JPH06258446A - 光導波型シンチレータとシンチレーション検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シンチレータを光導波型として、小型高感度で
外部からのノイズ、磁場の設置環境に影響を受け難く、
広範囲での放射線分布計測システムの構築と、温度依存
性により温度情報と自己補償が可能な光導波型シンチレ
ータとシンチレーション検出器を提供する。 【構成】波長シフタを添加した内部導波路コア部12と、
この内部導波路コア部12の周囲を内部導波路クラッド部
13で囲い、外側にシンチレータ部14を設けて外周を反射
膜15で覆うと共に、前記内部導波路コア部12および内部
導波路クラッド部13の両端に接続する光ファイバケーブ
ル７と光の出入りと透過を可能とした光導波型シンチレ
ータ11。また光導波型シンチレータ11からの出力を光−
電気変換素子３および前置増幅器４を介して放射線のエ
ネルギー、入射数、線種等の情報を得る放射線測定回路
系と、光導波型シンチレータ11の温度特性から温度情報
を得る温度測定回路系および、この温度情報により前記
放射線測定回路系に対して温度補償をする補償回路28を
設けたシンチレーション検出器24。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシンチレーション光を用
いた放射線検出器に係り、特に高効率で取扱いが簡便な
シンチレータと、温度検知および温度補正が可能なシン
チレーション検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のシンチレーション検出器について
は図11の概要構成図に示すように、一般にシンチレーシ
ョン検出器１は、シンチレータ２と光電子増倍管等の光
−電気変換素子３を直接接続して用い、この光電子増倍
管は前置増幅器４と極めて近傍に設置する必要があり、
多くの場合は１体化しているため、シンチレータ２、光
−電気変換素子３の光電子増倍管、前置増幅器４の３者
を併せてシンチレーションプローブとも呼んでいる。

【０００３】このシンチレーション検出器１でγ線測定
を行う場合には、測定対象から放出される放射線に対す
るバックグラウンドを低減するため、実際の測定では多
くの場合にシンチレーション検出器１自身を鉛製の遮蔽
体の中に収納している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このシンチレーション
検出器１は、シンチレータ部２自体よりも光−電気変換
素子３である光電子増倍管の大きさが支配的であるた
め、遮蔽体の寸法および重量は必然的に大きく、重くな
らざるを得ない。また前置増幅器４や光電子増倍管に供
給する低圧、高圧電源や信号用等の電気ケーブル５も当
然必要とする。

【０００５】従って、測定場所には設置のために広い空
間が必要となり、しかも図示しない線形増幅器以降の測
定回路系との間を接続するためには、これら１系統当り
に、３本の電気ケーブル５の敷設が必要となる。しかし
ながら、この場合には敷設した電気ケーブル５に外部か
らの電磁誘導ノイズや、接地電位の不一致によるグラウ
ンドループ等の発生により、測定に悪影響をおよぼす等
の事態が発生する場合もあった。

【０００６】その上、光−電気変換素子３の光電子増倍
管は磁場のもとでは使用できず、従って、トランス等の
近傍には設置できない等の不便な点がある。また温度変
化に極めて敏感に反応するため、シンチレーション検出
器１の設置場所の環境によっては、しばしば測定データ
の信頼性が低下するという支障が発生する。

【０００７】これらの対策として図12の概要構成図に示
すように、シンチレータ２と光−電気変換素子３である
光電子増倍管の間を光学接続具であるライトパイプ６と
光ファイバケーブル７、あるいはロッドレンズと光ファ
イバケーブル７等を用いて１対１で結合して延長するこ
とが行われてきた。

【０００８】しかしながら、これらの試みはいずれも光
ファイバケーブル７へ入射する光の光量損失（１シンチ
レーションパルスに対する光子数の損失）が大きく、特
定の用途以外についての実用化はなされていないのが現
状である。

【０００９】また、このように光ファイバケーブル７に
よる延長により、かなりの面で従来の課題を解決できる
かのようにみえるが、前述したように、現実的にはシン
チレータ２と光ファイバケーブル７を単に接続しただけ
では、シンチレータ２内で発生した光を光ファイバケー
ブル７に効率よく送り出すことが困難である。

