JP4607372B2 - 放射線検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設等で使用される放射線検出装置に係り、バックグランドとして測定にかかるガンマ線計数の低減を目的とたシンチレータを使用した放射線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原子力発電所等の原子力施設においては施設内に入り何らかの作業をした人間、使用された工具類、衣服等の汚染を検出することを目的として大面積のシンチレータを備えた放射線検出装置を使用している。図１３にこの種の放射線検出装置の構成例を示す。
【０００３】
図１３に示す放射線検出装置は、平板状のシンチレータ２２内で発生したシンチレーション光を、光反射塗料２３を塗布した検出器容器２４の壁面で乱反射させて集光した後、比較的大きな光電面を有する複数の光電変換素子２５で電気信号に変換して測定するようにしている。
【０００４】
測定に際しては、Ｓ／Ｎ比を改善して放射線検出感度を高めるために、同時計数回路にて複数の光電変換素子２５からの出力信号に対して、同時計数測定を行っている。また、外来光は遮光膜２６によって遮断し、放射線のみが平板状のシンチレータ２２に入射するようにしている。
【０００５】
さらに、目的とするベータ線の測定の際にバックグランドとして計数の障害になるガンマ線の影響を少なくするために、シンチレータ２２はなるべく薄いものを使用している。そしてベータ線に対する検出効率がシンチレータ２２への入射場所によって異なることのないように、シンチレータ２２の周辺付近では当該シンチレータ２２より面積の小さいシンチレータを追加して貼り付けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線検出装置においては、シンチレーション光の集光を集光部で実現しようとした場合に、シンチレータが平板状を保てないため湾曲部からシンチレーション光が漏れ出てしまい、集光効率が低下している。またシンチレーション光の集光をシンチレータ側面に光学的に接続した集光部で行うため、シンチレータ周辺付近にシンチレータを追加しても検出効率の改善が困難である。
【０００７】
そこで本発明は、広い面積のシンチレータを有効に機能させることができ、ガンマ線によるバックグランド計数が低く、ベータ線の入射位置によらず均一で高い検出効率を有する放射線検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の放射線検出装置は、測定面に配置され単体では自立して平面とはならない薄板状のシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配置され当該シンチレータの裏面に光学的に接続されて光を導くとともに前記シンチレータを平板状に支持する導光板と、前記シンチレータの側面と前記導光板の側面に光学的に接続された波長変換型のライトガイドからなる集光部と、この集光部に光学的に接続された光電変換素子と、この光電変換素子に接続された信号処理回路とを備えた放射線検出装置において、前記シンチレータを複数のシンチレータで構成し、放射線検出面の中心部分に設けられたシンチレータは前記ライトガイドの吸収波長に適合しない発光波長を有するとともに、放射線検出面の周辺部分に設けられたシンチレータは前記ライトガイドの吸収波長に適合した発光波長を有することを特徴とする。
【００１７】
この発明の放射線検出装置においては、発光波長の異なる複数のシンチレータからの光を導光板を介して無駄なく波長変換型ライトガイドへ導くことができる。波長変換型ライトガイドの出力発光量は、発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークに適合しているシンチレータからの光を吸収した場合の方が、発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークに適合していないシンチレータからの光を吸収した場合に比べて大きいので、ベータ線の検出効率は前者のシンチレータに入射した場合の方が、後者のシンチレータに入射した場合に比べて大きくなる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態の放射線検出装置を図１を参照にして説明する。すなわち、検出対象に対向して放射線検出面に配置された、単体では自立して平面であり得ないような薄板状のシンチレータ１を、このシンチレータ１からのシンチレーション光に対して透明な導光板２に光学的に接続する。接続は例えば接着剤を使用し、接着面は最低限の固定が可能な程度に微少な面積とする。導光板２は例えば厚さ５ｍｍ程度のアクリル板を使用する。
【００２１】
集光部３はシンチレータ１の側面に光学的に接続する。接続の方法は例えば光学的接着剤を使用するか、あるいは波長変換型ライトガイドに溝を設けてシンチレータ１を差し込む構成とする。集光部３には光電変換素子４を光学的に接続する。接続の方法は例えば光学用グリスを使用する。
【００２２】
光電変換素子４からの微少な電気信号は、増幅、周波数帯域フィルタリングおよびパルス波高弁別を行う信号処理回路５に入力される。両者の接続は例えば線材・ケーブルにより行う。信号処理回路５の出力は、同時計数回路６に入力される。同時計数回路６の出力は警報発生・計数値表示等を行うインターフェース回路７に入力される。
【００２３】
また、シンチレータ１、導光板２、集光部３および光電変換素子４は、外部からの光を遮断してかつ測定面はベータ線を通すような検出器容器８あるいは同等の機能を持つ遮蔽物で覆う。
【００２４】
このような構成の第１の実施の形態の放射線検出装置においては、単体では自立して平面で有り得ないような薄いシンチレータ１を導光板２で物理的に支えることによって平板にして、湾曲面からの光損失を少なくし、シンチレータ１の側面からの集光部３による集光が可能になる。また、シンチレータ１と導光板２の接続面が微少であることにより光学的接着剤よりも接着力の強い接着剤を使用することが可能になり、構造が堅牢になる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータから十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対する高い検出効率を実現することができる。
【００２５】
