JPH0659044A

JPH0659044A - 電磁波検出装置

Info

Publication number: JPH0659044A
Application number: JP5913793A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanaka; 章田中; Yuji Kojima; 雄次小島; Masahiro Tomatsu; 正宏戸松
Original assignee: Fujitsu Kasei Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Kasei Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】蛍光性光ファイバを用いて放射線（Ｘ線，
α，β，γ線）等の電磁波の検出を行なう電磁波検出装
置に関し、安価で高感度に電磁波の検出を行なうことを
目的とする。【構成】蛍光色素を含有する透明プラスチックよりな
る集波板１２の端面に蛍光性ファイバ１３を配置し、放
射線を集波板１２で蛍光変換し、蛍光性ファイバ１３に
導光すると共に蛍光性ファイバ１３で直接蛍光変換す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁波検出装置に係り、
特に、蛍光性ファイバを用いて放射線（Ｘ線α，β，γ
線）等の電磁波の検出を行なう電磁波検出装置に関す
る。

【０００２】我が国はエネルギー資源に乏しく、エネル
ギーの８０％以上を輸入に依存し、なかでも石油の９
９．６％は輸入に頼っている。石油の過渡の依存をなく
し、エネルギーの安定供給を確保していくためには、省
エネルギー努力とともに、石油代替エネルギーを着実に
開発して行くことが必要である。このため、供給安定
性、経済性などに優れた原子力発電は、石油代替エネル
ギーの中核として位置づけられている。また、最近で
は、二酸化炭素の濃度上昇などによる地球的規模での環
境問題が世界的な問題となっている。こうした問題に対
応するためにも、原子力発電の意義が再評価されてい
る。しかし、原子力発電を推進するにあたっては、安全
の確保が大前提であり、放射線の漏れを正確に、かつ簡
潔な方法で検出するセンサの開発が望まれていた。

【０００３】原子力施設などで使用する放射線計測器で
は、シンチレータの光を直接光電子増倍管で増幅して計
測するか、あるいはＧＭ係数管や電離箱を用いて電気的
なパルス数を計測するのが一般的であった。これらのシ
ンチレーション検出器は、シンチレータと光電子増倍管
とを観測点で接続し、光電気変換を行って電気信号を出
力する。このため、高圧電源や電気回路などが必要とさ
れ、敷設部の電磁ノイズの影響を受けるため、信頼性の
高い検出結果を得るためには難点があった。

【０００４】そこで、人間の感覚で捉えられない放射線
の存在を目に見えるものとし、なおかつ検出部に電源を
必要としない簡易な検出器が必要とされている。

【０００５】

【従来の技術】図１９は社団法人火力原子力発電技術
協会平成３年度東北支部研究発表会予稿集平成３年
９月５日、「電磁波検出器」：頁３５〜３９に示されて
いる電磁波検出装置の一例の構成図を示す。図は光伝送
型放射線検出装置を示す。同図中、１は放射線検出部を
示す。

【０００６】放射線検出部１は最大発光波長が４１０ｎ
ｍの沃化タリウムとタリウム（ＮａＩ：Ｔ１）の棒状結
晶からなるシンチレータ２と、シンチレータの外周に取
り付けられた発光波長５２０ｎｍの蛍光色素を含有した
蛍光性ファイバ３よりなる。図２０は従来の放射線検出
部の斜視図を示す。シンチレータ２は円筒状をなし、そ
の周囲に蛍光性ファイバ３が巻回されている。

【０００７】シンチレータ２及び蛍光性ファイバ３は光
の影響がないようにアルミニウム等よりなる遮光ケース
５内に収納されている。蛍光性ファイバ３の出力端には
光コネクタ６が取付けられ、蛍光性ファイバ３で集光さ
れた光は光コネクタ６より、光コネクタ６に接続された
光ファイバ７を介して外部に出力される。

【０００８】シンチレータ２は、一般的に用いられてい
るシンチレーション検出器のうち、最も発光効率の高い
ＮａＩ（Ｔｌ）の単結晶で構成されている。

【０００９】図２１（Ａ）はＮａＩシンチレータの発光
スペクトル特性図を示す。このシンチレータ２は、波長
（ガンマ線、約１．２×１０^-3ｎｍ、目には見えない）
の放射線をシンチレータ発光波長（４１０ｎｍ青白い蛍
光）に変換する。

【００１０】蛍光性ファイバ３はコア３ａ及びグラッド
３ｂよりなる。グラッド３ｂはコア３ａより低い屈折率
の材料で構成されていて、コア３ａの外周に形成されて
いる。コア部３ａには蛍光体が混入されている。