【００１０】これは、シンチレータ２内で等方的に発生
した光のうち、光ファイバケーブル７等の光導波路に導
かれるものはごく一部の特定の開口角（臨界角）内に入
るものだけであり、大半の光はシンチレータ２内で反射
を繰り返すうちに吸収、消滅し、あるいは開口角より大
きい角度で光導波路内に入り、全反射されずにシンチレ
ータ２内のクラッドへの放射モードとなり失われてしま
うためである。

【００１１】さらに、シンチレータ２と光−電気変換素
子３を単に１対１で効率よく接続するだけでは、多点測
定システムを構築する際の信頼性やコストを改善するこ
とはできなかった。このシンチレーション検出器１は、
その特性が設置環境によってはしばしば変化する。

【００１２】一般にはシンチレーションプローブの温度
特性と言う場合に、図13の概要構成図に示すシンチレー
タ２と光−電気変換素子３、および前置増幅器４の３者
の組合わさったものの特性を指すことになる。なお、前
置増幅器４の出力は、測定回路系の線型増幅器８とＡＤ
（アナログ／ディジタル）変換器９、および多重波高分
析器10に送られて放射線検出がされる。

【００１３】しかしながら、シンチレータ２自身として
は設置環境の選択はできず、測定、監視作業に必要な所
定のポイントに設置せざるを得ないわけであり、この場
合には、シンチレータ２自身の温度特性が得られるデー
タの信頼性を大きく左右することになる支障があった。

【００１４】本発明の目的とするところは、シンチレー
タを光導波型として、小型高感度で外部からのノイズ、
磁場の設置環境に影響を受け難く、広範囲での放射線分
布計測システムの構築と、温度依存性により温度情報と
自己補償が可能な光導波型シンチレータとシンチレーシ
ョン検出器を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
シンチレーション光を吸収して異なる波長の光を再放出
する波長シフタを添加した内部導波路コア部と、この内
部導波路コア部の周囲を内部導波路クラッド部で囲い、
さらに外側に放射線の入射により光を発するシンチレー
タ部を設けて、この外周をシンチレーション光の反射手
段で覆うと共に、前記内部導波路コア部および内部導波
路クラッド部の両端に接続する外部導波路と光の出入り
を可能としたことを特徴とする光導波型シンチレータ。

【００１６】また第２の発明は、光導波型シンチレータ
の内部導波路コア部および内部導波路クラッド部で光入
出口の一端に反射材を設けてシンチレーション光を内部
導波路へ戻すと共に、他端に外部導波路を接続して、こ
の外部導波路の端部に光−電気変換素子を結合したこと
を特徴とするシンチレーション検出器。

【００１７】第３の発明は、第１の発明の光導波型シン
チレータからの出力を光−電気変換素子および前置増幅
器を介して放射線のエネルギー、入射数、線種等の情報
を得る放射線測定回路系と、光導波型シンチレータの温
度特性から温度情報を得る温度測定回路系および、この
温度情報により前記放射線測定回路系に対して温度補償
をする補償手段を設けたことを特徴とするシンチレーシ
ョン検出器。

【００１８】また第１の発明の光導波型シンチレータの
複数個を相互間に光導波路で連鎖状に接続すると共に、
最外端に光−電気変換素子を設けたことを特徴とする。
さらに、光−電気変換素子に放射線温度測定回路系を設
けたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】光導波型シンチレータのシンチレータ（結晶）
部に入射した放射線によりシンチレーション光が発生
し、この光は等方性発光とみなし得るため、光の行方と
しては直接波長シフタの添加された内部導波路コア部に
到達するものや、反射膜により複数回の反射を経て内部
導波路コア部の領域に入るもの、さらに内部吸収により
失われてしまうもの等がある。このうち内部導波路コア
部の領域に入ったものについては波長シフタの持つ量子
効率に従い光の吸収と再放出が起こる。

【００２０】一般にシンチレータ部から内部導波路コア
部の領域に入った光は、内部導波路コア部の領域を光導
波路としてみた場合、ほとんどその全反射条件を満たし
ていない。しかしながら、波長シフタにより再放出され
た光は等方性発光であるため、臨界角以内の立体角をも
つ光はすべて内部導波路コア部内で、内部導波路クラッ
ド部を全反射しながら伝播して内部導波路の端部に到達
する。

【００２１】この光は内部導波路の端部に接続された外
部の光導波路（光ファイバケーブル）に伝達されるが、
その際に内部導波路であるコア部、クラッド部と光ファ
イバケーブルのコア、クラッドの屈折率が等しく、端面
での径が等しければ理想的に光の伝達をすることができ
る。

