JPH03257391A - Ｘ線照射分布計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＸ線照射分布計測装置、特に原子力産業、放射
線医療、非破壊検査の分野において利用される各種Ｘ線
照射装置の照射野領域、線量強度分布等の照射分布を計
測する装置の構成に関する。

［従来の技術］ 従来から、Ｘ線照射装置、Ｘ線計測装置等においてＸ線
照射分布の測定が行われており、例えば照射面内の照射
位置等の照射野領域と線量強度分布の計測を行う場合に
は、輝尽性蛍光フィルム（イメージングプレート）を備
えた画像読取り装置が用いられ、この画像読取り装置に
より照射位置などの照射分布の特定が行われている。

また、照射線定量化による方法や、水ファントムを使用
したＧＭ管等による計測方法を用いて照射分布計測をす
ることも行われる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した輝尽性蛍光フィルムを用いる方
法では照射時における照射野領域と線量強度分布の同時
計測が不可能であるばかりか、画像解析及び照射線量定
量化に多くの時間を要するという問題がある。

また、水ファントムを使用したＧＭ管等による計測法で
は、ファントム容器に水を張るなどの手間が係り、しか
も情報処理を行う走査計測に多くの時間を要するし、装
置自体が大型化するという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、Ｘ線の照射野領域及び線量強度分布の照射分布
計測ができ、また測定を短時間かつ容易に行うことがで
きると共に、装置の軽量化を達成可能なＸ線照射分布計
測装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係るＸ線照射分布
計測装置は、蛍光性光ファイバをＸ軸方向に隣接して相
互に遮光される状態として配列したＸ方向配列層と、蛍
光性光ファイバをＹ軸方向に隣接して相互に遮光される
状態として配列したＹ方向配列層とを備え、上記Ｘ方向
層とＹ方向層とを重ねて、この両層の中間及び上下にＸ
線発光体を配設して暗箱内に収納し、上記蛍光性光ファ
イバの両端には放射線遮蔽及び磁気シールドがされた光
電変換素子を接続し、この光電変換素子の出力に基づい
てＸ線照射分布を計測するようにしたものである。

また、他の発明は、蛍光性光ファイバをＸ軸方向に相互
に遮光される状態として格子状に配列したＸ方向配列層
と、蛍光性光ファイバをＹ軸方向に相互に遮光される状
態として格子状に配列したＹ方向配列層とを、中間にＸ
線発光体を挟んで重ねて格子状マトリックス層とし、こ
の格子状マトリックス層を互いの格子目を保管する位置
に置きながら積層し、これらの格子状マトリックス層の
間及び積層体の上下にＸ線発光体を配設して暗箱内に収
納し、上記蛍光性光ファイバの両端には放射線遮蔽及び
磁気シールドがされた光電変換素子を接続し、この光電
変換素子の出力に基づいてＸ線照射分布を計測するよう
にしたものである。

更に、上記光電変換素子は、蛍光性光ファイバに光伝送
ファイバを介して接続し、蛍光性光ファイバと離隔して
配設することができる。

［作　用コ 上記Ｘ線発光体９例えばＸ線増感紙は、Ｘ線の照射を受
６づると照射されたＸ線強度に比例して発光し、この発
光は蛍光性光ファイバに伝達される。すなわち、蛍光性
光ファイバは上記Ｘ線増感紙の発光により蛍光励起され
て発光し、両端に装着された光電変換素子に光伝送され
るので、光電変換素子にて電気パルスに変換される。そ
して、この電気パルスを基にして後段に設けられた波高
分析装置や演算処理装置などにより被照射位置。

被照射針、放射線量率、積算放射線量率などが演算処理
され、同時にこれらの画像信号出力が送出できる。

すなわち、本発明の構成によれば、Ｘ線照射を受けた部
分のＸ線発光体が発光し、この光が蛍光性光ファイバに
照射されるので、蛍光性光ファイバは蛍光励起を起こし
て発光し、その光は光ファイバの伝送機能により軸方向
に伝送される。この場合、照射した位置から両端の光電
変換素子（出力端）までの伝送距離での光伝送損失によ
り、両出力端で出力差が現れることになる。

