JPH0616106B2 - Multilayer type scintillator - Google Patents
Multilayer type scintillatorInfo
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- JPH0616106B2 JPH0616106B2 JP28741786A JP28741786A JPH0616106B2 JP H0616106 B2 JPH0616106 B2 JP H0616106B2 JP 28741786 A JP28741786 A JP 28741786A JP 28741786 A JP28741786 A JP 28741786A JP H0616106 B2 JPH0616106 B2 JP H0616106B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は医学分野や高エネルギー物理分野などにおいて
用いられるシンチレーシヨンカウンターに利用されるシ
ンチレーシヨン検出器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a scintillation detector used for a scintillation counter used in the fields of medicine and high energy physics.
放射線が物質に入射すると、その物質を構成している原
子あるいは分子の電子励起状態が生成する。ある種の固
定、液体あるいは気体では、その電子励起状態からより
低いエネルギー状態へ移行するさいに、そのエネルギー
室を光（螢光）として放出する螢光物質が有る。この発
光現象をシンチレーシヨン、発光現象を呈する物質をシ
ンチレーター、これを利用して放射線のエネルギーの測
定、検出などを行う装置をシンチレーシヨン検出器（カ
ウンター）という。When radiation enters a substance, electronically excited states of atoms or molecules that make up the substance are generated. For some fixed, liquid or gas, there is a fluorescent material that emits its energy chamber as light (fluorescence) when transitioning from its electronic excited state to a lower energy state. This light emission phenomenon is called a scintillation, a substance exhibiting a light emission phenomenon is called a scintillator, and a device for measuring and detecting the energy of radiation using this is called a scintillation detector (counter).
従来一般に良く用いられているシンチレーターはブロッ
ク状又は平板状であつて、例えば鉛板のような高密度物
質と交互に積層したものを検出器として使用していた。
最近、コアとクラツドからなり、コア剤及び／又はクラ
ツド剤に螢光剤を含有する繊維状のシンチレーター（シ
ンチレーターフアイバー）が提案された。該シンチレー
ターフアイバーを用いて、シンチレーシヨンカウンター
を製作すると、光の発生位置を知ることができるため、
単なる高エネルギー物理分野における入射放射線のエネ
ルギー分析用のカウンターのみとしてではなく、そのシ
ャワー形状，入射放射線の飛跡及びその空間における強
度分布等の解析用のカウンターとしても有効である。A scintillator which has been commonly used conventionally has a block shape or a flat plate shape, and a scintillator alternately stacked with a high density material such as a lead plate is used as a detector.
Recently, a fibrous scintillator (scintillator fiber) has been proposed which is composed of a core and a cladding, and which contains a fluorescent agent in the core agent and / or the cladding agent. If a scintillation counter is manufactured using the scintillator fiber, the light generation position can be known,
It is effective not only as a counter for the energy analysis of incident radiation in the field of high-energy physics, but also as a counter for the shower shape, the trajectory of incident radiation, and the intensity distribution in the space.
しかしながらシンチレーターフアイバーのみを用いて前
記シンチレーシヨンカウンターを製作すると、高エネル
ギーの放射線検出を目的とする全吸収型のカウンターと
するためには非常に大型にならざるを得ないという欠点
があった。かかる欠点を解消するためには入射放線のエ
ネルギーを例えば鉛等の高原子番号、高密度の金属に吸
収させ、該金属より２次的に発生する電子でシンチレー
ターを発光させることが行われていた。However, if the scintillation counter is manufactured by using only the scintillator fiber, there is a drawback that the size of the scintillation counter must be very large in order to make it a total absorption type counter for detecting high-energy radiation. In order to solve such a defect, the energy of the incident radiation has been absorbed in a high atomic number and high density metal such as lead, and the scintillator is caused to emit light by electrons secondary to the metal. .
上記目的のためにシンチレーターフアイバーはそれを
あらかじめシート状に加工した後、鉛板と積層して、或
いはシンチレーターフアイバーの束の間に低融点のウ
ツド合金を流し込むことによりシート状又はブロツク状
のシンチレータが製作されていた。For the above purpose, the scintillator fiber is processed into a sheet shape in advance, then laminated with a lead plate, or by pouring a low-melting wood alloy between the bundles of scintillator fibers, a sheet-shaped or block-shaped scintillator is manufactured. Was there.
