JP5649475B2

JP5649475B2 - Scintillation detector

Info

Publication number: JP5649475B2
Application number: JP2011018352A
Authority: JP
Inventors: 可奈子服部; 政司青木; 酒井　宏隆; 宏隆酒井; 典章森; 嶋川　茂; 茂嶋川; 直忠岡田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: JP2012159360A

Description

本発明は、電離性放射線を高感度で検出するシンチレーション検出器に関する。 The present invention relates to a scintillation detector that detects ionizing radiation with high sensitivity.

シンチレーション検出器は、その検出面に電離性放射線（β線等）が入射すると、この検出面に配置されるシンチレータから励起光が発生する。そして、この発生した励起光は、光電子増倍管の受光面に入射し、電気信号（電圧値）に変換され、電離性放射線が計数されることになる。
このシンチレータで発生した励起光を効率的に光電子増倍管の受光面に導くために、励起光を反射させる反射面を設ける従来技術が知られている（例えば、特許文献１）。 When ionizing radiation (β rays or the like) is incident on the detection surface of the scintillation detector, excitation light is generated from the scintillator disposed on the detection surface. Then, the generated excitation light enters the light receiving surface of the photomultiplier tube, is converted into an electric signal (voltage value), and ionizing radiation is counted.
In order to efficiently guide the excitation light generated by the scintillator to the light receiving surface of the photomultiplier tube, a conventional technique is known in which a reflection surface for reflecting the excitation light is provided (for example, Patent Document 1).

特開２００７−２７８９７２号公報JP 2007-278972 A

ところで、大面積または大容量の被測定物から放出される電離性放射線を効率的に測定するためには、この電離性放射線が入射するシンチレータの検出面を大きくする必要がある。そして、このシンチレータで発生する励起光を受光する光電子増倍管の受光面も、このシンチレータの検出面に対応して大きく設計されることが望まれる。
しかし、一般的な光電子増倍管では受光面の大きさは限られており、シンチレータの検出面に対し、光電子増倍管の受光面の面積が相対的に小さくなり、電離性放射線の検出感度が低下する課題があった。 By the way, in order to efficiently measure ionizing radiation emitted from a large-area or large-capacity measurement object, it is necessary to enlarge the detection surface of the scintillator on which the ionizing radiation is incident. It is desirable that the light receiving surface of the photomultiplier tube that receives the excitation light generated by the scintillator is designed to be large corresponding to the detection surface of the scintillator.
However, the size of the light-receiving surface of a general photomultiplier tube is limited, and the area of the light-receiving surface of the photomultiplier tube is relatively smaller than the detection surface of the scintillator, and the detection sensitivity of ionizing radiation There was a problem that would decrease.

これは、励起光が入射しやすい位置に光電子増倍管を設置しても、全ての励起光を直接受光することが困難なためである。シンチレータで発生した励起光の多くは、シンチレータの内部、光電子増倍管に接合されたライトガイド、検出器の容器内部の底部や側面部に何度も反射した後に受光されることになる。
このように、光電子増倍管の受光面に対しシンチレータの検出面が相対的に大きくなる程、励起光の反射回数が増加し、吸収による検出感度の低下が避けられない。 This is because it is difficult to directly receive all the excitation light even if the photomultiplier tube is installed at a position where the excitation light is easily incident. Most of the excitation light generated by the scintillator is received after being reflected many times inside the scintillator, the light guide joined to the photomultiplier tube, and the bottom and side portions inside the detector container.
Thus, as the detection surface of the scintillator becomes relatively larger than the light receiving surface of the photomultiplier tube, the number of reflections of excitation light increases, and a decrease in detection sensitivity due to absorption is inevitable.