【００１１】図２１（Ｂ）は蛍光性ファイバの発光スペ
クトル特性図を示す。蛍光性ファイバ３では放射線シン
チレータ２で放射線により励起された４１０ｎｍの波長
の光により蛍光体が、励起されシンチレータ２からの光
をそれより長い発光波長（５２０ｎｍ、緑色）の光に変
換する。蛍光性ファイバ３で変換された光は蛍光性ファ
イバ３内にとじこめられ、集光され、蛍光性ファイバ３
の出力端に伝達される。このとき、出力端発光量は入射
した放射線強度に比例する。

【００１２】出力端に伝送された光は計測部４に供給さ
れ発光量が検出され、発光量より放射線量が計測され
る。

【００１３】図２２は従来の一例の動作を説明するため
の図を示す。従来、放射線はまず、シンチレータ２に入
射され、シンチレータ２を発光させる（ステップＳ１，
Ｓ２）。シンチレータ２で発光した光は蛍光性ファイバ
３に入射される（ステップＳ３）。蛍光性ファイバ３は
入射された光により励起され、蛍光発光する（ステップ
Ｓ４）。蛍光性ファイバ３で蛍光発光した光は蛍光性フ
ァイバ３の出力端に集光され、出力される（ステップＳ
５）。

【００１４】以上のように従来の光伝送型放射線検出装
置では放射線をまず、有機単結晶のシンチレータ２に一
端入力させた後放射線により励起され発光した光を蛍光
性ファイバ３内に導入していた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のこの
種の電磁波検出装置は無機型単結晶よりなるシンチレー
タ２を用いる必要があったため、高価なものとなってし
まう。また放射線を一端シンチレータ２に吸収させ、こ
の蛍光光を蛍光性ファイバ３に入力させ、蛍光性ファイ
バ３内で再度蛍光に変換させる構成であったため、放射
線から光出力まで二度の蛍光変換を繰り返すため、変換
効率が劣り感度が低い等の問題があった。本発明は上記
の点に鑑みてなされたもので、安価で高感度に電磁波の
検出が行える電磁波検出装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は入射蛍光及び入
射電磁波を蛍光に変換する蛍光色素を含有する蛍光性フ
ァイバと、蛍光色素が含有され前記入射電磁波を蛍光に
変換し、該蛍光を前記蛍光性ファイバに導光する集波板
とを有し、前記蛍光性ファイバの出力端から出力される
出力光に応じて前記入射電磁波の検出を行なう構成とし
てなる。

【００１７】

【作用】集波板は蛍光色素が含有され電磁波を蛍光に変
換し、蛍光を蛍光性ファイバに導光し入射できる。ま
た、蛍光性ファイバは直接放射線を受け蛍光変換するこ
とができる。このため、電磁波は直接蛍光性ファイバに
入射するし、蛍光に変換されると共に、集波板に入射
し、蛍光に変換される。蛍光性ファイバから出力される
光はこれらの蛍光が重なった光とされ有効に利用でき
る。

【００１８】

【実施例】図１は本発明に係る第１の発明の第１実施例
の構成図を示す。同図中、８は放射線検出部を示す。放
射線検出部８は入射された放射線を光に変換し、光ファ
イバ９を介して計測部１０に供給する。

【００１９】放射線検出部８は遮蔽ケース１１、集波板
１２、蛍光性ファイバ１３、光コネクタ１４よりなる。
遮蔽ケース１１はアルミニウム等よりなり、検出しよう
と電磁波の波長より長い波長の電磁波を遮蔽する。した
がって、Ｘ線、α，β，γ線を検出する場合には可視光
を遮蔽できればよい。

【００２０】集波板１０はアクリル樹脂、ポリカーボネ
イト樹脂、ポリスチレン樹脂もしくはこれらの共重合体
樹脂などの透明プラスチックに、ペリレン系色素、ＢＢ
ＯＴ、クマリン色素、イミダゾール色素、ベンゾフェノ
ンもしくはこれらの混合色素などの有機色素を含有して
なる。集波板１０の形状は円筒状の一部に切欠部１０ａ
を形成してなる。集波板１０は入射された放射線が有機
色素により蛍光変換され、蛍光を発光する。この蛍光は
集波板１０を導光路として、集波板１０の端面に集光さ
れ、出力される。

【００２１】蛍光性ファイバ１３は集波板１０の切欠部
１０ａ内に配置され、集波板１０の切欠部１０ａ端面か
ら出力される蛍光が側面より入射される構成とされてい
る。図２は本発明の第１実施例の蛍光性ファイバの構造
図を示す。

