JP6746932B2 - 放射線検出装置 - Google Patents

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。

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からなる放射線検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。放射線検出装置の内部には、放射線検出素子を含む放射線検出器が配置され、放射線量の計測を可能としている。

特開２００７−２４４９７号公報

放射線検出装置においては、精度良く放射線を検出するために高いＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）性能が求められ、放射線検出素子に電磁波が進入することを抑えることが望まれていた。そこで、本発明者は、試行錯誤を繰り返して鋭意検討を行った結果、放射線検出素子の有感面に向かって進入する電磁波だけでなく、全方位から進入する電磁波の影響を受けることを知見し、この知見に基づいて本発明を案出した。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ＥＭＣ性能を向上させ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。

本発明の放射線検出装置は、所定の基板における一方の面に実装されて放射線を検出するセンサユニットと、前記基板の両面を覆って内部に前記センサユニットを収容する金属シールド体とを備え、前記金属シールド体は、前記基板の一方の面に設けられて前記センサユニットを覆う第１金属シールドと、前記基板の他方の面に設けられて前記センサユニットの実装部分に対応する領域を覆う第２金属シールドとを備え、前記第１金属シールド及び前記第２金属シールドは別体に設けられ、前記第１金属シールド及び前記第２金属シールドは、前記基板と平行に位置する主面部と、当該主面部の外縁から前記基板の厚さ方向に延びる側面部とをそれぞれ備えて別体に設けられ、前記第１金属シールド及び前記第２金属シールドは、それぞれの前記主面部が前記基板の厚み方向から見たときに概略同一形状に形成され、前記基板の面方向の取り付け位置が概略同一となることを特徴とする。

この構成によれば、センサユニットを含む基板の両面を金属シールド体が覆うので、センサユニットが実装される側の面に向かう電磁波だけでなく、その反対側の面へ向かう電磁波もセンサユニットに進入することを抑えることができる。これにより、基板の両面に向かう電磁波を金属シールドで遮蔽可能としてＥＭＣ性能を向上させることができ、放射線の検出精度を良好に保つことができる。

本発明によれば、センサユニットを収容する金属シールド体が基板の両面を覆うので、ＥＭＣ性能を向上させることができる。

実施の形態に係る放射線検出装置の縦断面図である。 プリント基板及びセンサユニットの正面図である。 図２の概略分解斜視図である。 プリント基板及び金属シールド体の概略斜視図である。 図４とは反対側から見たプリント基板及び金属シールド体の概略斜視図である。 磁気シールド体を取り付ける直前状態の説明用斜視図である。 磁気シールド体を取り付けた状態の説明用斜視図である。 図７を反対側から見た状態の説明用斜視図である。 電磁波吸収シートを取り付ける中途状態を示す説明用斜視図である。 取り付け後における電磁波吸収シートの形態の説明用斜視図である。 センサユニットへの電磁波遮蔽作用についての説明図である。

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。

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における一方の面となる表面１４ａに実装されている。また、プリント基板１４の表面１４ａ側及び他方の面となる裏面１４ｂ側は金属シールド体１８によって覆われている。センサユニット１３は金属シールド体１８の内部に収容され、金属シールド体１８によってセンサユニット１３への電磁波の進入が抑えられる。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。なお、図１の金属シールド体１８に取り付けられる、後述の磁気シールド体および電磁波吸収シートにおいては、図示を省略している。

続いて、放射線検出装置１０に内蔵されるプリント基板１４及びセンサユニット１３周りの構成について、かかる構成の製造手順に沿って説明する。この製造手順は、センサユニット取付工程、金属シールド体取付工程、磁気シールド体取付工程、電磁波吸収シート取付工程の順に実施される。

先ず、図２及び図３に示すように、センサユニット取付工程を実施する。図２は、プリント基板及びセンサユニットの正面図である。図３は、図２の概略分解斜視図である。センサユニット取付工程は、プリント基板１４の表面１４ａにセンサユニット１３を接着等によって実装することによって行われる。接着においては、プリント基板１４の表面１４ａとセンサユニット１３との間にスペーサ等を介在させてもよく、接着に代えて両面テープによる貼り付け等にてセンサユニット１３を実装してもよい。

ここで、センサユニット１３の構成について説明する。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と、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の近傍においてセンサユニット用基板２４に実装された増幅回路２６と、放射線検出素子２５及び増幅回路２６を覆うセンサ用金属シールド２８とを備えている。増幅回路２６は、放射線検出素子２５からの放射線検出信号を増幅し、増幅回路２６と同様にセンサ用金属シールド２８の内部に位置するＣＰＵ等の各種回路に出力する。