このため、従来技術のように、励起光を光電子増倍管の受光面に導く反射面を設けることは、シンチレータの面積が光電子増倍管の受光面よりも相対的に大きなシンチレーション検出器において、検出感度低下の防止策とはならない。 For this reason, as in the prior art, providing a reflecting surface that guides excitation light to the light receiving surface of the photomultiplier tube is a scintillation detector in which the area of the scintillator is relatively larger than the light receiving surface of the photomultiplier tube. It does not prevent the detection sensitivity from decreasing.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、光電子増倍管の受光面への集光を向上させ、大面積または大容量の被測定物から放出される電離性放射線を高感度で測定することができるシンチレーション検出器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and improves the light collection on the light-receiving surface of the photomultiplier tube, and is highly sensitive to ionizing radiation emitted from a large-area or large-capacity measurement object. It is an object to provide a scintillation detector that can be measured by

シンチレーション検出器において、遮光部を通過した電離性放射線が入射すると励起光を発生するシンチレータと、前記シンチレータを支持するとともに前記励起光の入射角が臨界角よりも小さい場合にこの励起光を通過させ前記入射角が臨界角よりも大きい場合にこの励起光を内部伝搬させる表面を有する導光部と、前記導光部を通過した前記励起光を受光面に入射させ電気信号に変換する光電子増倍管と、前記導光部とともに形成する内部空間に少なくとも前記受光面を収容するケースと、前記内部空間に露出する前記導光部の表面のうち前記受光面に近い一部の領域に設けられる微細構造層と、を備えることを特徴とする。 In a scintillation detector, a scintillator that generates excitation light when ionizing radiation that has passed through a light shielding portion is incident, and supports the scintillator and allows the excitation light to pass when the incident angle of the excitation light is smaller than a critical angle. When the incident angle is larger than the critical angle, a light guide part having a surface for internally propagating the excitation light, and photoelectron multiplication for making the excitation light that has passed through the light guide part incident on the light receiving surface and converting it into an electric signal. a tube, a case that houses at least the light receiving surface in the internal space formed together with the light guide section, the fine provided in part of the region close to the light receiving surface of the light guide portion of the surface exposed to the inner space And a structural layer.

本発明により、光電子増倍管の受光面への集光が向上し、大面積または大容量の被測定物から放出される電離性放射線を高感度で測定するシンチレーション検出器が提供される。 The present invention provides a scintillation detector that improves the concentration of light on the light receiving surface of a photomultiplier tube and measures ionizing radiation emitted from a large-area or large-capacity measurement object with high sensitivity.

本発明に係るシンチレーション検出器の第１実施形態を示す縦断面図。1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a scintillation detector according to the present invention. 第１実施形態に係るシンチレーション検出器の平面透視図。FIG. 3 is a plan perspective view of the scintillation detector according to the first embodiment. シンチレーション検出器の検出面における、（Ａ）は微細構造層が未形成の部位、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は微細構造層が形成されている部位の縦断面。In the detection surface of the scintillation detector, (A) is a portion where the fine structure layer is not formed, and (B), (C) and (D) are longitudinal sections of the portion where the fine structure layer is formed. （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はシンチレーション検出器の微細構造層の実施例を示す縦断面。(A), (B), (C), and (D) are longitudinal sections showing examples of the fine structure layer of the scintillation detector. 本発明に係るシンチレーション検出器の第２実施形態を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows 2nd Embodiment of the scintillation detector which concerns on this invention. 第２実施形態に係るシンチレーション検出器の平面透視図。The plane perspective view of the scintillation detector which concerns on 2nd Embodiment.

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、シンチレーション検出器１０は、遮光部１１を通過した電離性放射線１８が入射すると励起光１９（図３）を発生するシンチレータ１２と、このシンチレータ１２を支持するとともに励起光１９を通過させる導光部１３と、この導光部１３を通過した励起光１９を受光面２２に入射させ電気信号に変換する光電子増倍管２１と、この導光部１３とともに形成する内部空間１６に少なくとも受光面２２を収容するケース１７と、この内部空間１６に露出する導光部１３の表面の一部又は全面に設けられる微細構造層１４と、を備えている。 (First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the scintillation detector 10 supports the scintillator 12 that generates the excitation light 19 (FIG. 3) when the ionizing radiation 18 that has passed through the light shielding portion 11 is incident, and the scintillator 12. The light guide unit 13 that allows the excitation light 19 to pass through, the photomultiplier tube 21 that makes the excitation light 19 that has passed through the light guide unit 13 incident on the light receiving surface 22 and converts it into an electrical signal, and the light guide unit 13 are formed. A case 17 that accommodates at least the light receiving surface 22 in the internal space 16 and a fine structure layer 14 provided on a part or the entire surface of the light guide portion 13 exposed in the internal space 16 are provided.

