JP4513755B2 - 放射線線量計 - Google Patents

Description

本発明は放射線線量計に関し、特に、β線線量計の構造に適用して好適なものである。

放射線業務従事者が被ばくした放射線の線量を検出したり管理したりするために、携帯用の放射線線量計が用いられている。
図４は放射線線量計の実装状態を示す図、図５は従来の放射線線量計の外観構成を示す斜視図、図６（ａ）は従来の放射線線量計の外観構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ´線で切断した断面図である。

図４から図６において、放射線線量計１００は、放射線業務従事者の作業服の胸に収まるような大きさに設定され、概ね１００×５０×１０ｍｍの寸法を有している。この放射線線量計１００には、信号処理回路が搭載されたプリント基板１１５、プリント基板１１５を収納する筐体１０１、β線を透過させるβ窓１１２、データ表示を行う液晶ディスプレイ１１３および放射線業務従事者に警報を行う警報部１１４が設けられている。そして、プリント基板１１５上には、γ線を検出するγ線検出素子１０２およびβ線を検出するβ線検出素子１０４が並べて配置され、β線検出素子１０４はβ窓１１２下に配置されている。なお、筐体１０１は、金属などのβ線が透過しない材料で構成されているため、筐体１０１には開口部が形成され、β線の透過性のよい膜で構成されたβ窓１１２にて覆われている。また、放射線の検出方式としては、入射した放射線による電離作用を利用した半導体式が主流となっている。

図７は従来の放射線線量計の内部構成を示す斜視図である。
図７において、プリント基板１１５上には、γ線を検出するγ線検出素子１０２、β線を検出するβ線検出素子１０４、γ線検出素子１０２にて検出された信号を増幅するγアンプ回路１０５、γアンプ回路１０５から出力された信号をしきい値と比較するγ比較器回路１０６、β線検出素子１０４にて検出された信号を増幅するβアンプ回路１０７、βアンプ回路１０７から出力された信号をしきい値と比較するβ比較器回路１０８、γ比較器回路１０６からの比較結果およびβ比較器回路１０８からの比較結果に基づいて被ばく放射線量を算出するＣＰＵ１０９が実装されている。

そして、放射線業務従事者が被ばくしたγ線は筐体１０１を介してγ線検出素子１０２に入射され、γ線検出素子１０２にてγ線が検出される。そして、γ線検出素子１０２にて検出された信号はγアンプ回路１０５にて増幅された後、γ比較器回路１０６にてしきい値と比較され、しきい値以上の信号がパルス信号としてＣＰＵ１０９に入力される。また、放射線業務従事者が被ばくしたβ線はβ窓１１２を介して入射角θ２でβ線検出素子１０４に入射され、β線検出素子１０４にてβ線が検出される。そして、β線検出素子１０４にて検出された信号はβアンプ回路１０７にて増幅された後、β比較器回路１０８にてしきい値と比較され、しきい値以上の信号がパルス信号としてＣＰＵ１０９に入力される。そして、ＣＰＵ１０９は、γ比較器回路１０６からのパルス信号およびβ比較器回路１０８からのパルス信号をカウントすることにより、放射線業務従事者の被ばく放射線量を算出することができる。

そして、ＣＰＵ１０９は、被ばく放射線量を算出すると、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量を液晶ディスプレイ１１３に表示する。また、ＣＰＵ１０９は、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量が規定値を超えた場合、そのことを警報部１１４に通知する。そして、警報部１１４は、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量が規定値を超えたという通知をＣＰＵ１０９から受けると、ブザーを鳴らすことにより、その作業空間からの離脱を放射線業務従事者に促すことができる。

また、例えば、特許文献１には、放射線測定器としての個人線量計において、入射放射線の線種に応じて精度よく線量の演算を行えるようにするために、電磁波およびβ線を測定する第１測定ユニットおよびγ線のみを測定する第２測定ユニットを設け、第１測定ユニットおよび第２測定ユニットにて得られた積算値に基づいて入射放射線の線種を判定し、それに基づいて総量を判定する方法が開示されている。
特開２００４−３８８２号公報

しかしながら、従来の放射線線量計１００では、β線検出素子１０４によるβ線の検出感度を向上させるために、β線検出素子１０４へのβ線の入射角θ２を広くすると、β窓１１２の直径が大きくなる。このため、筐体１０１に機械的強度が低下し衝撃に弱くなるとともに、携帯電話などからの電磁波ノイズの影響によって放射線線量計１００の誤動作を引き起こすという問題があった。
そこで、本発明の目的は、β窓の直径を増大させることなく、β線の検出感度を向上させることが可能な放射線線量計を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の放射線線量計によれば、β線を検出するβ線検出手段と、
γ線を検出するγ線検出手段と、
前記β線検出手段およびβ線検出手段による放射線の検出結果に基づいて被ばく放射線量を算出する信号処理部と、
前記信号処理部が実装されたプリント基板と、
前記プリント基板に形成された開口部と、
前記プリント基板が内蔵された筐体と、
前記筐体に設けられ、前記開口部と対向して前記β線を透過させるβ窓と、
前記γ線検出手段と該γ線検出手段から出力された信号を増幅するアンプ回路を搭載する電子部品とが実装された前記プリント基板に比較して小さい小型プリント基板とを備え、
前記小型プリント基板は、前記γ線検出手段が前記開口部内に埋め込まれるようにして前記プリント基板の前記β窓とは反対側に実装され、
前記γ線検出手段は、前記小型プリント基板を介して前記信号処理部に電気的に接続され、
前記β線検出手段は、前記開口部上に配置されたスペーサを介して前記プリント基板の前記β窓側に実装されるとともに、前記信号処理部に電気的に接続されていることを特徴とする。

