JP5485769B2 - 放射線検出用フィルターおよび放射線検出器 - Google Patents

Description

この発明は、放射線検出用フィルターおよび放射線検出器に関する。

従来、例えば空気中の塵埃を捕集するろ紙の周囲にα線やβ線を検出する放射線検出器を配置し、ろ紙により捕集した空気中の塵埃に対してα線やβ線の放射線検出を行なうことによって、空気中に放射性物質が含まれているか否かを監視するダストモニタが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２および特許文献３参照）。

特開２０００−２４１５４９号公報 特開２００３−３１５４６２号公報 特開２００６−１２６１２４号公報

ところで、上記従来技術に係るダストモニタにおいて、検出対象である放射線（特に、α線）は、ろ紙自体あるいはろ紙と放射線検出器との間の空気などの物質によって遮蔽され易く、ろ紙に捕集された放射性物質から放出された放射線が遮蔽されると、放射性物質の有無を精度良く検出することができないという問題が生じる。
また、このような放射線の遮蔽を抑制して検出効率を向上させるために、例えばろ紙と放射線検出器との間の距離を短くしたり、例えば放射線検出器の入射窓を露出させると、放射線検出器が放射性物質により汚染され易くなり、汚染除去が困難になるという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、混合物からろ過した放射性物質から放出される放射線の検出効率を向上させることが可能な放射線検出用フィルターおよび放射線検出器、さらに汚染除去を容易に行なうことが可能な放射線検出器を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る放射線検出用フィルターは、シンチレータのみからなり、放射性物質を含む混合物から前記放射性物質をろ過可能である。

さらに、本発明の第２態様に係る放射線検出用フィルターは、前記シンチレータから発するシンチレーション光を透過可能な材質からなる。

さらに、本発明の第３態様に係る放射線検出用フィルターでは、前記放射線検出用フィルターは、前記シンチレータのみからなるろ紙である。

また、本発明の第４態様に係る放射線検出器は、本発明の第１態様から第３態様の何れか１つに記載の放射線検出用フィルター（例えば、実施の形態でのろ紙３１などの放射線検出用フィルター）と、前記シンチレータから発するシンチレーション光を検出する光検出器（例えば、実施の形態での光検出器２１）とを備える。

さらに、本発明の第５態様に係る放射線検出器は、シンチレータを含有するかまたはシンチレータからなり、放射性物質を含む混合物から前記放射性物質をろ過可能な放射線検出用フィルターと、前記シンチレータから発するシンチレーション光を検出する光検出器と、前記放射線検出用フィルターと前記光検出器の間に配置される外部シンチレータと、を備える。

さらに、本発明の第６態様に係る放射線検出器は、前記放射性物質から放出される放射線を検出する検出器（例えば、実施の形態での検出器３６）を備える。

本発明の第１態様に係る放射線検出用フィルターによれば、シンチレータを含有していることから、混合物からろ過した放射性物質から放出される放射線を、シンチレータによって、より物質中での透過距離が長い光（シンチレーション光）に変換することができる。これにより、放射性物質から放出される放射線の検出効率を向上させることができる。
しかも、ろ過の処理を、連続的に供給される混合物に対して行ないつつ、同時に、放射性物質から放出される放射線を検出させることができ、利便性を向上させることができる。

さらに、本発明の第２態様に係る放射線検出用フィルターによれば、シンチレーション光を透過可能な材質からなることで、シンチレーション光が減衰することを抑制し、放射性物質から放出される放射線の検出効率を、より一層、向上させることができる。

さらに、本発明の第３態様に係る放射線検出用フィルターによれば、シンチレータを含有するろ紙を、例えば放射線管理用のダストモニタのろ紙として用いたり、例えばスミヤ法でのスミヤろ紙として用いることで、ろ紙により捕集あるいはろ紙に付着した放射性物質から放出される放射線の検出効率を向上させることができる。

