JP4724007B2

JP4724007B2 - 放射線検出器

Info

Publication number: JP4724007B2
Application number: JP2006022796A
Authority: JP
Inventors: 宏隆酒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP2007205769A

Description

本発明は、原子力発電所のエリアモニタ等に使用される放射線検出器に関する。

従来、原子力発電所のエリアモニタ等に使用される放射線検出器は、動作の健全性を確認するために、バグソースと呼ばれる微弱な放射性物質を放射線検出器近傍に設置している。こうしたバグソースの放射能は、放射線検出器を取り扱う者の放射線による被曝を招くために可能な限り小さいことが望ましい。

こうした問題を解決するために、例えば下記特許文献１に記載されている発明では、自然界由来の放射線による計数の揺らぎを利用し、特許文献２の発明では、発光ダイオードで発生させた光子の入射による放射線検出素子の応答を放射性物質による応答の代替として利用している。

しかしながら、特許文献１の発明では、揺らぎ検出のための特殊な回路が検出系に必要であるため、検出系へのノイズ混入の原因となるとともに、自然界由来の放射線による単位時間あたりの計数が少ないため、異常検知に時間がかかる。特許文献２の発明では、発光ダイオードで発生させた光子の入射による放射線検出素子の応答は、放射性物質の放出する放射線に対する動作と異なった形での動作健全性の確認しか行えない。また発光ダイオードの長期間の使用による出力のドリフトという問題もある。
特開平６−２１４０３９号公報特開平２−１２８１８４号公報

本発明は、少ない放射能量のバグソースで動作の健全性を確認することのできる放射線検出器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の放射線検出器は、放射線を検出する放射線検出部と、前記放射線検出部の機能を確認する機能確認部とを備え、前記放射線検出部は、外部からの光を遮蔽する遮蔽箱と、前記遮蔽箱の壁を貫いて設けられた放射線によって発光する発光物質と、前記遮蔽箱内に設けられた光および放射線に有感な放射線検出素子と、前記放射線検出素子の出力を処理する電子回路とを備え、前記機能確認部は、前記発光物質に隣接して設けられ当該発光物質を発光させるための放射線を発生するバグソースを備えている構成とする。

本発明によれば、少ない放射能量のバグソースで動作の健全性を確認することのできる放射線検出器を提供することができる。

以下、本発明の第１ないし第４の実施の形態の放射線検出器を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
まず、図１を用いて第１の実施の形態を説明する。本実施の形態の放射線検出器は放射線検出部１ａと機能確認部１ｂを備えている。機能確認部１ｂは、バグソースであるβ線源２と、このβ線源２を偏心保持する円盤状の線源ホルダ３と、線源ホルダ３内のβ線源２の位置を回転移動させる線源ホルダ回転軸４とから構成されている。放射線検出部１ａは、放射線検出素子であるSi PINフォトダイオード６と、Si PINフォトダイオード６の出力を処理する電子回路を実装する回路基板７と、Si PINフォトダイオード６および回路基板７を収容し上面に発光物質であるプラスチックシンチレータ５を設けた遮蔽箱８と、遮蔽箱８内で回路基板７を固定する基板ホルダ９と、遮蔽箱８内部表面に塗布または貼付けられた反射材１０および回路基板７に接続された出力ケーブル１２から構成されている。

β線源２から放出されるβ線は、プラスチックシンチレータ５に入射し、ここで光に変換される。この光は、遮蔽箱８内部の反射材１０で反射及び散乱を繰り返してSi PINフォトダイオード６に入射する。Si PINフォトダイオード６は放射線の入射に対して有感であるとともに、光の入射に対しても有感である。Si PINフォトダイオード６の出力は回路基板７において処理される。

本実施の形態の放射線検出器においては、プラスチックシンチレータ５とβ線源２が隣接しているため、空気等による減衰が少なく、また、一旦光に変換された後は、反射材１０により効率よく反射・散乱されSi PINフォトダイオード６に入射する。プラスチックシンチレータ５を用いずβ線をSi PINフォトダイオード６に直接入射させる場合には空気等による減衰があること、及び散乱等により間接的に入射する確率が極めて低いことに比べれば、格段にSi PINフォトダイオード６に入射する放射線の数を増やすことができる。

放射線検出器の測定対象とするγ線が入射した場合、Si PINフォトダイオード６に直接入射して応答するか、あるいは周辺の物質により散乱した後の光子または、散乱・あるいは吸収により生じた電子がSi PINフォトダイオード６に入力することにより応答するが、これらγ線の入射のうち、プラスチックシンチレータ５を薄くすることで直接プラスチックシンチレータ５で発光する量を低減することができる。周辺の物質により散乱した後の電子についてはプラスチックシンチレータ５に入射することで応答するが、その発光量は入射量に比例するためにγ線の入射量に比例した計数を得るという放射線検出器の機能を損なうことはない。

線源ホルダ３は回転軸４を中心に回転させることができるが、こうした構成とすることで、β線源２とプラスチックシンチレータ５の重なる面積を変化させることができ、その結果、発光量を調整することができる。さらに、β線源２とプラスチックシンチレータ５の距離を変化させたり、あるいはプラスチックシンチレータ５のSi PINフォトダイオード６までの距離を変化させる機構を備えてもよい。