【００２２】従って、従来失なわれていた多くの光は、
内部導波路コア部に含まれる波長シフタによる再放出と
内部導波路による伝播により集光されて効率が向上す
る。また内部導波路コア部に添加した波長シフタは、そ
の種類により特定した波長を反射することから光導波型
シンチレータの同定をすることが容易で、さらに、内部
導波路と外部導波路を同等の屈折率、コア径、クラッド
径等をもつ物質、材料、形状とすることにより、伝達特
性が向上する。

【００２３】また外部導波路から光導波型シンチレータ
に導入された光は、外部導波路の延長とみなし得る光導
波型シンチレータの内部導波路を引き続いて伝播し、再
度外部導波路へと導かれるため、光導波型シンチレータ
内を容易に透過して行く。なお、この光導波型シンチレ
ータにおいては、外部からの電源供給は不要で、従っ
て、外部導波路（光ファイバケーブル）は周囲からのノ
イズ、磁場の影響も受け難いので伝達精度が低下しな
い。

【００２４】さらに、光導波型シンチレータで内部導波
路の一端に反射板を設けると、光導波型シンチレータで
検知したシンチレーション光は、一方にのみ出力される
ので、これに外部導波路（光ファイバケーブル）を接続
して光−電気変換素子と共に小型のシンチレーション検
出器が構成できる。

【００２５】光導波型シンチレータ固有のシンチレーシ
ョン光の減衰時間と温度特性から、設置場所の温度検出
と、この温度情報から放射線エネルギーの算出ができ、
検出いた温度による補償をして、さらに放射線測定精度
を向上することができる。

【００２６】また複数の光導波型シンチレータを互に光
導波路で連鎖状に結合したシンチレーション検出器によ
り、各光導波型シンチレータ配設位置における放射線、
および温度の測定と、放射線入射および温度測定位置の
同定ができる。

【００２７】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して詳細な説明を省略する。

【００２８】第１の発明の光導波型シンチレータは、図
１の構成断面図に示すように光導波型シンチレータ11の
中央には、シンチレーション光を吸収して異なる波長の
光を再放出する波長シフタ入を添付した内部導波路コア
部12と、この周囲に内部導波路クラッド部13が設けてあ
り、これを囲んで放射線の入射によりシンチレーション
光を発するシンチレータ部（結晶）14が配してある。さ
らに、このシンチレータ部14の外周をシンチレーション
光の反射手段である反射膜15により覆って構成されてい
る。

【００２９】この光導波型シンチレータ11の両端には外
部導波路の光導波路である例えば光ファイバケーブル７
が接続され、この光ファイバケーブル７はコア７ａ、ク
ラッド７ｂ、シース７ｃで構成されている。また光導波
型シンチレータ11の両端の光入出口は、図１のような、
光ファイバケーブル７を口出として、図示しないコネク
タにより別の光ファイバケーブル７と接続しても、光導
波型シンチレータ11の両端に直接的に図示しないコネク
タにより光ファイバケーブル７を接続した構成としても
良い。

【００３０】次に上記構成による光導波型シンチレータ
11の作用について説明する。光導波型シンチレータ11で
は、外部から入射した放射線によりシンチレータ部（結
晶）14においてシンチレーション光を発する。この光は
等方性発光とみなし得るため、光の行方としては、直接
波長シフタの添加された内部導波路コア部12に到達する
ものや、反射膜15により複数回の反射を経て前記内部導
波路コア部12領域に入るもの、内部吸収により失われて
しまうもの等がある。

【００３１】このうち、内部導波路コア部12領域に入っ
たものについては、波長シフタの持つ量子効率に従い光
の吸収と再放出が起こる。一般に、シンチレータ部14か
ら内部導波路コア部12領域に入った光は、内部導波路コ
ア部12を光導波路として見た場合に、ほとんどの場合、
その全反射条件を満たしていない。

【００３２】しかしながら、波長シフタにより再放出さ
れた光は等方性発光であるため、臨界角以内の立体角を
もつ光は、すべて内部導波路であるクラッド部13とコア
部12内でクラッド部13を全反射しながら伝播して内部導
波路の両端に到達する。この光は外部光導波路である光
ファイバケーブル７に伝達されるが、この際に、内部導
波路コア部12、内部導波路クラッド部13と、光ファイバ
ケーブル７のコア７ａ、クラッド７ｂの屈折率が等し
く、端面における径が等して、互いの物性が類似してい
れば理想的に光を伝達することができる。