また、本発明の第４態様に係る放射線検出器によれば、放射線検出用フィルターにより混合物からろ過された放射性物質から放出される放射線は、シンチレータによって、より物質中での透過距離が長い光（シンチレーション光）に変換されて、光検出器により検出される。これにより、放射性物質から放出される放射線が物質によって遮蔽されることで検出が困難になることを防止し、放射線の検出効率を向上させることができる。
しかも、シンチレーション光を検出する光検出器と放射線検出用フィルターとの間の距離を長くしたり、光検出器が放射性物質によって汚染されることを防止するためのシンチレーション光に対して透明な保護フィルムなどを配置しても、シンチレーション光の減衰を低減することができ、放射性物質による汚染を防止し、汚染除去を容易に行なうことができる。
しかも、ろ過の処理を、連続的に供給される混合物に対して行ないつつ、同時に、放射性物質から放出される放射線を検出することができ、利便性を向上させることができる。

さらに、本発明の第５態様に係る放射線検出器によれば、放射線検出用フィルターと光検出器との間に配置される外部シンチレータによって、放射線検出用フィルター中でシンチレーション光に変換されずに外部に放出された放射線をシンチレーション光に変換することができ、放射性物質から放出される放射線の検出効率を、より一層、向上させることができる。

さらに、本発明の第６態様に係る放射線検出器によれば、シンチレーション光を検出する光検出器に加えて、放射性物質から発する放射線を検出する検出器を備えることにより、放射線検出用フィルター中でシンチレーション光に変換されずに外部に放出された放射線を検出することができ、放射性物質から放出される放射線の検出効率を、より一層、向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る放射線検出器の断面図である。 図２（Ａ）は本発明の実施の形態に係る放射線検出用フィルターを空気の吸気口側から見た平面図であり、図２（Ｂ）は本発明の実施の形態に係る放射線検出用フィルターを空気の排気口側から見た平面図である。 本発明の実施の形態の第１変形例に係る放射線検出器の断面図である。 図４（Ａ）は本発明の実施の形態の第１変形例に係る放射線検出用フィルターを空気の吸気口側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は本発明の実施の形態の第１変形例に係る放射線検出用フィルターを空気の排気口側から見た平面図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る放射線検出用フィルターの断面図である。 本発明の実施の形態の第３変形例に係る放射線検出器の断面図である。 本発明の実施の形態の第４変形例に係る放射線検出器の断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る放射線検出用フィルターおよび放射線検出器について添付図面を参照しながら説明する。

本実施の形態による放射線検出器１０は、例えば図１に示すように、気体中（例えば、空気中）の塵埃に放射性物質が含まれているか否かを監視するダストモニタである。
この放射線検出器１０は、監視対象とされる気体（例えば、空気）の吸気口１１と排気口１２との間の流路１３内に配置されたフィルター部２０と、フィルター部２０の周囲に配置された複数の光検出器２１とを備えて構成されている。

フィルター部２０は、例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、放射線検出用フィルターであるろ紙３１と、ろ紙ホルダ３２を備えて構成されている。

ろ紙３１は、監視対象とされる気体（例えば、空気）に対する通気性を有し、気体中に含まれる塵埃を捕集する。
ろ紙３１は、シンチレータ（図示略）を含有し、例えばガラス繊維などからなるろ紙本体に繊維状のシンチレータが編みこまれて構成されている。そして、ガラス繊維などからなるろ紙本体は、シンチレータから発するシンチレーション光を減衰しないようにして、シンチレーション光の波長（例えば、２００ｎｍ〜５００ｎｍなど）に対して所定値以上の透過性を有する材質によって構成されている。

ろ紙ホルダ３２は、監視対象とされる気体（例えば、空気）の流速や圧力に耐えられるようにして、例えば金属からなり、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３２ａを有する板状に形成されていることで、気体に対する通気性を有している。そして、ろ紙ホルダ３２は、気体の吸気口１１側（つまり、気体の流通方向の上流側）に配置されるろ紙３１を、排気口１２側（つまり、気体の流通方向の下流側）から支持する。