例えば、ある−本の蛍光性光ファイバの中央部の長さＬ
の範囲にＸ線増感紙におけるＸ線照射による光が入射し
た場合を考え、Ｌ範囲の両端から両出力端までの距離を
それぞれＬＢ、Ｔ−ｔ、とすると、距離ＬＲの伝送損失
及び距離Ｌｔの伝送損失により両出力端では光量と発光
スペクトルに差が生じる。この光量と発光スペクトルの
差の情報はそれぞれの光ファイバから出力されるので、
この光信号を光電変換素子にて発光量に応じた電気パル
スに変換すれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれの両端
で相対出力分布を得ることができる。

従って、上記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各両端の相対出力分
布を基にしてマトリックスにおける蛍光性光ファイバの
各交点（検出点）の相対発光出力を逆演算することによ
り、マトリックス面内の相対発光出力分布を得ることが
できる。すなわち、例えばＸ線増感紙の発光出力は入射
Ｘ線線量と比例関係にあり、また増感紙発行により蛍光
励起される蛍光性光ファイバの発光出力も比例関係にあ
るため、入射Ｘ線の相対強度分布が得られる。

一方、線量測定の場合は予め既知量のＸ線照射により決
定されたデータ（照射線量に対する相対発光出力分布を
準備しておくことにより、相対出力データから線量値の
絶対値が演算可能となる。

更に、同様にして発光出力の経時変化を同時に演算する
ことにより、放射線量率を演算できる。

また、蛍光性光ファイバを格子状に配列した格子状マト
リックス層を用いる場合には、平面的な情報の他に、Ｘ
線照射距離方向における照射分布を複数測定ことができ
、３次元情報を得ることが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図には、第１実施例に係るＸ線照射分布計測装置の
構成が示されており、図（ａ）において、検出部１は図
示のようにＸ軸方向に蛍光性光ファイバ２を隣接して平
面状に配列したＸ方向配列層３とＹ軸方向に蛍光性光フ
ァイバ２を隣接して配列したＹ方向配列層４が重ねられ
て設けられる。そして、蛍光性光ファイバ２の両端には
放射線遮蔽がされた磁気シールド５が設けられた光電変
換素子６が取り付けられ、上記蛍光性光ファイバ２とし
ては、オブテクトロン（商品名）等を利用することがで
き、また光電変換素子６としてはフォトダイオード、Ｃ
ＯＤ、光電子倍増管又は太陽電池が用いられており、こ
れらの部材は暗箱ケース７内に収納される。

第１図（ｂ）には、検出部１のＡ−Ａ断面図が示されて
おり、上記Ｘ方向配列層３とＹ方向配列層４は、その中
間と上下にＸ線蛍光体であるＸ線増感紙８ａ、８ｂ、８
ｃを配設して図のように重ねており、蛍光性光ファイバ
２は上下に配設されたＸ線増感紙８の蛍光を入射する。

このＸ線増感紙８は、医療用Ｘ線フィルムの撮影に使用
される増感紙が用いられる。上記Ｘ方向配列層３とＹ方
向配列層４の蛍光性光ファイバ２は、Ｘ線増感紙８の発
光を線情報として感受させるため、また隣接する蛍光性
光ファイバ２の発光による影響、すなわち光散乱による
外乱を防止するためにスリット状の遮光体９を設けてい
る。

実施例では、上記遮光体９のスリット板は極めて薄く形
成され、黒色のプラスチックシートな用いているが、Ｘ
線増感紙８の発光波長の光と可視光線を仕切ることがで
き、かつ固定強度を有するものであれば他の部材でもよ
く、例えば白色部材（酸化マグネシウム）をコーティン
グしたポリシートをスリット状に成形したものでもよい
。なお、暗箱ケース７は外部からの光を遮光し、かつ積
層した蛍光性光フアイバ２等を支持固定する。

