JP4742391B2 - Two-dimensional radiation and neutron image detector - Google Patents
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Description
本発明は、放射線検出体としてシンチレータおよび蛍光体を用いて2次元放射線イメージを得る検出器に関するものであり、短蛍光寿命のシンチレータおよび蛍光体と波長シフトファイバとを組み合わせた検出器を構成することにより、放射線が高い入射率で入った場合でも2次元放射線イメージを高速にかつ位置精度良く検出できることを特長としている。特に中性子コンバータと組み合わせた2次元中性子イメージングも可能としており、このため、原子炉や加速器を用いた中性子散乱あるいは放射光を用いたX線散乱等による物性物理研究や構造生物学の研究、 X線発生装置や加速器を用いた医療X線診断、X線あるいは中性子を用いたオートラジオグラフィなどに使用される。また、加速器を用いた高エネルギー物理研究用の放射線イメージ検出器等の高速処理及び実時間放射線画像検出を用いた動的な事象の把握に使用され、かつ原子炉や核融合炉における中性子を含めた放射線の高機能な分布モニタ装置などにも使用される。 The present invention relates to a detector for obtaining a two-dimensional radiation image using a scintillator and a phosphor as a radiation detector, and constitutes a scintillator having a short fluorescence lifetime and a detector combining a phosphor and a wavelength shift fiber. Therefore, even when radiation enters at a high incidence rate, it is characterized in that a two-dimensional radiation image can be detected at high speed and with high positional accuracy. In particular, two-dimensional neutron imaging combined with a neutron converter is also possible. For this reason, physical physics research and structural biology research such as neutron scattering using nuclear reactors and accelerators or X-ray scattering using synchrotron radiation, X-ray It is used for medical X-ray diagnosis using generators and accelerators, autoradiography using X-rays or neutrons, and the like. It is also used for grasping dynamic events using high-speed processing such as radiation image detectors for high-energy physics research using accelerators and real-time radiation image detection, and including neutrons in nuclear reactors and fusion reactors. It is also used for highly functional distribution monitoring devices for radiation.
従来より、シンチレータあるいは蛍光体に放射線が入射した際に発生する蛍光を横方向および縦方向に格子状に配置した波長シフトファイバ等の光ファイバ束を利用して検出し放射線の入射位置を決定する方法を用いた2次元放射線イメージ検出器が使用されてきた。シンチレータを用いた検出器の場合、2次元化するのに図31(K. Kuroda他: Nucl. Instr. and Meth. A430(1999)311-320)あるいは図32(片桐政樹:特開2000−187077)に示すように1つのピクセルを1つのシンチレータで構成する必要があるため比較的にサイズの大きなシンチレータを用いることから、位置分解能が5mm程度以上で比較的に大きな面積の2次元放射線イメージ検出器に用いられてきた。 Conventionally, the fluorescence generated when radiation is incident on a scintillator or a phosphor is detected by using an optical fiber bundle such as a wavelength shift fiber arranged in a lattice form in the horizontal and vertical directions, and the incident position of the radiation is determined. Two-dimensional radiation image detectors using the method have been used. In the case of a detector using a scintillator, FIG. 31 (K. Kuroda et al .: Nucl. Instr. And Meth. A430 (1999) 311-320) or FIG. 32 (Katagiri Masaki: Japanese Patent Laid-Open No. 2000-187077) As shown in (2), since it is necessary to form one pixel with one scintillator, a relatively large scintillator is used. Therefore, a two-dimensional radiation image detector having a relatively large area with a position resolution of about 5 mm or more. Has been used.
一方、蛍光体を用いた場合、薄い蛍光シートを用い横方向および縦方向に格子状に配置した波長シフトファイバ等の光ファイバ束を利用して検出するため、蛍光の検出効率を上げるには光ファイバ束の配置間隔を短くする必要があることから、位置分解能が2mm程度以下で比較的に小さい面積の2次元放射線イメージ検出器に用いられてきた。 On the other hand, when a phosphor is used, detection is performed using an optical fiber bundle such as a wavelength shift fiber that is arranged in a grid in the horizontal and vertical directions using a thin fluorescent sheet. Since it is necessary to shorten the arrangement interval of the fiber bundle, it has been used for a two-dimensional radiation image detector having a relatively small area with a position resolution of about 2 mm or less.
一方、このような検出器の場合、蛍光寿命の短いシンチレータあるいは蛍光体が使用され、発生する蛍光を横方向および縦方向に格子状に配置した波長シフトファイバ等の光ファイバを利用して検出するため、光検出器に到達する光子は蛍光量の多いZnS:Ag等の一部の蛍光体を除いて数10個以下である。このため、放射線が入射した場合、ポアソン分布にしたがって蛍光が発生することを利用し、横方向および縦方向の波長シフトファイバからの蛍光を光電子増倍管、その信号を増幅する増幅回路、信号のタイミングを取り出す波高弁別回路、一定時間幅パルス発生回路および同時計数回路から構成する信号処理システムにより2次元化を図る方法がK. Kuroda等により考案された(K. Kuroda他: Nucl. Instr. and Meth. A430(1999)311-320)。この方法の場合、 同時検出の一定以上の効率を確保するため横方向および縦方向に対応した信号の同時計数を行う場合に設定する同時計数(コインシデンス)時間は蛍光寿命の2倍程度以上の一定時間取る方法が使用されてきた。 On the other hand, in the case of such a detector, a scintillator or a phosphor having a short fluorescence lifetime is used, and the generated fluorescence is detected using an optical fiber such as a wavelength shift fiber arranged in a lattice form in the horizontal and vertical directions. Therefore, the number of photons reaching the photodetector is several tens or less except for some phosphors such as ZnS: Ag having a large amount of fluorescence. For this reason, when radiation is incident, the fact that fluorescence is generated according to the Poisson distribution is utilized, the fluorescence from the wavelength shift fiber in the horizontal and vertical directions is photomultiplier tube, the amplification circuit for amplifying the signal, the signal K. Kuroda et al. (K. Kuroda et al .: Nucl. Instr. Andnd) devised a two-dimensional method using a signal processing system consisting of a pulse height discriminating circuit for extracting timing, a fixed time width pulse generation circuit and a coincidence counting circuit. Meth. A430 (1999) 311-320). In this method, the simultaneous counting (coincidence) time set when performing simultaneous counting of signals corresponding to the horizontal and vertical directions in order to ensure a certain level of efficiency for simultaneous detection is a constant that is at least twice the fluorescence lifetime. Time-consuming methods have been used.
本発明は、シンチレ−タあるいは蛍光体を用いた2次元放射線イメージ検出器において波長シフトファイバ等の光ファイバを利用して信号検出を行い2次元放射線イメージを求める場合、従来法によっては実装作業が困難であった小さなシンチレータを多数個平面に配置する2次元放射線イメージ検出器の製作を容易にすることを目的とする。 In the present invention, when a two-dimensional radiation image is obtained by performing signal detection using an optical fiber such as a wavelength shift fiber in a two-dimensional radiation image detector using a scintillator or a phosphor, a mounting operation may be required depending on conventional methods. An object of the present invention is to facilitate the production of a two-dimensional radiation image detector in which a large number of small scintillators that have been difficult are arranged on a plane.
蛍光体シートなどを用いる2次元放射線イメージ検出器において実現が困難であった大きなピクセルを用いた2次元放射線イメージ検出器への蛍光体の適用を可能とすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to apply a phosphor to a two-dimensional radiation image detector using large pixels, which has been difficult to realize in a two-dimensional radiation image detector using a phosphor sheet.
また、シンチレータ及び蛍光体を用いて2次元放射線イメージ検出器を構成する場合、放射線検出体の厚さを厚くすることが困難となり検出効率を上げることが難しい場合でも、両者を組み合わせた構成にすることにより検出効率を改善することを目的とする。 In addition, when a two-dimensional radiation image detector is configured using a scintillator and a phosphor, even if it is difficult to increase the thickness of the radiation detector and it is difficult to increase the detection efficiency, the two are combined. The purpose is to improve the detection efficiency.
さらに、蛍光寿命の短いシンチレータあるいは蛍光体を使用し、発生する蛍光を縦方向および横方向に格子状に配置した波長シフトファイバ等の光ファイバを利用して光子検出する方法を用いた2次元放射線イメージ検出器の高計数率化を目的とする。 Furthermore, a two-dimensional radiation using a method of detecting photons using an optical fiber such as a wavelength shift fiber in which a scintillator or a phosphor having a short fluorescence lifetime is used and the generated fluorescence is arranged in a lattice form in the vertical and horizontal directions. The purpose is to increase the counting rate of the image detector.
また、放射線ばかりではなく中性子の2次元中性子イメージ検出を高速に、かつ容易に行うことができる検出装置を提供することも目的としている。 Another object of the present invention is to provide a detection apparatus capable of performing not only radiation but also two-dimensional neutron image detection of neutrons at high speed and easily.
上記目的を達成するため、本発明においては、シンチレータを用いた2次元放射線イメージ検出器の場合、面積の大きなシンチレータ板をもとに、シンチレータ板の横方向及び縦方向に決められたピクセルサイズの間隔で溝を作り、溝にMgOなどの蛍光反射材、あるいは蛍光を反射すると共にガンマ線吸収率の大きい材料、あるいは蛍光を反射すると共に中性子吸収断面積の大きい材料を埋め込むことにより、ピクセル間の蛍光漏洩を防ぐと共に蛍光検出面での蛍光放射効率を向上させ、かつガンマ線あるいは中性子吸収能力の大きい材料を用いることにより、ガンマ線あるいは中性子に対する位置検出性能を向上させる。また、溝に波長シフトファイバ等の光ファイバを配置し、ピクセルの側面からの蛍光読み出しを行うことにより多機能な放射線イメージ検出を可能とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, in the case of a two-dimensional radiation image detector using a scintillator, the pixel size determined in the horizontal and vertical directions of the scintillator plate is based on the scintillator plate having a large area. Fluorescence between the pixels is created by creating grooves at intervals and embedding a fluorescent reflector such as MgO in the grooves, or a material that reflects fluorescence and has a high gamma ray absorption rate, or a material that reflects fluorescence and has a large neutron absorption cross section. The position detection performance for gamma rays or neutrons is improved by preventing leakage and improving the fluorescence radiation efficiency on the fluorescence detection surface and using a material having a large gamma ray or neutron absorption capability. In addition, by arranging an optical fiber such as a wavelength shift fiber in the groove and performing fluorescence readout from the side surface of the pixel, it is possible to detect a multifunctional radiation image.
蛍光体の場合については、蛍光集光用の基板として透明ブロックあるいは波長シフターブロックあるいはシンチレータブロック等を用い、従来法である基板の側面に波長シフトファイバ等の光ファイバを配置し蛍光を検出して2次元放射線イメージ検出器とする。
放射線検出体を蛍光体とシンチレータとを組み合わせて使用でき構造にすることにより、蛍光体の厚さを厚くすることが難しく検出効率を上げることが困難な場合にも検出効率を向上させることが可能とする。
In the case of a phosphor, a transparent block, a wavelength shifter block, or a scintillator block is used as a fluorescent light collecting substrate, and an optical fiber such as a wavelength shift fiber is disposed on the side surface of the conventional substrate to detect fluorescence. A two-dimensional radiation image detector is used.
By making the radiation detector a structure that can be used in combination with a phosphor and a scintillator, it is possible to improve the detection efficiency even when it is difficult to increase the thickness of the phosphor and it is difficult to increase the detection efficiency. And
一方、検出体内に中性子を電離可能な放射線に変換する中性子コンバータ材である6Li、10BあるいはGdを一種類以上含み、あるいは混合し、あるいは組み合わせた中性子用検出体を用いることにより、2次元中性子イメージを得ることができる。 On the other hand, by using a detector for neutrons containing, mixed, or combined with one or more types of 6 Li, 10 B, or Gd, which is a neutron converter material that converts neutrons into ionizable radiation in the detection body, two-dimensional Neutron images can be obtained.
本発明は、以上に説明したように構成されているので以下に記載されるような効果を奏する。従来には多数のシンチレータブロックを配置するため製作するのに手間がかかりかつ困難であったシンチレータを用いた2次元放射線イメージ検出器を、本発明により面積の大きなシンチレータ板をもとに容易に製作ができるようなるため、コストの安い大面積の2次元放射線イメージ検出器を製作することができる。 Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. A two-dimensional radiation image detector using a scintillator, which has been troublesome and difficult to manufacture due to the arrangement of many scintillator blocks in the past, can be easily manufactured based on a scintillator plate having a large area according to the present invention. Therefore, it is possible to manufacture a two-dimensional radiation image detector having a large area at low cost.
蛍光反射材であると共にガンマ線あるいは中性子の吸収材である材料を検出体の側面に配置することにより、ガンマ線あるいは中性子に対する位置検出性能を向上させた放射線イメージ検出器あるいは中性子イメージ検出器が実現できる。 A radiation image detector or a neutron image detector with improved position detection performance for gamma rays or neutrons can be realized by arranging a material that is a fluorescent reflector and a gamma ray or neutron absorber on the side surface of the detector.
蛍光体と透明ブロックあるいは波長シフターブロックあるいはシンチレータブロックなどを組み合わせて用いることにより、従来法ではできなかった比較的大きな面積のピクセルをもつ大面積の蛍光体を用いた2次元放射線イメージ検出器を実現することができる。 Using a combination of a phosphor and a transparent block, wavelength shifter block, or scintillator block, a two-dimensional radiation image detector using a large area phosphor with a relatively large area of pixels, which was not possible with the conventional method, is realized. can do.
さらに、蛍光体とシンチレータとを組み合わせて使用できる構造にすることにより、検出効率を向上させたあるいは多機能な放射線イメージ検出器が実現できる。 Furthermore, by adopting a structure in which a phosphor and a scintillator can be used in combination, a radiation image detector with improved detection efficiency or a multi-function can be realized.
シンチレータあるいは蛍光体を用いた上記放射線イメージ検出器と中性子コンバータ材とを組み合わせて使用することにより、2次元中性子イメージ検出器を実現できる。シンチレータ及び蛍光体の厚さとしてはあまり厚くないものが位置分解能の点から良いため、X線イメージ検出器あるいは2次元中性子イメージ検出器として最適なものを作製することができる。 A two-dimensional neutron image detector can be realized by using a combination of the radiation image detector using a scintillator or a phosphor and a neutron converter material. Since the scintillator and the phosphor are not so thick from the viewpoint of positional resolution, an optimum X-ray image detector or two-dimensional neutron image detector can be produced.
