JP5899493B2

JP5899493B2 - 熱蛍光線量計

Info

Publication number: JP5899493B2
Application number: JP2012170268A
Authority: JP
Inventors: 健明榊; 末喜馬場
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: JP2013181977A

Description

本発明は、放射線の検出に用いられる熱蛍光線量計に関するものである。

従来、放射線の検出には種々の方法があり、その中の一つに、放射線照射後に熱を加えることにより発光する現象を利用した熱蛍光線量計がある。熱蛍光線量計では、熱蛍光物質の加熱温度と発光強度との関係を示すグロー曲線に基づいて放射線量を求めることができる。また、発光物質を選ぶことにより各種の放射線（β線、γ線、中性子線等）に適用し得ると共に、加熱後に再び放射線照射前の状態に戻ることにより、繰り返し使用できるという特徴を有する。上記熱蛍光線量計には、蛍光体と、蛍光体を保持する素子プレートと、素子プレートを収納するホルダとにより構成されるものがあり、放射線量の測定時には素子プレートを素子ホルダから取り外して測定器により測定する（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−４３１４８号公報

上記したような熱蛍光線量計では、蛍光体を円形のベーステープにより一体的に保持しており、部品点数を少なくしかつ組立を簡単に行うことができるようにすることが望まれる。例えば、耐熱合成樹脂製のプレート上に直接ベーステープを配置し、その上に、透明カバー、リングをこの順に配置し、プレートとリングとを複数箇所（例えば４箇所）で固定することが考えられる。しかし、熱蛍光線量計では、測定ごとにプレートを３００℃程度まで加熱するため、内部の気体の温度膨張などにより、内部の圧力上昇等が繰り返される。この為、前述の合成樹脂製プレートとリングとにより蛍光体を密封することが困難であり、カバー内に湿気が入って蛍光体に悪影響を及ぼす虞がある。

また、放射線の種類と測定レベルの感度とに応じて蛍光体の種類を選択するが、例えばプレートに４つの蛍光体を配置可能にし、２種類の蛍光体を２つずつ配置することが考えられる。その場合には、同種類の２つの蛍光体間では同一の感度のものが配置されている必要があり、感度に大きな差がある場合にはそのプレートを用いることはできないため、歩留りが低下するという問題が生じる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、蛍光体を覆うカバーの隙間から内部に湿気が入らないようにすると共に同一感度の蛍光体を複数配置することで歩留りを向上し得る熱蛍光線量計を提供することにある。

本発明の熱蛍光線量計は、放射線量測定用の蛍光体を保持するベーステープと、前記ベーステープの外周部分を載置し得る段部と前記段部外周から前記ベーステープとの積層方向に立ち上がった周壁部とを備える枠体と、前記周壁部内で前記ベーステープの前記蛍光体側を覆うカバーと、前記ベーステープ及び前記カバーの各外周部分を前記段部との間に挟持するリングとを有し、前記枠体と前記リングとが同一金属であり、前記周壁部のかしめにより前記枠体と前記リングとが固着された構成とする。

本発明によれば、環状枠体に設けた段部と、環状枠体の内壁にはめ込まれるリングとにより、蛍光体を保持するベーステープ及び蛍光体を覆うカバーの外周部分を挟持した状態でリングを環状枠体にカシメなどにより固着して、蛍光体を収容する空間を密封したことから、カバー内に湿気が入って蛍光体に悪影響を及ぼすことが防止される。また、環状枠体とベーステープとカバーとリングとがユニット化されるため、そのユニット化されたものを１ユニットとして取り扱うことができる。例えばプレートに最大４つのユニットを配置可能にし、１、２種類のユニット（蛍光体）を１〜４つ配置した熱蛍光線量計において、同種類の２〜４つの蛍光体間で感度に大きな差が出ないように感度測定をユニット単位で行えるようにすることで組立前に選別でき、歩留りの悪化を防止し得る。なお、このとき、前記環状枠体のカシメなどにより、前記リングを環状枠体と密着させることにより、ベーステープとカバーテープの密着を行ことができる。

本発明による熱蛍光線量計を用いたＴＬバッジの例を示す全体斜視図蛍光体ユニットの構成を示す分解斜視図である。蛍光体ユニットの組み上がり状態を示す要部断面図ＴＬバッジの使用状態における側断面図蛍光体ユニットの測定要領を示す模式図