第２図には、Ｘ線がＸ線増感紙８に入射して光電変換素
子６に伝送されるまでの状態が示されており、図示され
るように、Ｘ１ｊｌＡの入射によるＸ線増感紙８の発光
及びその反射光が蛍光性光ファイバ２に入射し、この蛍
光性光フアイバ２内で異なる発光波長スペクトルの蛍光
励起を起こして励起光を発する。そして、この励起光は
蛍光性光ファイバ２の出力端にある光電変換素子６に光
伝送されるので、この光電変換素子６で蛍光性光ファイ
バ２で得られた光信号は電気信号に変換されることにな
る。なお、上記Ｘ線増感紙８は一般に用いられているＸ
線蛍光板としてもよい。

このような構成の検出部ｌによれば、Ｘ線の入対位置等
の照射の領域及びＸ線強度の分布が計測可能となる。す
なわち、Ｘ線増感紙８がＸ線照射強度に比例して発光し
、この光が蛍光性光ファイバ２に入射すると入射光分布
に比例して発光・波長変換されることになり、この光が
蛍光性光ファイバ２の両端の光電変換素子６に集光出力
される。

第３図には、光電変換素子６にて得られた光信号波形が
示されており、図示１００のような照射分布のＸ線ビー
ムが出力されているとすると、Ｘ方向配列層３のＸＩ、
Ｘ２列の光信号波形は図（ａ）、（ｂ）に示されるよう
な光出力強度をもった波形となり、Ｙ方向配列層４の’
！０．：Ｊｚ列の光信号波形は図（ｃ）、（ｄ）に示さ
れるよう光出力強度をもった波形となる。従って、Ｘ方
向配列層３．Ｙ方向配列層４のそれぞれの両端出力に基
づいて、演算処理すれば線図１００の面内照射分布を得
ることができる。

上記検出部１には、第１図（ａ）に示されるように、波
高分析装置１１．Ｘ−Ｙマトリックス演１ 算装置１２１画像処理装置１３及び表示装置（ＣＲＴ）
１４が接続されており、これらの装置にて上記蛍光性光
ファイバ２．光電変換素子６を介して得られた光信号は
処理され、最終的には表示装置１４に照射野領域や線量
強度分布が画像表示されることになる。

次に、本発明の第２実施例を第４図及び第５図により説
明する。

第４図に示されるように、第２実施例は蛍光性光ファイ
バ２を所定間隔をおき、遮光板９を介して格子状に配列
して、Ｘ方向配列層２３とＹ軸方向配列層２４を形成す
る。また、第５図（ａ）に示されるように、Ｘ方向配列
層２３とＹ軸方向配列層２４の中間にＸ線増感紙８を挟
んだものを一つの格子状マトリックス層２５とし、この
場合は２つの格子状マトリックス層２５△、２５Ｂを積
層配置する。

この場合、格子状マトリックス層２５Ａと２５Ｂの間と
積和対の上下にもＸ線増感紙８を配置し、合計で５個の
Ｘ線増感紙８ａ、８ｂ２ ８ｃ、８ｄ、８ｅを設けており、蛍光性光ファイバ２は
上下に配設されたＸ線増感紙８の蛍光を入射することに
なる。

そして、上記格子状マトリックス層２５Ａ２５Ｂは互い
にその格子目を補完する位置に配設され、図（ａ）の場
合は第２の格子状マトリックス層２５Ｂの蛍光性光ファ
イバ２が第１の格子状マトリックス層２５Ａの格子目２
００に位置するように配設されている。

第５図（ｂ）の場合は、Ｘ方向配列層２３及びＹ方向配
列層２４の蛍光性光ファイバ２がファイバ２本分の間隔
（２０１）を開けて配列されており、全部で３つの格子
状マトリックス層２６Ａ２６Ｂ、２６Ｃを設ける。そし
て、図示されるように、第１の格子状マトリックス層２
６Ａの格子目２０１は第２の格子状マトリックス層２６
Ｂと第３の格子状マトリックス層２６Ｃによって補完さ
れる。