【００２２】蛍光性ファイバ１３は、図２に示すように
コア１３ａの外周にコア１３ａより屈折率の低いグラッ
ド１３ｂを形成してなる。

【００２３】コア１３ａは基材として、ポリアルキルア
クリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、これら
の単量体からなる共重合体およびこれらの樹脂のブレン
ド物で構成され、クラッド１３ｂは基材として、フッ素
化樹脂、ポリアルキルアクリレートもしくはこれらの混
合単量体からなる共重合体およびこれらの樹脂のブレン
ドのうち、コア１３ａを構成する材料は屈折率の低い材
料で構成される。

【００２４】蛍光性ファイバ１３は以上の材料に蛍光色
素を含有して構成される。蛍光色素としてはペリレン系
色素、ＢＢＯＴ、クマリン色素、イミダゾール色素、ベ
ンゾフェノンもしくはこれらの混合色素などの有機色素
を用いる。蛍光色素は放射線により励起され蛍光発光
し、放射線を蛍光変換光に変換する。

【００２５】図３は本発明の第１実施例の蛍光性ファイ
バを説明するための図を示す。図３に示すようにＬ
〔ｍ〕の蛍光性ファイバ１３にＸ線発生装置１５よりＸ
線を照射し、Ｘ線により蛍光性ファイバ１３で蛍光変換
された蛍光を光センサ１６で受光し、その光量を光パワ
ーメータ１７で計測する。Ｘ線発光装置１５は（ＣｕＫ
α線、１．５４Åを発生する理学電機ＲＵ−２００）を
用い、４５〔ＫＶ〕、１２０〔ｍＡ〕で駆動する。蛍光
性ファイバ１３は蛍光色素としてベンゾフェノンを１０
０ｐｐｍ含有し、コア１３ａがポリエチレン、クラッド
１３ｂがポリメチルメタクリレートからなる。

【００２６】図４はＸ線による感度測定結果を説明する
ための図を示す。図４に示すように蛍光性ファイバ１３
ファイバ長Ｌ＝１〔ｍ〕で出力エネルギー４３〔ｐ
Ｗ〕、Ｌ＝３〔ｍ〕で３６〔ｐＷ〕が得られる。

【００２７】このとき、Ｘ線の入射エネルギーは上記線
源の条件で、Ｘ線の数が１０⁵〔ｐｃｓ〕と推定され
る。

【００２８】このため入射するエネルギーはｎｈν＝１
０⁵×６．６３×１０^-34（Ｊ．Ｓ）×３×１０⁸／
１．５４×１０^-10＝１．３×１０^-10＝１３ｎＷと算
出される。

【００２９】このため、Ｌ＝１〔ｍ〕で（変換効率）は
４３（ｐＷ）／１３（ｎＷ）＝０．０３％と算出され
る。

【００３０】このように、蛍光性ファイバ１３単体でも
Ｘ線等の放射線の検出は可能である。

【００３１】また、蛍光性ファイバ１３は集光板１０の
端面から入射された蛍光も同様にその内部の色素により
蛍光変換する。このため、蛍光性ファイバ１３の出力端
から出力される出力光は、放射線を直接蛍光変換した蛍
光変換光、集波板１０で放射線により蛍光変換された蛍
光が直接入射又は集波板１０からの蛍光により蛍光性フ
ァイバ１３内で蛍光変換された蛍光とが重なり合ったも
のとなる。このとき、放射線を効率よく蛍光変換させる
ためには、集波板１０に含有される蛍光性色素をその蛍
光の波長が蛍光性ファイバ１３に含有される色素により
蛍光変換される蛍光の波長より短波長となるものに設定
すればよい。これは蛍光色素は一般にその蛍光色素によ
る蛍光より短波長の電磁波に対して感度が良好となるた
めである。

【００３２】このため、大きな出力光を得ることができ
る。再び図１に戻って説明する。蛍光性ファイバ１３の
出力端には光コネクタ１４が接続されており、光コネク
タ１４から蛍光性ファイバ１３の出力光が出力される。
光コネクタ１４には石英ファイバ、プラスチックファイ
バ等の光ファイバ９の一端が接続され、光ファイバ９の
他端は計測部１０に接続され、光ファイバ９により蛍光
性ファイバ１３の出力光を計測部１０に光伝送する。計
測部１０は入力された蛍光性ファイバ１３の出力光の光
量を計測し、計測された光量より放射線量を計測し、液
晶等よりなる表示器に表示する。