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、放射線量測定用の蛍光体を保持するベーステープと、前記ベーステープの外周部分を載置し得る段部と前記段部外周から前記ベーステープとの積層方向に立ち上がった周壁部とを備える枠体と、前記周壁部内で前記ベーステープの前記蛍光体側を覆うカバーと、前記ベーステープ及び前記カバーの各外周部分を前記段部との間に挟持するリングとを有し、前記枠体と前記リングとが同一金属であり、前記周壁部のかしめにより前記枠体と前記リングとが固着された構成とする。

これによると、枠体に設けた段部と、枠体の内壁にはめ込まれるリングとにより、蛍光体を保持するベーステープ及び蛍光体を覆うカバーの外周部分を挟持した状態でリングを枠体にカシメにより固着して、蛍光体を収容する空間を密封したことから、カバー内に湿気が入って蛍光体に悪影響を及ぼすことが防止される。また、枠体とベーステープとカバーとリングとがユニット化されるため、そのユニット化されたものを１ユニットとして取り扱うことができる。例えばプレートに最大４つのユニットを配置可能にし、１、２種類のユニット（蛍光体）を１〜４つ配置した熱蛍光線量計において、同種類の２〜４つの蛍光体間で感度に大きな差が出ないように感度測定をユニット単位で行えるようにすることで組立前に選別でき、歩留りの悪化を防止し得る。なお、このとき、前記枠体のカシメなどにより、前記リングを枠体と密着させることにより、ベーステープとカバーテープの密着を行うことができる。

また、枠体とリングとの材料を同一にすることから、測定値を安定化し得る。蛍光体材料としては、人体とほぼ等価な実効原子番号（７．２６）をもつホウ酸リチウム系蛍光体と、高感度を有する硫酸カルシウム蛍光体（実効原子番号１５．３）とがあり、ホウ酸リチウム系蛍光体は３種類に分類され、これら４種類の蛍光体を測定目的に応じて用いられることから、それぞれに応じて測定感度に悪影響を与えない材料で枠体とリングとを形成するとよい。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記枠体と前記リングとは、前記蛍光体がＬｉＢ系（ホウ酸リチウム系）の場合にはアルミニウム材からなる構成とする。

これによると、ＬｉＢ系（ホウ酸リチウム系）の蛍光体による測定において、枠体及びリングの材質による影響が無く、正確な測定を行うことができる。

また、第３の発明は、前記１の発明において、前記枠体と前記リングとは、前記蛍光体がＣａＳ系（硫酸カルシウム系）の場合には真鍮材からなり、かつ前記枠体を支持するホルダに、前記枠体の軸線方向両側で挟むように鉛板が設けられている構成とする。

これによると、ＣａＳ系（硫酸カルシウム系）の蛍光体の場合には、Ｘ線に対する感度が高すぎるため、枠体の前後（枠体の軸線方向両側）に鉛板を設け、更に枠体の材質を真ちゅうとすることで、前後だけでなく、斜め方向からのＸ線を遮蔽することにより、Ｘ線の蛍光体への照射方向に対する依存性を小さくすることができ、測定の安定化を達成し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明による熱蛍光線量計を用いたＴＬ（ｔｈｅｒｍｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）バッジの例を示す全体斜視図である。図示例のＴＬバッジ１は、長方形状の扁平箱形のケース２（ホルダ）と、ケース２の長手方向に挿抜自在な細長平板状のプレート３と、プレート３にその長手方向に並べて配置されかつ取り付け取り外し自在な蛍光体ユニット５とにより構成される。

プレート３には、長手方向に並べられた４つの円形状の保持孔４が設けられている。保持孔４には円盤状の蛍光体ユニット５が装着される。保持孔４は、蛍光体ユニット５を若干の遊びをもって収容し得る内径の大きさで、かつ蛍光体ユニット５の外周部を載置状態に支持し得る内向フランジ部４ａを有する形状に成型されている。なお、図１では蛍光体ユニット５は１つのみ図示されているが、４つの保持孔４にそれぞれ蛍光体ユニット５を入れて、プレートをケース２に没入（挿入）する。

図２は、蛍光体ユニット５の構成を示す分解斜視図である。蛍光体ユニット５は、保持孔４の内向フランジ部４ａに載置される大きさの円形の環状枠体６と、上面に蛍光体７が一体的に載せられかつ環状枠体６に収容されるベーステープ８と、蛍光体７を含むベーステープ８の上面の全体を覆う透明カバー９と、ベーステープ８及び透明カバー９を環状枠体６に固定するためのリング１０とにより構成される。