シンチレータを用いた2次元放射線イメージ検出器において、従来法では多数のシンチレータブロックを配置するため製作するのに手間がかかっていたものを面積の大きなシンチレータ板をもとに溝を入れることにより容易に製作ができるようなる。蛍光反射材であると共にガンマ線あるいは中性子吸収材を側面に配置する方法を用いることにより、蛍光検出面での蛍光放射効率を上げると同時にガンマ線あるいは中性子に対する位置検出性能を向上させることができる。また、ピクセルの側面からの蛍光読み出しを行うことにより多機能な放射線イメージ検出が可能となる。 In a two-dimensional radiation image detector using a scintillator, it is easy to create a groove based on a scintillator plate with a large area, which was troublesome to manufacture because a large number of scintillator blocks are arranged in the conventional method. Can be made. By using a method of arranging a gamma ray or a neutron absorber on the side as well as a fluorescent reflector, it is possible to increase the fluorescence radiation efficiency on the fluorescence detection surface and at the same time improve the position detection performance for gamma rays or neutrons. Also, multifunctional radiation image detection can be performed by performing fluorescence readout from the side surface of the pixel.
蛍光体を用いた2次元放射線イメージ検出器において、蛍光読み出し用の基板として透明基板あるいは波長シフター基板あるいはシンチレータ板等を用いることにより、従来法ではできなかった比較的大きな面積のピクセルをもつ大面積2次元放射線イメージ検出器を可能とすることができる。 In a two-dimensional radiation image detector using a phosphor, a transparent substrate, a wavelength shifter substrate, a scintillator plate, or the like is used as a fluorescence readout substrate, so that a large area having pixels of a relatively large area that cannot be achieved by the conventional method. A two-dimensional radiation image detector may be possible.
さらに、蛍光体とシンチレータとを組み合わせて使用できる構造にすることにより、検出効率を向上させたあるいは多機能な放射線イメージ検出が可能となる。一方、横方向光子検出信号及び縦方向光子検出信号を基に放射線イメージを構成する場合に、波高弁別器から出力されるタイミングパルス信号を基に再トリガ可能な状態でパルスを発生する再トリガブルパルス信号発生器を用いて検出媒体の蛍光寿命に対応してポアソン分布に基づいて時間幅が決められ発生するパルス信号を発生させ、この信号を用いて同時計測法をもとに2次元放射線イメージを求める。従来法の一定時間幅を発生するパルス発生器を用いるより、同時計測に用いるパルス時間幅を短くすることができるため、高計数率化を図ることができる。 Further, by adopting a structure in which a phosphor and a scintillator can be used in combination, detection efficiency is improved or multifunctional radiation image detection is possible. On the other hand, when a radiation image is constructed based on the lateral photon detection signal and the longitudinal photon detection signal, a retriggerable that generates a pulse in a retriggerable state based on the timing pulse signal output from the pulse height discriminator. A pulse signal generator is used to generate a pulse signal whose time width is determined based on the Poisson distribution corresponding to the fluorescence lifetime of the detection medium, and this signal is used to generate a two-dimensional radiation image based on the simultaneous measurement method. Ask for. Since the pulse time width used for simultaneous measurement can be shortened rather than using a pulse generator that generates a constant time width according to the conventional method, a high counting rate can be achieved.
シンチレータあるいは蛍光体と中性子コンバータ材とを組み合わせて使用することにより、2次元中性子イメージを得ることができる。 A two-dimensional neutron image can be obtained by using a combination of a scintillator or phosphor and a neutron converter material.
(参考技術1)
参考技術1として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図1を参照して述べる。本発明は、放射線が入射すると蛍光を発生するシンチレータ板の上面に、横方向および縦方向に決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、この溝に蛍光を反射する反射材を埋め込むことにより、横方向と縦方向の溝で区切ることによって作られた検出ピクセル群を構成し、検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 1)
As a
2次元放射線イメージ検出体の素材として使用されるシンチレータ板としては、従来よりX線あるいはα線等の電離放射線の検出媒体として使用されてきた米国バイクロン社製プラスチックシンチレータBC−412などが使用できる。蛍光寿命は3.3nsであり、蛍光波長は434nmである。一例として、シンチレータ板の大きさを横幅100mm、縦幅100mmそして厚さ2mmとする。ダイヤモンドカッターなどを用いてこのシンチレータ板に横方向に2mm間隔で、縦方向に2mm間隔で幅0.5mmそして深さ1.5mmの溝を作る。この溝に、従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込むことにより、横方向と縦方向の溝に区切られた検出ピクセル群を構成する。シンチレータ板の厚さの半分以上の深さを形成することにより、検出ピクセル間の蛍光の漏洩による位置分解能の劣化はほとんどない。 As a scintillator plate used as a material for a two-dimensional radiation image detector, a plastic scintillator BC-412 manufactured by Bicron, USA, which has been conventionally used as a detection medium for ionizing radiation such as X-rays or α rays, can be used. . The fluorescence lifetime is 3.3 ns, and the fluorescence wavelength is 434 nm. And as an example, the size of the scintillator plate width 100mm, the vertical width 100mm and thickness 2 mm. Using a diamond cutter or the like, grooves having a width of 0.5 mm and a depth of 1.5 mm are formed in the scintillator plate at intervals of 2 mm in the horizontal direction and at intervals of 2 mm in the vertical direction. By burying Al 2 O 3 or MgO, which is a fluorescent reflecting material conventionally used, in this groove, a detection pixel group divided into horizontal and vertical grooves is formed. By forming a depth more than half of the thickness of the scintillator plate, there is almost no degradation in position resolution due to fluorescence leakage between detection pixels.
本発明の2次元放射線イメージ検出体は、従来方法である検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を、2次元放射線イメージ検出体の上面に横方向の光ファイバ束をそして下面に縦方向の光ファイバ束に格子状に配置し、同時計数法を適用することにより2次元放射線イメージ検出器が構成できる。光ファイバ束としてはプラスチックシンチレータBC−412の蛍光波長にあった米国バイクロン社製波長シフトファイバBCF−92などを使用することができる。波長シフトファイバによる蛍光検出効率を上げるためには、波長シフトファイバの光検出器に接続しない端面に蛍光反射材を配置する。この方法により数10%以上の検出効率の向上が得られる。また、図1では波長シフトファイバをピクセル毎に束として配置しているが、連続的に配置しても問題はない。この場合、検出ピクセル間にある波長シフトファイバを間引いて光検出器に接続しない方法を採ることも可能である。また。波長シフトファイバでの蛍光検出を多少上げる方法として波長シフトファイバ背面に蛍光反射材を置く方法も使用できる。 The two-dimensional radiation image detector of the present invention is a conventional method in which fluorescence of radiation incident on a detection pixel is irradiated with a horizontal optical fiber bundle on the upper surface of the two-dimensional radiation image detector and a vertical optical fiber on the lower surface. A two-dimensional radiation image detector can be constructed by arranging in a lattice in a bundle and applying the coincidence counting method. As the optical fiber bundle, for example, a wavelength shift fiber BCF-92 manufactured by Bikinron in the United States that matches the fluorescence wavelength of the plastic scintillator BC-412 can be used. In order to increase the fluorescence detection efficiency using the wavelength shift fiber, a fluorescent reflector is disposed on the end face of the wavelength shift fiber that is not connected to the photodetector. This method can improve detection efficiency by several tens of percent or more. In FIG. 1, the wavelength shift fibers are arranged as a bundle for each pixel, but there is no problem even if they are arranged continuously. In this case, it is also possible to adopt a method in which the wavelength shift fiber between the detection pixels is thinned out and not connected to the photodetector. Also. A method of placing a fluorescent reflector on the back surface of the wavelength shift fiber can also be used as a method for slightly increasing the fluorescence detection with the wavelength shift fiber.
なお、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用されるシンチレータ板としては、ガラスシンチレータ、CsIシンチレータ、YAlO3:Ceシンチレータ、GSOシンチレータなどが使用できる。また、光ファイバ束として、光ファイバの側面の一部を削り取り、側面から光を入れることができる構成とした側面入射型光ファイバを用いることができる。 As a scintillator plate used as a material for the two-dimensional radiation image detector, a glass scintillator, a CsI scintillator, a YAlO 3 : Ce scintillator, a GSO scintillator, or the like can be used. Further, as the optical fiber bundle, a side incident type optical fiber configured such that a part of the side surface of the optical fiber is scraped and light can be input from the side surface can be used.
(参考技術2)
参考技術2として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図2を参照して述べる。本発明は、放射線が入射すると蛍光を発生するシンチレータ板の上面および下面に、横方向について上面と下面交互に、および縦方向について上面と下面交互に、決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、この溝に蛍光を反射する反射材を埋め込むことにより、横方向と縦方向の溝で区切ることによって作られた検出ピクセル群を構成し、検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 2)
As Reference Technique 2, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. According to the present invention, the thickness of the scintillator plate is determined at predetermined intervals on the upper surface and the lower surface of the scintillator plate that generates fluorescence when radiation is incident, alternately on the upper surface and the lower surface in the horizontal direction, and alternately on the upper surface and the lower surface in the vertical direction. By forming a groove with a depth of more than half and embedding a reflective material that reflects fluorescence in this groove, a detection pixel group is formed by dividing the groove in the horizontal and vertical directions, and enters the detection pixel. It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation by detecting fluorescence of the emitted radiation.
本参考技術としては、参考技術1と同じ2次元放射線イメージ検出体であるプラスチックシンチレータBC−412を用いることができ、シンチレータ板の大きさを横幅100mm、縦幅100mmそして厚さ2mmとする。ダイヤモンドカッターなどを用いてこのシンチレータ板の上面及び下面に、横方向について上面と下面交互に2mm間隔で、縦方向について上面と下面交互に2mm間隔で幅0.5mmそして深さ1.5mmの溝を作る。この溝に、従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込むことにより、上面と下面交互に作られた横方向と縦方向の溝に区切られた検出ピクセル群を構成する。本発明の2次元放射線イメージ検出体は、参考技術1と同様の従来方法により2次元放射線イメージ検出器として構成できる。
As this reference technique , a plastic scintillator BC-412 which is the same two-dimensional radiation image detector as in
(参考技術3)
参考技術3として、本発明による2次元中性子イメージ検出器について図3を参照して述べる。本発明は、上記参考技術1あるいは2と同じ方法で2次元放射線イメージ検出体を作り、反射材として放射線遮蔽効果の大きな材料を用いて、検出ピクセル間に放射線遮蔽する機能を付加し放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 3)
As reference technique 3, a two-dimensional neutron image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, a two-dimensional radiation image detector is produced by the same method as the above-described
2次元放射線イメージ検出体の溝に元素番号40以上の元素でありかつ白色で蛍光反射材にもなる銀粉末などを埋め込むことにより、検出ピクセル間を放射線遮蔽しコリメート機能を持たせ位置検出性能の向上を図ることができる。 By embedding silver powder or the like, which is an element of element number 40 or more and white and also serves as a fluorescent reflecting material, in the groove of the two-dimensional radiation image detector, radiation is shielded between the detection pixels to provide a collimating function, and position detection performance is improved. Improvements can be made.
(参考技術4)
参考技術4として、本発明による2次元中性子イメージ検出器について図4を参照して述べる。本発明は、シンチレータ板として少なくとも中性子コンバータである6Li、10B、あるいはGdを含んだ材料を用い、このシンチレータ板を基に上記参考技術1あるいは2と同じ方法で2次元放射線イメージ検出体を作り、反射材として中性子遮蔽効果の大きな材料を用いて、検出ピクセル間に中性子遮蔽する機能を付加し中性子の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 4)
As Reference Technique 4, a two-dimensional neutron image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, a material containing at least 6 Li, 10 B, or Gd, which is a neutron converter, is used as a scintillator plate, and a two-dimensional radiation image detector is formed on the scintillator plate by the same method as in
本参考技術では、シンチレータ板として、中性子コンバータである6Liを6.6%含む6Liガラスシンチレータ(バイクロン社製GS20)を用いる。蛍光寿命は60nsであり、蛍光波長は390nmである。この2次元放射線イメージ検出体の溝に反射材として中性子吸収断面積が大きい元素を含んだ材料でありかつ白色で蛍光反射材にもなるGd2O3を埋め込むことにより、検出ピクセル間を中性子遮蔽しコリメート機能を持たせ位置検出性能の向上を図ることができる。 In this reference technology , a 6 Li glass scintillator (GS20 manufactured by Bikeron) containing 6.6% of 6 Li, which is a neutron converter, is used as the scintillator plate. The fluorescence lifetime is 60 ns, and the fluorescence wavelength is 390 nm. By embedding Gd 2 O 3 , which is a material containing an element having a large neutron absorption cross-sectional area as a reflective material, and also white as a fluorescent reflective material in the groove of this two-dimensional radiation image detector, neutron shielding is provided between detection pixels. The position detection performance can be improved by providing a collimating function.
(参考技術5)
参考技術5として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図5を参照して述べる。本発明は、放射線が入射すると蛍光を発生するシンチレータ板の上面に、横方向および縦方向に決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、縦方向の溝に光ファイバ束を配置し、横方向の溝には蛍光を反射する反射材を埋め込んだ構造とし、シンチレータ板の上面あるいは下面あるいは上面と下面に上記の光ファイバと直交する方向である横方向に光ファイバ束を配置し、横方向と縦方向の溝で区切ることによって作られた検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光をシンチレータ板の溝内に配置した光ファイバ束と上面あるいは下面あるいは上面と下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 5)
As reference technique 5, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, a groove having a depth of more than half the thickness of the scintillator plate is formed on the upper surface of the scintillator plate that generates fluorescence when radiation is incident, at intervals determined in the horizontal direction and the vertical direction. An optical fiber bundle is disposed, and a reflecting material that reflects fluorescence is embedded in a lateral groove, and light is transmitted in a lateral direction that is a direction perpendicular to the optical fiber on the upper surface or lower surface of the scintillator plate or on the upper and lower surfaces. A fiber bundle is arranged, and the fluorescence of the radiation incident on the detection pixel formed by dividing the horizontal and vertical grooves into the optical fiber bundle arranged in the groove of the scintillator plate and the upper surface or the lower surface or the upper and lower surfaces. It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation by detecting with the arranged optical fiber bundle.
