JP6686487B2 - Radiation detector - Google Patents
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Description
本発明は、放射線量を計測する放射線検出装置に関する。 The present invention relates to a radiation detection device that measures a radiation dose.
従来より使用されている放射線被ばく量の計測器具として線量計がある。線量計の内部には、放射線検出素子が配置され、放射線量の計測を可能としている。特許文献1は、放射線検出素子を備えた放射線検出装置を開示しており、放射線のエネルギー特性を所定の範囲内に収めるため、放射線検出素子の有感面側に金属製のフィルタを配置している。また、特許文献1では、低エネルギー領域のX線(又はγ線)のエネルギー特性を確保すべく、フィルタに貫通孔を形成している。 There is a dosimeter as a radiation exposure dose measuring instrument that has been conventionally used. A radiation detection element is arranged inside the dosimeter to enable measurement of radiation dose. Patent Document 1 discloses a radiation detection apparatus including a radiation detection element. In order to keep the energy characteristic of radiation within a predetermined range, a metal filter is arranged on the sensitive surface side of the radiation detection element. There is. Further, in Patent Document 1, through-holes are formed in the filter in order to ensure the energy characteristics of X-rays (or γ-rays) in the low energy region.
しかしながら、放射線検出素子に対して斜め方向から照射された放射線は、フィルタの厚み内に斜め方向に進入して有感面に向かうことになる。従って、有感面にまで到達するまでのフィルタの実効的な厚みが鉛直方向に比べて長くなり、鉛直方向に対する角度が大きくなる程、実効的な厚みが増してエネルギー特性が悪くなる。このため、低エネルギーの放射線に対してはエネルギー特性が大幅に低下して良好なエネルギー特性が得られない、という問題があった。 However, the radiation applied to the radiation detection element in the oblique direction enters the thickness of the filter in the oblique direction toward the sensitive surface. Therefore, the effective thickness of the filter until it reaches the sensitive surface becomes longer than that in the vertical direction, and the larger the angle with respect to the vertical direction, the more effective thickness increases and the energy characteristics deteriorate. Therefore, there has been a problem that the energy characteristics are significantly deteriorated with respect to low-energy radiation, and good energy characteristics cannot be obtained.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、斜め方向から照射される放射線に対しても良好なエネルギー特性を得ることができる放射線検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a radiation detection apparatus that can obtain good energy characteristics even with respect to radiation emitted from an oblique direction.
本発明の放射線検出装置は、所定の基板上に実装されるセンサユニットを備えた放射線検出装置であって、前記センサユニットは、放射線検出素子と、前記放射線検出素子の有感面側に配置されたエネルギーフィルタと、前記放射線検出素子を覆う第1シールドとを有し、前記エネルギーフィルタは、前記有感面に対向する位置でフィルタ厚方向に貫通する孔を含む肉厚部と、当該肉厚部の周りに位置する肉薄部とを備え、前記肉厚部は、前記肉薄部より相対的に厚みが大きく形成され、前記第1シールドに形成された貫通穴内を貫通し、前記放射線検出素子に接着又は貼り付けられることを特徴とする。 A radiation detection apparatus of the present invention is a radiation detection apparatus including a sensor unit mounted on a predetermined substrate, wherein the sensor unit is arranged on a radiation detection element and a sensitive surface side of the radiation detection element. Energy filter and a first shield that covers the radiation detection element, and the energy filter has a thick portion including a hole penetrating in the filter thickness direction at a position facing the sensitive surface, and the thickness. A thin portion located around the portion, the thick portion is formed to have a relatively larger thickness than the thin portion , penetrates through a through hole formed in the first shield, the radiation detection element attached adhesive or paste, characterized in Rukoto.
この構成によれば、斜め方向から照射された放射線がエネルギーフィルタ内を通過して有感面に到達するまでの実効的な厚みを小さくでき、斜め方向から照射される放射線に対するエネルギー特性(特に低エネルギーに対する感度特性)を安定して向上させることができる。 According to this configuration, the effective thickness of the radiation emitted from the oblique direction until it reaches the sensitive surface after passing through the energy filter can be reduced, and the energy characteristics (especially low energy) with respect to the radiation emitted from the oblique direction can be reduced. The sensitivity characteristic to energy) can be stably improved.