図３は、蛍光体ユニット５の組み上がり状態を示す要部断面図である。環状枠体６は、その外周を形成する周壁部６ａと、周壁部６ａの内側の基部から半径方向内向きに成型された段部６ｂとにより扁平な皿状に形成されている。なお、環状枠体６の底壁を形成する段部６ｂは周壁部６ａから所定長だけ延出されており、底壁の中央部分には段部６ｂの内周部により円形に成型された開口６ｃが設けられている。

ベーステープ８は、例えばポリイミド樹脂に炭素粉末を混入したものにより形成されるとよく、それにより高い耐熱性及び遮光性が確保される。また、透明カバー９は、例えばテフロン（登録商標）により形成されるとよく、それにより透明性及び耐熱性が確保される。これらベーステープ８と透明カバー９との外径は、それぞれ環状枠体６の周壁部６ａの内径と同一もしくは略小径にされている。段部６ｂの図３における上面に、ベーステープ８の外周部分と透明カバー９の外周部分とがこの順に積層される。

段部６ｂに載置されたベーステープ８の外周部に透明カバー９の外周部分が積層された状態で、透明カバー９の外周部分の上に円環状のリング１０がさらに積層される。リング１０は、周壁部６ａの内周面に略密接する外径となる大きさに成型され、かつ段部６ｂの内向延出長さと略同一幅及び周壁部６ａの高さよりは低い厚さの矩形断面形状に形成されている。

リング１０を上記したように積層し、かつリング１０の外周面と周壁部６ａの内周面とを接着することにより、段部６ｂとリング１０との間にベーステープ８及び透明カバー９の外周部分が挟持される。このようにして、リング１０と共にベーステープ８及び透明カバー９が環状枠体６に一体的に固定され、環状枠体６・ベーステープ８・透明カバー９・リング１０によりユニット化された蛍光体ユニット５が形成される。なお、リング１０を環状枠体６に固着する方法としては、接着に限られるものではなく、例えば図３の矢印Ａに示されるように周壁部６ａの適所を内側にかしめて、リング１０を固定するようにしてもよい。

透明カバー９におけるリング１０の内周縁から半径方向内側部分には、図３によく示されるようにベーステープ８側とは相反する側にドーム状に膨出されたドーム部９ａが形成されている。このドーム部９ａとベーステープ８との間の空間１１に、ベーステープ８の上面に配設（保持）された蛍光体７が受容（収容）され、上記したリング１０の固定により空間１１が外部に対して密封されている。

蛍光体７の材料としては、例えば、人体とほぼ等価な実効原子番号（７．２６）をもつホウ酸リチウム系蛍光体として、天然の^ｎＬｉ、^ｎＢを同位体濃縮した^６Ｌｉ、^７Ｌｉおよび^１０Ｂ、^１１Ｂを組み合わせた^６Ｌｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７（Ｃｕ）と^７Ｌｉ_２ ^１１Ｂ_４Ｏ_７（Ｃｕ）と、および非濃縮の^ｎＬｉ_２ ^ｎＢ_４Ｏ_７（Ｃｕ）との３種類があり、高感度を有する硫酸カルシウム蛍光体ＣａＳＯ_４（Ｔｍ）とがあり、これら４種類の蛍光体を測定目的に応じて用いるとよい。

なお、^ｎＬｉ_２ ^ｎＢ_４Ｏ_７（Ｃｕ）は、生体等価なＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７にＣｕを活性体として添加して蛍光体としたものであり、γ、Ｘ、β線の他、熱中性子に対して感度を有する。^７Ｌｉ_２ ^１１Ｂ_４Ｏ_７（Ｃｕ）は、^ｎＬｉ_２ ^ｎＢ_４の代わりに同位体濃縮材料^７Ｌｉ_２ ^１１Ｂ_４を用いたものであり、中性子にはほとんど感度を有しないが、γ、Ｘ、β線に対する特性は^ｎＬｉ_２ ^ｎＢ_４Ｏ_７（Ｃｕ）と等価である。^６Ｌｉ_２ ^１０Ｂ_４Ｏ_７（Ｃｕ）は、^ｎＬｉ_２ ^ｎＢ_４の代わりに同位体濃縮材料^６Ｌｉ_２ ^１０Ｂ_４を用いたものであり、熱中性子に大きな感度を有し、γ、Ｘ、β線に対する特性は^ｎＬｉ_２ ^ｎＢ_４Ｏ_７（Ｃｕ）と等価である。