2次元放射線イメージ検出体の素材として使用されるシンチレータ板としては、米国バイクロン社製プラスチックシンチレータBC−412などが使用できる。蛍光寿命は3.3nsであり、蛍光波長は434nmである。一例として、シンチレータ板の大きさを横幅200mm、縦幅200mmそして厚さ2mmとする。ダイヤモンドカッターなどを用いてこのシンチレータ板に横方向に5mm間隔で、縦方向に5mm間隔で幅0.6mmそして深さ1.5mmの溝を作る。横方向の溝に太さ0.5mmの光ファイバを3本を配置し、縦方向の溝には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込む。横方向と縦方向の溝に区切られた検出ピクセルを構成する。溝内に配置した光ファイバ束と上面に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置した太さ光ファイバ束により検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。光ファイバとして波長シフトファイバであるBCF−92などを使用することができる。 As a scintillator plate used as a material for the two-dimensional radiation image detector, a plastic scintillator BC-412 manufactured by Bikeron, Inc., USA can be used. The fluorescence lifetime is 3.3 ns, and the fluorescence wavelength is 434 nm. As an example , the scintillator plate has a width of 200 mm, a vertical width of 200 mm, and a thickness of 2 mm. Using a diamond cutter or the like, grooves having a width of 0.6 mm and a depth of 1.5 mm are formed in the scintillator plate at intervals of 5 mm in the horizontal direction and at intervals of 5 mm in the vertical direction. Three optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in the horizontal groove, and Al 2 O 3 which is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflecting material for reflecting fluorescence is arranged in the vertical groove. Embed MgO or the like. A detection pixel is configured which is divided into a horizontal groove and a vertical groove. By detecting the fluorescence of the radiation incident in the detection pixel by the optical fiber bundle disposed in the groove and the optical fiber bundle having 10 optical fibers having a thickness of 0.5 mm on the upper surface, two-dimensional radiation is detected. An image can be obtained. As the optical fiber, BCF-92, which is a wavelength shift fiber, can be used.
(参考技術6)
参考技術6として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図6を参照して述べる。本発明は、放射線が入射すると蛍光を発生するシンチレータ板の上面に、横方向および縦方向に決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、縦方向の溝に光ファイバ束を配置し、横方向の溝には蛍光を反射する反射材を埋め込んだ構造とし、シンチレータ板の下面に上記の光ファイバと直交する方向の横方向に光ファイバ束を配置し、上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置し、この放射線検出体から発生する蛍光を横方向と縦方向の溝で区切ることによって作られた検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光と放射線検出体から発生する蛍光をシンチレータ板の溝内に配置した光ファイバ束と下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 6)
As a reference technique 6, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, a groove having a depth of more than half the thickness of the scintillator plate is formed on the upper surface of the scintillator plate that generates fluorescence when radiation is incident, at intervals determined in the horizontal direction and the vertical direction. An optical fiber bundle is arranged, a reflecting material that reflects fluorescence is embedded in a lateral groove, an optical fiber bundle is arranged in the lateral direction perpendicular to the optical fiber on the lower surface of the scintillator plate, and the upper surface A radiation detector that emits fluorescence by radiation is placed on the detector, and the fluorescence generated from the radiation detector is separated by a groove in the horizontal and vertical directions. It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation by detecting the fluorescence generated from the light with an optical fiber bundle arranged in the groove of the scintillator plate and an optical fiber bundle arranged on the lower surface. That.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用されるシンチレータ板として、Liガラスシンチレータを用いる。蛍光寿命は60nsであり、蛍光波長は390nmである。一例として、シンチレータ板の大きさを横幅200mm、縦幅200mmそして厚さ2mmとする。ダイヤモンドカッターなどを用いてこのシンチレータ板に横方向に5mm間隔で、縦方向に5mm間隔で幅0.6mmそして深さ1.5mmの溝を作る。横方向の溝に太さ0.5mmの光ファイバを3本を配置し、縦方向の溝には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込む。横方向と縦方向の溝に区切られた検出ピクセルを構成する。 In this reference technique , a Li glass scintillator is used as a scintillator plate used as a material for a two-dimensional radiation image detector. The fluorescence lifetime is 60 ns, and the fluorescence wavelength is 390 nm. As an example , the scintillator plate has a width of 200 mm, a vertical width of 200 mm, and a thickness of 2 mm. Using a diamond cutter or the like, grooves having a width of 0.6 mm and a depth of 1.5 mm are formed in the scintillator plate at intervals of 5 mm in the horizontal direction and at intervals of 5 mm in the vertical direction. Three optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in the horizontal groove, and Al 2 O 3 which is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflecting material for reflecting fluorescence is arranged in the vertical groove. Embed MgO or the like. A detection pixel is configured which is divided into a horizontal groove and a vertical groove.
検出体としては、Liガラスシンチレータの蛍光波長である390nmと近い蛍光波長の蛍光体Y2SiO5:Ceなどが使用できる。蛍光寿命は40nsであり、蛍光波長は410nmである。5mmx5mmのサイズで厚さ2mmのLiガラスシンチレータの上面にY2SiO5:Ceの粉末を塗り、241Amアルファ線源を用いて約5MeVのアルファ線を放射線検出体に照射した時Liガラスシンチレータの側面に放射される蛍光の蛍光スペクトルを図7に示す。シンチレータ側面で検出された蛍光の強度は、シンチレータ背面で検出された強度とあまり差はない。この結果、Y2SiO5:Ceの蛍光がLiガラスシンチレータを介してその側面で蛍光を検出できることが確認されている。 As the detector, a phosphor Y 2 SiO 5 : Ce having a fluorescence wavelength close to 390 nm which is the fluorescence wavelength of Li glass scintillator can be used. The fluorescence lifetime is 40 ns and the fluorescence wavelength is 410 nm. When a 2 mm thick Li glass scintillator with a size of 5 mm × 5 mm is coated with Y 2 SiO 5 : Ce powder and irradiated with about 5 MeV alpha rays using a 241 Am alpha ray source, the Li glass scintillator FIG. 7 shows the fluorescence spectrum of the fluorescence emitted to the side surface. The intensity of the fluorescence detected on the side of the scintillator is not much different from the intensity detected on the back of the scintillator. As a result, it has been confirmed that the fluorescence of Y 2 SiO 5 : Ce can be detected on the side surface via the Li glass scintillator.
従って、溝内に配置した光ファイバ束と上面に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置した太さ光ファイバ束により検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光と放射線検出体に入射した放射線の蛍光とを検出することにより、放射線の2次元イメージを効率良く得ることができる。なお、光ファイバとしては410nmの波長にも感度がある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−92などを使用することができる。 Therefore, the fluorescence of the radiation incident on the detection pixel and the radiation incident on the radiation detector by the optical fiber bundle arranged in the groove and the optical fiber bundle having 10 optical fibers having a thickness of 0.5 mm on the upper surface. By detecting the fluorescence, it is possible to efficiently obtain a two-dimensional image of radiation. As the optical fiber, BCF-92 manufactured by Bikinron, Inc., which is a wavelength shift fiber sensitive to a wavelength of 410 nm, or the like can be used.
また、本参考技術では検出媒体として粉末状の蛍光体を用いたが薄いシンチレータなどでも構成することができる。また、図6では放射線検出体が検出ピクセル毎に配置されているが、シート状にした放射線検出体をシンチレータ板の上部全体に配置しても同様の結果が得られる。配置する際光学的グリースなどを用いて密着度を高めればさらに効果的である。 In this reference technique , a powdered phosphor is used as a detection medium, but a thin scintillator or the like can be used. In FIG. 6, the radiation detector is arranged for each detection pixel. However, the same result can be obtained by arranging the sheet-like radiation detector over the entire upper part of the scintillator plate. It is more effective to increase the adhesion by using optical grease or the like at the time of placement.
(参考技術7)
参考技術7として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図8を参照して述べる。本発明は、蛍光波長を十分透過させる透過率を有する蛍光集光板の上面に、横方向および縦方向に決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、縦方向の溝に光ファイバ束を配置し、横方向の溝には、蛍光を反射する反射材を埋め込んだ構造とし、蛍光集光板の下面の上記の光ファイバ束と直交する方向である横方向に光ファイバ束を配置し、上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を置き、放射線検出体から発生する蛍光を横方向と縦方向の溝で区切ることによって作られた検出ピクセル内に入ってくる放射線検出体から発生する蛍光を蛍光集光板の溝内に配置した光ファイバ束と下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 7)
As
本発明は、2次元放射線イメージ検出器の検出媒体として蛍光体、特に粉末上の蛍光体を用いる場合に使用される。たとえば、蛍光体としてはX線、β線あるいはα線の検出に使用されるBaFBr:Eu2+、Y2SiO5:Ce、YAlO3:Ce、ZnS:Agなどが使用できる。一例では、Y2SiO5:Ceを蛍光体として用いる。蛍光寿命は40nsであり、蛍光波長は410nmである。蛍光波長を十分透過させる透過率を有する蛍光集光板としては、石英ガラスを用いる。石英ガラスは300nm以上の波長に対して十分な透過性能を有している。一例として、蛍光集光板の大きさを横幅200mm、縦幅200mmそして厚さ2mmとする。ダイヤモンドカッターなどを用いてこのシンチレータ板に横方向に5mm間隔で、縦方向に5mm間隔で幅0.6mmそして深さ1.5mmの溝を作る。横方向の溝に太さ0.5mmの光ファイバを3本を配置し、縦方向の溝には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込む。この結果、横方向と縦方向の溝に区切られたY2SiO5:Ceを放射線検出媒体とした検出ピクセルを構成することができる。 The present invention is used when a phosphor, particularly a phosphor on powder is used as a detection medium of a two-dimensional radiation image detector. For example, BaFBr: Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : Ce, YAlO 3 : Ce, ZnS: Ag, etc. used for detecting X-rays, β-rays or α-rays can be used as the phosphor. In one example , Y 2 SiO 5 : Ce is used as the phosphor. The fluorescence lifetime is 40 ns and the fluorescence wavelength is 410 nm. Quartz glass is used as the fluorescent light collector having a transmittance that allows the fluorescent wavelength to pass sufficiently. Quartz glass has sufficient transmission performance for wavelengths of 300 nm or more. As an example , the size of the fluorescent light collector is 200 mm in width, 200 mm in length, and 2 mm in thickness. Using a diamond cutter or the like, grooves having a width of 0.6 mm and a depth of 1.5 mm are formed in the scintillator plate at intervals of 5 mm in the horizontal direction and at intervals of 5 mm in the vertical direction. Three optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in the horizontal groove, and Al 2 O 3 which is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflecting material for reflecting fluorescence is arranged in the vertical groove. Embed MgO or the like. As a result, it is possible to form a detection pixel using Y 2 SiO 5 : Ce divided into grooves in the horizontal and vertical directions as a radiation detection medium.
5mmx5mmのサイズで厚さ2mmの蛍光集光板である石英ガラスの上面にY2SiO5:Ceの粉末を塗り、241Amアルファ線源を用いて約5MeVのアルファ線を放射線検出体に照射した時石英ガラスの側面に放射される蛍光の蛍光スペクトルを図9に示す。この結果、Y2SiO5:Ceから発生する蛍光を石英ガラスを介してその側面で蛍光を検出できることがわかった。 When Y 2 SiO 5 : Ce powder is applied to the upper surface of quartz glass, which is a fluorescent light collector having a size of 5 mm × 5 mm and a thickness of 2 mm, and the radiation detector is irradiated with about 5 MeV alpha rays using a 241 Am alpha ray source. FIG. 9 shows the fluorescence spectrum of the fluorescence emitted on the side surface of the quartz glass. As a result, it was found that the fluorescence generated from Y 2 SiO 5 : Ce can be detected on the side surface through quartz glass.
従って、溝内に配置した光ファイバ束と上面に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置した太さ光ファイバ束により検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては410nmに感度のある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−92などを使用することができる。 Therefore, by detecting the fluorescence of the radiation incident in the detection pixel by the optical fiber bundle arranged in the groove and the optical fiber bundle having 10 optical fibers having a thickness of 0.5 mm on the upper surface, the radiation of the radiation is detected. A two-dimensional image can be obtained. As the optical fiber, BCF-92 manufactured by Bicron, USA, which is a wavelength shift fiber sensitive to 410 nm, or the like can be used.
なお、本参考技術では検出媒体として粉末状の蛍光体を用いたが薄いシンチレータなどでも構成することができる。 In this reference technique , a powdered phosphor is used as a detection medium, but a thin scintillator or the like can be used.
(参考技術8)
参考技術8として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図10を参照して述べる。 本発明は、蛍光波長を他の波長にシフトさせる機能を持つ波長シフター板の上面に、横方向および縦方向に決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、縦方向の溝に光ファイバ束を配置し、横方向の溝には、蛍光を反射する反射材を埋め込んだ構造とし、波長シフター板の下面に上記の光ファイバと直交する方向である横方向に光ファイバ束を配置し、上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を置き、放射線検出体から発生する蛍光を波長シフター板の波長シフト機能により他の波長に変換し、波長変換された蛍光を波長シフター板の溝内に配置した光ファイバ束と上面あるいは下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。本発明は、2次元放射線イメージ検出器の検出媒体として蛍光体、特に粉末上の蛍光体を用いる場合に使用される。たとえば、蛍光体としてはX線、β線あるいはα線の検出に使用されるBaFBr:Eu2+、Y2SiO5:Ce、YAlO3:Ce、ZnS:Agなどが使用できる。また、蛍光波長を他の波長にシフトさせる機能を持つ波長シフター板としては、プラスチック波長シフターなどを用いることができる。本参考技術では、Y2SiO5:Ceを蛍光体として用いる。蛍光寿命は40nsであり、蛍光波長は410nmである。また、波長シフター板としては米国バイクロン社製プラスチック波長シフターBC−484を用いる。一例として、波長シフター板の大きさを横幅200mm、縦幅200mmそして厚さ2mmとする。ダイヤモンドカッターなどを用いてこの波長シフター板に横方向に5mm間隔で、縦方向に5mm間隔で幅0.6mmそして深さ1.5mmの溝を作る。横方向の溝に太さ0.5mmの光ファイバを3本を配置し、縦方向の溝には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込む。この結果、横方向と縦方向の溝に区切られたY2SiO5:Ceを放射線検出媒体とした検出ピクセルを構成することができる。
( Reference technology 8)
As a reference technique 8, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. The present invention, on the upper surface of the wavelength shifter plate having a function of shifting the fluorescence wavelength to another wavelength, a groove having a depth of more than half of the thickness of the scintillator plate at intervals determined in the horizontal direction and the vertical direction, An optical fiber bundle is arranged in the vertical groove, and a reflecting material that reflects fluorescence is embedded in the horizontal groove, and the lower side of the wavelength shifter plate is in a direction perpendicular to the optical fiber. An optical fiber bundle is placed, a radiation detector that generates fluorescence by radiation is placed on the top surface, and the fluorescence generated from the radiation detector is converted to another wavelength by the wavelength shift function of the wavelength shifter plate. It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation by detecting with an optical fiber bundle arranged in the groove of the wavelength shifter plate and an optical fiber bundle arranged on the upper surface or the lower surface. The present invention is used when a phosphor, particularly a phosphor on powder is used as a detection medium of a two-dimensional radiation image detector. For example, BaFBr: Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : Ce, YAlO 3 : Ce, ZnS: Ag, etc. used for detecting X-rays, β-rays or α-rays can be used as the phosphor. Further, as a wavelength shifter plate having a function of shifting the fluorescence wavelength to another wavelength, a plastic wavelength shifter or the like can be used. In this reference technique , Y 2 SiO 5 : Ce is used as the phosphor. The fluorescence lifetime is 40 ns and the fluorescence wavelength is 410 nm. In addition, as a wavelength shifter plate, a plastic wavelength shifter BC-484 manufactured by Bikeron, USA is used. As an example , the size of the wavelength shifter plate is set to be 200 mm in width, 200 mm in length, and 2 mm in thickness. Using a diamond cutter or the like, grooves having a width of 0.6 mm and a depth of 1.5 mm are formed in the wavelength shifter plate at intervals of 5 mm in the horizontal direction and at intervals of 5 mm in the vertical direction. Three optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in the horizontal groove, and Al 2 O 3 which is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflecting material for reflecting fluorescence is arranged in the vertical groove. Embed MgO or the like. As a result, it is possible to form a detection pixel using Y 2 SiO 5 : Ce divided into grooves in the horizontal and vertical directions as a radiation detection medium.