図２は本発明の第２の実施の形態の放射線検出装置の要部の構成を示す。すなわち、上述の第１の実施の形態の放射線検出装置において、導光板２はシンチレータ１の裏面全体を覆い、集光部３をシンチレータ１側面と導光板２側面の両方にまたがって光学的に接続したものである。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００２６】
この第２の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１の側面のみならず、シンチレータ１の平面から漏れ出た光のうち、導光板２内を伝わって導光板２の側面に達した光も併せて集光することにより、上述の第１の実施の形態の放射線検出装置よりも高い集光能力が得られる。
【００２７】
なお、この第２の実施の形態において導光板２の裏面１３を乱反射する粗面仕上げとしてもよい。シンチレータ１からの光が導光板２に入っても、貼り付け面１１において全反射の臨界角よりも大きい角度で入射した光は裏面１３から導光板２の外へ出ていってしまうが、導光板２の裏面１３が粗面仕上げとなっていると、導光板２の光は裏面１３において乱反射を行い、その一部は導光板２の側面に達する。
【００２８】
本発明の第３の実施の形態の放射線検出装置を上述の図２を参照して説明する。すなわち、シンチレータと導光板の貼り付け面１１の全面２に、光学的接着剤などを塗布してシンチレータ１全面を導光板２に光学的に接続する。その他の構成は上述の第２の実施の形態と同じである。
【００２９】
この第３の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１からの光がシンチレータ１の表面１２と導光板２の裏面１３の間を反射して集光部３に達するため、微少面積による接着の場合に生じるシンチレータ１と導光板３の間隙での、光の損失がない。従って第２の実施の形態の放射線検出装置よりも高い集光能力が期待できる。またシンチレータ１が導光板２と擦れることによる機械的な破損やノイズの発生が起こりにくくなるとともに、機械的な堅牢度が向上する。
【００３０】
なお、この第３の実施の形態において、導光板２の裏面１３を鏡面仕上げとすると更によい。すなわち、このようにすると、シンチレータ１からの光がシンチレータ１の表面１２と導光板２の裏面１３の間を全反射して集光部３に達するため、さらに高い集光能力が得られる。
【００３１】
本発明の第４の実施の形態の放射線検出装置を図３を参照して説明する。すなわち、主たるシンチレータ１の表面１２に主たるシンチレータ１より面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。導光板２の裏面１３は、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に主たるシンチレータ１に接続した場合には全反射する鏡面仕上げとし、微少面積で光学的に接続した場合には乱反射する粗面仕上げとする。
【００３２】
この第４の実施の形態の放射線検出装置においては、主たるシンチレータ１の周辺部のシンチレータ全体の厚さが厚くなることによりベータ線に対する検出効率が高くなる。サブシンチレータ１ａからの光も主たるシンチレータ１からの光と同様に導光板２を通って集光部３に達し集光される。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が実現する。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００３３】
本発明の第５の実施の形態の放射線検出装置を図４を参照して説明する。すなわち、主たるシンチレータ１と導光板２の貼り付け面１１に主たるシンチレータ１より面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。導光板２の裏面１３は、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に接続した場合には全反射する鏡面仕上げとし、微少面積で光学的に接続した場合には乱反射する粗面仕上げとする。
【００３４】
この第５の実施の形態の放射線検出装置においては、主たるシンチレータ１の周辺部のシンチレータ厚さが厚くなることによりベータ線に対する検出効率が高くなる。サブシンチレータ１ａからの光も主たるシンチレータ１からの光と同様に導光板２を通って集光部３に達し集光される。サブシンチレータ１ａが検出面とは反対側に位置することにより、主たるシンチレータ１による検出性能を落とすことなくサブシンチレータ１ａによる検出分を加えることができる。
【００３５】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００３６】
本発明の第６の実施の形態の放射線検出装置を図５を参照して説明する。すなわち、段加工を施した導光板２のシンチレータ貼り付け面１４に主たるシンチレータ１および面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。シンチレータ貼り付け面１４は、サブシンチレータ１ａの厚さによる貼り付けたときの間隙を吸収する様に凸状に削ってある。貼付面と反対側の裏面１３は、主たるシンチレータ１、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に接続した場合には全反射する鏡面仕上げとし、微少面積で光学的に接続した場合には乱反射する粗面仕上げとする。
【００３７】
この第６の実施の形態の放射線検出装置においては、サブシンチレータ１ａが厚さを持っても間隙が生じないので、主たるシンチレータ１あるいはサブシンチレータ１ａと導光板２の間の光損失が少なくなる。特に主たるシンチレータ１、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に接続した場合には、サブシンチレータ１ａの側面からの光も導光板２を通ることになり、高い集光効率が得られる。
【００３８】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００３９】
本発明の第７の実施の形態の放射線検出装置を図６を参照して説明する。すなわち、段加工を施した導光板２のシンチレータ貼り付け面１４に主たるシンチレータ１および面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。シンチレータ貼り付け面１４は、サブシンチレータ１ａの厚さによる貼り付けたときの間隙を吸収する様に凸状に削ってある。主たるシンチレータ１およびサブシンチレータ１ａがそれぞれ導光板２と接続される面のみ全面を光学的に接続し、主たるシンチレータ１とサブシンチレータ１ａの接続面は接着剤による光学的な接続は行わない。シンチレータ貼り付け面と反対側裏面１３は全反射する鏡面仕上げとする。