【００３３】従って、従来では失われていた多くの光
は、内部導波路コア部12に添付の波長シフタによる再放
出と内部導波路における伝播により容易に集光すること
ができる。また一端の光ファイバケーブル７側から光導
波型シンチレータ11の光入出口に入射する光は、単に光
ファイバケーブル７の延長とみなし得る光導波型シンチ
レータ11の内部導波路コア部12と内部導波路クラッド部
13を引き続いて伝播し、他端の光入出口から光ファイバ
ケーブル７へと導かれるため、光導波型シンチレータ11
を透過していくことことになる。

【００３４】このような光導波型シンチレータ11を採用
することにより、放射線検出部が小形化され、さらに、
先に述べたような光ファイバケーブル７の特性を活かす
ことができ、かつ、光導波型シンチレータ11内部での発
光の高効率集光と、外部からの光の透過の両方を実現す
ることができる。さらに電源の必要もないため、光導波
型シンチレータ11から引出す信号ケーブルとしては、１
乃至２本の光ファイバケーブル７のみで良い。

【００３５】図３の構成断面図は光導波型シンチレータ
11を１個用いた第２の発明のシンチレーション検出器16
を示す。このシンチレーション検出器16の構成は、光導
波型シンチレータ11の出力端の片方に反射材17を取り付
けて、光信号出力を一方にのみ集約させたもので、光信
号は光ファイバケーブル７を介して光−電気変換素子３
と図示しない測定回路系に伝送する。

【００３６】このシンチレーション検出器16を採用する
ことにより、従来測定し難かった狭い場所や、防水シー
ルを施した上での水中測定など、多種の測定ポイント
で、しかも広範囲への適用が可能となる。また、このシ
ンチレーション検出器16をまとめて、放射性廃棄物や原
子炉解体廃棄物などの放射能濃度検査、表面汚染検査な
どの高密度、高位置分解能センサアレイへの応用も容易
に可能である。

【００３７】図４は上記図１に示す第１の発明の光導波
型シンチレータ11を複数個用いた、多点計測システムの
シンチレーション検出器の構成図を示す。このシンチレ
ーション検出器18は、複数の光導波型シンチレータ11ａ
〜11ｄを各測定ポイントに設置し、これらの間は光ファ
イバケーブル７で連鎖状に接続する。なお、ここで使用
する光ファイバケーブル７は、放射線照射損傷に強い石
英ファイバを用いることが望ましい。

【００３８】この光導波路の両端には光−電気変換素子
３ａ，３ｂにより信号の検出を行うが、これは必ずしも
前述の光電子増倍管である必要はない。なぜなら光導波
型シンチレータ11ａ〜11ｄに用いる波長シフタの種類に
より、光ファイバケーブル７に伝送される光の主な波長
成分が異なるため、この波長成分に合わせた最適な波長
感度と量子効率、変換効率を考慮して素子の種類を選択
することができる。

【００３９】このシンチレーション検出器18によれば、
放射線が光導波型シンチレータ11ａに入射すると内部で
の再放出光の一部が内部導波路の両端に伝播し、これが
光ファイバケーブル７に伝達される。この伝播方向は、
方向（矢印）19へ出力された信号は、直接光−電気変換
素子３ａに到達するが、方向（矢印）20へ出力した信号
は他の光導波型シンチレータ11ｂ，11ｅ，11ｄの内部導
波路（内部導波路コア部12および内部導波路クラッド部
13）を夫々伝播し、見かけ上透過した後に一方の光−電
気変換素子３ｂに到達する。

【００４０】光−電気変換素子３ａ，３ｂに到達後、変
換された電気信号は図示しない演算処理手段等の測定回
路系により到達時間（差）、到達光量（差）、減衰量
（差）、パルス信号波形等の情報を単独に、あるいは複
数組み合わせて処理、評価することにより、放射線のエ
ネルギー情報、線種情報、入射数の情報、位置情報等を
得ることができる。

【００４１】さらに、採用した光導波型シンチレータ11
ａ〜11ｄ内に用いる波長シフタの種類を変えて、受光時
に測定回路系において波長選択をすることにより、位置
情報をより確実に得ることができる。