これにより、他の構成部品のレイアウトを変更することなく、β線検出手段をβ窓に接近させることができる。このため、β窓の直径を増大させることなく、β線検出手段へのβ線の入射角を広くすることができ、筐体の機械的強度の低下を伴うことなく、β線の検出感度を向上させることが可能となるとともに、携帯電話などからの電磁波ノイズの影響に起因する放射線線量計の誤動作を低減することができる。

また、プリント基板の開口部内に放射線検出手段を埋め込んだ場合においても、放射線検出手段とアンプ回路との配線長を短くすることが可能となる。このため、放射線検出手段の配線の浮遊容量を短縮することが可能となり、検出される放射線の低エネルギー化を図ることができる。
また、β線検出手段とγ線検出手段とを重ねて配置することが可能となり、プリント基板の実装面積を低減することを可能として、放射線線量計を小型化することができる。

以上説明したように、本発明によれば、スペーサを介してβ線検出手段をプリント基板上に実装することにより、他の構成部品のレイアウトを変更することなく、β線検出手段をβ窓に接近させることができる。このため、β窓の直径を増大させることなく、β線検出手段へのβ線の入射角を広くすることができ、筐体の機械的強度の低下を伴うことなく、β線の検出感度を向上させることが可能となる。
また、プリント基板の開口部内に放射線検出手段を埋め込んだ場合においても、放射線検出手段とアンプ回路との配線長を短くすることが可能となる。このため、放射線検出手段の配線の浮遊容量を短縮することが可能となり、検出される放射線の低エネルギー化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る放射線線量計について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る放射線線量計の内部構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の小型プリント基板の概略構成を示す平面図、図２（ａ）は本発明の一実施形態に係る放射線線量計の外観構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図である。

図１において、小型プリント基板１１には、γ線を検出するγ線検出素子２および電子部品１２、１３が実装されている。なお、電子部品１２、１３には、γ線検出手段２から出力された信号を増幅する初段目以降のアンプ回路を搭載することができる。
また、プリント基板１の表面には、β線を検出するβ線検出素子４、γ線検出素子２にて検出された信号を増幅するγアンプ回路５、γアンプ回路５から出力された信号をしきい値と比較するγ比較器回路６、β線検出素子４にて検出された信号を増幅するβアンプ回路７、βアンプ回路７から出力された信号をしきい値と比較するβ比較器回路８、γ比較器回路６からの比較結果およびβ比較器回路８からの比較結果に基づいて被ばく放射線量を算出するＣＰＵ９が実装されている。なお、γ線検出素子２およびβ線検出素子４としては、ダイオード構造を持つ放射線半導体検出デバイスを用いることができる。

また、プリント基板１には、γ線検出素子２を挿入可能な開口部１０が形成され、プリント基板１の裏面には、γ線検出素子２および電子部品１２が開口部１０に挿入されるようにして小型プリント基板１１が実装されている。また、β線検出素子４とプリント基板１との間には、開口部１０上に配置されたスペーサ３が挿入されている。ここで、スペーサ３には、スルーホール１４および配線パターン１５が形成され、β線検出素子４は、スルーホール１４および配線パターン１５を介してプリント基板１に電気的に接続されている。また、γ線検出素子２および電子部品１２、１３は、小型プリント基板１１を介してプリント基板１に電気的に接続されている。なお、スペーサ３の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジン、アラミドとエポキシのコンポジットまたはセラミックなどを用いることができ、スペーサ３としては、例えば、両面プリント基板などを用いるようにしてもよい。

そして、図２に示すように、プリント基板１は筐体３０に収容され、筐体３０にはβ線を透過させるβ窓３１が設けられ、β線検出素子３はβ窓３１下に配置されている。
また、図３に示すように、γ線検出素子２およびβ線検出素子３は逆バイアス印加手段２１に接続されるとともに、ＣＰＵ９は液晶ディスプレイ２２、ブザー２３および通信手段２４に接続されている。

そして、逆バイアス印加手段２１にてγ線検出素子２に逆バイアスが印加されると、電子はｎ側からｐ側に移動し、γ線検出素子２に含まれるダイオード構造の空乏層はさらに広がる。そして、放射線業務従事者が被ばくしたγ線が筐体３０を介してγ線検出素子２の空乏層に入射すると、空乏層内で共有結合している電子が弾き飛ばされ、電子と正孔のペア（電子正孔対）が生成される。そして、電子と正孔のペアが空乏層内で生成されると、逆バイアスされている電界に向かって電子は＋方向に移動するとともに、正孔は−方向に移動し、γ線検出素子２に入射したγ線の線量に対応した電流が流れる。そして、γ線検出素子２に検出された信号は、γアンプ回路５の前段に配置されたコンデンサにて直流成分が除去された後、γアンプ回路５にされる。そして、γ線検出素子２にて検出された信号はγアンプ回路５にて増幅された後、γ比較器回路６にてしきい値と比較され、しきい値以上の信号がパルス信号としてＣＰＵ９に入力される。