ここで、遮光部１１、シンチレータ１２及び導光部１３は、積層されて電離性放射線１８の検出面１５を形成している。そして、この検出面１５は、有底形状に成形されたケース１７の開口に固定されている。 Here, the light shielding unit 11, the scintillator 12, and the light guide unit 13 are stacked to form a detection surface 15 for the ionizing radiation 18. And this detection surface 15 is being fixed to opening of case 17 shape | molded by the bottomed shape.

ケース１７の内部空間１６には、光電子増倍管２１が設置され、外光がこの光電子増倍管２１の受光面２２に入射しないよう構成されている。また、このケース１７の内表面は、導光部１３を通過した励起光１９（図３）が吸収されないように、導後部１３が露出した内表面の全面又は一部が、この励起光１９を反射または散乱させる加工が施されている。 A photomultiplier tube 21 is installed in the internal space 16 of the case 17 so that external light does not enter the light receiving surface 22 of the photomultiplier tube 21. Further, the entire inner surface of the case 17 is exposed to the excitation light 19 so that the excitation light 19 (FIG. 3) that has passed through the light guide 13 is not absorbed. It is processed to reflect or scatter.

これにより、導光部１３を通過した励起光１９は、光電子増倍管２１の受光面２２に高効率で入射することになる。なお、記載を省略するが、励起光１９の受光面２２への入射効率をさらに高めるために、公知の部材をケース１７の内表面や内部空間１６に配置してもよい。 As a result, the excitation light 19 that has passed through the light guide portion 13 enters the light receiving surface 22 of the photomultiplier tube 21 with high efficiency. In addition, although description is abbreviate | omitted, in order to further raise the incident efficiency to the light-receiving surface 22 of the excitation light 19, you may arrange | position a well-known member in the inner surface of the case 17, or the internal space 16. FIG.

遮光部１１は、検出面１５の最表面に位置し、外光を反射してケース１７の内部空間１６に侵入するのを防止するが、電離性放射線１８（β線）は通過させる。そして、シンチレータ１２から外側に向かう励起光１９を反射して導光部１３に向かわせて外部に漏れないようにするものである。 The light shielding unit 11 is located on the outermost surface of the detection surface 15 and prevents external light from entering and entering the internal space 16 of the case 17, but allows the ionizing radiation 18 (β rays) to pass through. Then, the excitation light 19 traveling outward from the scintillator 12 is reflected and directed toward the light guide unit 13 so as not to leak outside.

そのため、遮光部１１は、シンチレータ１２内で発生した励起光１９（図３）の全てが導光部１３を通過するように、光を透過させずかつ高反射率の材質で構成されている。具体的に遮光部１１は、シート状のビニールの両面に真空蒸着法によってアルミニウムを成膜したシートやそれらを複数枚重ねたシートなどである。 Therefore, the light-shielding part 11 is made of a highly reflective material that does not transmit light so that all of the excitation light 19 (FIG. 3) generated in the scintillator 12 passes through the light guide part 13. Specifically, the light shielding unit 11 is a sheet in which aluminum is formed on both surfaces of a sheet-like vinyl by a vacuum vapor deposition method, or a sheet in which a plurality of them are stacked.

シンチレータ１２は、電離性放射線１８（β線）が入射すると、このシンチレータ１２の内部でβ線が失ったエネルギー量に比例した数の４００ｎｍ程度の波長の励起光１９（図３）を発生するものである。
このシンチレータ１２として、例えば、スチレンやトルエンなどの有機溶剤に蛍光体（アントラセン、スチルベンゼンなど）を溶解して高分子化（ポリスチレン、ポリビニルトルエンなど）したプラスチックシンチレータ等が挙げられる。 When the ionizing radiation 18 (β rays) is incident, the scintillator 12 generates excitation light 19 (FIG. 3) having a wavelength of about 400 nm, which is proportional to the amount of energy lost by the β rays inside the scintillator 12. It is.
Examples of the scintillator 12 include a plastic scintillator in which a phosphor (anthracene, stilbenzene, etc.) is dissolved in an organic solvent such as styrene or toluene to be polymerized (polystyrene, polyvinyltoluene, etc.).