【００４２】このシンチレーション検出器18では、各測
定ポイントに設置する検出部の光導波型シンチレータ11
は極めて小型であり、かつ電源の必要もない。このため
信号ケーブルの敷設については、光ファイバケーブル７
の１本のみで良い。また敷設環境に関しても外部からの
スパーク、短絡、ノイズ等の影響を受けないため、通常
の電気ケーブル５の敷設に比べ格段に耐環境性に優れて
いる。

【００４３】また光−電気変換素子３ａ，３ｂ等は測定
回路系と共に、必要に応じて任意の設置場所が選べるた
め、例えば温度変動の激しい場所等を回避することが容
易で、精度や信頼性が向上できる。さらに、２系統の素
子と回路により２カ所以上の複数箇所の信号を同時に測
定できるため、コスト面においても有利になる。従っ
て、これらの利点を利用して、広範囲にわたる多点での
放射線分布計測が高信頼性、低コストで実現可能とな
る。

【００４４】図５の構成断面図で示すシンチレーション
検出器は、複数の第１の発明の光導波型シンチレータ11
ａ〜11ｅの相互間を接続する光ファイバケーブル７等の
接続部を削除し、光導波型シンチレータ11ａ〜11ｅ同志
が隣接した構成で、大面積（容積）化した例の位置検出
型のシンチレーション検出器21を示す。

【００４５】このシンチレーション検出器21においては
各光導波型シンチレータ11ａ〜11ｅの内部導波路である
内部導波路コア部12および内部導波路クラッド部13同志
の端面を密着させたことにより、相互間の接続部を不要
とし、特定箇所におけるシンチレーション検出出力の増
強と位置検出の明確化をしたものである。

【００４６】図６の側面図は前記図３に示した第２の発
明のシンチレーション検出器16をスタンド22に装着した
例を示す。この他の適用例としては、高線量場作業ロボ
ット等に搭載しても良く、図示しないイメージガイドと
併用する等して、放射線線量と周辺画像を共に光ファイ
バケーブル７で容易に伝送することができる。

【００４７】これにより光ファイバケーブル７やシンチ
レータ11よりも格段に放射線照射効果の大きいＣＣＤカ
メラやプリアンプ等の半導体部品を高線量場から遠ざけ
られると共に、電気的ノイズや電源電圧等が安定確保の
できない劣悪な環境で支障なく稼動することのできる典
型例であり、このようなケースにおいても極めて有効な
シンチレーションプローブが提供できる。

【００４８】図７の断面図は第１の発明の光導波型シン
チレータの変形例を示す。シンチレータ部（結晶）14に
おける外側反射回数を減じるために、シンチレータ部14
を覆う反射膜15を傾斜させると共に外部導波路である光
ファイバケーブル７との開口角外で逃げる光を光導波型
シンチレータ23内に戻す工夫として、光ファイバケーブ
ル７の外周のシース７ｃを除去した光ファイバケーブル
７をシンチレータ部14内側まで食い込ませたて集光効率
と伝達効率が向上する構成としている。

【００４９】第３の発明のシンチレーション検出器の一
実施例を図２のブロック構成図により説明する。このシ
ンチレーション検出器24は、シンチレーション光を電気
信号に変換する光−電気変換素子３の後段にシンチレー
ション光の減衰時間を測定するために、電荷有感型の前
置増幅器４と線形増幅器８およびＡＤ変換器９、多重波
高分析器10による通常の測定処理回路系と、電荷有感型
の前置増幅器４の信号を入力する立ち上がり時間−パル
ス波高変換器25およびＡＤ変換器26、多重波高分析器27
からなる温度測定回路系を備えたスペクトロメータの一
例である。

【００５０】このシンチレーション検出器24ではシンチ
レータ11で放出された光は光ファイバケーブル７により
光電子増倍管等の光−電気変換素子３に導かれ、これに
続く電荷有感型前置増幅器４の出力は線形増幅器８を含
む通常の波高分析の測定処理回路系へ接続されると共
に、立ち上がり時間−パルス波高変換器25を含む温度測
定回路系に分岐接続されて構成されている。