また、放射線業務従事者が被ばくしたβ線はβ窓３１を介して入射角θ１でβ線検出素子４に入射され、β線検出素子４にてβ線が検出される。そして、β線検出素子４にて検出された信号はβアンプ回路７にて増幅された後、β比較器回路８にてしきい値と比較され、しきい値以上の信号がパルス信号としてＣＰＵ９に入力される。そして、ＣＰＵ９は、γ比較器回路６からのパルス信号およびβ比較器回路８からのパルス信号をカウントすることにより、放射線業務従事者の被ばく放射線量を算出する。なお、β線検出素子４では、γ線もβ線と同時に検出されるため、ＣＰＵ９は、γ線の被ばく放射線量に基づいて補正処理を行うことにより、正確なβ線の被ばく放射線量を算出することができる。

そして、ＣＰＵ９は、被ばく放射線量を算出すると、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量を液晶ディスプレイ２２に表示することができる。また、ＣＰＵ９は、放射線業務従事者の現在の被ばく放射線量が規定値を超えた場合、ブザー２３を鳴らすことにより、その作業空間からの離脱を放射線業務従事者に促すことができる。さらに、ＣＰＵ９は、無線通信手段２４を介して被ばく放射線量を被ばく量集中管理システムに送信することができる。そして、被ばく量集中管理システムでは、放射線業務従事者の被ばく放射線量の推移や累積値を集中管理することができる。

ここで、スペーサ３を介してβ線検出素子４をプリント基板１上に配置することによりβ線検出素子４を底上げすることができ、プリント基板１の位置を変更することなく、β線検出素子４をβ窓３１に接近させることができる。このため、β窓３１の直径を増大させることなく、β線検出素子４へのβ線の入射角θ１を広くすることができ、筐体３０の機械的強度の低下を伴うことなく、β線の検出感度を向上させることが可能となるとともに、携帯電話などからの電磁波ノイズの影響に起因する放射線線量計の誤動作を低減することができる。

また、プリント基板１に開口部１０を形成することにより、γ線検出素子２とβ線検出素子４とを重ねて配置することが可能となり、プリント基板１の実装面積を低減することを可能として、放射線線量計を小型化することができる。
また、γ線検出素子２から出力された信号を増幅する初段目以降のアンプ回路を小型プリント基板１１に実装することにより、プリント基板１の開口部１０内にγ線検出素子２を埋め込んだ場合においても、γ線検出素子２と初段目以降のアンプ回路との配線長を短くすることが可能となる。このため、γ線検出素子２の配線の浮遊容量を短縮することが可能となり、検出される放射線の低エネルギー化を図ることができる。

図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る放射線線量計の内部構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の小型プリント基板の概略構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る放射線線量計の概略構成を示すブロック図である。 図３（ａ）は本発明の一実施形態に係る放射線線量計の外観構成を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図である。 放射線線量計の実装状態を示す図である。 従来の放射線線量計の外観構成を示す斜視図である。 図６（ａ）は従来の放射線線量計の外観構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ´線で切断した断面図である。 従来の放射線線量計の内部構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ プリント基板
２ γ線検出素子
３ β線検出素子
４ スペーサ
５ γアンプ回路
６ γ比較器回路
７ βアンプ回路
８ β比較器回路
９ ＣＰＵ
１０ 開口部
１１ 小型プリント基板
１２、１３ 電子部品
１４ スルーホール
１５ 配線パターン
２１ 逆バイアス印加手段
２２ 液晶ディスプレイ
２３ ブザー
２４ 無線通信手段
３０ 筐体
３１ β窓

Claims (1)

1. β線を検出するβ線検出手段と、
   γ線を検出するγ線検出手段と、
   前記β線検出手段およびβ線検出手段による放射線の検出結果に基づいて被ばく放射線量を算出する信号処理部と、
   前記信号処理部が実装されたプリント基板と、
   前記プリント基板に形成された開口部と、
   前記プリント基板が内蔵された筐体と、
   前記筐体に設けられ、前記開口部と対向して前記β線を透過させるβ窓と、
   前記γ線検出手段と該γ線検出手段から出力された信号を増幅するアンプ回路を搭載する電子部品とが実装された前記プリント基板に比較して小さい小型プリント基板とを備え、
   前記小型プリント基板は、前記γ線検出手段が前記開口部内に埋め込まれるようにして前記プリント基板の前記β窓とは反対側に実装され、
   前記γ線検出手段は、前記小型プリント基板を介して前記信号処理部に電気的に接続され、
   前記β線検出手段は、前記開口部上に配置されたスペーサを介して前記プリント基板の前記β窓側に実装されるとともに、前記信号処理部に電気的に接続されていることを特徴とする放射線線量計。

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