【００４０】
この第７の実施の形態の放射線検出装置においては、主たるシンチレータ１とサブシンチレータ１ａの間に空気以外の物質が介在せず、発光に寄与しないベータ線のエネルギー損失が少なくなるので、第６の実施の形態に比べて発光量が増大する。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００４１】
次に本発明の第８の実施の形態の放射線検出装置を説明する。すなわち、検出部の部分平面図である図７に示すように、導光板２のシンチレータ貼り付け面１４に主たるシンチレータ１より面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。サブシンチレータ１ａの集光部３との接続面以外には反射材１５を塗布する。
【００４２】
この第８の実施の形態の放射線検出装置においては、サブシンチレータ１ａの側面に向かった光を、反射材１５によって小面積シンチレータ１ａの中へ反射させることによって光を無駄なく主たるシンチレータ１あるいは導光板２へ導くことができる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率が得られる。
【００４３】
次に本発明の第９の実施の形態の放射線検出装置を説明する。すなわち、検出部の平面図である図８に示すように、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｂ，１ｃを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。また集光部３には波長変換型ライトガイド１６を使用する。その際、発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合している種類のシンチレータ１ｂを測定対象面の周辺部に位置させ、発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合していない種類のシンチレータ１ｃを検出面の中心部に位置させる。シンチレータ１ｂ，１ｃは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｂ，１ｃの端面に反射材を塗布する。
【００４４】
この第９の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｂ，１ｃからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６へ導くことができる。波長変換型ライトガイド１６の出力発光量は、シンチレータ１ｂからの光を吸収した場合の方が、シンチレータ１ｃからの光を吸収した場合に比べて大きいので、ベータ線の検出効率はシンチレータ１ｂに入射した場合の方が、シンチレータ１ｃに入射した場合に比べて大きくなる。
【００４５】
したがって本実施の形態の放射線検出装置によれば、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００４６】
次に本発明の第１０の実施の形態の放射線検出装置を説明する。すなわち、検出部の平面図である図９に示すように、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｄを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。また集光部３には波長変換型ライトガイド１６を使用する。その際、発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合している種類のシンチレータ１ｄを検出面の周辺部に位置させ、測定対象面の中心部に近づくに従って発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合していない種類のシンチレータ１ｄを位置させる。シンチレータ１ｄは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｄの端面に反射材を塗布する。
【００４７】
この第１０の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｄからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。波長変換型ライトガイド１６の出力発光量は、周辺部に位置するシンチレータ１ｄからの光を吸収した場合の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｄからの光を吸収した場合に比べて大きいので、ベータ線の検出効率は、周辺部に位置するシンチレータ１ｄに入射した場合の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｄに入射した場合に比べて大きくなる。
【００４８】
したがって本実施の形態の放射線検出装置によれば、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率が得られる。
【００４９】
次に本発明の第１１の実施の形態の放射線検出装置を説明する。図１０は検出部の平面図である。すなわち、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｅ，１ｆを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。その際、厚いシンチレータ１ｅを放射線検出面の周辺部に位置させ、薄いシンチレータ１ｆを放射線検出面の中心部に位置させる。シンチレータ１ｅ，１ｆは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｅ，１ｆの端面に反射材を塗布する。
【００５０】
この第１１の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｅ，１ｆからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。シンチレータ１ｅの発光量がシンチレータ１ｆの発光量より大きいので、ベータ線の検出効率はシンチレータ１ｅに入射した場合の方が、シンチレータ１ｆに入射した場合に比べて大きくなる。
