円柱状とし、その一部にくびれ部Ｒを設け、端面をレンズ状としたものである。発光部Ｈは放射線が入射すると発光して、その光の一部は発光部Ｈ内で反射して、くびれ部Ｒに向かって集光する。発光部Ｈの中心軸Ｈ−ＬＡとレンズ部Ｌの光軸Ｌ−ＬＡとは平行になっている。
また物質中でのレンズの焦点がくびれ部の箇所付近にするようにする。またくびれ部の直径は、レンズ部分の直径の３０％程度以下であることが望ましい。
レンズ面は、くびれ部Rの中心に焦点がくるように曲率を設計する。
図２に示されものは、GSO結晶シンチレータであって、図１に示される結晶シンチレータの１．５倍のサイズを有している。
図３に示されものは、プラスッチックシンチレータであって、レンズ部のレンズ面の反対側を段差付円錐状に形成している。
くびれ部Rに対してレンズの反対側の形状は自由であるが、取り出す光の量を多くするためには、その体積を大きくとることによって発光量を大きくし、くびれ部に向かって傾斜を設けることにより、全反射を利用した集光をするとよい。また、この側面の部分からレンズ部分を経由せずに外に出た光がレンズ側に来ないように、側面を覆って遮光したり、くびれ部の部分の周囲に遮光板を設けることも有効である。
個々のレンズ型シンチレータからは平行光が得られるので、外部には、光の伝送、集光、結像などのための構造が基本的に不要である。
個々のレンズ型シンチレータからは平行光が得られるので、外部には、光の伝送、集光、結像などのための構造が基本的に不要である。
以上は本発明者が提案したとおころの本発明の放射線到達位置検出装置の基本構成となるレンズ型放射装置について説明した。
本発明は、上記したような構成を具えたレンズ型放射装置の複数個を並列するように配列してアレーを構成し、離れた所から光センサを用いて光のパターンを測定するとともに到達位置を検出しようとするものである。
図４は、基本的原理説明図で、図４の左側よりビームなどの放射線が入射すると、シンチレータ１からシンチレーション光が平行光として、放射され、光センサ２が受光する。
本発明は、上記したような構成を具えたレンズ型放射装置の複数個を並列するように配列してアレーを構成し、離れた所から光センサを用いて光のパターンを測定するとともに到達位置を検出しようとするものである。
図４は、基本的原理説明図で、図４の左側よりビームなどの放射線が入射すると、シンチレータ１からシンチレーション光が平行光として、放射され、光センサ２が受光する。
またレンズ型シンチレータのアレイのレンズ面に向かうように平面状の感度面を持つ光センサを離れたところに設置して、発光の空間分布は測定できるが、反射鏡のようなものを適宜用いて光の進行方向を変えることができる。
図5は、高放射線環境で使用される到達検出装置を示し、ガンマー線が入射されると、シンチレーション光が平面鏡で反射されて、マルチアノード型光電子増倍管で検出しする。該マルチアノード型光電子増倍管にケーブル６を接続して、オシロスコープで観察することができる。
図６は、１６個の放射装置１を並列に配列したアレー１０の斜視図を示す。
図７は、（a）は、アレーの側面図、（b）は、正面図を示す。図７に示されるものは、１６個の放射装置１を並列に配列したアレー１０である。
本検出装置を必要な場所に設置することによりして、X線、ガンマ線、高エネルギーの荷電粒子線などの貫通能力の比較的高い放射線ビームの形状の測定などに利用できる。
１ 放射装置
２ 光センサ
３ ミラー
４ マルチアノード型光電子増倍管
５ オシロスコープ
６ ケーブル
１０ シンチレータアレー
２ 光センサ
３ ミラー
４ マルチアノード型光電子増倍管
５ オシロスコープ
６ ケーブル
１０ シンチレータアレー
Claims (6)
- シンチレータを含有する発光部Ｈとレンズ部Ｌとを有し、該レンズ部は一方側にレンズ面を形成し、該発光部Ｈと該レンズ部Ｌのレンズ面の反対側との間にくびれ部Ｒを形成し、該発光部Ｈの中心軸とレンズ部Ｌの光軸が平行になるように放射装置を構成するとともに、該放射装置の複数個をレンズ面が平面上に並列するように配列したアレーを構成し、シンチレータの発光強度の空間分布をイメージとして測定することを特徴とする放射線到達位置検出方法。
- シンチレータを含有する発光部Ｈとレンズ部Ｌとを有し、該レンズ部は一方側にレンズ面を形成し、該発光部Ｈと該レンズ部Ｌのレンズ面の反対側との間にくびれ部Ｒを形成し、該発光部Ｈの中心軸とレンズ部Ｌの光軸が平行になるように放射装置を構成するとともに、該放射装置の複数個をレンズ面が平面上に並列するように配列したアレーを構成し、シンチレータの発光強度の空間分布をイメージとして測定することを特徴とする放射線到達位置検出装置。
- 該発光部Hと該レンズ部Lとの体積は、該発光部Ｈの体積をＶＨ とし、該レンズ部の体積をＶＬ としたとき、ＶＨ>ＶＬの関係に構成することを特徴とする請求項２に記載の放射線到達位置検出装置。
- シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えたことを特徴とする請求項２又は３記載の放射線到達位置検出装置。
- シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えるとともに前記レンズ面に正対させて設けたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の放射線到達位置検出装置。
- シンチレータにより発生する光を検出するための検出器を具えるとともにミラーを設け、ミラーにより光路を変えて、検出器を該光路上に配設したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の放射線到達位置検出装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005204589A JP4217788B2 (ja) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | 放射線到達位置検出方法及び装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005204589A JP4217788B2 (ja) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | 放射線到達位置検出方法及び装置 |
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| JP2007024584A JP2007024584A (ja) | 2007-02-01 |
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| JP2005204589A Active JP4217788B2 (ja) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | 放射線到達位置検出方法及び装置 |
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| JP2007315908A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Ratoc System Engineering Co Ltd | 撮像システム |
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-
2005
- 2005-07-13 JP JP2005204589A patent/JP4217788B2/ja active Active
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