本発明によれば、従来に比べて斜め方向から照射される放射線に対しても良好なエネルギー特性を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain good energy characteristics even with respect to radiation emitted from an oblique direction, as compared with the conventional case.
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。また、以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, but can be implemented by being modified appropriately within the scope of the invention. In addition, in the following drawings, a part of the configuration may be omitted for convenience of description.
図1は、実施の形態に係る放射線検出装置の縦断面図である。図1に示すように、放射線検出装置10は、筐体11内に配置されたセンサユニット13、プリント基板(基板)14、報知部16及び表示部17を備えている。センサユニット13は、プリント基板14上に実装されて電気的に接続され、金属製のシールド(第2シールド)18によって覆われている。シールド18は、センサユニット13への電磁波の進入を抑える。報知部16は、プリント基板14のCPUにて処理した信号により、警告音等を報知するブザーやスピーカ等からなる。表示部17は、センサユニット13において検出した放射線量等を表示する。装着部20は、衣服等に放射線検出装置10を装着可能に設けられる。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a radiation detection apparatus according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
図2は、センサユニットの正面図である。図3は、図2のA−A線断面図である。図2及び図3に示すように、センサユニット13は、プリント基板等からなるセンサユニット用基板24に実装された放射線検出素子25と、放射線検出素子25の有感面26側に配置されたエネルギーフィルタ28と、電磁波を遮蔽するための金属シールド(第1シールド)29とを有している。センサユニット用基板24には、放射線検出素子25からの出力を処理する不図示の増幅回路や部品等が搭載される。
FIG. 2 is a front view of the sensor unit. FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
放射線検出素子25は、例えば、シリコンのpn接合からなるダイオード構造等である。ダイオード構造の放射線検出素子25では、pn接合部に所定の大きさの空乏層を形成するように逆方向のバイアス電圧が印加されて使用され、この空乏層内で放射線によって直接及び間接に生成される電子及び正孔を電流パルスとして出力する。なお、放射線検出素子25の構成はこれに限定されるものではない。
The
図4は、図3の部分拡大図である。図4に示すように、放射線検出素子25は、有感部31と、有感部31の表面を除いて、有感部31の周囲に位置する支持部32とを有する。有感部31の表面が有感面26となる。有感面26の大きさは、例えば、数mm角で形成される。
FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIG. 4, the
放射線検出素子25の感度は放射線エネルギーによって大きく変化する。よって、このエネルギー特性を所定範囲内に収めるべく、エネルギーフィルタ28が放射線検出素子25の有感面26側に配置されている。
The sensitivity of the
エネルギーフィルタ28は、有感面26に対向する位置に設けられた肉厚部34と、肉厚部34の周りに設けられた肉薄部35とを備えている。肉厚部34は、肉薄部35より相対的に厚みが大きく形成され、肉薄部35におけるエネルギーフィルタ28のフィルタ厚方向(Z方向、エネルギーフィルタ28の表面に対する垂直方向)少なくとも一面側から肉厚部34がはみ出るように形成されている。本実施の形態では、肉薄部35のフィルタ厚方向両側から肉厚部34がはみ出ている。
The
肉厚部34は、フィルタ厚方向(Z方向)に貫通する孔36を備えている。この孔36は、放射線入射面34a側と、その反対側の放射線検出素子25との対向面34b側との双方で開口している。図4では、孔36の内周面は、フィルタ厚方向に平行に形成されているが、内周面がフィルタ厚方向に対して多少傾斜した形状であったり、多少のうねりがあったりしてもよい。
The
肉厚部34は、放射線検出素子25に貼付部材38を介して貼り付けられている。そして、肉厚部34は、金属シールド29に形成された貫通孔29aを貫通し、図4中の上端部が金属シールド29の上面より突出するように設けられる。なお、肉厚部34は、放射線検出素子25に取り付けられていればよく、貼付部材38はテープや接着剤とすることができる。
The