【００５１】温度計測だけが目的の場合には、線形増幅
器８以降で多重波高分析器10の波高分析の測定処理回路
系は不要であり、電荷有感型前置増幅器４の後ろに接続
した立ち上がり時間−パルス波高変換器25、ＡＤ変換器
26、多重波高分析器27の温度測定回路系のみので良い。
なお補償回路28は前記ＡＤ変換器26とＡＤ変換器９との
間、またはＡＤ変換器26と線形増幅器８との間に接続し
て、温度測定回路系における温度情報で、放射線の測定
処理回路系の温度補償を行うものである。

【００５２】上記構成による作用は、放射線の入射によ
り光導波型シンチレータ11内で発生したシンチレーショ
ン光の光子群は、光ファイバケーブル７により光電子増
倍管、あるいはフォトダイオード等の光−電気変換素子
３で電子に変換され、電荷有感型の前置増幅器４で積
分、放電されて光の減衰時間に比例した立ち上がり時間
を持ち、この前置増幅器４の放電時定数により決まる指
数関数型減衰を示す信号が得られる。

【００５３】通常、この信号を線形増幅器８により波形
整形と増幅を行い、ＡＤ変換器９により波高値をディジ
タル化して、その結果をエネルギースペクトルとして多
重波高分析器10に記録する。

【００５４】一方、前置増幅器４の出力信号は、立ち上
がり時間−パルス波高変換器25にも入力されている。こ
の立ち上がり時間−パルス波高変換器25は、入力された
信号の立ち上がり時間に比例した波高値を持つ電圧パル
スを発生するものである。

【００５５】一般に無機シンチレータの光の減衰時間と
発光効率は、温度上昇と共に小さくなる。図８（ａ），
（ｂ）の特性曲線図で示すように、通常の雰囲気温度の
範囲では（ａ）の減衰時間、（ｂ）の発光効率の対数と
温度とは、ほぼ比例しているといえる。従って、予め減
衰時間、および発光効率と温度との校正を行っておくこ
とにより図８の（ａ）と（ｂ）に示すような校正曲線2
9，30が得られる。

【００５６】以後、信号波形から減衰時間を算出し、こ
れから温度を求め、当該温度による発光効率の基準温度
に対する変化率を求めて、これを得られたパルス波高
値、計数値に適用して補正することにより、光導波型シ
ンチレータ11が設置されている場所の雰囲気温度、並び
に正確な放射線の情報を得ることが可能となる。

【００５７】さらに、この電圧パルスを先の放射線によ
る信号パルスと同様に、ＡＤ変換器26により波高値をデ
ィジタル化して、別の多重波高分析器27に立ち上がり時
間分布（減衰時間時間分布）として記録する。なお、前
記多重波高分析器10，27に記録されているデータは、予
め波高値（エネルギー）、立ち上がり時間（減衰時間）
が既知の信号を入力して校正されている。この校正によ
り記録されたデータからシンチレーション光の減衰時
間、エネルギー値を知ることが可能である。

【００５８】また立ち上がり時間（減衰時間）分布か
ら、先ず光導波型シンチレータ11の設置されている場所
の雰囲気温度が得られる。さらに、本シンチレーション
検出器24が放射線計測が主眼の場合には、温度情報から
発光効率の補正係数を求める。発光効率の変化は１シン
チレーションに含まれる光子数の変化として現れるの
で、電気的にはパルス波高値と関連してくる。

【００５９】すなわち、同じ利得を持った線形増幅器８
で整形、増幅していても、見掛け上では利得が変動した
かのように見えるわけである。従って、発光効率から得
た補正係数により見掛け上の利得補正を実施することに
よりエネルギー情報の補正が可能である。

【００６０】また電圧レベルを固定して、ある一定のエ
ネルギー区間に対応した計数値を算出するような測定を
行う場合には、この電圧レベル−エネルギー情報自体を
補正することにより、結果的には得られる計数情報を正
しいものに補正することが可能である。これらの補正の
ための測定と、真の目的の放射線測定と温度測定が全て
同時に１種類の信号で行えるということが本発明の優れ
た効果である。

【００６１】なお、近年研究が行われているディジタル
波形処理によれば、特に付加回路なしに、ディジタル化
されたシステムの中ですべて情報が得られることにな
り、概念的には図９のブロック構成図のような構成とす
ることが考えられる。