また、ＣａＳＯ_４（Ｔｍ）は、非生体等価のＣａＳＯ_４にＴｍを活性体として添加して蛍光体としたものであり、γ・Ｘ線に高感度なため、金属シールドと共に低線量のγ・Ｘ線の測定に用いられる。また、金属シールド無しでは低エネルギーのγ・Ｘ線に過大な応答を示すので、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７（Ｃｕ）系の蛍光体を組み合わせて、γ・Ｘ線のエネルギー評価に用いられる。なお、中性子線にはほとんど感度を有しない。

また、熱蛍光線量計において、測定目的や線種に対応していろいろなシールド材料を用いることがある。Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７（Ｃｕ）（以下ＬｉＢとする。）系を用いた場合には、例えば、深部線量当量（皮膚下１ｃｍ）の評価には、蛍光体ユニット５の厚みが１６０ｍｇ／ｃｍ^２の場合に８４０ｍｇ／ｃｍ^２のＡＢＳ材のハンガを組み合わせて１０００ｍｇ／ｃｍ^２の樹脂シールドが用いられる。皮膚表面線量（皮膚下７ｍｇ／ｃｍ^２のβ線吸収線量）の測定には５０ｍｇ／ｃｍ^２のシールドが使われ、同位体濃縮蛍光体を用いた中性子線量の測定にはＣｄ（カドミウム）シールドが熱中性子吸収用、Ｓｎ（錫）シールドがγ線補償用として使われる。ＣａＳＯ_４（Ｔｍ）（以下ＣａＳとする。）の場合には、樹脂シールド、Ｐｂ（鉛）シールドがそれぞれγ・Ｘ線のエネルギー評価や低線量の測定評価に使われる。

本ＴＬバッジ１の場合には、ケース２の材質をＡＢＳ樹脂とし、プレート３の材質をノリル樹脂としている。図１に示されるように、ケース２の上下面（図では上面のみ示されている）に６つの矩形の窪み２ａが設けられている場合があり、各窪み２ａには平板状のシールド体１２が貼り合わされる。なお、２箇所にリング１０及びしゃ光フィルム１３ａを設けた２窓形や、全て（４箇所の裏表）にシールド体１２を８枚貼った無窓形があり、測定目的に応じて使い分けることができる。

図４はＴＬバッジ１の使用状態における要部側断面図である。図の上側が装着状態における表面側であり、図の下側が人体側となる。図に示されるように、蛍光体ユニット５は、透明カバー９側を下側にして配設されている。

蛍光体ユニット５におけるベーステープ８は厚さ約１００μｍのカーボン含有の高耐熱ポリイミドフィルムからなり、蛍光体７は平均粒径約９０μｍのものが略一層に形成され、透明カバー９はテフロン（登録商標）材からなるものであってよい。上記したように、蛍光体７はベーステープ８と透明カバー９とにより外部に対して遮断されており、蛍光体７にゴミや埃等が付着することが防止されている。なお、層の厚さ１５ｍｇ／ｃｍ^２となる蛍光体７は、１１ｍｇ／ｃｍ^２（ベーステープ８）及び３ｍｇ／ｃｍ^２（透明カバー９）でカバーされている形態となる。このような薄型の蛍光体ユニット５を用いることにより、皮膚線量の測定が可能となる。

図５は蛍光体ユニット５の測定要領を示す模式図である。検出機は、光加熱方式であってよく、ベーステープ８側に赤外線を出射するタングステンランプ１４が配設され、タングステンランプ１４の蛍光体ユニット５側にはＳｉフィルタ１５が配設され、Ｓｉフィルタ１５と蛍光体ユニット５との間には集光チューブ１６が配設されている。蛍光体ユニット５の透明カバー９側には光学フィルタ１７を介してＰＭ管１８が配設されている。

タングステンランプ１４からの光は、Ｓｉフィルタ１５により波長１．２μｍ以下の可視光が取り除かれる。Ｓｉフィルタ１５を通過した赤外光が、集光チューブ１６により蛍光体ユニット５のベーステープ８に集光される。ベーステープ８は、上記したようにカーボン含有の高耐熱ポリイミドフィルムにより形成されており、Ｓｉフィルタ１５を通過した光の中の赤外光を吸収して温度が上昇し、蛍光体７を加熱する。