【００５１】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率が得られる。
【００５２】
次に本発明の第１２の実施の形態の放射線検出装置を、その検出部の平面図である図１１を参照して説明する。すなわち、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｇを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。厚いシンチレータ１ｇを放射線検出面の周辺部に位置させ、測定対象面の中心部に近づくに従って薄いシンチレータ１ｇを位置させる。シンチレータ１ｇは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｇの端面に反射材を塗布する。
【００５３】
この実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｇからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。周辺部に位置するシンチレータ１ｇからの光の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｇからの光に比べて大きいので、ベータ線の検出効率は周辺部に位置するシンチレータ１ｇに入射した場合の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｇに入射した場合に比べて大きくなる。
【００５４】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率を実現することができる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率を実現することができる。
【００５５】
次に本発明の第１３の実施の形態の放射線検出装置を、その検出部の平面図である図１２を参照して説明する。すなわち、導光板２に１枚シンチレータの代わりに複数の小面積のシンチレータ１ｈを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。シンチレータ１ｈは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｈの端面に反射材を塗布する。
【００５６】
この実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｈからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が実現される。また小面積のシンチレータを使用するので材料の入手が容易になり製品歩留まりも向上する。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、大きな検出有効面積、低いバックグランド計数およびベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率を有する放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放射線検出装置を示し、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。
【図２】本発明の第２および第３の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図３】本発明の第４の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図４】本発明の第５の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図５】本発明の第６の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図６】本発明の第７の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図７】本発明の第８の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図８】本発明の第９の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図９】本発明の第１０の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１０】本発明の第１１の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１１】本発明の第１２の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１２】本発明の第１３の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１３】従来の放射線検出装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…シンチレータ、１ａ…サブシンチレータ、１ｂ…発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークに適合しているシンチレータ、１ｃ…発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークからずれているシンチレータ、１ｄ…相互に発光波長が異なるシンチレータ、１ｅ…厚いシンチレータ、１ｆ…薄いシンチレータ、１ｇ…相互に厚さが異なるシンチレータ、１ｈ…小面積シンチレータ、２…導光板、３…集光部、４…光電変換素子、５…信号処理回路、６…同時計数回路、７…インターフェース回路、８…検出器容器、１１…シンチレータと導光板の貼り付け面、１２…シンチレータの表面、１３…導光板の裏面、１４…段加工を施した導光板のシンチレータ貼りつけ面、１５…反射材、１６…波長変換型ライトガイド、２２…シンチレータ、２３…光反射塗料、２４…検出器容器、２５…光電変換素子、２６…遮光膜。
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設等で使用される放射線検出装置に係り、バックグランドとして測定にかかるガンマ線計数の低減を目的とたシンチレータを使用した放射線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原子力発電所等の原子力施設においては施設内に入り何らかの作業をした人間、使用された工具類、衣服等の汚染を検出することを目的として大面積のシンチレータを備えた放射線検出装置を使用している。図１３にこの種の放射線検出装置の構成例を示す。
