JPH05333158A - 放射線検出装置 - Google Patents

放射線検出装置

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JPH05333158A
JPH05333158A JP13715992A JP13715992A JPH05333158A JP H05333158 A JPH05333158 A JP H05333158A JP 13715992 A JP13715992 A JP 13715992A JP 13715992 A JP13715992 A JP 13715992A JP H05333158 A JPH05333158 A JP H05333158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rays
radiation
neutron
anode
chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13715992A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayo Suzuki
昌世 鈴木
Hidekazu Kumagai
秀和 熊谷
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中性子線を高感度で、かつ、高い位置精度で
検出することができるとともに、X線等も検出すること
ができ、かつ、これらの放射線を弁別可能な放射線検出
装置を提供する。 【構成】 チャンバ1の一方の端部には内部に放射線を
入射させるための放射線入射用窓2が、他方の端部には
内部で発生したプロポーショナルシンチレーションを観
測するためのプロポーショナルシンチレーション測定用
窓3が設けられている。チャンバ1の内部には、陰極4
と陽極5が、絶縁性のセラミックスからなる支柱6によ
って所定間隔を設けて対向するように支持されている。
陰極4の陽極5側の面には、ホウ素(10B)の金属粉体
を塗布したホウ素被膜7が形成されている。陽極5に
は、高圧電源8が接続されており、動作時には、約5K
Vの電圧が印加される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、中性子線あるいはX線
等の放射線を検出可能な放射線検出装置に係り、特に中
性子線を用いた非破壊検査等に好適な放射線検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、物体を破壊せずにその内部構
造に関する知見を得る非破壊検査を行う手段として、X
線、ガンマ線、中性子線等を用い、写真フィルムに放射
線透過像を形成するラジオグラフィー(放射線透過写真
撮影法)による方法が知られている。
【0003】ところで、X線の質量減衰係数は、X線と
物質中の電子との相互作用に基づくため、原子番号の関
数として緩やかな曲線で表されるが、中性子の質量減衰
係数は、原子核反応に基づくため、各元素ごとに大きく
変化し、著しく異なった振る舞いを示す。例えば、中性
子は鉛やウラン等の重い金属をよく透過する一方、水素
やホウ素等の軽い物質を透過し難い性質を持ち、X線の
場合とは全く逆の傾向を示す。したがって、同一の被験
体であっても、X線ラジオグラフィーでは金属部分が強
調された透過像が得られ、中性子ラジオグラフィーでは
水素含有部分が強調された透過像が得られる。
【0004】このような事情から、X線ラジオグラフィ
ーによる非破壊検査のみでなく、中性子ラジオグラフィ
ーを用いた非破壊検査が行われており、ウラン、鉛、合
成樹脂をはじめ、ジェットエンジン等の複雑な構造物あ
るいは、岩石の多孔度、含水量の測定等にも応用されて
いる。
【0005】しかしながら、中性子ラジオグラフィーを
用いた非破壊検査では、線源が限定されること等もあ
り、結果を得るまでに時間がかかり、実時間での検査を
行うことができず、また、中性子の照射により、被験体
が放射化されたり被験体が損傷を受けるという問題があ
る。
【0006】このため、近年では、プラスチックシンチ
レータとイメージインテンシファイヤーとを組み合わ
せ、プラスチックシンチレータで得られた光を増幅して
検出するシステム等も開発されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たプラスチックシンチレータとイメージインテンシファ
イヤーとを組み合わせたシステムにおいても、プラスチ
ックシンチレータによって得られるシンチレーションが
暗いため、あまり感度を上げることができず、また、イ
メージインテンシファイヤーをプラスチックシンチレー
タに密着させなければならないため、大形化が困難にな
る等の制限がある。
【0008】また、X線と中性子線とを同時に用いてそ
れぞれの透過像を得れば、被験体の内部構造をより詳細
に観察することが可能となるが、このような透過像を得
るためには、中性子線とX線とを同時に、かつ、これら
を弁別しつつ検出する必要がある。ところが、従来のシ
ステムでは、中性子線とX線とを同時に、かつ、これら
を弁別しつつ検出するようなことは困難であり、このよ
うな要求を満たした放射線検出装置の開発が望まれてい
る。
【0009】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、励起状態からの発光のみを用いる従来の
シンチレータに代って、電離の結果発生した電子を電場
により加速し、励起状態数を増殖し、シンチレーション
を増大するプロポーショナルシンチレーション(また
は、比例蛍光と呼ばれる。)を採用して、中性子線を高
感度で、かつ、高い位置精度で検出することができると
ともに、X線等も検出することができ、かつ、これらの
放射線を弁別可能な放射線検出装置を提供しようとする
ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の放射
線検出装置は、放射線入射用窓およびプロポーショナル
シンチレーション測定用窓を有し、内部に所定のガスが
充填されたチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、前
記放射線入射用窓から入射した中性子線を吸収してアル
ファ線を放出し、中性子線をアルファ線に変換する手段
と、前記チャンバ内に所定間隔を設けて配設され、前記
アルファ線に基づいて前記チャンバ内にプロポーショナ
ルシンチレーションを発生させるように所定電圧が印加
された陰極および陽極とを具備したことを特徴とする。
【0011】
【作用】上記構成の本発明の放射線検出装置では、板状
の支持体に10Bの粉末をアルファ(α)線の飛程(数μ
m程度)と同程度の厚さに塗布したホウ素被膜等によっ
て中性子線をα線に変換し、このα線を、トリエチルア
ミンを含む混合ガス等が充填された電極間に入射させる
ことによって電子雪崩を生じさせ、プロポーショナルシ
ンチレーションを発生させる。このような発光の分布
は、中性子線の強度に従うため、イメージインテンシフ
ァイヤーおよびCCDカメラ等を用いることによって、
実時間で中性子透過像を得ることができる。
【0012】このとき、電子雪崩による電子の増殖作用
により、強い発光を得ることができ高感度で中性子線を
検出することができる。なお、上述したようにα線の飛
程は数μm程度であるので、位置の分解能も高い。
【0013】また、X線等の場合は、直接ガスを電離し
て光電子を発生させるので、この光電子に基づく電子雪
崩により、プロポーショナルシンチレーションが発生
し、中性子線の場合と同様にしてその透過像を得ること
ができる。
【0014】ここで、α粒子の場合と光電子の場合とで
は発光点の広がりと輝度とに著しい違いがあり、X線と
中性子とが混在していても画像認識の技術により両者の
弁別が可能である。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【0016】図1は、本発明の一実施例の放射線検出装
置の構成を示すものである。同図において、1は略円筒
状に形成され内部を気密に閉塞可能に構成されたチャン
バであり、このチャンバ1の一方の端部には内部に放射
線を入射させるための放射線入射用窓2が、他方の端部
には内部で発生したプロポーショナルシンチレーション
を観測するためのプロポーショナルシンチレーション測
定用窓3が設けられている。本実施例においては、放射
線入射用窓2には、雲母箔にアルミニウムを蒸着させた
ものが装着されており、プロポーショナルシンチレーシ
ョン測定用窓3には、紫外光を透過可能とするため石英
ガラス板が装着されている。
【0017】上記チャンバ1の内部には、陰極4と陽極
5が、絶縁性のセラミックスからなる支柱6によって所
定間隔を設けて対向するように支持されている。陰極4
は、ジュラルミン製の円板からなり、陽極5側の面にホ
ウ素(10B)の金属粉体を約1cm2 あたり数十mgの
厚み(厚さ数μm程度に相当する)で塗布したホウ素被
膜7が形成されている。参考までに述べれば、本実施例
では、約1cm2 あたり50mgの厚み(厚さ3μm程
度)のホウ素被膜を形成した。また、陽極5は、直径3
0μmの金メッキタングステン線を500μm間隔で張
ったメッシュから構成されている。これらの陰極4およ
び陽極5の有効直径は10cmであり、間隔は6mmで
ある。陽極5には、高圧電源8が接続されており、動作
時には、約5KVの電圧が印加される。また、この陽極
5には、電荷有感型のプリアンプ9、メインアンプ1
0、オシロスコープ11が接続されており、陽極5によ
って収集される電荷を測定できるようになっている。
【0018】また、上記チャンバ1には、内部に所定の
ガスを導入するためのガス導入口12とガス排気口13
が設けられており、動作時には、内部に1気圧のAr
(90%)+CH4 (8%)+トリエチルアミン(2
%)混合ガスが充填される。
【0019】プロポーショナルシンチレーション測定用
窓3の外側には、紫外光用レンズ14、イメージインテ
ンシファイヤー15、CCDカメラ16が配設されてお
り、チャンバ1内での発光は、紫外光用レンズ14で集
光され、イメージインテンシファイヤー15の光電面に
焦点を結び増幅された後、CCDカメラ16によって光
学像として観測されるように構成されている。この光学
像は、ビデオレコーダ17によって記録されるととも
に、モニターテレビ18に写し出され、さらに、ビデオ
信号はビデオデジタイザ19によってデジタル化され、
コンピュータ20によって画像処理される。
【0020】なお、図中21は中性子源であり、非破壊
検査を行う場合は、この中性子源21と陰極4との間の
いずれかの部分に被検体が配置される。
【0021】上記構成の放射線検出装置では、中性子源
21等からの中性子が、放射線入射用窓2から入射する
と、陰極4に形成されたホウ素被膜7によってこの中性
子が吸収されてα(アルファ)粒子が放出される。図2
に示すように、このα粒子は、ホウ素被膜7内で大部分
のエネルギーを喪失し、その終端のみが陰極4と陽極5
との間の空間(希ガス比例蛍光飛跡検出器とされてい
る)に入射する。α粒子の終端部分は、ここに充填され
ている混合ガスを電離し、生成された二次電子は、陰極
4と陽極5との間に印加されている高電界によって混合
ガス中に電子雪崩を生じ、電子を増殖するとともにトリ
エチルアミンのプロポーショナルシンチレーションを近
紫外領域に誘発する。この発光が、イメージインテンシ
ファイヤー15およびCCDカメラ16によって光学像
として捕らえられる。発光の時間分布は、中性子の強度
に従うため、モニターテレビ18上に実時間で中性子透
過像が写し出される。
【0022】また、X線が放射線入射用窓2から入射し