5mmx5mmのサイズで厚さ2mmの波長シフター板の上面にY2SiO5:Ceの粉末を塗り、241Amアルファ線源を用いて約5MeVのアルファ線を放射線検出体に照射した時波長シフター板の側面に放射される波長シフトされた蛍光の蛍光スペクトルを図11に示す。410nmを中心波長とする蛍光が434nmの蛍光に変換されたのがわかる。この結果、Y2SiO5:Ceから発生する蛍光を波長シフター板を介してその側面で蛍光を検出できることがわかった。 When a 2 mm thick 5 mm × 5 mm wavelength shifter plate is coated with Y 2 SiO 5 : Ce powder and a radiation detector is irradiated with about 5 MeV alpha rays using a 241 Am alpha ray source, the wavelength shifter plate FIG. 11 shows the fluorescence spectrum of the wavelength-shifted fluorescence emitted to the side surface. It can be seen that the fluorescence having the central wavelength of 410 nm is converted to the fluorescence of 434 nm. As a result, it was found that the fluorescence generated from Y 2 SiO 5 : Ce can be detected on the side surface through the wavelength shifter plate.
従って、溝内に配置した光ファイバ束と上面に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置した太さ光ファイバ束により検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては434nmに感度のある波長シフトファイバである米国クラレ社製Y−7あるいはY−11などを使用することができる。 Therefore, by detecting the fluorescence of the radiation incident in the detection pixel by the optical fiber bundle arranged in the groove and the optical fiber bundle having 10 optical fibers having a thickness of 0.5 mm on the upper surface, the radiation of the radiation is detected. A two-dimensional image can be obtained. As the optical fiber, Y-7 or Y-11 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is a wavelength shift fiber sensitive to 434 nm, can be used.
なお、本参考技術では検出媒体として粉末状の蛍光体を用いたが薄いシンチレータなどでも構成することができる。 In this reference technique , a powdered phosphor is used as a detection medium, but a thin scintillator or the like can be used.
(参考技術9)
参考技術9として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図12を参照して述べる。本発明は上記参考技術6−8において、シンチレータ板、蛍光集光板あるいは波長シフター板の上面及び下面に、横方向について上面と下面交互に、および縦方向について上面と下面交互に、決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、この溝に蛍光を反射する反射材を埋め込むことにより、横方向と縦方向の溝で区切ることによって作られた検出ピクセル群を構成し、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 9)
As Reference Technique 9, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. The present invention relates to the above-described Reference Technique 6-8, in which the upper surface and the lower surface of the scintillator plate, the fluorescent light collector plate, or the wavelength shifter plate are alternately spaced apart by the upper surface and the lower surface in the horizontal direction and the upper surface and the lower surface in the vertical direction. By forming a groove with a depth of more than half the thickness of the scintillator plate and embedding a reflective material that reflects fluorescence in this groove, a detection pixel group made by dividing the horizontal and vertical grooves is configured. It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation.
本参考技術では、上記参考技術8をもとに波長シフター板のピクセルの構成方法を波長シフター板の上面と下面に、横方向について交互に、および縦方向についても交互に、決められた間隔でシンチレータ板の厚さの半分以上の深さの溝を作り、この溝に蛍光を反射する反射材を埋め込む方法に変えて、横方向と縦方向の溝で区切ることによって作られた検出ピクセル群を構成する。波長シフター板、放射線検出体及び波長シフトファイバなどは上記参考技術8と同じ材料および構成を用いることができる。 In this reference technique , the wavelength shifter pixel configuration method based on the reference technique 8 is applied to the upper and lower surfaces of the wavelength shifter plate alternately in the horizontal direction and alternately in the vertical direction at predetermined intervals. A detection pixel group created by dividing the horizontal and vertical grooves into a groove with a depth of more than half the thickness of the scintillator plate and embedding a reflective material that reflects fluorescence in this groove. Constitute. The wavelength shifter plate, the radiation detector, the wavelength shift fiber, and the like can use the same materials and configurations as those of the above-described Reference Technique 8.
(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について図13を参照して述べる。本発明は、矩形のシンチレータブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形のシンチレータブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、横方向の相対する側面に反射材を配置し、かつシンチレータブロックの上面に反射材を配置すると共に、平面に並べたシンチレータブロックの下面に側面に配置した光ファイバ束と直交する方向である横方向に光ファイバ束を配置した構造とし、各矩形のシンチレータブロックに入射した放射線の蛍光をシンチレータブロックの側面に配置した光ファイバ束と下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Example 1 )
As Example 1 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, rectangular scintillator blocks are arranged in a plane in the horizontal direction and the vertical direction, optical fiber bundles are arranged on the opposite side surfaces of each rectangular scintillator block in the vertical direction, and a reflecting material is arranged on the opposite side surfaces in the horizontal direction. And a structure in which a reflector is arranged on the upper surface of the scintillator block, and an optical fiber bundle is arranged in a lateral direction that is perpendicular to the optical fiber bundle arranged on the side surface on the lower surface of the scintillator block arranged in a plane, It is characterized in that a two-dimensional image of radiation is obtained by detecting fluorescence of radiation incident on each rectangular scintillator block with an optical fiber bundle disposed on the side surface of the scintillator block and an optical fiber bundle disposed on the lower surface.
本実施例では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される矩形のシンチレータとして、Liガラスシンチレータを用いる。蛍光寿命は60nsであり、蛍光波長は390nmである。一実施例として、1つのシンチレータブロックの大きさを横幅5mm、縦幅5mmの正方形そして厚さ2mmとする。このシンチレータブロックを横方向に10個及び縦方向に10個それぞれ平面に並べる。シンチレータブロックの縦方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを4本を配置し、横方向の側面には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを配置する。また、シンチレータブロックの上面にも蛍光反射材を配置する。1つのシンチレータブロックで検出ピクセルを構成する。シンチレータブロック下面に横方向に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置し、この光ファイバ束と上記シンチレータブロック側面に横方向に配置した光ファイバ束とを用い検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては390nmの波長にも感度がある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−92などを使用することができる。 In this embodiment, a Li glass scintillator is used as a rectangular scintillator used as a material for the two-dimensional radiation image detector. The fluorescence lifetime is 60 ns, and the fluorescence wavelength is 390 nm. As one example, the size of one scintillator block is a square having a width of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 2 mm. Ten scintillator blocks are arranged on a plane in the horizontal direction and ten in the vertical direction. Four optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on opposite side surfaces of the scintillator block in the vertical direction, and the side surfaces in the horizontal direction are fluorescent reflection materials conventionally used as a reflection material for reflecting fluorescence. Al 2 O 3 or MgO is disposed. Further, a fluorescent reflecting material is also disposed on the upper surface of the scintillator block. One scintillator block constitutes a detection pixel. 10 optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in the lateral direction on the lower surface of the scintillator block, and the radiation incident on the detection pixel using this optical fiber bundle and the optical fiber bundle arranged in the lateral direction on the side surface of the scintillator block. By detecting this fluorescence, a two-dimensional image of radiation can be obtained. In addition, as an optical fiber, BCF-92 manufactured by USA Bicron, which is a wavelength shift fiber that is sensitive to a wavelength of 390 nm, can be used.
(実施例2)
実施例2として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図14を参照して述べる。本発明は、矩形のシンチレータブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形のシンチレータブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、横方向の相対する側面に反射材を配置し、平面に並べたシンチレータブロックの上面及び下面に側面に配置した光ファイバ束と直交する方向である横方向に、光ファイバ束を配置した構造とし、各矩形のシンチレータブロックに入射した放射線の蛍光をシンチレータブロックの側面に配置した光ファイバ束と上面及び下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。本実施例は、上記実施例1においてシンチレータブロック上面に配置した反射材の代わりに、シンチレータブロック上面に横方向に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置することにより実現できる。この光ファイバ束とシンチレータブロック下面に横方向に配置した太さ0.5mmの光ファイバ10本とを合体し縦方向の光ファイバ束とし、シンチレータブロック側面に横方向に配置した光ファイバ束とを用いて検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。
( Example 2 )
As a second embodiment, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, rectangular scintillator blocks are arranged in a plane in the horizontal direction and the vertical direction, optical fiber bundles are arranged on the opposite side surfaces of each rectangular scintillator block in the vertical direction, and a reflecting material is arranged on the opposite side surfaces in the horizontal direction. The optical fiber bundles are arranged in the lateral direction, which is perpendicular to the optical fiber bundles arranged on the side surfaces on the upper and lower surfaces of the scintillator blocks arranged and arranged in a plane, and the radiation incident on each rectangular scintillator block It is characterized in that a two-dimensional image of radiation is obtained by detecting fluorescence with an optical fiber bundle disposed on the side surface of the scintillator block and an optical fiber bundle disposed on the upper surface and the lower surface. This embodiment can be realized by arranging ten optical fibers having a thickness of 0.5 mm in the lateral direction on the upper surface of the scintillator block instead of the reflecting material arranged on the upper surface of the scintillator block in the first embodiment . The optical fiber bundle and 10 optical fibers having a thickness of 0.5 mm arranged in the horizontal direction on the lower surface of the scintillator block are combined to form a vertical optical fiber bundle, and the optical fiber bundle arranged in the horizontal direction on the side surface of the scintillator block. A two-dimensional image of the radiation can be obtained by detecting the fluorescence of the radiation incident on the detection pixel.
(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について図15を参照して述べる。本発明は、矩形のシンチレータブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形のシンチレータブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、横方向の相対する側面に反射材を配置し、かつシンチレータブロックの上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置すると共に、平面に並べたシンチレータブロックの下面に側面に配置した光ファイバ束と直交する方向に、光ファイバ束を配置した構造とし、各矩形のシンチレータブロックに入射した放射線の蛍光と放射線検出体から発生する蛍光をシンチレータブロックの側面に配置した光ファイバ束と下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Example 3 )
As a third embodiment, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, rectangular scintillator blocks are arranged in a plane in the horizontal direction and the vertical direction, optical fiber bundles are arranged on the opposite side surfaces of each rectangular scintillator block in the vertical direction, and a reflecting material is arranged on the opposite side surfaces in the horizontal direction. A radiation detector that generates fluorescence by radiation is disposed on the upper surface of the scintillator block, and the optical fiber bundle is disposed in a direction perpendicular to the optical fiber bundle disposed on the side surface on the lower surface of the scintillator block arranged in a plane. By detecting the fluorescence of the radiation incident on each rectangular scintillator block and the fluorescence generated from the radiation detector with the optical fiber bundle disposed on the side surface of the scintillator block and the optical fiber bundle disposed on the lower surface, It is characterized by obtaining a two-dimensional image.
本実施例では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される矩形のシンチレータブロックとして、Liガラスシンチレータを用いる。蛍光寿命は60nsであり、蛍光波長は390nmである。一実施例として、1つのシンチレータブロックの大きさを横幅5mm、縦幅5mmの正方形そして厚さ2mmとする。このシンチレータブロックを横方向に10個及び縦方向に10個それぞれ平面に並べる。シンチレータブロックの縦方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを4本を配置し、横方向の側面には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを配置する。また、シンチレータブロックの上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置する。たとえば、放射線検出体としては、X線、β線あるいはα線の検出に使用される蛍光体でありかつLiガラスシンチレータの蛍光波長に近い蛍光波長をもつBaFBr:Eu2+、Y2SiO5:Ce、YAlO3:Ceなどの粉末を使用できる。このような構造の1つのシンチレータブロックで検出ピクセルを構成する。シンチレータブロック下面に横方向に太さ0.5mmの光ファイバを4本を配置し、この光ファイバ束と上記シンチレータブロック側面に横方向に配置した光ファイバ束とを用い検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては390nmの波長にも感度がある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−92などを使用することができる。 In this embodiment, a Li glass scintillator is used as a rectangular scintillator block used as a material for a two-dimensional radiation image detector. The fluorescence lifetime is 60 ns, and the fluorescence wavelength is 390 nm. As one example, the size of one scintillator block is a square having a width of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 2 mm. Ten scintillator blocks are arranged on a plane in the horizontal direction and ten in the vertical direction. Four optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on opposite side surfaces of the scintillator block in the vertical direction, and the side surfaces in the horizontal direction are fluorescent reflection materials conventionally used as a reflection material for reflecting fluorescence. Al 2 O 3 or MgO is disposed. In addition, a radiation detector that generates fluorescence by radiation is disposed on the upper surface of the scintillator block. For example, the radiation detector is a phosphor used for detecting X-rays, β-rays or α-rays, and has a fluorescence wavelength close to the fluorescence wavelength of Li glass scintillator: BaFBr: Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : A powder such as Ce, YAlO 3 : Ce can be used. One scintillator block having such a structure constitutes a detection pixel. Four optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the lower surface of the scintillator block, and the radiation incident on the detection pixel using this optical fiber bundle and the optical fiber bundle arranged laterally on the side surface of the scintillator block. By detecting this fluorescence, a two-dimensional image of radiation can be obtained. In addition, as an optical fiber, BCF-92 manufactured by USA Bicron, which is a wavelength shift fiber that is sensitive to a wavelength of 390 nm, can be used.