このプラスチックシンチレータによれば、薄膜の大面積化や長尺形状などへの成形加工が容易であるばかりでなく、軽量かつ柔軟性を有することで耐衝撃性に優れ、かつ低コストで入手が容易であるといった利点を有する。さらに、材料の比重が小さくγ線感度が低いことから、β線を対象とした放射線測定において検出感度が高いといった特性を有している。 According to this plastic scintillator, not only is it easy to form a thin film into a large area or a long shape, but it is lightweight and flexible, so it has excellent impact resistance and is easily available at low cost. It has the advantage that it is. Furthermore, since the specific gravity of the material is small and the γ-ray sensitivity is low, it has a characteristic that the detection sensitivity is high in radiation measurement for β-rays.

なお、シンチレータ１２を大面積化することにより、検出面１５に入射する電離性放射線１８の量が増大し、その検出感度の向上に寄与することになる。 Note that, by increasing the area of the scintillator 12, the amount of ionizing radiation 18 incident on the detection surface 15 increases, which contributes to an improvement in detection sensitivity.

光電子増倍管２１は、受光面２２に入射した励起光１９（図３）を増倍して、電気信号（電圧値）に変換し、検出面１５に入射した電離性放射線１８（β線）を計数するものである。なお、導光部１３を通過した励起光１９は、ケース１７の内部空間１６において様々な方向へ反射を繰り返すので、この反射の回数が少ないうちに受光面２２に入射することが検出感度を向上させる観点から望まれる。このように、良好な検出感度が得られるように配置される光電子増倍管２１の数や位置を調整する必要がある。 The photomultiplier tube 21 multiplies the excitation light 19 (FIG. 3) incident on the light receiving surface 22 and converts it into an electric signal (voltage value), and ionizing radiation 18 (β rays) incident on the detection surface 15. Is counted. The excitation light 19 that has passed through the light guide unit 13 is repeatedly reflected in various directions in the internal space 16 of the case 17, so that the detection sensitivity is improved by being incident on the light receiving surface 22 while the number of reflections is small. From the viewpoint of making it. Thus, it is necessary to adjust the number and position of the photomultiplier tubes 21 arranged so as to obtain good detection sensitivity.

第１実施形態において光電子増倍管２１は、全体がケース１７の内部空間１６に収容されている。これにより、省ペースのシンチレーション検出器１０を実現することができる。また、第１実施形態においては、複数の光電子増倍管２１が配置されており、これら複数による計数値の総和が電離性放射線１８の計測値となる。このように光電子増倍管２１を複数設けることにより、内部空間１６における励起光１９の反射回数が低減し、電離性放射線１８の高感度測定に寄与する。 In the first embodiment, the entire photomultiplier tube 21 is accommodated in the internal space 16 of the case 17. Thereby, the pace-saving scintillation detector 10 is realizable. Further, in the first embodiment, a plurality of photomultiplier tubes 21 are arranged, and the sum of the count values of the plurality becomes the measurement value of the ionizing radiation 18. By providing a plurality of photomultiplier tubes 21 in this manner, the number of times the excitation light 19 is reflected in the internal space 16 is reduced, which contributes to highly sensitive measurement of the ionizing radiation 18.

導光部１３は、図３に示すように、シンチレータ１２に対し、遮光部１１とは反対側に配置され、励起光１９に対して透明性の高い例えばアクリル樹脂からなるものである。また、この導光部１３は、検出面１５の機械的強度を確保する役割も果たし、その上面に配置される遮光部１１及びシンチレータ１２を支持している。 As shown in FIG. 3, the light guide unit 13 is disposed on the side opposite to the light shielding unit 11 with respect to the scintillator 12 and is made of, for example, an acrylic resin having high transparency with respect to the excitation light 19. The light guide unit 13 also serves to ensure the mechanical strength of the detection surface 15 and supports the light shielding unit 11 and the scintillator 12 disposed on the upper surface thereof.

この導光部１３の内部に入射した励起光１９は、進行方向の界面に交わる角度が臨界角θcよりも小さい場合は、この界面を通過して内部空間１６に飛び込む。
しかし、図３（Ａ）に示すように、進行方向の界面に交わる角度が臨界角θc以上である場合、励起光１９はこの界面を全反射する。そして、この界面を全反射した励起光１９は、反対側の界面においても全反射し、このような全反射を繰り返して導光部１３の内部を伝播する。 The excitation light 19 incident on the inside of the light guide 13 passes through this interface and jumps into the internal space 16 when the angle that intersects the interface in the traveling direction is smaller than the critical angle θc.
However, as shown in FIG. 3A, when the angle intersecting the interface in the traveling direction is not less than the critical angle θc, the excitation light 19 totally reflects this interface. The excitation light 19 totally reflected from this interface is also totally reflected at the opposite interface, and propagates through the light guide unit 13 by repeating such total reflection.