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。

センサ用金属シールド２８は、電気伝導率が高い銅やアルミニウム等を用いて形成される。センサ用金属シールド２８は、電磁波を遮蔽して内部にシールド空間を形成する箱状に形成されている。具体的には、センサユニット用基板２４と平行に位置する略方形状の主面部２８ａと、主面部２８ａの外縁となる四辺からセンサユニット用基板２４の厚み方向に延びる側面部２８ｂとを備えている。そして、側面部２８ｂの図３中下端部が、半田付け等によってセンサユニット用基板２４に取り付けられる。

上記センサユニット取付工程を実施した後、金属シールド体取付工程を実施する。この金属シールド体取付工程は、センサユニット１３をプリント基板１４の厚さ方向（図３中上下方向）両側から挟むように金属シールド体１８を配置する。そして、プリント基板１４に金属シールド体１８を半田付け等によって取り付ける。

ここで、金属シールド体１８について以下に説明する。金属シールド体１８は、電気伝導率が高い銅やアルミニウム等を用いて形成される。金属シールド体１８は、別体として設けられる第１金属シールド３１及び第２金属シールド３２を備えている。第１金属シールド３１は、プリント基板１４の表面１４ａにおいてセンサユニット１３の全体を覆うように設けられる。第２金属シールド３２は、プリント基板１４の裏面１４ｂに設けられる。各金属シールド３１、３２は、プリント基板１４の外周からはみ出さずに面内に収まるように設けられる。各金属シールド３１、３２においても、センサ用金属シールド２８と同様に電磁波を遮蔽して内部にシールド空間を形成する箱状に形成されている。具体的には、プリント基板１４と平行に位置する略方形状の主面部３１ａ、３２ａと、主面部３１ａ、３２ａの外縁となる四辺からプリント基板１４の厚さ方向に延びる側面部３１ｂ、３２ｂとを備えている。

第１金属シールド３１の主面部３１ａと第２金属シールド３２の主面部３２ａとは、図４及び図５にも示すように、その厚み方向から見たときに概略同一形状に形成されている。また、各金属シールド３１、３２におけるプリント基板１４の面方向の取り付け位置は、概略同一となっている。従って、第２金属シールド３２は、プリント基板１４を挟んで第１金属シールド３１に対向配置され、センサユニット１３の実装部分に対応する領域を覆うように設けられる。

図３に戻り、第１金属シールド３１における側面部３１ｂの図３中下端部及び第２金属シールド３２における側面部３２ｂの図３中上端部は、半田付けによってプリント基板１４に取り付けられる。プリント基板１４において、各側面部３１ｂ、３２ｂの取り付け位置には、各側面部３１ｂ、３２ｂの端部に沿って２列になって並ぶ複数の穴１４ｃが形成されている。これら穴１４ｃは、その並び方向に所定間隔（例えば、０．５〜１．０ｍｍ間隔）を隔てて形成され、側面部３１ｂ、３２ｂの全周或いは全周から一部除いた領域に亘って形成される。また、各側面部３１ｂ、３２ｂの端部は、２列となる穴１４ｃの列と列の間、或いは、何れか一方の列に重なるように配置される。穴１４ｃの内周面には銅メッキ（導電体）が施されており、各金属シールド３１、３２の半田付けに用いられた半田（導電体）が穴１４ｃ内に流れ込んで銅メッキと接触する。これにより、各金属シールド３１、３２をプリント基板１４に半田付けすることで、穴１４ｃの銅メッキと半田とによって第１金属シールド３１及び第２金属シールド３２が電気的に接続された状態となる。

上記金属シールド体取付工程を実施した後、磁気シールド体取付工程を実施する。図６は、磁気シールド体を取り付ける直前状態の説明用斜視図であり、図７は、磁気シールド体を取り付けた状態の説明用斜視図である。磁気シールド体取付工程では、図６に示すように、種々の切り込みを形成したフラットな磁気シールド体３５を用意する。そして、第１金属シールド３１の外周面に磁気シールド体３５を被せつつ、磁気シールド体３５における図６中点線で図示した山折り部３５Ａにて山折りし、一点鎖線で図示した谷折り部３５Ｂにて谷折りする。これにより、図７に示すように、第１金属シールド３１を外側から囲繞するように磁気シールド体３５が箱状に形成され、第１金属シールド３１のプリント基板１４側を除く５面側が磁気シールド体３５で覆われる。第１金属シールド３１の外周面に対し磁気シールド体３５は両面テープによる貼り付け等によって取り付けられる。