蛍光体７は、約３５０℃まで昇温されるが、その昇温に要する時間は１秒以内である。なお、タングステンランプ１４を３回点灯する。１回目の点灯でプリアニールを行い、２回目の点灯で測定を行って、３回目の点灯で残線量の消去を行う。このようにして蛍光体ユニット５の測定を行うことができ、１つの蛍光体ユニット５の測定〜アニールに要する時間は約３秒で済む。

このように本発明によれば、１種類の蛍光体７を設けたエレメントを１つの蛍光体ユニット５としたことから、ユニット毎に取り扱うことができ、例えば同一種類の蛍光体７を２つずつプレート３に配設したＴＬバッジ１を用意する場合に、それら同一種類の蛍光体７の感度が許容値内に入るよう、ユニット単位で測定、選別することができるため、歩留りが良い。

また、環状枠体６にリング１０を固着して、ベーステープ８と透明カバー９とを挟持することから、蛍光体７を受収容する空間の密封性を容易に確保することができる。例えばリング１０の平面度をある程度高精度にすることにより、環状枠体６の周壁部６ａのかしめだけで、リング１０と段部６ｂとの間に挟持された状態のベーステープ８と透明カバー９との外周部の密着度を高く確保し得る。これにより、蛍光体７に対する湿気やゴミまたは埃等からの保護を確保し得る蛍光体ユニット５の組立を容易に行うことができ、蛍光体７を蛍光体ユニット５単位で取り扱うことに何等問題が生じることがない。

また、蛍光体７の上記各材料に応じて、測定感度に悪影響を与えない材料で環状枠体６とリング１０とを形成するとよく、例えば環状枠体６とリング１０とを同一金属により形成するとよい。このように、環状枠体６とリング１０とを同一金属にすることにより、放射線に対する影響が同一となり、測定値を安定化し得る。

また、蛍光体７がＬｉＢの場合には環状枠体６とリング１０とをアルミニウム材により形成するとよい。この場合には、ＬｉＢの蛍光体７による測定において、環状枠体６及びリング１０の材質による影響が無く、正確な測定を行うことができる。

また蛍光体７がＣａＳの場合には、環状枠体６と１０リングとを真鍮材により形成し、さらに環状枠体６の前後に鉛板を設けるとよい。ＣａＳの蛍光体７の場合には、Ｘ線に対する感度が高すぎるため、環状枠体６の斜め方向からのＸ線に対しても反応してしまうことから、環状枠体６の材質を比重の大きい真ちゅう材を選定することでそのような斜め方向からのＸ線を遮蔽することにより、Ｘ線の蛍光体７への照射方向に対する依存性を小さくすることができ、測定の安定化を達成し得る。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

本発明にかかる熱蛍光線量計は、蛍光体を収容する空間の密封性が確保されると共に、ユニット単位で取り扱うことから同種類の蛍光体を２つ以上配設する場合に容易に感度を合わせることができ、測定の正確性が確保されるため、蛍光線量計として有用である。

１ＴＬバッジ
５蛍光体ユニット
６環状枠体
６ａ周壁部
６ｂ段部
７蛍光体
８ベーステープ
１０リング

Claims

放射線量測定用の蛍光体を保持するベーステープと、前記ベーステープの外周部分を載置し得る段部と前記段部外周から前記ベーステープとの積層方向に立ち上がった周壁部とを備える枠体と、前記周壁部内で前記ベーステープの前記蛍光体側を覆うカバーと、前記ベーステープ及び前記カバーの各外周部分を前記段部との間に挟持するリングとを有し、
前記枠体と前記リングとが同一金属であり、前記周壁部のかしめにより前記枠体と前記リングとが固着されることを特徴とする熱蛍光線量計。
前記枠体と前記リングとは、前記蛍光体がＬｉＢ系の場合にはアルミニウム材からなることを特徴とする請求項１に記載の熱蛍光線量計。
前記枠体と前記リングとは、前記蛍光体がＣａＳ系の場合には真鍮材からなり、かつ前記枠体を支持するホルダに、前記枠体の軸線方向両側で挟むように鉛板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱蛍光線量計。