【０００３】
図１３に示す放射線検出装置は、平板状のシンチレータ２２内で発生したシンチレーション光を、光反射塗料２３を塗布した検出器容器２４の壁面で乱反射させて集光した後、比較的大きな光電面を有する複数の光電変換素子２５で電気信号に変換して測定するようにしている。
【０００４】
測定に際しては、Ｓ／Ｎ比を改善して放射線検出感度を高めるために、同時計数回路にて複数の光電変換素子２５からの出力信号に対して、同時計数測定を行っている。また、外来光は遮光膜２６によって遮断し、放射線のみが平板状のシンチレータ２２に入射するようにしている。
【０００５】
さらに、目的とするベータ線の測定の際にバックグランドとして計数の障害になるガンマ線の影響を少なくするために、シンチレータ２２はなるべく薄いものを使用している。そしてベータ線に対する検出効率がシンチレータ２２への入射場所によって異なることのないように、シンチレータ２２の周辺付近では当該シンチレータ２２より面積の小さいシンチレータを追加して貼り付けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線検出装置においては、シンチレーション光の集光を集光部で実現しようとした場合に、シンチレータが平板状を保てないため湾曲部からシンチレーション光が漏れ出てしまい、集光効率が低下している。またシンチレーション光の集光をシンチレータ側面に光学的に接続した集光部で行うため、シンチレータ周辺付近にシンチレータを追加しても検出効率の改善が困難である。
【０００７】
そこで本発明は、広い面積のシンチレータを有効に機能させることができ、ガンマ線によるバックグランド計数が低く、ベータ線の入射位置によらず均一で高い検出効率を有する放射線検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の放射線検出装置は、測定面に配置され単体では自立して平面とはならない薄板状のシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配置され当該シンチレータの裏面に光学的に接続されて光を導くとともに前記シンチレータを平板状に支持する導光板と、前記シンチレータの側面と前記導光板の側面に光学的に接続された波長変換型のライトガイドからなる集光部と、この集光部に光学的に接続された光電変換素子と、この光電変換素子に接続された信号処理回路とを備えた放射線検出装置において、前記シンチレータを複数のシンチレータで構成し、放射線検出面の中心部分に設けられたシンチレータは前記ライトガイドの吸収波長に適合しない発光波長を有するとともに、放射線検出面の周辺部分に設けられたシンチレータは前記ライトガイドの吸収波長に適合した発光波長を有することを特徴とする。
【００１７】
この発明の放射線検出装置においては、発光波長の異なる複数のシンチレータからの光を導光板を介して無駄なく波長変換型ライトガイドへ導くことができる。波長変換型ライトガイドの出力発光量は、発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークに適合しているシンチレータからの光を吸収した場合の方が、発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークに適合していないシンチレータからの光を吸収した場合に比べて大きいので、ベータ線の検出効率は前者のシンチレータに入射した場合の方が、後者のシンチレータに入射した場合に比べて大きくなる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態の放射線検出装置を図１を参照にして説明する。すなわち、検出対象に対向して放射線検出面に配置された、単体では自立して平面であり得ないような薄板状のシンチレータ１を、このシンチレータ１からのシンチレーション光に対して透明な導光板２に光学的に接続する。接続は例えば接着剤を使用し、接着面は最低限の固定が可能な程度に微少な面積とする。導光板２は例えば厚さ５ｍｍ程度のアクリル板を使用する。
【００２１】
集光部３はシンチレータ１の側面に光学的に接続する。接続の方法は例えば光学的接着剤を使用するか、あるいは波長変換型ライトガイドに溝を設けてシンチレータ１を差し込む構成とする。集光部３には光電変換素子４を光学的に接続する。接続の方法は例えば光学用グリスを使用する。
【００２２】
光電変換素子４からの微少な電気信号は、増幅、周波数帯域フィルタリングおよびパルス波高弁別を行う信号処理回路５に入力される。両者の接続は例えば線材・ケーブルにより行う。信号処理回路５の出力は、同時計数回路６に入力される。同時計数回路６の出力は警報発生・計数値表示等を行うインターフェース回路７に入力される。
【００２３】
また、シンチレータ１、導光板２、集光部３および光電変換素子４は、外部からの光を遮断してかつ測定面はベータ線を通すような検出器容器８あるいは同等の機能を持つ遮蔽物で覆う。
【００２４】
このような構成の第１の実施の形態の放射線検出装置においては、単体では自立して平面で有り得ないような薄いシンチレータ１を導光板２で物理的に支えることによって平板にして、湾曲面からの光損失を少なくし、シンチレータ１の側面からの集光部３による集光が可能になる。また、シンチレータ１と導光板２の接続面が微少であることにより光学的接着剤よりも接着力の強い接着剤を使用することが可能になり、構造が堅牢になる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータから十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対する高い検出効率を実現することができる。
【００２５】
図２は本発明の第２の実施の形態の放射線検出装置の要部の構成を示す。すなわち、上述の第１の実施の形態の放射線検出装置において、導光板２はシンチレータ１の裏面全体を覆い、集光部３をシンチレータ１側面と導光板２側面の両方にまたがって光学的に接続したものである。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００２６】