肉厚部34と肉薄部35とは別体で形成され、肉薄部35は金属シールド29の上面に貼付部材38を介した貼付あるいは接着によって装着されている。肉薄部35には肉厚部34の外周形状に対応する開口部40が形成され、この開口部40内に肉厚部34が略ぴったりと挿入された状態となっている。従って、肉厚部34と肉薄部35とは別体でありつつ、肉薄部35が肉厚部34に隣接しながら囲うように配置されている。
The
肉薄部35は、一様(均一)な厚みとなる2枚の板状体を積層して構成される。それら2枚の板状体については、厚みが同一でも異なっていてもよい。また、図2では、2枚の板状体の平面形状が異なる場合を図示したが、同一形状としてもよい。本実施の形態では、2枚の板状体の位置合わせを容易にするため、それぞれの一辺の位置を揃えたときに、各板状体に形成された開口部40の位置が一致するように形成されている。
The
エネルギーフィルタ28を構成する肉厚部34及び肉薄部35の2枚の板状体は、銅やタンタル、錫等の金属フィルタであり、所望のエネルギー特性を得るためにそのフィルタ厚が選定されている。
The two plate-like members of the
前記フィルタ厚方向、つまり、図2で示した方向から見たときに、肉厚部34の孔36は有感面26に収まる形状に形成されている。また、肉厚部34は有感面26が収まる外周形状に形成されている。従って、孔36の開口形状、有感面26、肉厚部34の外周形状の順に大きくなる平面サイズに形成されている。
When viewed from the filter thickness direction, that is, the direction shown in FIG. 2, the
図4に戻り、フィルタ厚方向(Z方向)から照射される放射線R1については、照射方向が肉厚部34の孔36の貫通方向と一致しているため、放射線R1の一部は孔36を通って有感面26に到達する。従って、低エネルギー(約30keV〜50keV程度)の放射線R1を、所定感度に相当する量だけ放射線検出素子25の有感面26にまで到達させることができる。
Returning to FIG. 4, as for the radiation R1 emitted from the filter thickness direction (Z direction), since the irradiation direction coincides with the penetrating direction of the
一方、フィルタ厚方向(Z方向)に対して斜めに傾いた方向から照射される放射線R2は、その傾斜角が図示した角度においては、肉薄部35を通過してから肉厚部34を通過して有感面26に入射される。このとき、放射線R2がエネルギーフィルタ28内を斜め方向に通過し、有感面26にまで到達するまでの実効的な厚みは、肉薄部35を薄くした距離L1分だけ小さくできる。従って、放射線R2においては、実効的な厚みは、L2となる。
On the other hand, the radiation R2 emitted from a direction obliquely inclined with respect to the filter thickness direction (Z direction) passes through the
このような実施の形態によれば、肉厚部34の周りに相対的に厚みが小さい肉薄部35を設けたので、エネルギーフィルタ28において、斜め方向からの放射線R2が有感面26に到達するまでの実効的な厚みを小さくできる。これにより、斜め方向から照射される放射線R2、特に低エネルギーの放射線R2を有感面26にまで効果的に到達させることができる。放射線R2の方向は一例であり、図2で示した方向(フィルタ厚方向)から見たときに、有感面26に向かう360°の何れの方向の放射線においても、肉薄部35を通過して有感面26に入射する放射線であれば、同様に実効的な厚みを小さくできる。これにより、かかる放射線の減衰量を小さくでき、フィルタ厚方向に対して種々の角度及び傾斜方向となる低エネルギーの放射線に対し、エネルギー特性を良好にし、且つ、方向特性も担保することができる。
According to such an embodiment, since the
また、隣接する肉厚部34と肉薄部35とを別体に形成したので、肉厚部34をリング状や筒状、穴明き片状とし、肉薄部35を開口部40が形成された板状体として加工容易な形状にすることができる。これにより、加工工数や加工時間の削減を通じて、製品コストを低減させることができる。しかも、肉薄部35は複数の板状体を積層しているので、肉薄部35の積層枚数を変えたり、一部又は全部の板状体の大きさや形状を変更したりすることで、所望のエネルギー特性を選定できる。
Further, since the adjacent
更に、放射線検出素子25に肉厚部34を貼付又は接着したので、金属シールド29に肉厚部34を接着する場合に比べ、センサユニット13全体としての厚みを小さくすることができる。但し、センサユニット13の厚みに制約等がなければ、金属シールド29に肉厚部34を接着等することを妨げるものでない。また、肉薄部35を金属シールド29に貼付したので、センサユニット用基板24に金属シールド29を装着した後に、肉薄部35を着脱することができる。
Furthermore, since the
また、上述のように孔36の開口形状、有感面26、肉厚部34の外周形状の順に大きくなる平面サイズに形成したので、孔36の対向面34bを通過した放射線は全て有感面26に入射させることができる。更には、有感面26に入射する放射線は、孔36及び肉厚部34の厚み内の少なくとも一方を通過させることができ、安定したエネルギー特性の向上に寄与することができる。