また、第５図（Ｃ）の場合は、第１の格子状マトリック
ス層２７Ａと第２の格子状マトリックス層２７Ｂの関係
が格子目２０２を完全に補完しない状態となっており、
この場合では精度は上述の例よりもやや低下することに
なるが、おおよその照射分布を測定することができる。

なお、上記の場合、各格子状マトリックス２５，２６．
２７は間隔をおいて配列するため、不図示の支持部材が
用いられ、この支持部材により暗箱ケース７等に固定さ
れる。

上記の第２実施例において、蛍光性光ファイバ２、光電
変換素子６．その他の構成は第１実施例と同様であり、
第２実施例によれば、Ｘ線照射の３次元空間分布情報を
得ることができる。すなわち、格子状マトリックス層２
５，２６．２７により得られる２次元（平面）分布デー
タをＸ線照射方向（深さ方向）に複数検出することがで
きるので、３次元のデータにより精度の高い照射分布測
定ができると共に、立体的な照射分布を得ることができ
、例えば深部線量当量の分布の測定等にも利用すること
が可能となる。

上記第１実施例及び第２実施例においては、蛍光性光フ
ァイバ２の出力端に光電変換素子６を直接設けているが
、この光電変換素子６を検出部１から離隔した場所に配
設することも好ましい構成である。すなわち、蛍光性光
ファイバ２の出力端に光学素子（レンズ又は光ガイドチ
ューブ）を介して光伝送用ファイバを取り付け、この光
伝送用ファイバに光電変換素子を接続し、蛍光性光ファ
イバ２で得られた光信号を光伝送用ファイバを通して検
出部１から離れた場所で検出する。

第１実施例及び第２実施例の場合は、光電変換素子６が
検出部１内に設けられているので、Ｘ線の散乱線の影響
を受は易くなる。従って、上記のように検出部１から光
電変換素子６を離すことにより、光伝送用ファイバの伝
送損失による減衰が多少あるが、Ｘ線の散乱線による影
響をなくして検出精度を向上させることができるという
利点がある。

実施例では、上述したＸ線増感紙８の発光波長と蛍光性
光ファイバ２の吸光励起波長の整合を取る必要がある。

Ｘ線増感紙８の発光波長は紫外線　５ 域にあるが、蛍光性光ファイバ２で波長変換された光は
長波長側に波長シフトされており、光電変換素子６の感
度のよい領域で検出することができるという利点がある
。従って、光電変換素子６の素材の選択の余地が拡がり
、検出部１の簡素化も図れる。

第６図には、Ｘ線増感紙８　（Ｈ−３）のＸ線励起発光
スペクトルとスクリーン表面（反射面）での反射率が示
されており、この例では発光スペクトルは図（ｂ）のよ
うに３００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあり、約４１０ｎ
ｍに発光波長ピークを有し、スクリーン表面は図（ａ）
のように約３８０ｎｍ以上の波長の光を一様に反射する
。

このＸ線増感紙８を用いた場合、次の第１表に示すよう
に蛍光性光ファイバ２の光吸収発光特性例から励起光波
長範囲が２９９ｎｍ〜４７７ｎｍで、発光波長範囲が４
７１ｎｍ〜５１１ｎｍの蛍光性光ファイバ２が最適であ
ることが理解される。この発光波長は緑色であり、この
緑色の波長に高感度の光電変換素子６を選択すればよい
こと　６ になる。