前者のシンチレーターフアイバーのシートと鉛板との積
層構造よりなるシンチレーターを用いたシンチレシヨン
検出器は、フアイバー間のクロストークのため、鮮明な
像が得られないという欠点があつた。更に鉛板とフアイ
バーシートとの積層構造では、フアイバーの繊維軸に対
して互いに直角な２方向に対して密度が一定でないとい
う欠点があつた。The scintillation detector using a scintillator having a laminated structure of a sheet of a scintillator fiber and a lead plate has a drawback that a clear image cannot be obtained due to crosstalk between fibers. Further, the laminated structure of the lead plate and the fiber sheet has a drawback that the density is not constant in two directions perpendicular to the fiber axis of the fiber.
一方、後者のウツド合金をフアイバー間に流し込むこと
により作製されたシンチレーターを用いた検出器は、ウ
ツド合金を加熱溶融（６８℃以上）させるためにプラス
チツクシンチレーターフアイバーを変形劣化させるた
め、シンチレーターフアイバー自信の伝送損失が大きく
なるとう欠点があつた。従つて、得られたシンチレータ
ーはシンチレーシヨン光の検出器への到達量が十分でな
く、またシンチレーシヨン光発生位置の確認のための分
解能が低下する。On the other hand, a detector using a scintillator produced by pouring the wood alloy into the space between the fibers is deformed and deteriorates the plastic scintillator fiber in order to heat and melt the wood alloy (68 ° C. or higher). There was a drawback that the transmission loss became large. Therefore, the obtained scintillator does not have a sufficient amount of scintillation light reaching the detector, and the resolution for confirming the scintillation light generation position decreases.
本発明の目的は鮮明な像が得られ、エネルギー分解能が
高く、且つフアイバーの繊維軸に対して密度の均一性に
優れた検出器を提供することである。また本発明の他の
目的は大型のシンチレーシヨン検出器が簡便に得られる
シンチレーターを製作できる方法を提供できることであ
る。An object of the present invention is to provide a detector which can obtain a clear image, has high energy resolution, and has excellent density uniformity with respect to the fiber axis of the fiber. Another object of the present invention is to provide a method capable of producing a scintillator in which a large scintillation detector can be easily obtained.
本発明者らの研究により、鉛等の高密度且つ高原子番号
の金属よりなる線状体又は該線状体及び鉛等の高密度且
つ高原子番号の金属よりなるシートにより構成された高
密度物質中にシンチレーターフアイバーを配置すること
により上述の問題点が解決できることが見い出された。According to the study of the present inventors, a linear body made of a metal having a high density and a high atomic number such as lead, or a high density composed of a sheet made of a metal having a high density and a high atomic number such as lead and a high atomic number It has been found that placing the scintillator fibers in the material can solve the above-mentioned problems.
本発明において用いられる高密度且つ高原子番号の金属
としては、原子番号が２５よりも大きい金属が例示さ
れ、例えば鉄、鉛、ウランあるいはそれらを主体とする
合金が挙げられる。Examples of the metal having a high density and a high atomic number used in the present invention include metals having an atomic number of more than 25, and examples thereof include iron, lead, uranium and alloys containing them as a main component.
線状体としては繊維状のものでその線径は問わないが、
長さ方向に対して線径が一定であるものが用いられる。
また、シートとしても厚みは限定はなく、厚さのうすい
フイルム状のシートより厚みの厚い板状のシートまで含
む。これらの線径及びシート厚さは用いられるシンチレ
ーターフアイバーの繊維径、検出器の大きさ及び空間密
度の均一性を考慮して適宜決定されるべきである。The linear body is fibrous and its wire diameter does not matter,
A wire having a constant wire diameter in the length direction is used.