一方において、図３（Ｂ）に示すように、微細構造層１４が設けられている導光部１３の界面では、励起光１９の進行方向が界面に臨界角θcよりも大きい角度で交わったとしても、この界面を通過して内部空間１６に飛び込むことができる。
これにより、図３（Ａ）に示すように、微細構造層１４が未形成の部位において、臨界角θc以上の角度の方向に進行する励起光１９は、導光部１３の内部で全反射を繰り返し、図３（Ｂ）に示される微細構造層１４が設けられている部位において、内部空間１６に飛び込むことになる。 On the other hand, as shown in FIG. 3B, it is assumed that the traveling direction of the excitation light 19 intersects the interface at an angle larger than the critical angle θc at the interface of the light guide unit 13 provided with the fine structure layer 14. However, it can jump into the internal space 16 through this interface.
As a result, as shown in FIG. 3A, the excitation light 19 traveling in the direction of an angle equal to or greater than the critical angle θc is totally reflected inside the light guide section 13 in the portion where the fine structure layer 14 is not formed. Repeatedly, it jumps into the internal space 16 at the portion where the fine structure layer 14 shown in FIG.

微細構造層１４は、図１及び図２に示すように、受光面２２又はその延長面の手前から導光部１３に向かって下ろした垂線Ｈの足が、導光部１３に占める領域の重心点Ｇとなるように設けられている。
これにより、導光部１３の内部を全反射を繰り返して伝播する励起光１９の多くは、光電子増倍管２１の受光面２２の手前近傍に飛び込むこととなる。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the fine structure layer 14 has the center of gravity of the region occupied by the foot of the perpendicular H that is lowered toward the light guide unit 13 from the front side of the light receiving surface 22 or its extended surface. The point G is provided.
As a result, most of the excitation light 19 that propagates in the light guide unit 13 by repeating total reflection repeatedly jumps into the vicinity of the light receiving surface 22 of the photomultiplier tube 21.

このように、励起光１９の多くが受光面２２の手前近傍に飛び込むことにより、直接的に受光面２２に受光される励起光１９が増加するとともに、間接的に受光される場合であっても内部空間１６における反射回数を低減させることができる。 As described above, when most of the excitation light 19 jumps into the vicinity of the light receiving surface 22, the excitation light 19 directly received by the light receiving surface 22 is increased and even indirectly received. The number of reflections in the internal space 16 can be reduced.

微細構造層１４は、導光部１３の表面に複数の球面体（図３）、尖端体（図４（Ａ））、又は矩形体（図４（Ｂ）（Ｃ））及びこれらの組み合わせ（図４（Ｄ））の要素１４ａ（１４ｂ）が配列して構成される。しかし、これら要素１４ａの形状は特に限定されない。
ここで、尖端体とは、例えば、円錐形、三角錐（又は多角錐）といった形状であり、矩形体とは、断面形状が略台形であるようなものをいう。 The fine structure layer 14 has a plurality of spherical bodies (FIG. 3), a pointed body (FIG. 4A), a rectangular body (FIGS. 4B and 4C), and combinations thereof (see FIG. 3). The elements 14a (14b) shown in FIG. However, the shape of these elements 14a is not particularly limited.
Here, the pointed body is, for example, a shape such as a cone or a triangular pyramid (or a polygonal pyramid), and the rectangular body is one having a substantially trapezoidal cross-sectional shape.

微細構造層１４の要素１４ａは、外径が１〜１００μｍの範囲に含まれる。そして、一定のピッチ間隔で周期的に配置されるか、もしくは、このピッチ間隔をランダムにしたり、二種以上の周期パターンにしたりすることができる。このピッチ間隔は、微細構造層１４の要素１４ａの外径以上で１ｃｍ以下の範囲に含まれる。 The element 14a of the microstructure layer 14 has an outer diameter in the range of 1 to 100 μm. And it arrange | positions periodically with a fixed pitch space | interval, or this pitch space | interval can be made random or can be made into 2 or more types of periodic patterns. This pitch interval is included in the range of not less than the outer diameter of the element 14a of the microstructure layer 14 and not more than 1 cm.