In addition, as described above, since the opening size of the
また、肉薄部35の開口部40内に肉厚部34が挿入されるので、肉薄部35を金属シールド29に貼付するときに、開口部40内に肉厚部34を挿入して肉薄部35を位置決めすることができる。
Further, since the
本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、材質、方向については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment and can be implemented with various modifications. Further, there are no particular restrictions on the numerical values, dimensions, materials, and directions described in the above embodiments. Other changes can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、肉薄部35の構成は、図5Aから図5Cに示す構成に代替することができる。図5Aから図5Cは、変形例に係るエネルギーフィルタの説明用断面図である。図5Aのエネルギーフィルタ28では、肉薄部50が単一の板状体若しくは片状体によって形成されている。この肉薄部50においても肉厚部34より相対的に厚みが小さく形成される。
For example, the structure of the
図5Bのエネルギーフィルタ28では、肉薄部51が肉厚部34から離れるに従って厚みが次第に小さくなる円錐台形状に形成されている。従って、肉薄部51の表面はテーパ面によって形成される。また、図5Cのエネルギーフィルタ28では、肉薄部52が肉厚部34から離れるに従って厚みが次第に小さくなりつつ、膨んだ表面形状に形成されている。このように肉薄部51、52の厚みを変化させることによって、肉薄部51、52での放射線の減衰量を変えることができ、所望のエネルギー特性や方向特性が得られるようにすることができる。
In the
また、上記実施の形態では、肉薄部35の両面側から肉厚部34がはみ出る構成としたが、肉薄部35及び肉厚部34の図4中各上面を面一となるよう揃えたり、金属シールド29の内側に肉薄部35を設け、それらの図4中各下面を面一となるよう揃えてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、肉厚部34や孔36の平面形状は、円形でなくてもよいが、円形とした方が方向特性を安定させ易くなる。
Further, the planar shapes of the
10 放射線検出装置
13 センサユニット
14 プリント基板(基板)
18 シールド(第2シールド)
25 放射線検出素子
26 有感面
28 エネルギーフィルタ
29 金属シールド(第1シールド)
34 肉厚部
35 肉薄部
36 孔
10
18 Shield (second shield)
25
34
Claims (8)
前記センサユニットは、放射線検出素子と、前記放射線検出素子の有感面側に配置されたエネルギーフィルタと、前記放射線検出素子を覆う第1シールドとを有し、
前記エネルギーフィルタは、前記有感面に対向する位置でフィルタ厚方向に貫通する孔を含む肉厚部と、当該肉厚部の周りに位置する肉薄部とを備え、
前記肉厚部は、前記肉薄部より相対的に厚みが大きく形成され、前記第1シールドに形成された貫通穴内を貫通し、前記放射線検出素子に接着又は貼り付けられることを特徴とする放射線検出装置。 A radiation detection apparatus comprising a sensor unit mounted on a predetermined substrate,
The sensor unit has a radiation detection element, an energy filter arranged on the sensitive surface side of the radiation detection element, and a first shield that covers the radiation detection element ,
The energy filter includes a thick portion including a hole penetrating in the filter thickness direction at a position facing the sensitive surface, and a thin portion located around the thick portion,
Radiation the thick portion, wherein the thin portion from relatively thick larger, the through the first shield formed through hole, and wherein the Rukoto attached adhesive or laminated to the radiation detecting element Detection device.
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