【００６２】すなわち、線形増幅器４以降の信号処理を
ディジタル波形整形処理装置31において処理し、ＡＤ変
換器32に出力するもので、この測定回路系、あるいはこ
れに接続されるデータ処理系により減衰時間の検査、温
度の算出、発光効率等の補正係数算出、パルス波高値、
計数情報の補正等を行う。

【００６３】図10に上記第３の発明のシンチレーション
検出器24の応用による多点式の放射線温度モニタシステ
ムの概念図を示す。この多点放射線温度検出器33では、
複数の光導波型シンチレータ11ａ〜11ｄは夫々光ファイ
バケーブル７により連鎖状に接続されており、各光導波
型シンチレータ11ａ〜11ｄからの信号は光ファイバケー
ブル７を通して外部に伝播し、別の光導波型シンチレー
タの中は透過していく構造である。なお、系統の両端に
は光−電気変換素子３ａ，３ｂが設けられていて、放射
線温度処理回路系34に接続して構成されている。

【００６４】この多点放射線温度検出器33においては、
光−電気変換素子３ａ，３ｂにより夫々の光導波型シン
チレータ11ａ〜11ｄからの光信号が受光され、放射線温
度処理回路系34において、その到達時間（差）、光量
（差）、パルス波形、波長等の情報の単独使用、または
複数の組合わせにより受光した光信号の発生点が同定可
能で、その場所における温度と共に放射線の情報が得ら
れるシステムである。

【００６５】このように、プラント内に１本の光ファイ
バケーブル７と、付随した複数の光導波型シンチレータ
11ａ〜11ｄの系統を張り巡らすことにより、温度の情報
と放射線の情報が同時に同一の測定系統で得られるう
え、得られた温度から放射線に関する情報に補正を加え
ることができるため、放射線に関する精度、信頼度を高
めることができる。

【００６６】さらに、従来は２種類の測定項目に相当す
る機器、電気ケーブル５が複数ポイント分必要としたも
のに対して、本発明では、高々１本（往復２本）の光フ
ァイバケーブル７のみでまかなえ、しかも放射線と温度
の情報が完全に対応して同時に得ることができる。

【００６７】なお、上記特許請求の範囲の実施態様とし
て次のものがある。 （１）「放射線の入射により発生した光の出力と外部か
ら光導波型シンチレータに対する光の入出力を行う光導
波型シンチレータの接続部において、内部導波路と外部
導波路とが同等の屈折率、コア径、クラッド径等をもつ
物質、材料、形状でなることを特徴とする光導波型シン
チレータ」。

【００６８】（２）「請求項４，５記載のシンチレーシ
ョン検出器において、光導波型シンチレータの内部導波
路コア部に添加した波長シフタの種類を変えて、信号の
到達時間（差）や光量（差）等によらずに光を出力した
光導波型シンチレータの同定を行い、チャンスコインシ
デンスによる位置の確認、位置分解能の劣化を改善した
ことを特徴とするシンチレーション検出器」。

【００６９】（３）「光導波型シンチレータからの出力
を光−電気変換素子および前置増幅器を介して測定した
シンチレーション光の減衰時間と温度特性から温度を検
知する温度測定回路系を設けたことを特徴とするシンチ
レーション検出器」。

【００７０】（４）「複数の光導波型シンチレータを相
互間を光導波路により連鎖状に接続して最外端に光−電
気変換素子を設けたシンチレーション検出器において、
最外端に設けた光−電気変換素子に測定回路系を設け
て、各シンチレータから出力された光の到達時間
（差）、到達光量（差）、減衰量（差）、パルス信号波
形等の情報の夫々単独あるいは複数により光を出力した
シンチレータの同定並びに入射放射線のエネルギー情
報、放射線の線種、入射数等の情報を得ることを特徴と
するシンチレーション検出器」。

【００７１】

【発明の効果】以上本発明によれば、光導波型シンチレ
ータの採用により、シンチレータ内部で発生したシンチ
レーション光は波長変換し、高効率で外部導波路の光フ
ァイバケーブルに光信号として導くことができる。この
光は内部導波路の両端において外部との光の出入りが可
能であり、また、外部から導波路端面に入射した光は内
部導波路により他端面まで伝播させることも可能であ
る。

【００７２】従って、この光導波型シンチレータによれ
ば、測定場所に対する電源および複数の電気ケーブルが
不要で、検出器の形状が小形化され、単数あるいは複数
の導波型シンチレータと光導波路の組み合わせたシンチ
レーション検出器により、広範囲の放射線分布計測シス
テムを１本の光導波路である光ファイバケーブルを往復
させることで構築できる。