(参考技術10)
参考技術10として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図16を参照して述べる。本発明は、蛍光波長を十分透過させる透過率を有する矩形の蛍光集光ブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形の蛍光集光ブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、横方向の相対する側面に反射材を配置し、かつ蛍光集光ブロックの上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置すると共に、平面に並べた蛍光集光ブロックの下面に側面に配置した光ファイバ束と直交する方向である横方向に光ファイバ束を配置した構造とし、各矩形の蛍光集光ブロックに配置した放射線検出体から発生する蛍光を蛍光集光ブロックの側面に配置した光ファイバ束と下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference Technology 10 )
As a reference technique 10 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, rectangular fluorescent light collecting blocks having a transmittance sufficient to transmit the fluorescence wavelength are arranged in a plane in the horizontal direction and the vertical direction, and optical fiber bundles are arranged on opposite side surfaces of the respective rectangular fluorescent light collecting blocks in the vertical direction. Are disposed on opposite side surfaces in the lateral direction, and a radiation detector that generates fluorescence by radiation is disposed on the upper surface of the fluorescent light collecting block, and on the lower surface of the fluorescent light collecting block arranged in a plane. A structure in which optical fiber bundles are arranged in a lateral direction that is orthogonal to the optical fiber bundle arranged on the side surface, and the fluorescence generated from the radiation detector arranged in each rectangular fluorescent light collecting block is placed on the side surface of the fluorescent light collecting block. It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation by detecting with the optical fiber bundle arranged and the optical fiber bundle arranged on the lower surface.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の蛍光集光素材として使用される矩形の蛍光集光ブロックとして、石英ガラスを用いる。石英ガラスは300nm以上の波長に対して十分な透過性能を有している。一例として、1つの蛍光集光ブロックの大きさを横幅5mm、縦幅5mmの正方形そして厚さ2mmとする。この蛍光集光ブロックを横方向に10個及び縦方向に10個それぞれ平面に並べる。シンチレータの縦方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを4本を配置し、横方向の側面には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを配置する。そして、蛍光集光ブロックの上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置する。たとえば、放射線検出体としては、X線、β線あるいはα線の検出に使用される蛍光体であるBaFBr:Eu2+、Y2SiO5:Ce、YAlO3:Ce、ZnS:Agなどの粉末を使用できる。このような構造の1つのシンチレータで検出ピクセルを構成する。蛍光集光ブロック下面に横方向に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置し、この光ファイバ束と上記シンチレータ側面に横方向に配置した光ファイバ束とを用い検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては390nmから450nmの波長に感度がある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−92あるいはクラレ社製Y−11などを蛍光波長に応じて使用することができる。 In this reference technique , quartz glass is used as a rectangular fluorescent light collecting block used as a fluorescent light collecting material of a two-dimensional radiation image detector. Quartz glass has sufficient transmission performance for wavelengths of 300 nm or more. As an example , the size of one fluorescent light collecting block is a square having a width of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 2 mm. Ten fluorescent light collecting blocks are arranged on a plane in the horizontal direction and ten in the vertical direction. Four optical fibers with a thickness of 0.5 mm are arranged on the opposite side surfaces of the scintillator and Al is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflecting material for reflecting fluorescence on the side surface in the horizontal direction. 2 O 3 or MgO is arranged. And the radiation detection body which generate | occur | produces fluorescence with a radiation is arrange | positioned on the upper surface of a fluorescence condensing block. For example, as a radiation detector, a powder such as BaFBr: Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : Ce, YAlO 3 : Ce, ZnS: Ag, which is a phosphor used for detecting X-rays, β-rays or α-rays. Can be used. A detection pixel is constituted by one scintillator having such a structure. Ten optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the lower surface of the fluorescent light collecting block in the horizontal direction, and this optical fiber bundle and the optical fiber bundle arranged in the horizontal direction on the side surface of the scintillator are used to enter the detection pixel. By detecting the fluorescence of the radiation, a two-dimensional image of the radiation can be obtained. Incidentally, as the optical fiber, BCF-92 manufactured by USA Bicron or Y-11 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is a wavelength shift fiber sensitive to wavelengths from 390 nm to 450 nm, can be used according to the fluorescence wavelength.
(参考技術11)
参考技術11として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図17を参照して述べる。本発明は、蛍光波長を他の波長にシフトさせる機能を持つ矩形の波長シフターブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形の波長シフターブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、横方向の相対する側面に反射材を配置し、かつ波長シフターブロックの上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置すると共に、平面に並べた波長シフターブロックの下面に側面に配置した光ファイバ束と直交する方向に、光ファイバ束を配置した構造とし、各矩形の波長シフターブロックに配置した放射線検出体から発生する蛍光を波長シフターブロックの波長シフト機能により他の波長に変換し、波長変換された蛍光を波長シフターブロックの側面に配置した光ファイバ束と下面に配置した光ファイバ束により検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 11 )
As a reference technique 11 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. According to the present invention, rectangular wavelength shifter blocks having a function of shifting the fluorescence wavelength to another wavelength are arranged in a plane in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, and optical fiber bundles are arranged on opposite side surfaces of each rectangular wavelength shifter block in the vertical direction. And a reflector on the opposite side surfaces in the horizontal direction, and a radiation detector that generates fluorescence by radiation on the upper surface of the wavelength shifter block, and on the lower surface of the wavelength shifter block arranged in a plane on the side surface A structure in which optical fiber bundles are arranged in a direction perpendicular to the arranged optical fiber bundles, and fluorescence generated from the radiation detectors arranged in each rectangular wavelength shifter block is converted to other wavelengths by the wavelength shift function of the wavelength shifter block The wavelength-converted fluorescence is detected by the optical fiber bundle arranged on the side surface of the wavelength shifter block and the optical fiber bundle arranged on the bottom surface. By, which features a to obtain a 2-dimensional image of radiation.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の蛍光集光素材として使用される矩形の波長シフターブロックとして、プラスチック波長シフターである米国バイクロン社製プラスチック波長シフターBC−484を用いる。このプラスチック波長シフターは370nmの波長に対して十分な効率よく434nmの蛍光に波長変換することができる。一例として、1つの波長シフターブロックの大きさを横幅5mm、縦幅5mmの正方形そして厚さ2mmとする。この波長シフターブロックを横方向に10個及び縦方向に10個それぞれ平面に並べる。波長シフターブロックの縦方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを4本を配置し、横方向の側面には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを配置する。そして、波長シフターブロックの上面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置する。この時、効率良く波長シフトするため、蛍光波長が370nmから400nmの蛍光体が使用できる。たとえば、放射線検出体としては、X線、β線あるいはα線の検出に使用される蛍光体であるYAlO3:Ceなどの粉末を使用できる。この蛍光体の蛍光寿命は30nsであり、蛍光波長は370nmである。このような構造の1つのプラスチック波長シフターで検出ピクセルを構成する。波長シフターブロックの下面に横方向に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置し、この光ファイバ束と上記シンチレータ側面に横方向に配置した光ファイバ束とを用い検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。光ファイバとしては434nmに感度のある波長シフトファイバである米国クラレ社製Y−7あるいはY−11などを使用することができる。 In this reference technology , a plastic wavelength shifter BC-484 manufactured by Bikinron, USA, which is a plastic wavelength shifter, is used as a rectangular wavelength shifter block used as a fluorescent light condensing material of a two-dimensional radiation image detector. This plastic wavelength shifter can efficiently convert the wavelength to 434 nm fluorescence sufficiently with respect to the wavelength of 370 nm. As an example , the size of one wavelength shifter block is a square having a width of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 2 mm. Ten wavelength shifter blocks are arranged on a plane in the horizontal direction and ten in the vertical direction. Four optical fibers with a thickness of 0.5 mm are arranged on the opposite side surfaces of the wavelength shifter block in the vertical direction, and the side surfaces in the horizontal direction are fluorescent reflection materials conventionally used as a reflection material for reflecting fluorescence. Some Al 2 O 3 or MgO is arranged. And the radiation detector which generate | occur | produces fluorescence with a radiation is arrange | positioned on the upper surface of a wavelength shifter block. At this time, in order to shift the wavelength efficiently, a phosphor having a fluorescence wavelength of 370 nm to 400 nm can be used. For example, a powder such as YAlO 3 : Ce, which is a phosphor used for detecting X-rays, β-rays, or α-rays, can be used as the radiation detector. This phosphor has a fluorescence lifetime of 30 ns and a fluorescence wavelength of 370 nm. The detection pixel is constituted by one plastic wavelength shifter having such a structure. Ten optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in the lateral direction on the lower surface of the wavelength shifter block, and the optical fiber bundle and the optical fiber bundle arranged in the lateral direction on the side surface of the scintillator are used to enter the detection pixel. By detecting the fluorescence of the radiation, a two-dimensional image of the radiation can be obtained. As the optical fiber, Y-7 or Y-11 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is a wavelength shift fiber sensitive to 434 nm, can be used.
(参考技術12)
参考技術12として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図18を参照して述べる。本発明は、矩形のシンチレータブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形のシンチレータブロックの相対する側面に光ファイバ束を装着すると共に、横方向の各矩形のシンチレータブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、かつシンチレータブロックの上面あるいは下面あるいは上面と下面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置した構造とし、各矩形のシンチレータブロックに入射した放射線の蛍光と上面あるいは下面あるいは上面と下面に配置した放射線検出体から発生する蛍光をシンチレータブロックの縦方向の側面と横方向の側面に配置した光ファイバ束とにより検出し、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 12 )
As a reference technique 12 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, rectangular scintillator blocks are arranged in a plane in the horizontal direction and in the vertical direction, optical fiber bundles are mounted on opposite side surfaces of the rectangular scintillator blocks in the vertical direction, and the rectangular scintillator blocks in the horizontal direction are mounted. The optical fiber bundles are arranged on the opposite side surfaces, and the scintillator block has an upper surface or a lower surface, or a radiation detector that generates fluorescence by radiation on the upper and lower surfaces, and the radiation fluorescence incident on each rectangular scintillator block. Fluorescence generated from the radiation detectors disposed on the upper surface or the lower surface or on the upper and lower surfaces is detected by the optical fiber bundles disposed on the longitudinal side surface and the lateral side surface of the scintillator block to obtain a two-dimensional image of radiation. It is a feature.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される矩形のシンチレータとして、Liガラスシンチレータを用いる。蛍光寿命は60nsであり、蛍光波長は390nmである。一例として、1つのシンチレータブロックの大きさを横幅5mm、縦幅5mmの正方形そして厚さ2mmとする。このシンチレータブロックを横方向に10個及び縦方向に10個それぞれ平面に並べる。シンチレータブロックの横方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを2本を配置すると共に縦方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを2本を配置する。シンチレータブロックの上面には、シンチレータブロックの下面に蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを配置する。本参考技術では、放射線検出体をシンチレータブロック上面に配置したが、下面あるいは上面及び下面に配置することもできる。このような構造の1つのシンチレータブロックで検出ピクセルを構成する。上記で述べたシンチレータブロック側面の横方向及び縦方向に配置した光ファイバ束を用い検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては390nmの波長にも感度がある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−92などを使用することができる。 In this reference technique , a Li glass scintillator is used as a rectangular scintillator used as a material for a two-dimensional radiation image detector. The fluorescence lifetime is 60 ns, and the fluorescence wavelength is 390 nm. As an example , the size of one scintillator block is a square having a width of 5 mm, a length of 5 mm, and a thickness of 2 mm. Ten scintillator blocks are arranged on a plane in the horizontal direction and ten in the vertical direction. Two optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the side surfaces facing the scintillator block in the horizontal direction, and two optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the side surfaces facing the vertical direction. On the upper surface of the scintillator block, Al 2 O 3 or MgO, which is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflecting material for reflecting fluorescence, is disposed on the lower surface of the scintillator block. In this reference technique , the radiation detector is disposed on the upper surface of the scintillator block, but may be disposed on the lower surface or on the upper surface and the lower surface. One scintillator block having such a structure constitutes a detection pixel. A two-dimensional image of the radiation can be obtained by detecting the fluorescence of the radiation incident on the detection pixel using the optical fiber bundles arranged in the lateral direction and the longitudinal direction of the side surface of the scintillator block described above. In addition, as an optical fiber, BCF-92 manufactured by USA Bicron, which is a wavelength shift fiber that is sensitive to a wavelength of 390 nm, can be used.
(参考技術13)
参考技術13として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図19を参照して述べる。本発明は、蛍光波長を十分透過させる透過率を有する矩形の蛍光集光ブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形の蛍光集光ブロックの相対する側面に光ファイバ束を装着すると共に、横方向の各矩形の蛍光集光ブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、かつ蛍光集光ブロックの上面あるいは下面あるいは上面と下面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置した構造とし、各矩形の蛍光集光ブロックの上面あるいは下面あるいは上面と下面に配置した放射線検出体から発生する蛍光を蛍光集光ブロックの縦方向の側面と横方向の側面に配置した光ファイバ束とにより検出し、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference technology 13 )
As reference technique 13 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, rectangular fluorescent light collecting blocks having a transmittance sufficient to transmit the fluorescence wavelength are arranged in a plane in the horizontal direction and the vertical direction, and optical fiber bundles are arranged on opposite side surfaces of the respective rectangular fluorescent light collecting blocks in the vertical direction. And a radiation detector that emits fluorescence by radiation on the upper or lower surface of the fluorescent condensing block or on the upper and lower surfaces of the fluorescent condensing block. Fluorescence generated from the radiation detectors placed on the upper or lower surface of each rectangular fluorescent condensing block or on the upper and lower surfaces of each rectangular fluorescent condensing block is arranged on the vertical and lateral sides of the fluorescent condensing block. It is characterized by detecting with a fiber bundle and obtaining a two-dimensional image of radiation.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される矩形の蛍光集光ブロックとして、石英ガラスを用いる。石英ガラスは300nm以上の波長に対して十分な透過性能を有している。一例として、1つの蛍光集光ブロックの大きさを横幅5mm、縦幅5mmの正方形そして厚さ2mmとする。この蛍光集光ブロックを横方向に10個及び縦方向に10個それぞれ平面に並べる。蛍光集光ブロックの横方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを2本を配置すると共に縦方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを2本を配置する。蛍光集光ブロックの上面には、蛍光集光ブロックの下面に蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを配置する。本参考技術では、放射線検出体を蛍光集光ブロック上面に配置したが、下面あるいは上面及び下面に配置することもできる。このような構造の1つの蛍光集光ブロックで検出ピクセルを構成する。上記で述べた蛍光集光ブロック側面の横方向及び縦方向に配置した光ファイバ束を用い検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては390nmの波長にも感度がある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−92などを使用することができる。 In this reference technique , quartz glass is used as a rectangular fluorescent light collecting block used as a material of a two-dimensional radiation image detector. Quartz glass has sufficient transmission performance for wavelengths of 300 nm or more. As an example , the size of one fluorescent light collecting block is a square having a width of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 2 mm. Ten fluorescent light collecting blocks are arranged on a plane in the horizontal direction and ten in the vertical direction. Two optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the opposite side surfaces of the fluorescent light collecting block, and two optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the opposite side surfaces in the vertical direction. On the upper surface of the fluorescent light collecting block, Al 2 O 3 or MgO, which is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflective material for reflecting fluorescence, is disposed on the lower surface of the fluorescent light collecting block. In the present reference technique , the radiation detector is disposed on the upper surface of the fluorescent light collecting block, but may be disposed on the lower surface or on the upper surface and the lower surface. A detection pixel is constituted by one fluorescent light collecting block having such a structure. A two-dimensional image of the radiation can be obtained by detecting the fluorescence of the radiation incident on the detection pixel using the optical fiber bundles arranged in the lateral direction and the longitudinal direction of the side surface of the fluorescent light collecting block described above. In addition, as an optical fiber, BCF-92 manufactured by USA Bicron, which is a wavelength shift fiber that is sensitive to a wavelength of 390 nm, can be used.