また、微細構造層１４の要素１４ａは、受光面２２又はその延長面の手前から導光部１３に向かって下ろした垂線の足を中心に密に、この中心から離れるに従い疎に配置させることができる。
これにより、励起光１９を光電子増倍管２１の受光面２２の近傍に効率的に集光させることができる。これによって、受光面２２に受光される励起光１９の割合が増えて電離性放射線の感度向上に寄与することになる。 Further, the elements 14a of the fine structure layer 14 may be arranged densely with a leg of a perpendicular line lowered from the front side of the light receiving surface 22 or its extended surface toward the light guide unit 13 as the distance from the center increases. it can.
Thereby, the excitation light 19 can be efficiently condensed near the light receiving surface 22 of the photomultiplier tube 21. As a result, the ratio of the excitation light 19 received by the light receiving surface 22 increases and contributes to the improvement of the sensitivity of ionizing radiation.

このような微細構造層１４の要素１４ａの形状並びに配置パターンは、コンピュータシミュレーションを使用して最適値を導くことができる。
このコンピュータシミュレーションでは、ユーザ定義によるシンチレーション検出器１０の内部の幾何学的形状、構成物の配置及び材質等に起因する光学的性質を表す数値を使用する。そして、加工形状パラメータの値を様々に変化させ、シンチレータ１２の任意の位置における励起光１９の進行方向、ユーザ定義による波長、及び反射面で吸収される励起光１９の確率に基づいて、光電子増倍管２１の受光面２２に入射する励起光１９の割合を求め、この割合が最大となる加工形状パラメータを採用する。 Such a shape and arrangement pattern of the elements 14a of the microstructure layer 14 can be derived by using computer simulation.
In this computer simulation, numerical values representing optical properties resulting from the user-defined internal geometry of the scintillation detector 10, the arrangement and materials of the components, and the like are used. Then, the value of the machining shape parameter is changed variously, and the photoelectron increase is based on the traveling direction of the excitation light 19 at an arbitrary position of the scintillator 12, the wavelength defined by the user, and the probability of the excitation light 19 absorbed by the reflecting surface. The ratio of the excitation light 19 incident on the light receiving surface 22 of the double tube 21 is obtained, and the machining shape parameter that maximizes this ratio is adopted.

構成物の材質等に起因する光学的性質の例としては、光を材料が吸収する吸収率、光の反射方向を表わす確率分布などが挙げられる。構成物の例としては、ケース１７、光電子増倍管２１等がある。 Examples of optical properties resulting from the material of the component include an absorptance at which the material absorbs light, a probability distribution representing the light reflection direction, and the like. Examples of components include the case 17, the photomultiplier tube 21, and the like.

ユーザ定義値は、検出器で実測することによって求めても良い。効率的に加工形状のパラメータを変化させるために、ＧＡ（ジェネティックアルゴリズム）やシミュレーティッドアーリングなどの既存の最適化手法を用いてもよい。 The user-defined value may be obtained by actually measuring with a detector. In order to efficiently change the parameters of the machining shape, an existing optimization method such as GA (Genetic Algorithm) or simulated earing may be used.

加工形状パラメータの一例としては、Ｎ点の加工中心点の配置パターンを、座標面でシミュレートしたり、１点の加工中心点に対する形状をシミュレートしたりする。このとき、加工中心点の座標面上の配置は、周期的な間隔を有する場合も、ランダムである場合もどちらも考慮される。 As an example of the machining shape parameter, an arrangement pattern of N machining center points is simulated on a coordinate plane, or a shape with respect to one machining center point is simulated. At this time, the arrangement of the processing center point on the coordinate plane is considered both when it has a periodic interval and when it is random.