この第２の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１の側面のみならず、シンチレータ１の平面から漏れ出た光のうち、導光板２内を伝わって導光板２の側面に達した光も併せて集光することにより、上述の第１の実施の形態の放射線検出装置よりも高い集光能力が得られる。
【００２７】
なお、この第２の実施の形態において導光板２の裏面１３を乱反射する粗面仕上げとしてもよい。シンチレータ１からの光が導光板２に入っても、貼り付け面１１において全反射の臨界角よりも大きい角度で入射した光は裏面１３から導光板２の外へ出ていってしまうが、導光板２の裏面１３が粗面仕上げとなっていると、導光板２の光は裏面１３において乱反射を行い、その一部は導光板２の側面に達する。
【００２８】
本発明の第３の実施の形態の放射線検出装置を上述の図２を参照して説明する。すなわち、シンチレータと導光板の貼り付け面１１の全面２に、光学的接着剤などを塗布してシンチレータ１全面を導光板２に光学的に接続する。その他の構成は上述の第２の実施の形態と同じである。
【００２９】
この第３の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１からの光がシンチレータ１の表面１２と導光板２の裏面１３の間を反射して集光部３に達するため、微少面積による接着の場合に生じるシンチレータ１と導光板３の間隙での、光の損失がない。従って第２の実施の形態の放射線検出装置よりも高い集光能力が期待できる。またシンチレータ１が導光板２と擦れることによる機械的な破損やノイズの発生が起こりにくくなるとともに、機械的な堅牢度が向上する。
【００３０】
なお、この第３の実施の形態において、導光板２の裏面１３を鏡面仕上げとすると更によい。すなわち、このようにすると、シンチレータ１からの光がシンチレータ１の表面１２と導光板２の裏面１３の間を全反射して集光部３に達するため、さらに高い集光能力が得られる。
【００３１】
本発明の第４の実施の形態の放射線検出装置を図３を参照して説明する。すなわち、主たるシンチレータ１の表面１２に主たるシンチレータ１より面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。導光板２の裏面１３は、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に主たるシンチレータ１に接続した場合には全反射する鏡面仕上げとし、微少面積で光学的に接続した場合には乱反射する粗面仕上げとする。
【００３２】
この第４の実施の形態の放射線検出装置においては、主たるシンチレータ１の周辺部のシンチレータ全体の厚さが厚くなることによりベータ線に対する検出効率が高くなる。サブシンチレータ１ａからの光も主たるシンチレータ１からの光と同様に導光板２を通って集光部３に達し集光される。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が実現する。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００３３】
本発明の第５の実施の形態の放射線検出装置を図４を参照して説明する。すなわち、主たるシンチレータ１と導光板２の貼り付け面１１に主たるシンチレータ１より面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。導光板２の裏面１３は、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に接続した場合には全反射する鏡面仕上げとし、微少面積で光学的に接続した場合には乱反射する粗面仕上げとする。
【００３４】
この第５の実施の形態の放射線検出装置においては、主たるシンチレータ１の周辺部のシンチレータ厚さが厚くなることによりベータ線に対する検出効率が高くなる。サブシンチレータ１ａからの光も主たるシンチレータ１からの光と同様に導光板２を通って集光部３に達し集光される。サブシンチレータ１ａが検出面とは反対側に位置することにより、主たるシンチレータ１による検出性能を落とすことなくサブシンチレータ１ａによる検出分を加えることができる。
【００３５】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００３６】
本発明の第６の実施の形態の放射線検出装置を図５を参照して説明する。すなわち、段加工を施した導光板２のシンチレータ貼り付け面１４に主たるシンチレータ１および面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。シンチレータ貼り付け面１４は、サブシンチレータ１ａの厚さによる貼り付けたときの間隙を吸収する様に凸状に削ってある。貼付面と反対側の裏面１３は、主たるシンチレータ１、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に接続した場合には全反射する鏡面仕上げとし、微少面積で光学的に接続した場合には乱反射する粗面仕上げとする。
【００３７】
この第６の実施の形態の放射線検出装置においては、サブシンチレータ１ａが厚さを持っても間隙が生じないので、主たるシンチレータ１あるいはサブシンチレータ１ａと導光板２の間の光損失が少なくなる。特に主たるシンチレータ１、サブシンチレータ１ａおよび導光板２の全面を光学的に接続した場合には、サブシンチレータ１ａの側面からの光も導光板２を通ることになり、高い集光効率が得られる。
【００３８】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００３９】
本発明の第７の実施の形態の放射線検出装置を図６を参照して説明する。すなわち、段加工を施した導光板２のシンチレータ貼り付け面１４に主たるシンチレータ１および面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。シンチレータ貼り付け面１４は、サブシンチレータ１ａの厚さによる貼り付けたときの間隙を吸収する様に凸状に削ってある。主たるシンチレータ１およびサブシンチレータ１ａがそれぞれ導光板２と接続される面のみ全面を光学的に接続し、主たるシンチレータ１とサブシンチレータ１ａの接続面は接着剤による光学的な接続は行わない。シンチレータ貼り付け面と反対側裏面１３は全反射する鏡面仕上げとする。
【００４０】
この第７の実施の形態の放射線検出装置においては、主たるシンチレータ１とサブシンチレータ１ａの間に空気以外の物質が介在せず、発光に寄与しないベータ線のエネルギー損失が少なくなるので、第６の実施の形態に比べて発光量が増大する。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００４１】