なお、Ｘ線増感紙８の代りにＸ線蛍光板を設けた場合も
上記と同様である。

（以下空白） ［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、蛍光性光ファイ
バをＸ軸、Ｙ軸に配列し、蛍光性光ファイバの出力端か
ら光電変換素子を介して光信号を取り出すようにし、実
質的にマトリックス状に検出点を設けた検出部を形成す
るようにしたので、Ｘ線照射位置、照射野領域、線量強
度分布等の照射分布特性をＸ線照射と同時に測定するこ
とができ、また検出部の面積を大きくすることができる
ので、−度に広範囲の計測ができ、走査も小さくて済む
ことから、計測を短時間かつ容易に行うことができる。

更に、本発明の構成はＸ線増感紙、蛍光性光ファイバな
ど小さな電子部品を主要部材としているので、従来にお
けるイメージングプレートを用いた画像解析や水ファン
トムを使ったＧＭ管による計測法と比較すると、格段に
装置の軽量化が図れ、低コストで計測が可能となるとい
う利点がある。また、他の発明においては、格子状のマ
ドノックス層を互いに補完しながら積層するようにした
ので、照射距離方向の情報が得られ、照射分布の精緻な
測定ができると共に、３次元分布の計測も可能となり、
各種の情報を入手することができるという利点がある。

更に、光電変換素子を蛍光性光ファイバから離して配設
することにより、Ｘ線の散乱による影響をなくした良好
な光信号を抽出することができ、計測を正確に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るＸ線照射分布計測装
置の構成を示す説明図であり、図（ａ）は全体の構成図
、図（ｂ）は検出部のＡ−Ａ断面図、第２図はＸ線を増
感紙に照射をしてから蛍光性光ファイバで光信として取
り出されるまでの状態を示す説明図、第３図は蛍光性光
ファイバで得られる光信号の波形を示す説明図、第４図
は第２実施例の構成を示す説明図、第５図（ａ）　、　
（ｂ）　、　（ｃ）は第２実施例の各種構成を示す断面
図、第６図（ａ）　、　（ｂ）はＸ線増感紙の特性例を
示す波形図である。 １・・・検出部、２・・・蛍光性光ファイバ、３．２３
・・・Ｘ方向配列層、 ４．２４・・・Ｙ方向配列層、 ５・・・放射線遮蔽がされた磁気シールド、６・・・光
電変換素子、７・・・暗箱ケース、８・・・Ｘ線増感紙
、９・・・遮光体、２５．２６．２７・・・格子状マト
リックス層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）蛍光性光ファイバをＸ軸方向に隣接して相互に遮
   光される状態として配列したＸ方向配列層と、蛍光性光
   ファイバをＹ軸方向に隣接して相互に遮光される状態と
   して配列したＹ方向配列層とを備え、上記Ｘ方向層とＹ
   方向層とを重ねて、この両層の中間及び上下にＸ線発光
   体を配設して暗箱内に収納し、上記蛍光性光ファイバの
   両端には放射線遮蔽及び磁気シールドがされた光電変換
   素子を接続し、この光電変換素子の出力に基づいてＸ線
   照射分布を計測するＸ線照射分布計測装置。
2. （２）蛍光性光ファイバをｘ軸方向に相互に遮光される
   状態として格子状に配列したＸ方向配列層と、蛍光性光
   ファイバをＹ軸方向に相互に遮光される状態として格子
   状に配列したＹ方向配列層とを、中間にＸ線発光体を挟
   んで重ねて格子状マトリックス層とし、この格子状マト
   リックス層を互いの格子目を補完する位置に置きながら
   積層し、これらの格子状マトリックス層の間及び積層体
   の上下にＸ線発光体を配設して暗箱内に収納し、上記蛍
   光性光ファイバの両端には放射線遮蔽及び磁気シールド
   がされた光電変換素子を接続し、この光電変換素子の出
   力に基づいてＸ線照射分布を計測するＸ線照射分布計測
   装置。
3. （３）上記光電変換素子は、蛍光性光ファイバに光伝送
   ファイバを介して接続し、蛍光性光ファイバと離隔して
   配設したことを特徴とする上記第１及び第２請求項記載
   のＸ線照射分布計測装置。