(参考技術14)
参考技術14として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図20を参照して述べる。本発明は、蛍光波長を他の波長にシフトさせる機能を持つ矩形の波長シフターブロックを横方向及び縦方向にそれぞれ平面に並べ、縦方向の各矩形の波長シフターブロックの相対する側面に光ファイバ束を装着すると共に、横方向の各矩形の波長シフターブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置し、かつ波長シフターブロックの上面あるいは下面あるいは上下両面に放射線により蛍光を発生する放射線検出体を配置した構造とし、各矩形の波長シフターブロックの上面あるいは下面あるいは上下両面に配置した放射線検出体から発生する蛍光を波長シフターブロックの波長シフト機能により他の波長に変換し、波長変換された蛍光を波長シフターブロックの縦方向の側面と横方向の側面に配置した光ファイバ束とにより検出し、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference Technology 14 )
As a reference technique 14 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. According to the present invention, rectangular wavelength shifter blocks having a function of shifting the fluorescence wavelength to another wavelength are arranged in a plane in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, and optical fiber bundles are arranged on opposite side surfaces of each rectangular wavelength shifter block in the vertical direction. In addition, optical fiber bundles are arranged on the opposite side surfaces of each rectangular wavelength shifter block in the horizontal direction, and radiation detectors that generate fluorescence by radiation are arranged on the upper surface, lower surface, or both upper and lower surfaces of the wavelength shifter block. The fluorescence generated from the radiation detectors arranged on the top, bottom or top and bottom surfaces of each rectangular wavelength shifter block is converted to another wavelength by the wavelength shift function of the wavelength shifter block, and the wavelength-converted fluorescence is converted to the wavelength shifter. Radiation is detected by optical fiber bundles placed on the vertical and lateral sides of the block. And it features a to obtain a two-dimensional image.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される矩形の波長シフターブロックとして、プラスチック波長シフターを用いる。2次元放射線イメージ検出体の蛍光集光素材として使用される矩形の波長シフターブロックとして、プラスチック波長シフターである米国バイクロン社製プラスチック波長シフターBC−484を用いる。このプラスチック波長シフターは370nmの波長に対して十分な効率よく434nmの蛍光に波長変換することができる。一例として、1つの波長シフターブロックの大きさを横幅5mm、縦幅5mmの正方形そして厚さ2mmとする。この波長シフターブロックを横方向に10個及び縦方向に10個それぞれ平面に並べる。波長シフターブロックの横方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを2本を配置すると共に縦方向の相対する側面に太さ0.5mmの光ファイバを2本を配置する。波長シフターブロックの上面には、波長シフターブロックの下面に蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを配置する。本参考技術では、放射線検出体を波長シフターブロック上面に配置したが、下面あるいは上面及び下面に配置することもできる。このような構造の1つの波長シフターブロックで検出ピクセルを構成する。上記で述べた波長シフターブロック側面の横方向及び縦方向に配置した光ファイバ束を用い検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。なお、光ファイバとしては434nmに感度のある波長シフトファイバである米国クラレ社製Y−7あるいはY−11などを使用することができる。 In this reference technique , a plastic wavelength shifter is used as a rectangular wavelength shifter block used as a material for a two-dimensional radiation image detector. As a rectangular wavelength shifter block used as a fluorescent light condensing material of the two-dimensional radiation image detector, a plastic wavelength shifter BC-484 manufactured by Bikinron, USA, which is a plastic wavelength shifter, is used. This plastic wavelength shifter can efficiently convert the wavelength to 434 nm fluorescence sufficiently with respect to the wavelength of 370 nm. As an example , the size of one wavelength shifter block is a square having a width of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 2 mm. Ten wavelength shifter blocks are arranged on a plane in the horizontal direction and ten in the vertical direction. Two optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the side surfaces opposite to each other in the wavelength shifter block, and two optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged on the side surfaces in the vertical direction. On the upper surface of the wavelength shifter block, Al 2 O 3 or MgO, which is a fluorescent reflection material conventionally used as a reflection material for reflecting fluorescence, is disposed on the lower surface of the wavelength shifter block. In this reference technique , the radiation detector is disposed on the upper surface of the wavelength shifter block, but may be disposed on the lower surface or on the upper and lower surfaces. A detection pixel is constituted by one wavelength shifter block having such a structure. A two-dimensional image of the radiation can be obtained by detecting the fluorescence of the radiation incident on the detection pixel using the optical fiber bundles arranged in the lateral direction and the longitudinal direction of the side surface of the wavelength shifter block described above. As the optical fiber, Y-7 or Y-11 manufactured by Kuraray Co., Ltd., which is a wavelength shift fiber sensitive to 434 nm, can be used.
(参考技術15)
参考技術15として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図21を参照して述べる。本発明は、参考技術12、13及び14で述べた矩形のシンチレータブロック、蛍光集光ブロック及び波長シフターブロックの各ブロックに、縦方向及び横方向の各矩形のブロックの相対する側面に光ファイバ束を配置する際に、図21に示すように1つおきに縦方向及び横方向の光ファイバ束を上下にクロスさせるように配置し、検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。このような構造とすることにより光ファイバ束による蛍光検出効率を上げることができる。
( Reference technology 15 )
As a reference technique 15 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, the rectangular scintillator block, the fluorescence condensing block, and the wavelength shifter block described in Reference Techniques 12, 13, and 14 are provided with optical fiber bundles on the opposite side surfaces of the rectangular blocks in the vertical and horizontal directions. Are arranged so that every other vertical and horizontal optical fiber bundles are vertically crossed as shown in FIG. 21, and by detecting the fluorescence of the radiation incident in the detection pixel, It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation. With such a structure, the fluorescence detection efficiency by the optical fiber bundle can be increased.
(実施例4)
実施例4として、本発明による2次元放中性子イメージ検出器について図22を参照して述べる。本発明は、実施例1から4及び参考技術1から14において、シンチレータとして少なくとも中性子コンバータである6Li、10B、あるいはGdの1つの元素を含んだシンチレータを用い、かつ中性子検出体として中性子コンバータである6Li、10B、あるいはGdの少なくとも1つの元素を含んだ材料を用いることにより、中性子の2次元イメージを得ることを特長とした2次元中性子イメージ検出器である。
( Example 4 )
As Example 4 , a two-dimensional neutron image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. The present invention uses a scintillator containing at least one element of 6 Li, 10 B, or Gd, which is a neutron converter, as a scintillator in Examples 1 to 4 and
本実施例として参考技術6に本発明を適用した例について述べる。本実施例では、2次元中性子イメージ検出体の素材として使用されるシンチレータとして、中性子コンバータである6Liを含んだ6Liガラスシンチレータを用いる。本ガラスシンチレータとしては6Liの含有量が6.6%の米国バイクロン社製GS20 6Liガラスシンチレータなどを用いることができる。蛍光寿命は60nsであり、蛍光波長は390nmである。一実施例として、シンチレータ板の大きさを横幅200m、縦幅200mmそして厚さ2mmとする。ダイヤモンドカッターなどを用いてこのシンチレータ板に横方向に5mm間隔で、縦方向に5mm間隔で幅0.6mmそして深さ1.5mmの溝を作る。横方向の溝に太さ0.5mmの光ファイバを3本を配置し、縦方向の溝には、蛍光を反射する反射材として従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込む。横方向と縦方向の溝に区切られた検出ピクセルを構成する。中性子検出体としては、6Liガラスシンチレータの蛍光波長である390nmとほぼ同じ波長の370nmの蛍光波長のYAlO3:Ceの粉末に中性子コンバータである6LiFを混合した中性子検出媒体を使用できる。このような構造の1つの中性子に有感なシンチレータで検出ピクセルを構成する。 And this embodiment describes an example of applying the present invention to reference technology 6. In this embodiment, a 6 Li glass scintillator containing 6 Li which is a neutron converter is used as a scintillator used as a material of the two-dimensional neutron image detector. As the present glass scintillator, a GS20 6 Li glass scintillator manufactured by Bikinron of the United States having a content of 6 Li of 6.6% can be used. The fluorescence lifetime is 60 ns, and the fluorescence wavelength is 390 nm. As an example, the scintillator plate has a width of 200 m, a vertical width of 200 mm, and a thickness of 2 mm. Using a diamond cutter or the like, grooves having a width of 0.6 mm and a depth of 1.5 mm are formed in the scintillator plate at intervals of 5 mm in the horizontal direction and at intervals of 5 mm in the vertical direction. Three optical fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in the horizontal groove, and Al 2 O 3 which is a fluorescent reflecting material conventionally used as a reflecting material for reflecting fluorescence is arranged in the vertical groove. Embed MgO or the like. A detection pixel is configured which is divided into a horizontal groove and a vertical groove. As the neutron detector, a neutron detection medium in which 6 LiF, which is a neutron converter, is mixed with YAlO 3 : Ce powder having a fluorescence wavelength of 370 nm, which is approximately the same wavelength as 390 nm, which is the fluorescence wavelength of 6 Li glass scintillator, can be used. A detection pixel is composed of a scintillator sensitive to one neutron having such a structure.
従って、溝内に配置した光ファイバ束と上面に太さ0.5mmの光ファイバを10本を配置した光ファイバ束により検出ピクセル内に入射した中性子による蛍光と中性子検出体に入射した中性子による蛍光とを検出することにより、中性子の2次元イメージを効率良く得ることができる。なお、光ファイバとしては370nmから390nmまでの波長に感度がある波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−99−XX(特注)などを使用することができる。 Therefore, the fluorescence by the neutrons incident on the detection pixel and the fluorescence by the neutrons incident on the neutron detector by the optical fiber bundle arranged in the groove and the optical fiber bundle having ten optical fibers having a thickness of 0.5 mm on the upper surface. , A two-dimensional image of neutrons can be obtained efficiently. As the optical fiber, BCF-99-XX (special order) manufactured by Bicron, USA, which is a wavelength shift fiber sensitive to wavelengths from 370 nm to 390 nm, can be used.
(参考技術16)
参考技術16として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図23を参照して述べる。本発明は、放射線が入射すると蛍光を発生する液体シンチレータを検出媒体とし、蛍光を反射できる材料で作られた格子状に区切られた反射体ブロックを液体シンチレータを封じ切ることができる検出容器に配置した後、液体シンチレータを満たし、放射線が入射して各格子内の液体シンチレータから発生した蛍光を、各格子の上部と下部に直交するように配置された光ファイバ束により検出し、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference Technology 16 )
As a
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される液体シンチレータとして、バイクロン社製BC−501Aを用いる。蛍光寿命は3.2nsであり、蛍光波長は425nmである。一例として、液体シンチレータを封じきる検出容器として検出容器内の横幅が10cm及び縦幅が10cmの検出容器を用いることとする。内部の高さは4mmとする。検出容器の上部の1つの横方向の側面に波長シフトファイバを並列に並べて配置するための矩形の挿入口を設ける。また、検出容器の下部の縦方向の側面に、波長シフトファイバを並列に並べて配置するための矩形の挿入口を設ける。検出容器はアルミニウムあるいはステンレススチールなどで製作することができる。また、1つの区画が5mmの格子状の反射ブロックとして、全体サイズが横幅が10cm及び縦幅が10cmで高さが2.8mmのものを用いる。反射ブロックは表面が良く研磨されたアルミニウム板などで製作することができる。検出容器上部の横方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、本参考技術の場合太さ0.5mmの波長シフトファイバを200本並列に並べて全検出容器内に配置する。また、検出容器下部の縦方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、本参考技術の場合太さ0.5mmの波長シフトファイバを200本並列に並べて全検出容器内に配置する。上部に配置した波長シフトファイバ束と下部に配置した波長シフトファイバ束との間は3mmあいているので、このスペースに上記の反射体ブロックを納める。横方向及び縦方向の5本の光ファイバが反射体ブロックの格子により作り出された検出ピクセルから発生する蛍光を検出することになる。光ファイバとしては425nmの波長に有感な波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−91などを使用することができる。検出容器内に上記の液体シンチレータを入れた後、各検出ピクセルに対応した横方向及び縦方向の光ファイバ束を用いて液体シンチレータ検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。本参考技術では、液体シンチレータとして、バイクロン社製BC−501Aを用いたが、X線用である液体シンチレータに鉛あるいは錫を混ぜたBC−551あるいはBC−553なども目的に合わせて使用できる。 In this reference technique , BC-501A manufactured by Bicron is used as a liquid scintillator used as a material for a two-dimensional radiation image detector. The fluorescence lifetime is 3.2 ns and the fluorescence wavelength is 425 nm. As an example , a detection container having a horizontal width of 10 cm and a vertical width of 10 cm is used as a detection container for sealing the liquid scintillator. The internal height is 4 mm. A rectangular insertion opening for arranging wavelength shift fibers in parallel is provided on one lateral side surface of the upper portion of the detection container. In addition, a rectangular insertion port for arranging the wavelength shift fibers in parallel is provided on the vertical side surface of the lower part of the detection container. The detection container can be made of aluminum or stainless steel. In addition, as a grid-like reflection block having one section of 5 mm, an overall size having a horizontal width of 10 cm, a vertical width of 10 cm, and a height of 2.8 mm is used. The reflection block can be made of an aluminum plate whose surface is well polished. In the case of this reference technique , 200 wavelength-shifted fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in parallel and arranged in all the detection containers using a rectangular optical fiber insertion opening opened on the lateral side surface of the upper part of the detection container. In addition, in the case of this reference technique , 200 wavelength-shifted fibers having a thickness of 0.5 mm are arranged in parallel and arranged in all the detection containers using a rectangular optical fiber insertion opening opened in the vertical side surface of the lower part of the detection container. . Since there is a gap of 3 mm between the wavelength shift fiber bundle disposed in the upper part and the wavelength shift fiber bundle disposed in the lower part, the above-described reflector block is placed in this space. Five optical fibers in the horizontal and vertical directions will detect the fluorescence generated from the detection pixels created by the reflector block grating. As the optical fiber, BCF-91 manufactured by Bicron, USA, which is a wavelength shift fiber sensitive to a wavelength of 425 nm, can be used. After the liquid scintillator is placed in the detection container, the fluorescence of the radiation incident on the liquid scintillator detection pixel is detected by using the horizontal and vertical optical fiber bundles corresponding to each detection pixel. A two-dimensional image can be obtained. In this reference technology , BC-501A manufactured by Bikeron Co., Ltd. was used as the liquid scintillator. However, BC-551 or BC-553 in which lead or tin is mixed with the liquid scintillator for X-rays can be used according to the purpose. .