ろ紙ホルダ３２は、例えば、複数の貫通孔３２ａが分散配置された円板状の中央部４１と、この中央部４１の外周側に一体に設けられて中央部４１よりも厚さ方向に一段厚くされた円環板状の外周部４２とから構成されている。

例えば、外周部４２は中央部４１の厚さ方向において中央部４１よりも吸気口１１側（つまり、気体の流通方向の上流側）に突出する突出部４２ａを有し、ろ紙ホルダ３２の中央部４１によって支持される円形のろ紙３１の外周面３１Ａは、この突出部４２ａの内周面４２Ａに接している。
なお、中央部４１は、貫通孔３２ａを有する板状に限定されず、例えば網目状などに形成されることで、気体に対する通気性を有してもよい。

このフィルター部２０によれば、流路１３内を流通する気体に含まれている塵埃がろ紙３１によってろ過される。そして、この塵埃に放射性物質が含まれていると、放射性物質から放出される放射線（例えば、α線やβ線など）は、ろ紙３１に含有されているシンチレータによって、より物質中での透過距離が長い光（シンチレーション光）に変換される。そして、シンチレーション光は、ろ紙３１を透過して、あるいはろ紙３１を透過およびろ紙ホルダ３２の貫通孔３２ａを通過して、さらに流路１３内の気体中を透過した後に、光検出器２１に入射する。

複数の光検出器２１は、例えば、ろ紙３１を厚さ方向の両側から挟み込むようにして空気の吸気口１１側および排気口１２側に配置された１対の光検出器２１から構成されている。
光検出器２１は、例えば光電子増倍管、あるいはアバランシェ・フォトダイオードなどの光ダイオードであって、検出対象とされるシンチレーション光の波長（例えば、２００ｎｍ〜５００ｎｍのうちの適宜の波長範囲など）に対して有感な感度範囲を有している。

なお、光検出器２１は、検出対象とされるシンチレーション光の波長に応じた適切な感度範囲を有するものが選択されている。例えば光電子増倍管では、１００ｎｍ〜２０００ｎｍなどの波長範囲のうちから適切な感度範囲を有するものが選択可能であり、例えばアバランシェ・フォトダイオードでは、２００ｎｍ〜１２００ｎｍなどの波長範囲のうちから適切な感度範囲を有するものが選択可能である。

また、ろ紙３１を厚さ方向の両側から挟み込むように配置された１対の光検出器２１には、流路１３内で光検出器２１の表面が露出しないようにして、例えばろ紙３１に対向する面などの表面を覆う保護フィルム３４が備えられている。なお、保護フィルム３４は、ろ紙３１に含有されるシンチレータから発するシンチレーション光に対して透明な材質、あるいはシンチレーション光を所定未満の減衰で透過可能な材質によって構成されている。
そして、光検出器２１は、ろ紙３１により捕集された放射性物質から放出された放射線が変換されてなるシンチレーション光を検出する。

上述したように、本実施の形態による放射線検出用フィルターであるろ紙３１によれば、ろ紙３１がシンチレータを含有していることから、監視対象の気体（例えば、空気）からろ過した放射性物質から放出される放射線を、シンチレータによって、より物質中での透過距離が長い光（シンチレーション光）に変換することができる。これにより、放射性物質から放出される放射線が物質によって遮蔽されることで検出が困難になることを防止し、放射線の検出効率を向上させることができる。
しかも、ろ過の処理を、連続的に吸引される気体（例えば、空気）に対して行ないつつ、同時に、放射性物質から放出される放射線を検出させることができ、利便性を向上させることができる。