微細構造層１４は、導光部１３の表面を直接的にエッチング、コーティング、スタンピング、グラインディング、レーザ加工といった処理により形成される。
エッチングとは、腐食剤により導光部１３の表面を粗面に仕上げることであり、コーティングとは、塗料を塗布して乾燥させて被膜を形成させることであり、スタンピングとは、反転形状に加工した金型を導光部１３の表面に押し当てる方法であり、グラインディングとは研磨材により導光部１３の表面を粗面に仕上げることであり、レーザ加工とはレーザビームを走査することでパターンを形成する方法である。 The microstructure layer 14 is formed by directly etching, coating, stamping, grinding, or laser processing on the surface of the light guide unit 13.
Etching is to roughen the surface of the light guide unit 13 with a corrosive agent, coating is to form a film by applying paint and drying, and stamping is processing into an inverted shape The mold is pressed against the surface of the light guide unit 13. Grinding is to make the surface of the light guide unit 13 rough with an abrasive, and laser processing is to scan the laser beam. This is a method of forming a pattern.

また、微細構造層１４は、図３（Ｃ）に示すように、導光部１３とは別体で作成されたシート状のものをこの導光部１３の表面に貼付して形成してもよい。
これにより、製造工程の簡略化が図れる。なお、そのようなシートの作成方法は、導光部１３の表面に微細構造層１４を直接形成する場合に前述した方法を、そのまま適用することができる。 Further, as shown in FIG. 3C, the fine structure layer 14 may be formed by sticking a sheet-like material created separately from the light guide portion 13 to the surface of the light guide portion 13. Good.
Thereby, the manufacturing process can be simplified. In addition, the method mentioned above, when forming the fine structure layer 14 directly on the surface of the light guide part 13, can apply the preparation method of such a sheet as it is.

また、微細構造層１４は、図３（Ｄ）に示すように、導光部１３よりも屈折率の高い部材で形成させる場合がある。
この場合は、導光部１３を通過した励起光１９の内部空間１６における進行方向が、より鋭角となって、この励起光１９を光電子増倍管２１の受光面２２の近傍に集光させることができる。これによって、受光面２２に受光される励起光１９の割合が増えて電離性放射線の感度向上に寄与することになる。 Further, as shown in FIG. 3D, the fine structure layer 14 may be formed of a member having a refractive index higher than that of the light guide portion 13.
In this case, the traveling direction of the excitation light 19 that has passed through the light guide unit 13 in the internal space 16 becomes a sharper angle, and the excitation light 19 is condensed near the light receiving surface 22 of the photomultiplier tube 21. Can do. As a result, the ratio of the excitation light 19 received by the light receiving surface 22 increases and contributes to the improvement of the sensitivity of ionizing radiation.

（第２実施形態）
次に図５、図６を参照して本発明における第２実施形態について説明する。なお、図５、図６において図１と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、すでにした記載を援用して、詳細な説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted by using the description already given.

第２実施形態のシンチレーション検出器１０は、受光面２２に受光される励起光１９の割合を増加させるために光電子増倍管２１のレイアウトを変更したものである。この場合、受光面２２は、内部空間１６に配置されるが、光電子増倍管２１の本体部分は外部に位置することになる。
そして、このような光電子増倍管２１の配置に対応して、導光部１３に配置される微細構造層１４も、分割して配置されることになる。 In the scintillation detector 10 of the second embodiment, the layout of the photomultiplier tube 21 is changed in order to increase the ratio of the excitation light 19 received by the light receiving surface 22. In this case, the light receiving surface 22 is disposed in the internal space 16, but the main body portion of the photomultiplier tube 21 is located outside.
Corresponding to the arrangement of the photomultiplier tubes 21, the fine structure layer 14 arranged in the light guide 13 is also divided and arranged.

なお、この第２実施形態において、光電子増倍管２１は、ケース１７の側壁に貫通して二つの受光面２２がそれぞれ対向するように配置したものを例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、光電子増倍管２１を、ケース１７の底面に貫通させる場合もあるし、受光面２２をケース１７の側壁や底面に対して傾斜するように配置する場合も含まれる。 In addition, in this 2nd Embodiment, although the photomultiplier tube 21 has illustrated what was arrange | positioned so that the two light-receiving surfaces 22 may each face through the side wall of case 17, it is limited to this. It is not a thing. For example, the photomultiplier tube 21 may be passed through the bottom surface of the case 17, and the light receiving surface 22 may be disposed so as to be inclined with respect to the side wall or the bottom surface of the case 17.