(参考技術17)
参考技術17として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図24を参照して述べる。本発明は、放射線が入射すると蛍光を発生する液体シンチレータを検出媒体とし、液体シンチレータを封じ切ることができる検出容器内に液体シンチレータを満たし、縦方向と横方向に直交するように光ファイバ束を一定間隔で格子状にした光ファイバ検出ブロックを検出容器の厚さ方向に1個以上重ねて配置し、放射線が入射してそれぞれの格子内の液体シンチレータから発生した蛍光を、配置した光ファイバ検出ブロックにより検出し、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference Technology 17 )
As reference technique 17 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. The present invention uses a liquid scintillator that generates fluorescence when radiation enters as a detection medium, fills the liquid scintillator in a detection container capable of sealing off the liquid scintillator, and bundles optical fiber bundles so as to be orthogonal to the vertical and horizontal directions. One or more optical fiber detection blocks arranged in a lattice pattern at regular intervals are placed one on top of the other in the thickness direction of the detection container, and the fluorescence generated from the liquid scintillator in each lattice when radiation is incident is placed on the optical fiber detection It is characterized by obtaining a two-dimensional image of radiation detected by a block.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される液体シンチレータとして、バイクロン社製BC−501Aを用いる。蛍光寿命は3.2nsであり、蛍光波長は425nmである。一例として、液体シンチレータを封じきる検出容器として検出容器内の横幅が10cm及び縦幅が10cmの検出容器を用いることとする。厚さは2mmとする。検出容器上部の横方向の側面に5mm間隔で光ファイバの形状に合わせた挿入口をあける。また、検出容器下部の縦方向の側面に5mm間隔で光ファイバの形状に合わせた挿入口をあける。本参考技術の場合、波長シフトファイバとして一片が1mmの正方形形状した波長シフトファイバを用いる。検出容器はアルミニウムあるいはステンレススチールなどで製作することができる。検出容器上部の横方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、本参考技術の場合太さ1mmの正方形形状波長シフトファイバを5mm間隔に並べて全検出容器内に配置する。また、検出容器下部の縦方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、太さ1mmの正方形形状波長シフトファイバを5mm間隔に並べて全検出容器内に配置する。光ファイバとしては425nmの波長に有感な波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−91などを使用することができる。検出容器内に上記の液体シンチレータを入れた後、各検出ピクセルに対応した横方向及び縦方向の光ファイバを用いて液体シンチレータ検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。 In this reference technique , BC-501A manufactured by Bicron is used as a liquid scintillator used as a material for a two-dimensional radiation image detector. The fluorescence lifetime is 3.2 ns and the fluorescence wavelength is 425 nm. As an example , a detection container having a horizontal width of 10 cm and a vertical width of 10 cm is used as a detection container for sealing the liquid scintillator. The thickness is 2 mm. An insertion port that matches the shape of the optical fiber is opened at intervals of 5 mm on the lateral side surface of the upper part of the detection container. In addition, an insertion port that matches the shape of the optical fiber is opened at intervals of 5 mm on the side surface in the vertical direction below the detection container. In the case of this reference technique , a wavelength-shifted fiber having a square shape of 1 mm is used as the wavelength-shifted fiber. The detection container can be made of aluminum or stainless steel. In the case of this reference technique , square-shaped wavelength shift fibers having a thickness of 1 mm are arranged at intervals of 5 mm and arranged in all the detection containers using a rectangular optical fiber insertion opening opened in the lateral side surface of the upper part of the detection container. In addition, square-shaped wavelength shift fibers having a thickness of 1 mm are arranged at intervals of 5 mm and arranged in all the detection containers using a rectangular optical fiber insertion opening opened in the vertical side surface of the lower part of the detection container. As the optical fiber, BCF-91 manufactured by Bicron, USA, which is a wavelength shift fiber sensitive to a wavelength of 425 nm, can be used. After the liquid scintillator is placed in the detection container, the fluorescence of the radiation incident on the liquid scintillator detection pixel is detected using the horizontal and vertical optical fibers corresponding to each detection pixel, so that the radiation 2 A dimensional image can be obtained.
(参考技術18)
参考技術18として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図25を参照して述べる。本発明は、上記参考技術17において液体シンチレータを収納できる検出容器内の上部あるいは下部あるいは上部と下部の両方に放射線が入射すると蛍光を発生する放射線検出体を配置し、放射線検出体により発生する蛍光と放射線が入射してそれぞれの格子内の液体シンチレータから発生した蛍光を、光ファイバ束により検出し、放射線の2次元イメージを得ることを特長としている。
( Reference Technology 18 )
As a reference technique 18 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, a radiation detector that emits fluorescence when radiation is incident on the upper part or the lower part or both the upper part and the lower part in the detection container that can store the liquid scintillator in the reference technique 17 is disposed, and Fluorescence generated from the liquid scintillator in each grating when the radiation is incident is detected by an optical fiber bundle, and a two-dimensional image of the radiation is obtained.
本参考技術では、2次元放射線イメージ検出体の素材として使用される液体シンチレータとして、バイクロン社製BC−501Aを用いる。蛍光寿命は3.2nsであり、蛍光波長は425nmである。一例として、液体シンチレータを封じきる検出容器として検出容器内の横幅が10cm及び縦幅が10cmの検出容器を用いることとする。内部の高さは2.6mmとする。本参考技術では、この検出容器内の上部及び下部の両面に放射線が入射すると蛍光を発生する放射線検出体を配置する。放射線検出体として、液体シンチレータの蛍光波長とほぼ同じ410nmを放出する蛍光体であるY2SiO5:Ceを用いることとする。この蛍光体を200μmの厚さで検出容器の上部及び下部の両面に配置する。 In this reference technique , BC-501A manufactured by Bicron is used as a liquid scintillator used as a material for a two-dimensional radiation image detector. The fluorescence lifetime is 3.2 ns and the fluorescence wavelength is 425 nm. As an example , a detection container having a horizontal width of 10 cm and a vertical width of 10 cm is used as a detection container for sealing the liquid scintillator. The internal height is 2.6 mm. In this reference technique , a radiation detector that generates fluorescence when radiation is incident on both the upper and lower surfaces of the detection container is disposed. As the radiation detector, Y 2 SiO 5 : Ce, which is a phosphor that emits substantially the same 410 nm as the fluorescence wavelength of the liquid scintillator, is used. This phosphor is disposed on both the upper and lower sides of the detection container with a thickness of 200 μm.
検出容器上部の内面から300μm下げた場所の横方向の側面に5mm間隔で光ファイバの形状に合わせた挿入口をあける。また、検出容器上部の内面から300μm上げた場所の縦方向の側面に5mm間隔で光ファイバの形状に合わせた挿入口をあける。本参考技術の場合、波長シフトファイバとして一片が1mmの正方形形状した波長シフトファイバを用いる。検出容器はアルミニウムあるいはステンレススチールなどで製作することができる。検出容器上部の横方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、本参考技術の場合太さ1mmの正方形形状波長シフトファイバを5mm間隔に並べて全検出容器内に配置する。また、検出容器下部の縦方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、太さ1mmの正方形形状波長シフトファイバを5mm間隔に並べて全検出容器内に配置する。光ファイバとしては425nmの波長に有感な波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−91などを使用することができる。検出容器内に上記の液体シンチレータを入れた後、各検出ピクセルに対応した横方向及び縦方向の光ファイバを用いて、検出容器の上面と下面に配置した放射線検出体からの蛍光と液体シンチレータ検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、放射線の2次元イメージを得ることができる。
An insertion port that matches the shape of the optical fiber is opened at intervals of 5 mm on the side surface in the horizontal direction at a position lowered by 300 μm from the inner surface of the upper part of the detection container. In addition, an insertion port that matches the shape of the optical fiber is opened at intervals of 5 mm on the side surface in the vertical direction at a
(参考技術19)
参考技術19として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図26を参照して述べる。本発明は、上記参考技術16−18において、液体シンチレータを収納できる検出容器に、液体シンチレータを循環するため、少なくともバルブ、配管、及びポンプから構成される液体シンチレータ循環機構を付加した構造の2次元放射線イメージ検出器である。放射線が大量に来た場合に液体シンチレータは放射線損傷により発光量が減少する。また、一様に放射線がこないため、検出感度が一様でなくなる。このような場合に、ポンプを用いて液体シンチレータを循環させることにより検出感度の一様性あるいは感度の劣化を防ぐことができる。当然、本構造の場合完全に劣化した場合には交換することが容易にできる。
( Reference Technology 19 )
As reference technique 19 , a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. The present invention provides a two-dimensional structure having a structure in which a liquid scintillator circulation mechanism including at least a valve, a pipe, and a pump is added to circulate the liquid scintillator in a detection container that can store the liquid scintillator in the above reference technique 16-18 . Radiation image detector. When a large amount of radiation comes, the amount of light emitted from the liquid scintillator decreases due to radiation damage. Moreover, since radiation does not come uniformly, the detection sensitivity is not uniform. In such a case, uniformity of detection sensitivity or deterioration of sensitivity can be prevented by circulating the liquid scintillator using a pump. Naturally, in the case of this structure, it can be easily replaced when it is completely deteriorated.
(参考技術20)
参考技術20として、本発明による2次元中性子イメージ検出器について図27を参照して述べる。本発明は、上記参考技術16−19において、液体シンチレータの中に中性子コンバータである6Li、10B、あるいはGdの少なくとも1つの元素を含んだ材料を混合し、かつ放射線検出体と組あわせる場合には放射線検出体に中性子コンバータである6Li、10B、あるいはGdの少なくとも1つの元素を含んだ材料を混合し、中性子の2次元イメージを得ることを特長とした2次元中性子イメージ検出器である。
( Reference Technology 20 )
As a
本参考技術では、参考技術18をベースに2次元中性子イメージ化について述べる。中性子検出体の素材として使用される液体シンチレータとして、バイクロン社製BC−521を用いる。この液体シンチレータには中性子コンバータであるGdが1%含まれる。蛍光寿命は4nsであり、蛍光波長は425nmである。一例として、液体シンチレータを封じきる検出容器として検出容器内の横幅が10cm及び縦幅が10cmの検出容器を用いることとする。内部の高さは2.6mmとする。本参考技術では、この検出容器内の上部及び下部の両面に放射線が入射すると蛍光を発生する放射線検出体を配置する。中性子検出体として、液体シンチレータの蛍光波長とほぼ同じ410nmを放出する蛍光体であるY2SiO5:Ceに6LiFを混合した検出媒体を用いることとする。この中性子検出体を200μmの厚さで検出容器の上部及び下部の両面に配置する。 In this reference technology , two-dimensional neutron imaging will be described based on reference technology 18 . As a liquid scintillator used as a material for the neutron detector, BC-521 manufactured by Bicron is used. This liquid scintillator contains 1% of Gd which is a neutron converter. The fluorescence lifetime is 4 ns and the fluorescence wavelength is 425 nm. As an example , a detection container having a horizontal width of 10 cm and a vertical width of 10 cm is used as a detection container for sealing the liquid scintillator. The internal height is 2.6 mm. In this reference technique , a radiation detector that generates fluorescence when radiation is incident on both the upper and lower surfaces of the detection container is disposed. As the neutron detector, a detection medium in which 6 LiF is mixed with Y 2 SiO 5 : Ce, which is a phosphor emitting substantially the same 410 nm as the fluorescence wavelength of the liquid scintillator, is used. The neutron detector is disposed on both the upper and lower surfaces of the detection container with a thickness of 200 μm.
検出容器上部の内面から300μm下げた場所の横方向の側面に5mm間隔で光ファイバの形状に合わせた挿入口をあける。また、検出容器上部の内面から300μmあげた場所の縦方向の側面に5mm間隔で光ファイバの形状に合わせた挿入口をあける。本参考技術の場合、波長シフトファイバとして一片が1mmの正方形形状した波長シフトファイバを用いる。検出容器はアルミニウムあるいはステンレススチールなどで製作することができる。検出容器上部の横方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、本参考技術の場合太さ1mmの正方形形状波長シフトファイバを5mm間隔に並べて全検出容器内に配置する。また、検出容器下部の縦方向の側面にあけた矩形の光ファイバ挿入口を使って、太さ1mmの正方形形状波長シフトファイバを5mm間隔に並べて全検出容器内に配置する。光ファイバとしては425nmの波長に有感な波長シフトファイバである米国バイクロン社製BCF−91などを使用することができる。検出容器内に上記の液体シンチレータを入れた後、各検出ピクセルに対応した横方向及び縦方向の光ファイバを用いて、検出容器の上面と下面に配置した中性子検出体からの蛍光と液体シンチレータ検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を検出することにより、中性子の2次元イメージを得ることができる。この構造とすることにより、中性子コンバータとして、中性子捕獲断面積の中性子エネルギー依存性が異なる中性子検出体を利用できることから、中性子エネルギーに対する感度の平坦化を図ることができる。
An insertion port that matches the shape of the optical fiber is opened at intervals of 5 mm on the side surface in the horizontal direction at a position lowered by 300 μm from the inner surface of the upper part of the detection container. In addition, an insertion port that matches the shape of the optical fiber is opened at intervals of 5 mm on the side surface in the vertical direction at a
なお、本参考技術では、中性子検出体の素材として液体シンチレータとして、バイクロン社製BC−521を用いているが、Bあるいは10Bが入ったBC−523あるいはBC−523Aなども使用できる。 In this reference technology , as a liquid scintillator as a material for the neutron detector, BC-521 manufactured by Bikeron is used, but BC-523 or BC-523A containing B or 10 B can also be used.