Further, the thickness of the sheet is not limited, and includes a plate-shaped sheet thicker than a thin film-shaped sheet. These wire diameter and sheet thickness should be appropriately determined in consideration of the fiber diameter of the scintillator fiber used, the size of the detector, and the uniformity of spatial density.
以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
第１図〜第４図はいずれも本発明の積層型シンチレータ
ーを示す斜視図である。1 to 4 are perspective views showing the laminated scintillator of the present invention.
第１図において、シンチレーターフアイバー(1)及び糸
状鉛(2)はそれぞの繊維径が略同等のため、細密充填構
造に配置されている。この例ではシンチレーターフアイ
バーを規則正しく配列することが容易であり、また糸状
鉛の充填も全体的に均一に構成するのが容易である。In FIG. 1, the scintillator fibers (1) and the thread-shaped lead (2) are arranged in a close-packed structure because their fiber diameters are substantially the same. In this example, it is easy to regularly arrange the scintillator fibers, and it is easy to uniformly fill the filamentary lead.
第２図においては同径のシンチレーターフアイバー(1)
及び糸状鉛(2)の対角線上に小径の糸状鉛(2)を配置する
ことによりシンチレーターフアイバーの充填密度を増大
させた例である。シンチレーターフアイバーの充填密度
が大きいため、シンチレーターとしての分解能が高くな
る。In Figure 2, a scintillator fiber of the same diameter (1)
This is an example of increasing the packing density of the scintillator fiber by arranging the small-diameter lead (2) on the diagonal line of the and the lead (2). Since the scintillator fiber has a high packing density, the resolution as a scintillator is high.
本発明においては、第３図に示すように鉛シート(3)と
糸状鉛(2)を組み合わせることにより高密度物質を形成
し、該高密度物質中にシンチレーターフアイバー(1)を
配置することもよい。また、本発明においては、第４図
に示したように、糸状鉛及びシンチレーターフアイバー
の繊維軸方向を直角に積層することもできる。特に直角
に配置したブロツク状シンチレーターはそれぞれの端面
に検出器を設置することにより入射放射線の飛跡やシヤ
ワー形状及びその空間における強度分布等を立体的に確
認することができるという特長を有する。In the present invention, as shown in FIG. 3, it is also possible to form a high density substance by combining a lead sheet (3) and filamentous lead (2), and dispose the scintillator fiber (1) in the high density substance. Good. Further, in the present invention, as shown in FIG. 4, the filamentous lead and the scintillator fiber may be laminated at right angles in the fiber axis direction. In particular, the block-shaped scintillator arranged at a right angle has a feature that a track of incident radiation, a shower shape, and an intensity distribution in the space can be three-dimensionally confirmed by installing a detector on each end surface.
これらのシンチレーターの作製法は任意である。例えば
糸状鉛及びシンチレーターフアイバーを、必要な長さの
円筒をもつドラムに配列して望ましくは隙間がないよう
に捲きつけた後に適当な接着剤あるいは塗料を一部また
は全体に塗布して糸状鉛及びシンチレーターフアイバー
を固定する。この後一端を切断して、糸状鉛及びシンチ
レーターフアイバーのシートを作製する。これらのシー
ト及び／あるいは鉛シートを積層し、空隙を減すこと、
密着性を高めるために適当な圧力をかけることが望まし
い。圧力をかけすぎるとシンチレーターフアイバーが変
形して光損失を増すことになりよくない。The method for producing these scintillators is arbitrary. For example, the filamentous lead and the scintillator fiber are arranged in a drum having a cylinder having a required length, and preferably wound so that there is no gap, and then a suitable adhesive or paint is partially or entirely applied to the filamentous lead and the scintillator fiber. Fix the scintillator fiber. After this, one end is cut to produce a sheet of filamentous lead and scintillator fibers. Stacking these sheets and / or lead sheets to reduce voids,
It is desirable to apply an appropriate pressure to improve the adhesion. If too much pressure is applied, the scintillator fiber will deform and increase light loss, which is not good.