【００７３】またシンチレータの温度依存性を自己補償
することで、放射線測定のデータの精度、信頼性が向上
すると共に、放射線の情報と併せて同時に温度の情報を
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明に係る一実施例の光導波型
シンチレータの断面図。

【図２】第３の発明に係る一実施例のシンチレーション
検出器のブロック構成図。

【図３】第２の発明に係る一実施例のシンチレーション
検出器の構成断面図。

【図４】第１の発明に係る多点計測システムのシンチレ
ーション検出器の構成図。

【図５】第１の発明に係る変形例のシンチレーション検
出器の構成断面図。

【図６】第２の発明に係る応用例でシンチレーション検
出器の外形図。

【図７】第１の発明に係る変形例の光導波型シンチレー
タの断面図。

【図８】第３の発明に係る温度校正特性図で、（ａ）は
減衰時間、（ｂ）は発光効率を示す。

【図９】第３の発明に係る変形例のシンチレーション検
出器のブロック構成図。

【図１０】第３の発明による多点放射線温度モニタシス
テムのブロック構成図。

【図１１】従来のシンチレーション検出器のブロック構
成図。

【図１２】従来の他のシンチレーション検出器のブロッ
ク構成図。

【図１３】従来のその他のシンチレーション検出器のブ
ロック構成図。

【符号の説明】

１，16，18，21，24…シンチレーション検出器、２…シ
ンチレータ、３，３ａ，３ｂ…光−電気変換素子、４…
前置増幅器、５…電気ケーブル、６…ライトパイプ、７
…光ファイバケーブル、７ａ…コア、７ｂ…クラッド、
７ｃ…シース、８…線形増幅器、９，26，32…ＡＤ変換
器、10，27…多重波高分析器、11，11ａ〜11ｅ，23…光
導波型シンチレータ、12…内部導波路コア部、13…内部
導波路クラッド部、14…シンチレータ部（結晶）、15…
反射膜、17…反射材、19，20…信号の出力方向（矢
印）、22…スタンド、25…立ち上がり時間−パルス波高
変換器、28…補償回路、29…校正曲線（温度−減衰時
間）、30…校正曲線（温度−発光効率）、31…ディジタ
ル波形整形処理装置、33…多点放射線温度モニタ、34…
放射線温度処理回路系。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シンチレーション光を吸収して異なる波
   長の光を再放出する波長シフタを添加した内部導波路コ
   ア部とこの周囲を内部導波路クラッド部で囲い外側に放
   射線の入射により光を発するシンチレータ部を設けて外
   周をシンチレーション光の反射手段で覆うと共に前記内
   部導波路コア部および内部導波路クラッド部の両端に接
   続する外部導波路と光の出入りを可能としたことを特徴
   とする光導波型シンチレータ。
2. 【請求項２】 シンチレーション光を吸収して異なる波
   長の光を再放出する波長シフタを添加した内部導波路コ
   ア部とこの周囲を内部導波路クラッド部で囲い外側に放
   射線の入射により光を発するシンチレータ部を設けて外
   周をシンチレーション光の反射手段で覆うと共に内部導
   波路コア部および内部導波路クラッド部の一端に反射材
   を設け、他端に外部導波路を接続しこの外部導波路の端
   部に光−電気変換素子を結合したことを特徴とするシン
   チレーション検出器。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光導波型シンチレータか
   らの光出力を光−電気変換素子および前置増幅器を介し
   て放射線のエネルギー、入射数、線種等の情報を得る放
   射線測定回路系と、光導波型シンチレータの温度特性か
   ら温度情報を得る温度測定回路系および、この温度情報
   により前記放射線測定回路系に対して温度補償をする補
   償手段を設けたことを特徴とするシンチレーション検出
   器。
4. 【請求項４】 請求項１記載の光導波型シンチレータの
   複数個を相互間に光導波路を介して連鎖状に接続すると
   共に最外端に光−電気変換素子を設けたことを特徴とし
   たシンチレーション検出器。
5. 【請求項５】 最外端に設けた光−電気変換素子に放射
   線温度測定回路系を接続したことを特徴とする請求項４
   記載の多点式放射線温度検出のシンチレーション検出
   器。