本発明では、シンチレーション検出器１０の検出面１５を広くすることにより、電離性放射線１８の入射量を増やすことができる。そして、シンチレータ１２における励起光１９の発生を増やすことができる。 In the present invention, the incident amount of the ionizing radiation 18 can be increased by widening the detection surface 15 of the scintillation detector 10. And generation | occurrence | production of the excitation light 19 in the scintillator 12 can be increased.

さらにケース１７の内部空間１６に露出する導光部１３の表面に設けられる微細構造層１４から、導光部１３を伝播する励起光１９が光電子増倍管２１の受光面２２に導かれる。これにより、導光部１３の内部で全反射を繰り返して減衰・吸収されてしまう励起光１９のうち受光面２２に入射する割合が増え、電離性放射線１８を高感度で測定することが可能になる。 Further, excitation light 19 propagating through the light guide 13 is guided to the light receiving surface 22 of the photomultiplier tube 21 from the microstructure layer 14 provided on the surface of the light guide 13 exposed in the internal space 16 of the case 17. This increases the proportion of the excitation light 19 that is attenuated / absorbed by repeated total reflection inside the light guide unit 13 and is incident on the light receiving surface 22, thereby making it possible to measure the ionizing radiation 18 with high sensitivity. Become.

本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、共通する技術思想の範囲内において、適宜変形して実施することができる。例えば、導光部１３に設けられる微細構造層１４の領域は、図示した態様に限定されるものではなく、光電子増倍管２１の受光面２２に入射する励起光１９の割合が最大となるように、適宜設定されるものである。また、この微細構造層１４が、ケース１７の内部空間１６に露出する導光部１３の全面に設けられる場合もある。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and implemented within the scope of the common technical idea. For example, the region of the microstructure layer 14 provided in the light guide unit 13 is not limited to the illustrated mode, and the ratio of the excitation light 19 incident on the light receiving surface 22 of the photomultiplier tube 21 is maximized. Are appropriately set. Further, the fine structure layer 14 may be provided on the entire surface of the light guide portion 13 exposed in the internal space 16 of the case 17.

１０…シンチレーション検出器、１１…遮光部、１２…シンチレータ、１３…導光部、１４…微細構造層、１４ａ（１４ｂ）…要素、１５…検出面、１６…内部空間、１７…ケース、１８…電離性放射線、１９…励起光、２１…光電子増倍管、２２…受光面、Ｇ…重心点、Ｈ…垂線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Scintillation detector, 11 ... Light-shielding part, 12 ... Scintillator, 13 ... Light guide part, 14 ... Fine structure layer, 14a (14b) ... Element, 15 ... Detection surface, 16 ... Internal space, 17 ... Case, 18 ... Ionizing radiation, 19 ... excitation light, 21 ... photomultiplier, 22 ... light receiving surface, G ... center of gravity, H ... perpendicular.

Claims

A scintillator that generates excitation light when ionizing radiation that has passed through the light-shielding portion is incident;
Guide that having a surface on which the incident angle of the excitation light to the interior propagate the excitation light when the excitation light is passed through the incident angle is smaller than the critical angle is greater than the critical angle with supporting the scintillator Hikari and
A photomultiplier tube that makes the excitation light that has passed through the light guide portion incident on a light receiving surface and converts it into an electrical signal;
A case for accommodating at least the light receiving surface in an internal space formed together with the light guide;
Scintillation detector, characterized in that and a fine structure layer which is provided in the region of the part closer to the light receiving surface of the light guide portion of the surface exposed to the inner space.

Elements of the fine structure layer is closely partial region including a perpendicular foot drawn down toward the light receiving surface or found the light guide unit, characterized in that it is arranged sparsely with distance from the partial area according Item 2. The scintillation detector according to Item 1 .

The fine structure layer, a plurality of spherical bodies on the surface of the light guide unit, the tip body, or the scintillation detector according to claim 1 or claim 2 elements of the rectangular body is characterized by being arranged.

The scintillation detector according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fine structure layer arranges elements in a random pattern or at least one periodic pattern.

The fine structure layer is according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising the light guide portion by attaching those created separately on the surface of the light guide portion Scintillation detector.

The scintillation detector according to any one of claims 1 to 5 , wherein the fine structure layer is formed of a member having a higher refractive index than that of the light guide unit.

The scintillation detector according to any one of claims 1 to 6 , wherein the microstructure layer is formed by any one of etching, coating, stamping, grinding, and laser processing. .