次に本発明の第８の実施の形態の放射線検出装置を説明する。すなわち、検出部の部分平面図である図７に示すように、導光板２のシンチレータ貼り付け面１４に主たるシンチレータ１より面積の小さいサブシンチレータ１ａを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。サブシンチレータ１ａの位置は主たるシンチレータ１の周辺部とする。サブシンチレータ１ａの集光部３との接続面以外には反射材１５を塗布する。
【００４２】
この第８の実施の形態の放射線検出装置においては、サブシンチレータ１ａの側面に向かった光を、反射材１５によって小面積シンチレータ１ａの中へ反射させることによって光を無駄なく主たるシンチレータ１あるいは導光板２へ導くことができる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率が得られる。
【００４３】
次に本発明の第９の実施の形態の放射線検出装置を説明する。すなわち、検出部の平面図である図８に示すように、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｂ，１ｃを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。また集光部３には波長変換型ライトガイド１６を使用する。その際、発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合している種類のシンチレータ１ｂを測定対象面の周辺部に位置させ、発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合していない種類のシンチレータ１ｃを検出面の中心部に位置させる。シンチレータ１ｂ，１ｃは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｂ，１ｃの端面に反射材を塗布する。
【００４４】
この第９の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｂ，１ｃからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６へ導くことができる。波長変換型ライトガイド１６の出力発光量は、シンチレータ１ｂからの光を吸収した場合の方が、シンチレータ１ｃからの光を吸収した場合に比べて大きいので、ベータ線の検出効率はシンチレータ１ｂに入射した場合の方が、シンチレータ１ｃに入射した場合に比べて大きくなる。
【００４５】
したがって本実施の形態の放射線検出装置によれば、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらず均一で高い検出効率が得られる。
【００４６】
次に本発明の第１０の実施の形態の放射線検出装置を説明する。すなわち、検出部の平面図である図９に示すように、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｄを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。また集光部３には波長変換型ライトガイド１６を使用する。その際、発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合している種類のシンチレータ１ｄを検出面の周辺部に位置させ、測定対象面の中心部に近づくに従って発光波長が波長変換型ライトガイド１６の吸収波長に適合していない種類のシンチレータ１ｄを位置させる。シンチレータ１ｄは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｄの端面に反射材を塗布する。
【００４７】
この第１０の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｄからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。波長変換型ライトガイド１６の出力発光量は、周辺部に位置するシンチレータ１ｄからの光を吸収した場合の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｄからの光を吸収した場合に比べて大きいので、ベータ線の検出効率は、周辺部に位置するシンチレータ１ｄに入射した場合の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｄに入射した場合に比べて大きくなる。
【００４８】
したがって本実施の形態の放射線検出装置によれば、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率が得られる。
【００４９】
次に本発明の第１１の実施の形態の放射線検出装置を説明する。図１０は検出部の平面図である。すなわち、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｅ，１ｆを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。その際、厚いシンチレータ１ｅを放射線検出面の周辺部に位置させ、薄いシンチレータ１ｆを放射線検出面の中心部に位置させる。シンチレータ１ｅ，１ｆは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｅ，１ｆの端面に反射材を塗布する。
【００５０】
この第１１の実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｅ，１ｆからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。シンチレータ１ｅの発光量がシンチレータ１ｆの発光量より大きいので、ベータ線の検出効率はシンチレータ１ｅに入射した場合の方が、シンチレータ１ｆに入射した場合に比べて大きくなる。
【００５１】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が得られる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率が得られる。
【００５２】