また、本実施の形態による放射線検出器１０によれば、放射線検出用フィルターであるろ紙３１によりろ過された放射性物質から放出される放射線は、ろ紙３１のシンチレータによって、より物質中での透過距離が長い光（シンチレーション光）に変換されて、光検出器２１により検出される。これにより、放射性物質から放出される放射線が物質によって遮蔽されることで検出が困難になることを防止し、放射線の検出効率を向上させることができる。
しかも、シンチレーション光を検出する光検出器２１とろ紙３１との間の距離を長くしたり、光検出器２１が放射性物質によって汚染されることを防止するための保護フィルム３４を配置しても、シンチレーション光の減衰を低減することができ、放射性物質による汚染を防止し、汚染除去を容易に行なうことができる。
しかも、ろ過の処理を、連続的に供給される気体（例えば、空気）に対して行ないつつ、同時に、放射性物質から放出される放射線を検出することができ、利便性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態において、保護フィルム３４は省略されてもよい。

なお、上述した実施の形態においては、監視対象は気体（例えば、空気）とされたが、これに限定されず、例えば監視対象は液体であってもよく、この場合、放射線検出用フィルターであるろ紙３１は、液体中に含まれる放射性物質をろ過可能であればよい。

なお、上述した実施の形態においては、ろ紙３１はろ紙本体に繊維状のシンチレータが編みこまれるとしたが、これに限定されず、例えばろ紙本体に粉末状や細粒状などのシンチレータが分散配置されてもよい。
また、ろ紙３１がシンチレータのみによって形成されてもよく、シンチレータの含有率が１００％であってもよい。

また、放射線検出用フィルターとして、ろ紙３１の代わりに、気体や液体に対する通流性を有して気体や液体中に含まれる放射性物質を捕集可能な微細孔を有するシンチレータからなるろ過材あるいはシンチレータを含有する多孔質のろ過材などが設けられてもよい。この場合、ろ過材が監視対象とされる気体や液体の流速や圧力に耐えられるものであれば、ろ過材を支持する部材（つまり、ろ紙３１に対するろ紙ホルダ３２に相当する部材）は省略されてもよい。

また、ろ紙ホルダ３２は、監視対象とされる気体や液体の流速や圧力に耐えられるものであれば、金属に限らず、他の材質によって形成されてもよい。他の材質は、シンチレーション光の波長（例えば、２００ｎｍ〜５００ｎｍなど）に対して所定値以上の透過性を有する材質であれば、より好ましい。

なお、上述した実施の形態においては、例えば図３および図４（Ａ），（Ｂ）に示す第１変形例と、例えば図５に示す第２変形例とに示すように、ろ紙ホルダ３２にライトガイド３３を設けてフィルター部２０を構成し、このライトガイド３３に接合された光検出器２１をろ紙ホルダ３２の外周側に設けてもよい。

例えば図３および図４（Ａ），（Ｂ）に示す第１変形例では、上述した実施の形態のろ紙ホルダ３２の外周部４２の突出部４２ａの代わりに、円環枠型のライトガイド３３が設けられている。
ライトガイド３３は、ろ紙３１に含有されるシンチレータから発するシンチレーション光に対して透明な材質（例えば、樹脂やガラスなど）によって構成され、ろ紙ホルダ３２の中央部４１によって支持される円形のろ紙３１の外周面３１Ａは、このライトガイド３３の内周面３３Ａに接して覆われている。

また、例えば図５に示す第２変形例では、上述した実施の形態のろ紙ホルダ３２の外周部４２の代わりに、円環枠型のライトガイド３３が設けられている。

そして、これらの第１変形例および第２変形例では、ろ紙３１を厚さ方向の両側から挟み込むように配置された１対の光検出器２１に加えて、ライトガイド３３の外周面３３Ｂに接合された１対の光検出器２１が設けられている。

これらの第１変形例および第２変形例によるフィルター部２０では、ろ紙３１の外周面３１Ａから外周側に放出されるシンチレーション光を、ライトガイド３３によって導いて光検出器２１に入射させることができ、検出効率を向上させることができる。
さらに、これらの第１変形例および第２変形例による放射線検出器１０によれば、ろ紙３１を厚さ方向の両側から挟み込むように配置された１対の光検出器２１に加えて、ライトガイド３３の外周面３３Ｂに接合された１対の光検出器２１を備えることによって、ろ紙３１によりろ過された放射性物質から放出される放射線の検出効率を向上させることができる。