磁気シールド体３５においても、第１金属シールド３１に取り付けた状態で、プリント基板１４と平行に位置する略方形状の主面部３５ａと、主面部３５ａの外縁となる四辺からプリント基板１４の厚さ方向に延びる側面部３５ｂとを備える。側面部３５ｂの一部には延長面部３５ｃが連なって形成され、プリント基板１４の表面１４ａに沿うように設けられる。また、側面部３５ｂの他の一部には、図８にも示すように、プリント基板１４の端部に巻きつくように折り曲げられる巻付面部３５ｄが連なって形成される。

磁気シールド体３５は、ナノ結晶軟磁性材料であり、アモルファス合金を結晶化させることにより製造されたものが例示でき、外部からの磁気を遮断するよう内部に磁気シールド空間を形成する。特に、磁気シールド体３５では、ＧＨｚ帯の高周波の電磁波に対して良好なシールド効果を発揮する。

上記磁気シールド体取付工程を実施した後、電磁波吸収シート取付工程を実施する。図９は、電磁波吸収シートを取り付ける中途状態を示す説明用斜視図であり、図１０は、取り付け後における電磁波吸収シートの形態の説明用斜視図である。電磁波吸収シート取付工程では、図９に示すように、帯状に形成された電磁波吸収シート３８を用意する。電磁波吸収シート３８の幅は、磁気シールド体３５の側面部３５ｂの高さより若干大きく又は略同一に形成する。そして、磁気シールド体３５の外周側となる側面部３５ｂに沿って巻き付けるように電磁波吸収シート３８を折り曲げる。これにより、磁気シールド体３５の側面部３５ｂ側となる４面を一周囲うよう、電磁波吸収シート３８が角筒状（図１０参照）となって設けられる。磁気シールド体３５の外周面に対し電磁波吸収シート３８は両面テープによる貼り付け等によって取り付けられる。

電磁波吸収シート３８は、ゴムに金属粉末を均一に混合してからシート状に成形したものであり、透磁率特性、電磁波吸収特性に優れた材料からなる。電磁波吸収シート３８は、入射した電磁波を熱エネルギーに変換して磁気を損失させることで電磁波が吸収される。なお、磁気シールド体３５及び電磁波吸収シート３８は、放射線検出素子２５で検出する放射線のエネルギー特性に影響を及ぼさない、或いは、極めて微小な影響を及ぼすに過ぎないものである。

ここで、図１に戻り、筐体１１内面であってセンサユニット１３に対向する位置には、磁気シールド体５０が設けられる。この磁気シールド体５０は、上述した磁気シールド体３５と同様の材質とされて同様の機能を有している。従って、磁気シールド体５０が設けられた筐体１１内面においてもシールド効果を発揮させることができる。なお、磁気シールド体５０は、表示部１７の裏側や、筐体１１において磁気シールド体５０が設けられた反対側の内面に追加して設けてもよい。

図１１は、センサユニットへの電磁波遮蔽作用についての説明図である。図１１に示すように、センサユニット１３においては、種々の電磁的環境において電磁波Ｗが周囲の全方位から放射線検出素子２５に向かって進入しようとする。かかる電磁波Ｗについては、主として各金属シールド３１、３２によって遮蔽又は減衰され、放射線検出素子２５に進入する電磁波Ｗを抑制することができる。従って、本実施の形態では、基板１４の表面１４ａ側に向かう電磁波Ｗだけでなく裏面１４ｂ側に向かう電磁波Ｗについても、放射線検出素子２５に進入することを抑えることができる。この結果、放射線検出装置１０としてＥＭＣ性能を向上させることができ、放射線の検出精度を良好に保つことができる。

ここで、上述のように第１金属シールド３１及び第２金属シールド３２が電気的に接続されるので、それらの電位が均等化される。これにより、基板１４の表裏に位置する各金属シールド３１、３２のシールド効果を高めることができ、より良く電磁波Ｗの進入を抑制することができる。