次に本発明の第１２の実施の形態の放射線検出装置を、その検出部の平面図である図１１を参照して説明する。すなわち、導光板２に１枚のシンチレータの代わりに複数のシンチレータ１ｇを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。厚いシンチレータ１ｇを放射線検出面の周辺部に位置させ、測定対象面の中心部に近づくに従って薄いシンチレータ１ｇを位置させる。シンチレータ１ｇは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｇの端面に反射材を塗布する。
【００５３】
この実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｇからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。周辺部に位置するシンチレータ１ｇからの光の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｇからの光に比べて大きいので、ベータ線の検出効率は周辺部に位置するシンチレータ１ｇに入射した場合の方が、中心部に位置するシンチレータ１ｇに入射した場合に比べて大きくなる。
【００５４】
したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率を実現することができる。またベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率を実現することができる。
【００５５】
次に本発明の第１３の実施の形態の放射線検出装置を、その検出部の平面図である図１２を参照して説明する。すなわち、導光板２に１枚シンチレータの代わりに複数の小面積のシンチレータ１ｈを光学的接着剤等により全面にわたって光学的に接続する。シンチレータ１ｈは隙間なく敷きつめ相互に光学的に接着させるか、あるいは隙間を空けて敷き詰めてシンチレータ１ｈの端面に反射材を塗布する。
【００５６】
この実施の形態の放射線検出装置においては、シンチレータ１ｈからの光を導光板２を介して無駄なく波長変換型ライトガイド１６に導くことができる。したがって、ガンマ線によるバックグランド計数が少なくなるように薄くしたシンチレータからより十分な光を集めることが可能となり、ベータ線に対するより高い検出効率が実現される。また小面積のシンチレータを使用するので材料の入手が容易になり製品歩留まりも向上する。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、大きな検出有効面積、低いバックグランド計数およびベータ線の入射場所によらない均一で高い検出効率を有する放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放射線検出装置を示し、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。
【図２】本発明の第２および第３の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図３】本発明の第４の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図４】本発明の第５の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図５】本発明の第６の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図６】本発明の第７の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図７】本発明の第８の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図８】本発明の第９の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図９】本発明の第１０の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１０】本発明の第１１の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１１】本発明の第１２の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１２】本発明の第１３の実施の形態の放射線検出装置の検出部の断面図。
【図１３】従来の放射線検出装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…シンチレータ、１ａ…サブシンチレータ、１ｂ…発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークに適合しているシンチレータ、１ｃ…発光波長が波長変換型ライトガイドの光吸収ピークからずれているシンチレータ、１ｄ…相互に発光波長が異なるシンチレータ、１ｅ…厚いシンチレータ、１ｆ…薄いシンチレータ、１ｇ…相互に厚さが異なるシンチレータ、１ｈ…小面積シンチレータ、２…導光板、３…集光部、４…光電変換素子、５…信号処理回路、６…同時計数回路、７…インターフェース回路、８…検出器容器、１１…シンチレータと導光板の貼り付け面、１２…シンチレータの表面、１３…導光板の裏面、１４…段加工を施した導光板のシンチレータ貼りつけ面、１５…反射材、１６…波長変換型ライトガイド、２２…シンチレータ、２３…光反射塗料、２４…検出器容器、２５…光電変換素子、２６…遮光膜。
Claims (1)
- 測定面に配置され単体では自立して平面とはならない薄板状のシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配置され当該シンチレータの裏面に光学的に接続されて光を導くとともに前記シンチレータを平板状に支持する導光板と、前記シンチレータの側面と前記導光板の側面に光学的に接続された波長変換型のライトガイドからなる集光部と、この集光部に光学的に接続された光電変換素子と、この光電変換素子に接続された信号処理回路とを備えた放射線検出装置において、
前記シンチレータを複数のシンチレータで構成し、放射線検出面の中心部分に設けられたシンチレータは前記ライトガイドの吸収波長に適合しない発光波長を有するとともに、放射線検出面の周辺部分に設けられたシンチレータは前記ライトガイドの吸収波長に適合した発光波長を有することを特徴とする放射線検出装置。
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