なお、上述した第１変形例および第２変形例において、ライトガイド３３は枠型に限定されず、他の形状であってもよい。

なお、上述した実施の形態においては、例えば図６に示すように、放射線検出用フィルターであるろ紙３１と光検出器２１との間に配置される外部シンチレータ３５を備えてもよい。
例えば、図６に示す第３変形例に係る放射線検出器１０では、ろ紙３１を厚さ方向の両側から挟み込むように配置された１対の光検出器２１の表面のうち、ろ紙３１に対向する面などの表面に接する外部シンチレータ３５が配置されている。そして、この外部シンチレータ３５および光検出器２１の表面を覆う保護フィルム３４が備えられている。

この第３変形例によれば、ろ紙３１でシンチレーション光に変換されずに外部に放出された放射線を、外部シンチレータ３５によりシンチレーション光に変換することができ、ろ紙３１で捕集された放射性物質から放出される放射線の検出効率を、より一層、向上させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、例えば図７に示すように、光検出器２１に加えて、放射性物質から放出される放射線（例えば、α線およびβ線など）を検出する検出器（例えば、半導体検出器やシンチレーション検出器など）３６を備えてもよい。
例えば、図７に示す第４変形例に係る放射線検出器１０では、ろ紙３１を厚さ方向の両側から挟み込むようにして、空気の吸気口１１側に検出器３６が配置され、排気口１２側に光検出器２１が配置されている。

この第４変形例によれば、ろ紙３１でシンチレーション光に変換されずに外部に放出された放射線を検出することができ、ろ紙３１で捕集された放射性物質から放出される放射線の検出効率を、より一層、向上させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、放射線検出器１０をダストモニタとし、放射線検出用フィルターであるろ紙３１は、このダストモニタに装着されるろ紙として用いられるとしたが、これに限定されず、例えば他の集塵機（例えば、放射線を検出する機能を有していない集塵機など）に装着されるろ紙として用いられてもよいし、例えばスミヤ法のスミヤろ紙などのように、各種の放射線検出あるいは放射能定量のためのろ紙として用いられてもよい。
例えばろ紙３１を他の集塵機などに装着されるろ紙とした場合には、集塵後のろ紙３１を上述した実施の形態の放射線検出器１０に装着したり、他の光検出器を有する放射線検出器によって集塵後のろ紙３１に対する放射線検出あるいは放射能定量を行なってもよい。
また、ろ紙３１をスミヤ法のスミヤろ紙とした場合には、監視対象である物体の表面をろ紙３１によりこすった後に、このろ紙３１を上述した実施の形態の放射線検出器１０に装着したり、他の光検出器を有する放射線検出器によってろ紙３１に対する放射線検出あるいは放射能定量を行なってもよい。

１０ 放射線検出器
２０ フィルター部
２１ 光検出器
３１ ろ紙
３２ ろ紙ホルダ
３５ 外部シンチレータ
３６ 検出器

Claims (6)

1. シンチレータのみからなり、放射性物質を含む混合物から前記放射性物質をろ過可能であることを特徴とする放射線検出用フィルター。
2. 前記シンチレータから発するシンチレーション光を透過可能な材料からなることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出用フィルター。
3. 前記放射線検出用フィルターは、前記シンチレータのみからなる、ろ紙であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出用フィルター。
4. 請求項１から請求項３の何れか１つに記載の放射線検出用フィルターと、
   前記シンチレータから発するシンチレーション光を検出する光検出器とを備えることを特徴とする放射線検出器。
5. シンチレータを含有するかまたはシンチレータのみからなり、放射性物質を含む混合物から前記放射性物質をろ過可能な放射線検出用フィルターと、
   前記シンチレータから発するシンチレーション光を検出する光検出器と、
   前記放射線検出用フィルターと前記光検出器の間に配置される外部シンチレータと、を備えることを特徴とする放射線検出器。
6. 前記放射性物質から放出される放射線を検出する検出器を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の放射線検出器。

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