本発明におけて適用可能なシンチレーターフアイバーの
材質は特には制限はなく、無機又は有機のシンチレータ
ーフアイバーが用いられる。一般にプラスチツクシンチ
レーターフアイバーは発光光量が多くしかも減衰時間が
短いので好適に用いられる。該好適なプラスチツクシン
チレーターフアイバーとしては、ポリスチレン、ポリα
−メチルスチレン、ポリビニルトルエン、ポリメタクリ
ル酸ベンジル等の芳香環を含有する重合体をコア成分と
し、上記のコア成分より屈折率の低い樹脂をクラツド成
分としたものが例示された。一方ポリメタクリル酸メチ
ルをコア成分としたものも使用される。コア成分を形成
する材料が螢光作用を有するものであれば、特にシンチ
レーシヨン物質（螢光剤）を添加する必要はないが、一
般には、発生したシンチレーシヨン光を有効に光電子像
増管に検知させるために、他のシンチレーシヨン物質が
添加される。The material of the scintillator fiber applicable in the present invention is not particularly limited, and an inorganic or organic scintillator fiber is used. Generally, the plastic scintillator fiber is suitable because it emits a large amount of light and has a short decay time. The preferred plastic scintillator fibers include polystyrene and poly α.
Examples include those in which a polymer having an aromatic ring such as methylstyrene, polyvinyltoluene, and polybenzyl methacrylate is used as a core component, and a resin having a refractive index lower than that of the core component is used as a cladding component. On the other hand, those having polymethyl methacrylate as a core component are also used. If the material forming the core component has a fluorescent effect, it is not necessary to add a scintillation substance (fluorescent agent), but generally, the generated scintillation light is effectively converted into a photoelectron image intensifier. Other scintillation materials are added for detection.
糸状鉛の線径及び鉛シートの厚みは特にな限定されない
が、シンチレーターの組み立て及びデーターの解析に都
合が良いのは１００μｍ〜１０mmである。The wire diameter of the filamentous lead and the thickness of the lead sheet are not particularly limited, but 100 μm to 10 mm is convenient for scintillator assembly and data analysis.
シンチレーターフアイバーの配置に関しても特別制限は
なく、データーの解析に都合の良いように設定すること
ができる。該シンチレーターフアイバーは隣のフアイバ
ー或いは糸状鉛とよじれ合うことがないように平行に配
置されることが好ましい。There is no special limitation on the arrangement of the scintillator fiber, and the scintillator fiber can be set to be convenient for data analysis. The scintillator fibers are preferably arranged in parallel so that they do not twist with the adjacent fibers or thread-like lead.
シンチレーターの形状も任意であり、シート状、ブロツ
ク状、板状、円柱状、多角柱状等、その使用目的に従い
任意に設定される。また放射線の入射方向も任意に設定
できる。The scintillator may have any shape, such as a sheet shape, a block shape, a plate shape, a columnar shape, a polygonal columnar shape, or the like depending on the purpose of use. Also, the incident direction of radiation can be set arbitrarily.
本発明に従えば、シンチレーターフアイバーの周囲が糸
状鉛又は鉛シート等の高原子番号物質により隔離されて
いるので、シンチレーターフアイバー内で発生したシン
チレーシヨン光よるクロストークが防止できる。また、
本発明に従えばシンチレーターフアイバーと糸状鉛又は
鉛シートとが単に積層された構造であり、シンチレーシ
ヨンフアイバーを損傷することがないので、減衰距離の
長いシンチレーターとなる。更に本発明において高密度
物質として鉛を使用すると、同体積のシンチレーターと
してはシンチレーシヨンフアイバーの占有率を高めるこ
とができ、結果として分解能の高いシンシイレーターが
安価に得られるこという特長を有する。According to the present invention, since the periphery of the scintillator fiber is isolated by the high atomic number substance such as filamentous lead or lead sheet, crosstalk due to scintillation light generated in the scintillator fiber can be prevented. Also,
According to the present invention, the scintillator fiber and the filamentous lead or the lead sheet are simply laminated, and since the scintillation fiber is not damaged, the scintillator has a long attenuation distance. Further, in the present invention, when lead is used as the high density substance, the occupation ratio of the scintillation fiber can be increased as a scintillator having the same volume, and as a result, a scintillator having a high resolution can be obtained at low cost.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
実施例 ポリスチレンをコアとし、フツ化ビニリデン−テトラフ
ルオロエチレン共重合体をクラツドとし、更に螢光剤と
して２−（４−第３ブチルフエニル）−５−（４−ビフ
エニル）−1,3,4オキサジアゾールを１．０重量％呼び
4,4′−ビス（2,5−ジメチルスチリル）ビフエニルを20
0ppm含む直径１mmのシンチレーターフアイバーを用意す
る。EXAMPLE Polystyrene as a core, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer as a cladding, and 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenyl) -1,3,4oxa as a fluorescent agent 1.0% by weight of diazole
20% of 4,4'-bis (2,5-dimethylstyryl) biphenyl
Prepare a scintillator fiber with a diameter of 1 mm containing 0 ppm.