プラスチックシンチレータ５の放射線入射に対する応答特性は数ns程度であり、Si PINフォトダイオード６の応答時間である１μs程度と比べて十分に小さいので、放射線の入射によって発生するパルスとほぼ同じ波形により放射線検出器の機能の確認を行い続けることができる。

ここではバグソースとしてβ線源２を備えた例を示したが、バグソースとしてはα線源などを使用してもよい。また、ここでは、線源ホルダ３を遮蔽箱８の外部に設置した構成を説明したが、線源ホルダ３を遮蔽箱８に内蔵する構成としてもよい。

また、ここではプラスチックシンチレータ５をSi PINフォトダイオード６とβ線源２の間に配置した構成を説明したが、プラスチックシンチレータ５を、反射材１０の表面あるいは一部と代替する形で設置してもよい。

本実施の形態によれば、バグソースが発生する放射線を効率よく検出するので、少量の放射能のバグソースで動作の健全性を確認することのできる放射線検出器を提供することができる。

（第２の実施の形態）
図２を用いて第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、プラスチックシンチレータ５のSi PINフォトダイオード６側に、軽い元素からなる物質、例えばプラスチック等からなり、プラスチックシンチレータ５で発生した光に対して透明な入射窓１１を設けた構成である。入射窓１１の厚さは、γ線により生じる電子が入射窓１１を通過する際にそのエネルギーを十分に失う厚さにする。

本実施の形態の放射線検出器においては、遮蔽箱８内部でγ線により生じた電子にSi PINフォトダイオード６が応答することを防ぐことができる。また、入射窓１１は軽い元素からなるため、この部分でγ線入射により電子が生じる確率は低い。その結果、γ線に対する応答を小さくした放射線検出器を提供することができる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態は、図２に示した入射窓１１として、プラスチックシンチレータ５によって発生した光の波長を長波長側に移行させる波長遷移物質を使用した構成である。

本実施の形態の放射線検出器においては、プラスチックシンチレータ５で生じた光は長波長側に移行された上で、Si PINフォトダイオード６に達する。

プラスチックシンチレータ５の発光波長は多くの場合、Si PINフォトダイオード６にとっては短すぎ、感度が低いが、こうして長波長側に移行されることで効率よく検出することができ、内蔵するβ線源２の強度を低くすることができる。なお、入射窓１１は長波遷移物質と透明な物質を組み合わせた構成としてもよい。

（第４の実施の形態）
本実施の形態は、図１あるいは図２において遮蔽箱８の内側に反射材１０とあわせてプラスチックシンチレータ５によって発生した光の波長を長波長側に移行させる波長遷移物質を塗布した構成である。

本実施の形態の放射線検出器においては、プラスチックシンチレータ５で発した光は長波長側に移行された上で、Si PINフォトダイオード６に達する。

プラスチックシンチレータ５の発光波長は多くの場合、Si PINフォトダイオード６にとっては短すぎ、感度が低いが、こうして長波長側に移行されることで効率よく検出することができ、内蔵するβ線源２の強度を低くすることができ、少ない放射能量のバグソースで動作の健全性を確認できる放射線検出器を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態の放射線検出器を示し、（ａ）は内部の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。本発明の第２の実施の形態の放射線検出器を示し、（ａ）は内部の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。

符号の説明

１ａ…放射線検出部、１ｂ…機能確認部、２…β線源、３…線源ホルダ、４…線源ホルダ回転軸、５…プラスチックシンチレータ、６…Si PINフォトダイオード、７…回路基板、８…遮蔽箱、９…基板ホルダ、１０…反射材、１１…入射窓、１２…出力ケーブル。

Claims

放射線を検出する放射線検出部と、前記放射線検出部の機能を確認する機能確認部とを備え、
前記放射線検出部は、外部からの光を遮蔽する遮蔽箱と、前記遮蔽箱の壁を貫いて設けられた放射線によって発光する発光物質と、前記遮蔽箱内に設けられた光および放射線に有感な放射線検出素子と、前記放射線検出素子の出力を処理する電子回路とを備え、
前記機能確認部は、前記発光物質に隣接して設けられ当該発光物質を発光させるための放射線を発生するバグソースを備えていることを特徴とする放射線検出器。
前記機能確認部は、前記バグソースの放射線を発する面と前記発光物質の面との重なる面積を変化させる機構を有することを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記機能確認部は、前記バグソースと前記発光物質の距離を変化させる機構を有することを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記発光物質の前記遮蔽箱内側に前記発光物質が発生した光を透過する物質からなる入射窓を備えていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記発光物質の前記遮蔽箱内側に前記発光物質が発生した光の波長を長波長側に移行させる波長遷移物質を備えていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記遮蔽箱の内面に前記発光物質が発生した光を反射する反射材を備えていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記遮蔽箱の内面に前記発光物質が発生した光の波長を長波長側に移行させる波長遷移物質を備えていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記放射線検出素子はSi PINフォトダイオードであることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記発光物質はプラスチックシンチレータであることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
前記バグソースはβ線源またはα線源であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。