(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について図28を参照して述べる。本発明は、上記実施例1−4及び参考技術1−20において、光ファイバ束から放出される蛍光を検出する光検出器としてストリークカメラを用い、ストリークカメラによって検出された光ファイバ束から放出される蛍光の時系列データを同時計測法に基づいて解析することにより放射線あるいは中性子の2次元イメージを収得することを特長とした、2次元放射線イメージ検出器あるいは2次元中性子イメージ検出器である。本実施例は、参考技術1に適用した場合について述べる。本実施例ではシンチレータ板としては、従来よりX線あるいはα線等の電離放射線の検出媒体として使用されてきた米国バイクロン社製プラスチックシンチレータBC−414などが使用できる。蛍光寿命は1.8であり、蛍光波長は392nmである。一実施例として、シンチレータ板の大きさを横幅100m、縦幅100mmそして厚さ2mmとする。シンチレータ板に横方向に2mm間隔で、縦方向に2mm間隔で幅0.5mmそして深さ1.5mmの溝を作り従来から使用されている蛍光反射材であるAl2O3あるいはMgOなどを埋め込むことにより、横方向と縦方向の溝に区切られた検出ピクセルを構成する。
( Example 5 )
As a fifth embodiment, a two-dimensional radiation image detector according to the present invention will be described with reference to FIG. The present invention uses a streak camera as a photodetector for detecting the fluorescence emitted from the optical fiber bundle in the above-described Examples 1-4 and 1-20 , and is emitted from the optical fiber bundle detected by the streak camera. It is a two-dimensional radiation image detector or a two-dimensional neutron image detector characterized by acquiring a two-dimensional image of radiation or neutrons by analyzing time series data of fluorescence based on a simultaneous measurement method. In this embodiment, the case where the present invention is applied to the
この2次元放射線イメージ検出体は、従来方法である検出ピクセル内に入射した放射線の蛍光を、2次元放射線イメージ検出体の上面にX方向の光ファイバ束をそして下面にY方向の光ファイバ束に格子状に配置し、同時計数法を適用することにより2次元放射線イメージ検出器が構成できる。光ファイバ束としてはプラスチックシンチレータBC−414の蛍光波長にあったバイクロン社製BCF−92などを使用することができる。X方向とY方向の波長シフト光ファイバ束を横に並列に並べた後、レンズ等の光学系によりその幅をストリーク管の有感な横幅に調整する。ストリーク管としては、できるだけ横幅の有感部分の大きいタイプを選択する必要があり有感長として18mmの長さを持つ浜松フォトニクスC7700などが使用可能である。光学系であるレンズ等により縮小されストリーク管の有感部分に入った波長シフトされた蛍光信号を、ストリーク管の制御回路により一定時間間隔でストリーク管の偏向板の偏向電圧を、ストリーク管の縦幅に相当する時間の間掃引し検出する。放射線検出体としてプラスチックシンチレータBC−414を用いた場合蛍光寿命が1.8nsであることからその約5倍の長さの時間10nsを時間分解能とする。このように蛍光寿命の数倍の時間を設定することにより、放射線が入射した際発生する蛍光をほぼ全部積分して検出することができる。縦幅に相当する時間掃引後ストリーク管の蛍光面にストリーク像を得ることができ、このストリーク像を撮像カメラで撮像する。撮像カメラとしては横1000画素、縦1000画素の検出特性を持つCCDカメラを使用することができる。この時、有効な掃引時間はCCDカメラの縦軸の画素数が1000画素であるから10nsを1000倍し10μsとなる。CCDカメラの映像信号を信号処理・解析装置によりデジタル化することにより、2つの光ファイバ束の時系列化されたデータを得ることができる。信号がこのデータは信号処理・解析装置内の記憶装置に記憶される。 In this two-dimensional radiation image detector, the fluorescence of the radiation incident on the detection pixel, which is a conventional method, is converted into an optical fiber bundle in the X direction on the upper surface of the two-dimensional radiation image detector and an optical fiber bundle in the Y direction on the lower surface. A two-dimensional radiation image detector can be configured by arranging in a grid and applying the coincidence counting method. As the optical fiber bundle, BCFRON-92 manufactured by Bikeron Co., Ltd. suitable for the fluorescence wavelength of the plastic scintillator BC-414 can be used. After the wavelength-shifted optical fiber bundles in the X direction and the Y direction are arranged side by side in parallel, the width is adjusted to the sensitive lateral width of the streak tube by an optical system such as a lens. As the streak tube, it is necessary to select a type having a wide sensitive portion as wide as possible, and Hamamatsu Photonics C7700 having a length of 18 mm as a sensitive length can be used. The wavelength-shifted fluorescence signal that has been reduced by the lens that is the optical system and entered the sensitive part of the streak tube, the deflection voltage of the deflection plate of the streak tube at a certain time interval by the streak tube control circuit, and the vertical direction of the streak tube Sweep and detect for the time corresponding to the width. When the plastic scintillator BC-414 is used as the radiation detector, the fluorescence lifetime is 1.8 ns, so the time 10 ns, which is about five times as long as that, is used as the time resolution. By setting the time several times as long as the fluorescence lifetime in this way, it is possible to integrate and detect almost all the fluorescence generated when radiation is incident. A streak image can be obtained on the phosphor screen of the streak tube after sweeping for a time corresponding to the vertical width, and this streak image is captured by an imaging camera. As an imaging camera, a CCD camera having detection characteristics of horizontal 1000 pixels and vertical 1000 pixels can be used. At this time, since the number of pixels on the vertical axis of the CCD camera is 1000 pixels, the effective sweep time is 10 μs by multiplying 10 ns by 1000. By digitizing the video signal of the CCD camera by a signal processing / analyzing device, time-series data of two optical fiber bundles can be obtained. This data is stored in a storage device in the signal processing / analysis device.
記憶された光ファイバ束の2つの発光信号強度の時系列化データは信号処理・解析装置によって解析処理する。解析処理方法としては2つある。1つは、発光信号強度の時系列化データを光子計数モード、つまりある設定値より発光信号強度の値が大きい場合に光子が入ったとするモードで解析処理を行い横方向と縦方向に同時に入った場合に、その位置を放射線入射位置とする方法である。もう1つは、発光信号強度の値を2段階以上に分けて解析し、同時に2つ以上放射線が横方向あるいは縦方向の検出ピクセルに入射した場合でも解析できるようにしたモードである。この場合解析時間が増加する。また、同時計数の時間分解能としては、本実施例の場合10nsとして前後1画素の比較により位置の特定ができる。 The stored time-series data of the two emission signal intensities of the optical fiber bundle is analyzed by a signal processing / analysis device. There are two analysis processing methods. One is to analyze the time-series data of the emission signal intensity in the photon counting mode, that is, the mode in which the photon enters when the emission signal intensity value is larger than a certain set value, and enter the horizontal and vertical directions simultaneously. In this case, the position is used as the radiation incident position. The other is a mode in which the value of the emission signal intensity is analyzed in two or more stages, and analysis is possible even when two or more radiations are incident on the detection pixels in the horizontal direction or the vertical direction at the same time. In this case, the analysis time increases. Further, in the present embodiment, the time resolution of coincidence is 10 ns, and the position can be specified by comparing one pixel before and after.
このようにストリークカメラを用いることにより容易に多チャンネルの2次元光検出を高速にできるため、2次元放射線イメージ検出器あるいは2次元中性子イメージ検出器と組み合わせ飛行時間法などを用いて行う短時間に高計数率処理を必要とする研究に特に役立てることができる。 As described above, since the multi-channel two-dimensional light detection can be easily performed at high speed by using the streak camera, it can be performed in a short time using a two-dimensional radiation image detector or a two-dimensional neutron image detector and a time-of-flight method. This is particularly useful for studies that require high count rate processing.
(参考技術21)
参考技術21として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図29を参照して述べる。本発明は、シンチレータ、液体シンチレータあるいは蛍光体を検出媒体として用い、これらの検出媒体から発生する蛍光を直交する格子状に配置された横方向光ファイバ束及び縦方向光ファイバ束を用いて検出し放射線あるいは中性子の入射位置を求める2次元放射線イメージ検出器あるいは2次元中性子イメージ検出器において、横方向光ファイバ束及び縦方向光ファイバ束から放出される蛍光を光検出器と波高弁別器を用いて光子検出を行い、出力された横方向光子検出信号及び縦方向光子検出信号を基に放射線イメージを構成する場合に、波高弁別器から出力されるタイミングパルス信号を基に、再トリガ可能な状態でパルスを発生する再トリガブルパルス信号発生器を用いて検出媒体であるシンチレータ、液体シンチレータあるいは蛍光体の蛍光寿命に対応してポアソン分布に基づいて時間幅が決められ発生するパルス信号を発生させ、発生したパルス信号をもとに放射線あるいは中性子の2次元イメージを収得することを特長とした、2次元放射線イメージ検出器あるいは2次元中性子イメージ検出器である。図29に示すように、本発明ではシンチレータ内に発生した蛍光をもとに作り出された横方向光電子増倍管出力信号及び縦方向光電子増倍管出力信号を基に放射線イメージを構成する場合に、図には示していない波高弁別器から出力されるタイミングパルス信号を基に再トリガ可能な状態でパルスを発生する再トリガブルパルス信号発生器を用いて検出媒体の蛍光寿命に対応してポアソン分布に基づいて時間幅が決められ発生するパルス信号を発生させる。発生した再トリガ可能横方向定時間幅パルス発生器出力信号と再トリガ可能縦方向定時間幅パルス発生器出力信号とを用いて、同時計数を行い出力される同時計数回路出力結果をもとに2次元放射線イメージを求める。この時、時間幅を蛍光寿命とほぼ同じ時間に設定すると最も効率よく同時計数効率をあげることができる。
( Reference Technology 21 )
As
一方、従来法では、同時計数効率を上げる必要があるため、蛍光寿命の2倍以上の時間幅を設定する。このため、従来法の一定時間幅を発生する定時間幅パルス発生器を用いるよりも、本発明では同時計数に用いるパルス時間幅を短くすることができるため、高計数率化を図ることができる。なお、時間幅が80ns以上である場合には、市販のTTL集積回路素子であるSN74122あるいはSN74123などの再トリガ可能パルスジェネレータ素子により再トリガ可能定時間幅パルス発生器を作製することが容易にできる。 On the other hand, in the conventional method, since it is necessary to increase the coincidence efficiency, a time width of at least twice the fluorescence lifetime is set. For this reason, the pulse time width used for the coincidence counting can be shortened in the present invention rather than using the constant time width pulse generator that generates the constant time width of the conventional method, so that a high counting rate can be achieved. . When the time width is 80 ns or more, a retriggerable constant time width pulse generator can be easily produced by a retriggerable pulse generator element such as SN74122 or SN74123 which is a commercially available TTL integrated circuit element. .
(参考技術22)
参考技術22として、本発明による2次元放射線イメージ検出器について図30を参照して述べる。本発明は、シンチレータ、液体シンチレータあるいは蛍光体を検出媒体として用い、これらの検出媒体から発生する蛍光を直交する格子状に配置された横方向光ファイバ束及び縦方向光ファイバ束を用いて検出し放射線あるいは中性子の入射位置を求める2次元放射線イメージ検出器あるいは2次元中性子イメージ検出器において、横方向光ファイバ束及び縦方向光ファイバ束から出てくる蛍光を光検出器と波高弁別器を用いて光子検出を行い、出力された横方向光子検出信号及び縦方向光子検出信号を基に放射線イメージを構成する場合に、波高弁別器から出力されるタイミングパルス信号を基に、パルス信号発生器を用いて発生する決められた時間幅のパルス信号あるいは再トリガ可能な再トリガブルパルス信号発生器を用いてポアソン分布に基づいて時間幅が決められ発生するパルス信号を、パラレル信号入力回路と信号収録・解析装置を用いて時系列信号として収録し、収録した時系列信号を信号収録・解析装置を用いて同時計測法に基づき解析し、放射線あるいは中性子の2次元イメージを収得することを特長とした、2次元放射線イメージ検出器あるいは2次元中性子イメージ検出器である。
( Reference Technology 22 )
As a
本参考技術としては、実施例4をもとに構成した構造の中性子の2次元イメージを得ることを特長とした2次元中性子イメージ検出器に本発明を適用した例を示す。横方向と縦方向についてはそれぞれ6x6のシンチレータブロックを図30に示すように用いる。また、参考技術21で述べた波高弁別器から出力されるタイミングパルス信号を基に再トリガ可能な再トリガ可能定時間幅パルス発生器を用いてポアソン分布に基づいて時間幅が決められ発生するパルス信号を、位置決定する際の同時計数用信号に使用する。
As this reference technique , an example in which the present invention is applied to a two-dimensional neutron image detector characterized by obtaining a two-dimensional image of a neutron having a structure configured based on Example 4 will be described. For the horizontal and vertical directions, 6 × 6 scintillator blocks are used as shown in FIG. Further, a pulse that is generated with a time width determined based on a Poisson distribution using a retriggerable constant time width pulse generator that can be retriggered based on the timing pulse signal output from the pulse height discriminator described in
2次元中性子イメージ検出器のシンチレータ内に発生した蛍光を多チャンネル光電子増倍管を用いて電気信号とする。多チャンネル光電子増倍管としては浜松ホトニクス製の16チャネル光電子増倍管H6568などが使用できる。この電気信号を用いて波高弁別器によりタイミングパルス信号を作る。このタイミングパルス信号を基に、再トリガ可能な状態でパルスを発生する再トリガ可能定時間幅パルス発生器を用いて検出媒体の蛍光寿命に対応してポアソン分布に基づいて時間幅が決められ発生する横方向光子検出信号及び縦方向光子検出信号を作り出す。これらの信号を高速のパラレルに信号入力回路であるパラレルインターフェイスを用いて信号収録装置であるデジタル信号収集装置に取り込み、データ記録装置に収録する。パラレルインターフェイスとしてはナショナルインストルメント社の32チャンネルデータ収録ボードPCI−DIO−32HSなどが使用できる。図30ではパラレルインターフェイスを横方向と縦方向で別々に用意したが、1つのパラレルインターフェイスボードで処理することが可能である。また、このボードの場合、パルス信号を100ns間隔で時系列信号として収録できる。収録した時系列信号をデータ解析装置を用いて参考技術21で例を示したような同時計数法に基づき解析し、放射線あるいは中性子の2次元イメージを得ることは容易にできる。
The fluorescence generated in the scintillator of the two-dimensional neutron image detector is converted into an electrical signal using a multichannel photomultiplier tube. As a multi-channel photomultiplier tube, a 16-channel photomultiplier tube H6568 made by Hamamatsu Photonics can be used. A timing pulse signal is generated by a wave height discriminator using this electric signal. Based on this timing pulse signal, the time width is determined based on the Poisson distribution corresponding to the fluorescence lifetime of the detection medium using a retriggerable constant time width pulse generator that generates pulses in a retriggerable state. The horizontal direction photon detection signal and the vertical direction photon detection signal are generated. These signals are taken into a digital signal collecting device as a signal recording device using a parallel interface as a signal input circuit in parallel at high speed and recorded in a data recording device. As the parallel interface, National Instrument's 32-channel data recording board PCI-DIO-32HS or the like can be used. In FIG. 30, the parallel interface is prepared separately in the horizontal direction and the vertical direction, but can be processed by one parallel interface board. In the case of this board, pulse signals can be recorded as time series signals at intervals of 100 ns. It is possible to easily obtain a two-dimensional image of radiation or neutrons by analyzing the recorded time series signals using a data analysis device based on the coincidence counting method as shown in
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