該シンチレーターフアイバー及びそれと同径の糸状鉛を
用いて第１図に示すように１０cm角のブロツク状シンチ
レーターを作製した。A block-shaped scintillator of 10 cm square was prepared as shown in FIG. 1 by using the scintillator fiber and the thread-shaped lead having the same diameter as that of the scintillator fiber.
次いで、上記ブロック状シンチレーターの繊維軸に対し
て直角方向の端面を十分に研磨し、その端面にイメージ
インテンシフアイアー、テレビカメラ及びモニターテレ
ビを接続し、カロリメーターを作製した。電子ビームを
シンチレーターの繊維の長さ方向に対して垂直に照射し
たところ、該電子ビームのシヤワー形状を明確に観測す
ることができた。Then, the end face of the block scintillator in the direction perpendicular to the fiber axis was sufficiently polished, and an image intensifier, a television camera and a monitor television were connected to the end face to prepare a calorimeter. When the electron beam was irradiated perpendicularly to the length direction of the fibers of the scintillator, the shower shape of the electron beam could be clearly observed.
第１図〜第４図はいずれも本発明の実施例を示す積層型
シンチレーターを示す斜視図である。図中１はシンチレ
ーシヨンフアイバー２は糸状鉛、３は鉛シートを示す。1 to 4 are perspective views showing a laminated scintillator showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a scintillation fiber 2, 2 is a filamentous lead, and 3 is a lead sheet.
Claims (4)
りなる線状体又は線状体及びシートにより構成された高
密度物質中にシンチレーターフアイバーが配置されてい
ることを特徴とする積層型シンチレーター。1. A laminated scintillator in which a scintillator fiber is arranged in a high-density material mainly composed of a linear body or a linear body and a sheet made of a metal having an atomic number larger than 25.
する合金の少なくとも一種である特許請求の範囲第１項
記載のシンチレーター。2. The scintillator according to claim 1, wherein the metal is at least one of lead, iron, uranium, and an alloy mainly containing them.
維径が略同一であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項又は第２項記載のシンチレーター。3. The scintillator according to claim 1 or 2, wherein the scintillator fiber and the linear body have substantially the same fiber diameter.
構成された高密度物質を用いる特許請求の範囲第１項又
は第２項記載のシンチレーター。4. The scintillator according to claim 1, which uses a high-density material composed of two or more kinds of metal linear bodies having different fiber diameters.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28741786A JPH0616106B2 (en) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Multilayer type scintillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28741786A JPH0616106B2 (en) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Multilayer type scintillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63139277A JPS63139277A (en) | 1988-06-11 |
| JPH0616106B2 true JPH0616106B2 (en) | 1994-03-02 |
Family
ID=17717061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28741786A Expired - Lifetime JPH0616106B2 (en) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Multilayer type scintillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616106B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281820A (en) * | 1988-07-12 | 1994-01-25 | Hoechst Aktiengesellschaft | Radiation detector |
| US6384400B1 (en) * | 1999-11-29 | 2002-05-07 | General Electric Company | High resolution and high luminance scintillator and radiation imager employing the same |
-
1986
- 1986-12-01 JP JP28741786A patent/JPH0616106B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63139277A (en) | 1988-06-11 |
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