また、第１金属シールド３１の表面１４ａに対向する端部からは、図１１の点線で示すように、第１金属シールド３１で遮蔽された電磁波Ｗ１が回り込もうとする。ところが、本実施の形態では、電磁波吸収シート３８を上述のように設けたので、電磁波Ｗ１が回り込もうとしても、同図の電磁波Ｗ２で示すように電磁波吸収シート３８に吸収させて弱めることができ、放射線検出素子２５への影響をより良く低減することができる。これにより、広範囲となる周波数帯域の電磁波に対し、耐ノイズ性を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、上述のようにセンサユニット１３への電磁波を遮蔽することができるので、ＥＭＣ性能を規定したＭＩＬ規格への適合を実現することができる。

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。

例えば、金属シールド体１８は、種々の変更が可能であり、基板１４の外縁からはみ出る形態としたり、更には上記実施の形態のように基板１４の表裏で別体とせずに基板１４の外縁を回り込むように形成して一体に形成してもよい。この構成においても、基板１４の表裏に位置する金属シールド体１８を穴１４ｃ内に流れ込む半田によって取り付け、基板１４の表裏に位置する金属シールド体１８を相互に電気的に接続してもよい。

また、電磁波吸収シート３８の取り付け位置は、金属シールド体１８の端部を回り込もうとする電磁波を吸収できる限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、磁気シールド体３５の四方の側面部３５ｂのうち、少なくとも一の側面部３５ｂに設けたり、主面部３５ａの全部又は一部領域に設けたりするようにしてもよい。

また、電磁波吸収シート３８は、第１金属シールド３１の側面部３１ｂと、磁気シールド体３５の側面部３５ｂとの間に挟まれるように設けてもよい。更に、磁気シールド体３５を省略した構成とし、電磁波吸収シート３８を第１金属シールド３１の外周側に設けてもよい。

また、センサユニット１３及びこれを覆う各部材は、基板１４の裏面１４ｂに設けてもよく、この場合、基板１４の裏面１４ｂが一方の面となり、表面１４ａが他方の面となる。

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）
１４ａ 表面（一方の面）
１４ｂ 裏面（他方の面）
１４ｃ 穴
１８ 金属シールド体（第２シールド）
２５ 放射線検出素子
２６ 増幅回路
２８ センサ用金属シールド
３１ 第１金属シールド
３１ｂ 側面部
３２ 第２金属シールド
３５ 磁気シールド体
３８ 電磁波吸収シート

Claims (8)

1. 所定の基板における一方の面に実装されて放射線を検出するセンサユニットと、
   前記基板の両面を覆って内部に前記センサユニットを収容する金属シールド体とを備え、
   前記金属シールド体は、前記基板の一方の面に設けられて前記センサユニットを覆う第１金属シールドと、前記基板の他方の面に設けられて前記センサユニットの実装部分に対応する領域を覆う第２金属シールドとを備え、前記第１金属シールド及び前記第２金属シールドは別体に設けられ、
   前記第１金属シールド及び前記第２金属シールドは、前記基板と平行に位置する主面部と、当該主面部の外縁から前記基板の厚さ方向に延びる側面部とをそれぞれ備えて別体に設けられ、
   前記第１金属シールド及び前記第２金属シールドは、それぞれの前記主面部が前記基板の厚み方向から見たときに概略同一形状に形成され、前記基板の面方向の取り付け位置が概略同一となることを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記基板には穴が複数形成され、当該穴内に設けた導電体によって前記第１金属シールド及び前記第２金属シールドが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記第１金属シールドを覆う磁気シールド体が設けられ、
   前記磁気シールド体は、前記基板と平行に位置する主面部と、当該主面部の外縁から前記基板の厚さ方向に延びる側面部と、当該側面部の一部に連なって形成されて前記基板の一方の面に沿う延長面部と、前記磁気シールド体の前記側面部の他の一部に連なって形成されて前記基板の端部に巻きつくように折り曲げられる巻付面部とを備えてい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装置。
4. 前記第１金属シールドの外周側には、電磁波吸収シートが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の放射線検出装置。
5. 前記第１金属シールドを覆う磁気シールド体が設けられ、当該磁気シールド体の外側には電磁波吸収シートが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の放射線検出装置。
6. 前記第１金属シールドは前記基板の厚さ方向に延びる側面部を備え、前記電磁波吸収シートは、前記側面部を囲う位置に設けられてい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装置。
7. 前記センサユニットは、放射線検出素子と、当該放射線検出素子を覆うセンサ用金属シールドとを備えていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の放射線検出装置。
8. 前記センサユニットは、前記センサ用金属シールドの内部に前記放射線検出素子からの放射線検出信号を増幅する増幅回路を備えていることを特徴とする請求項７に記載の放射線検出装置。

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