た場合は、陰極4およびホウ素被膜7を透過して、陰極
4と陽極5との間の空間にX線が入射し、ここの混合ガ
スを電離する。そして、以後中性子の場合と同様にし
て、発光がイメージインテンシファイヤー15およびC
CDカメラ16によって光学像として捕らえられる。
【0023】ここで、α粒子の場合と光電子の場合とで
は発光点の広がりと輝度とに著しい違いがあり、X線と
中性子とが混在していても画像認識の技術により両者の
弁別が可能である。
【0024】上記構成の放射線検出装置により、陰極4
に図3に示すようなRの字のパターンのホウ素被膜7を
形成し、中性子源21として 241Am+Be(30mC
i)を用いて実際に中性子線の測定を行った結果を図4
に示す。図4中に示す各点は画面上に現れた輝点を示し
ている。これらの輝点は、それぞれ直径数ミリの大きさ
で現れ、ホウ素被膜7のパターンに応じた分解能の高い
画像を得ることができた。
【0025】このように、本実施例の放射線検出装置に
よれば、中性子線を高感度で、かつ、高い位置精度で検
出することができるとともに、X線も検出することがで
き、かつ、これらの放射線を弁別することができる。
【0026】これにより、中性子線を用いた非破壊検査
あるいは中性子線とX線とを同時に用いた非破壊検査等
を実時間で効率良く行うことが可能となり、より詳細な
非破壊検査を短時間で行うことができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の放射線検
出装置によれば、中性子線を高感度で、かつ、高い位置
精度で検出することができるとともに、X線等も検出す
ることができ、かつ、これらの放射線を弁別することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の放射線検出装置の構成を示
す図。
【図2】中性子検出の原理を説明するための図。
【図3】ホウ素被膜のパターンを示す図。
【図4】図3のホウ素被膜のパターンによって得られた
画像を示す図。
【符号の説明】
1 チャンバ 2 放射線入射用窓 3 プロポーショナルシンチレーション測定用窓 4 陰極 5 陽極 6 支柱 7 ホウ素被膜 8 高圧電源 12 ガス導入口 13 ガス排気口
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】上記構成の放射線検出装置により、陰極4
に図3に示すようなRの字のパターンのホウ素被膜7を
形成し、中性子源21として241Am+Be(30m
Ci)を用いて実際に中性子線の測定を行った結果を図
4に示す。図4中に示す各点は画面上に現れた輝点を示
している。これらの輝点は、それぞれ直径数ミリの大き
さで現れ、ホウ素被膜7のパターンに応じた分解能の高
い画像を得ることができた。また、実時間性能を検定す
るため、カドミウム製のテストパターンを、原子炉から
の10/cm・秒の熱中性子で照射し、その中性子
画像を撮影した。この時、中性子画像により、熱中性子
束を遮蔽する遮蔽扉の開閉運動を、少なくとも1/30
秒の時間間隔で補足できることが確認できた。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射線入射用窓およびプロポーショナル
    シンチレーション測定用窓を有し、内部に所定のガスが
    充填されたチャンバと、 前記チャンバ内に設けられ、前記放射線入射用窓から入
    射した中性子線を吸収してアルファ線を放出し、中性子
    線をアルファ線に変換する手段と、 前記チャンバ内に所定間隔を設けて配設され、前記アル
    ファ線に基づいて前記チャンバ内にプロポーショナルシ
    ンチレーションを発生させるように所定電圧が印加され
    た陰極および陽極とを具備したことを特徴とする放射線
    検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の放射線検出装置において、 前記中性子線をアルファ線に変換する手段は、板状の支
    持体に10Bの粉末をアルファ線の飛程と同程度の厚さに
    塗布したものであることを特徴とする放射線検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1の放射線検出装置において、前
    記所定のガスは、トリエチルアミンを含む混合ガスであ
    ることを特徴とする放射線検出装置。
JP13715992A 1992-05-28 1992-05-28 放射線検出装置 Withdrawn JPH05333158A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005024539A (ja) * 2003-06-10 2005-01-27 Hitachi Ltd 荷電粒子検出器およびそれを用いた検知装置
US7126148B2 (en) 2002-07-17 2006-10-24 The Johns Hopkins University Neutron detection based on boron activated liquid scintillation
JP2009168496A (ja) * 2008-01-11 2009-07-30 Japan Atomic Energy Agency 高速度コンピュータ断層撮影方法及びその装置
JP2018524560A (ja) * 2015-05-13 2018-08-30 ビイエヌエヌティ・エルエルシイ 窒化ホウ素ナノチューブ中性子検出器

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Legal Events

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Effective date: 19990803