【００３３】本実施例によれば集光板１０は透明プラス
チックに蛍光色素を含有させた構成であるため、有機単
結晶等を用いたシンチレータに比べ、軽量で、かつ、安
価に構成できる。

【００３４】また、水等を用いた洗浄が可能であり、放
射性物質等が付着しても容易に洗浄でき、繰り返しの使
用ができると共に、安全性も向上できる。

【００３５】したがって、装置全体を軽量かつ、安価に
実現できる。

【００３６】図５は第１の発明の第２実施例の構成図を
示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

【００３７】本実施例は第１実施例の集波板１２を２枚
の集波板１８，１９で構成し、集波板１８，１９の端面
で蛍光性ファイバ１３を挟持する構成としてなる。集波
板１８，１９は放射線を収集しやすい夫々一定の曲率で
湾曲されている。また、集波板１８，１９蛍光性ファイ
バ１３を包囲するようにアルミニウム等よりなる遮蔽ケ
ース２０が設けられている。その動作は第１実施例と同
様となる。

【００３８】図６は第１の発明の第３実施例の構成図を
示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

【００３９】本実施例は蛍光性ファイバ１３をうず巻状
に巻回し集波板２１内に埋め込んだ構成とされている。
集波板２１の周囲には集波板２１で蛍光変換された蛍光
変換光を集波板２１の内部にとじ込めるための反射板２
２が設けられている。なお、反射板２２は第１実施例、
第２実施例における遮蔽ケース１１，２０を兼用する。

【００４０】図７は第１の発明の第４実施例の構成図を
示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

【００４１】本実施例は第１実施例の集波板１２と同一
の材質の集波板２３の端面にそって蛍光性ファイバ１３
を巻回してなる。

【００４２】集波板２３と蛍光性ファイバ１３を包囲す
るように遮蔽ケース２４が設けられる。

【００４３】このような構成とすると集波板２３で蛍光
変換された蛍光をすべて蛍光ファイバ１３内に入射する
ことができると共に蛍光性ファイバ１３の長さを長く取
ることができるため、効率のよい検出が可能となり、高
感度な検出が可能となる。

【００４４】図８は第１の発明の第５実施例の構成図を
示す。同図中、図５と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。第１乃至第４実施例は一本の
蛍光性ファイバ１３に対して１又は２の集波板を設けて
いるが、本実施例では複数の蛍光性ファイバ１３を配列
してなるファイバアレイ２５を複数の集波板２６と交互
に配列し、複数の蛍光性ファイバ１３の出力端を集約し
て一つの出力端とする本実施例によれば、各集波板２６
を小さく構成でき、また、複数の蛍光性ファイバ１３を
有するための集波板２６内での損失を小さくでき放射線
を効率よく検出できる。

【００４５】次に本発明に係る第２の発明について説明
する。

【００４６】図９は第２の発明の原理構成を示す。

【００４７】電磁波検出装置１００は、集波板１０１
と、本発明の要部をなす蛍光板１０２と、蛍光ファイバ
１０３と、計測部１０４と、遮蔽ケース１０５とよりな
る。

【００４８】集波板１０１は、丸印で示すシンチレーシ
ョン結晶粒子１０６を含有している。１０１ａは放射線
が入射する入射面、１０１ｂは入射面１０１ａとは反対
側の面（背面）である。

【００４９】蛍光板１０２は、集波板１０１の面１０１
ｂ側に設けてあり、集波板１０１を透過した放射線を受
ける。

【００５０】放射線１０７が集波板１０１を照射する
と、第１には、大部分の放射線がシンチレーション結晶
粒子１０６に吸収され、この粒子１０６から第１の蛍光
１０８が発生する。

【００５１】第２には、粒子１０６に吸収されずに集波
板１０１を透過した放射線１０７が蛍光板１０２を照射
して、蛍光板１０２から第２の蛍光１０９が発生する。
この第２の蛍光１０９が上記のシンチレーション結晶粒
子１０６に吸収されて、シンチレーション結晶粒子１０
６は、第３の蛍光１１０を発生する。

【００５２】集波板１０１の端からは、上記第１の蛍光
１０８に第３の蛍光１１０が加算された蛍光が出力さ
れ、これが蛍光ファイバ１０３に入射される。

【００５３】蛍光ファイバ１０３内で別の蛍光が発生
し、これが計測部１０４にまで伝播され、ここで計測さ
れる。

【００５４】次に、上記第２の発明の実施例について説
明する。

【００５５】図１０及び図１１は第２の発明の第１実施
例になる電磁波検出装置１２０を示す。

【００５６】１２１は放射線検出部である。１２２は計
測部であり、伝播用光ファイバ１２３を介して光コネク
タ１２４によって放射線検出部１２１と接続してある。

【００５７】計測部１２２は、冷却されたアバランシェ
ホトダイオードを有し、且つ増幅回路を具備したフォト
ン検出器又は光電子増倍管を有する構成である。

【００５８】１２５は集波板（シンチレーション板）で
あり、長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの大き
さの平板であり、図１１に併せて示すように、ＢＢＯ
Ｔ、ベンゾフェノン、ｂ−ＰＢＤ等の丸印で示すシンチ
レーション結晶粒子１２６を含有したアクリル等の透明
樹脂製である。

【００５９】１２５ａは放射線入射面、１２５ｂは放射
線入射面１２５ａとは反対側の面である。

【００６０】１２７は蛍光板であり、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ
⁺²の粉体１２８が塗布されている板であり、集波板１２
５の面１２５ｂに接着してある。

【００６１】この粉体１２８が発する蛍光の波長は３９
０ｎｍであり、前記のシンチレーション結晶粒子１２６
が吸収しうる光の最大波長λ_msxよりも短い。

【００６２】上記の集波板１２５に前記の蛍光性ファイ
バ１３が螺旋状に数ターン巻き付けてある。蛍光性ファ
イバ１３は、略楕円形を形成し、集波板１２５の長手方
向に延在する両側の端面１２５ｃ，１２５ｄに密着して
いる。

【００６３】１２９は遮蔽ケースであり、例えばアルミ
ニウム製であり、集波板１２５及び蛍光用ファイバ１３
を覆っている。

【００６４】放射線１０７が放射線検出部１２１を照射
すると、放射線１０７は、ケース１２９を透過し、集波
板１２５を照射し、更にはこれを透過して蛍光板１２７
を照射する。

【００６５】第１には、大部分の放射線１０７は、集光
板１２５を透過する過程で、シンチレーション結晶粒子
１２６を照射し、これに吸収されて粒子１２６から第１
の蛍光１３１が発生する。

【００６６】第２には、粒子１２６に吸収されずに集光
板１２５を透過した放射線１０７ａが再利用される。

【００６７】即ち、放射線１０７ａは、蛍光板１２７の
粉体１２８を照射し、これに吸収されて、粉体１２６か
ら第２の蛍光１３２が発生する。

【００６８】この第２の蛍光１３２は集波板１２５内に
入り込み、粒子１２６を照射し、これに吸収され、粒子
１２６は第３の蛍光１３３を発する。

【００６９】ここで、第２の蛍光１３２の波長は、シン
チレーション結晶粒子１２６の吸収光波長λ_maxより短
いため、第３の蛍光１３３は、効率よく発生する。

【００７０】上記の第１の蛍光１３１と第３の蛍光１３
３とが集波板１２５内を案内されて伝播され、端面１２
５ｃ，１２５ｄにまで導かれ、端面１２５ｃ，１２５ｄ
から射出し、蛍光用ファイバ１３に入射する。

【００７１】即ち、蛍光用ファイバ１３には、蛍光板１
２７を有しない場合より、多い量の蛍光が入射する。

【００７２】この後は、図１，図２及び図７の場合と同
様である。

【００７３】即ち、蛍光ファイバ１３内で再び蛍光変換
が起こり、蛍光が生ずる。ここで、蛍光ファイバ１３内
には、蛍光板１２７が無い場合に比べて多い量の蛍光が
入射するため、蛍光ファイバ１３内での蛍光変換はより
活発に起こり、発生する蛍光の光量は増大する。この大
なる光量の蛍光が光ファイバ１２３内を伝播して計測部
１２２に到る。上記のように蛍光用ファイバ１３には、
蛍光板１２７を有しない場合より多い量の蛍光が入射す
るため、計測部１２２に入射する蛍光の量も、蛍光板１
２７を有しない場合よりも多くなる。

【００７４】また、蛍光性ファイバ１３は、直接これに
入射した放射線１０７によっても蛍光を発する。この点
からも、計測部１２２に入射する蛍光の量は多くなる。

【００７５】従って、本実施例の電磁波検出装置１２０
は、蛍光板１２７を有しないものに比べて、検出感度が
向上する。

【００７６】図１２は、このことを示す。

【００７７】放射線の線源として、６６２ＫｅＶ γ線
¹³⁷Ｃｓ１Ｃｉ，１０Ｃｉ，１２０Ｃｉ（公称値）を
用い、線量率で０ｍＲ／ｈ〜１Ｒ／ｈで照射した。照射
条件はＪＩＳＺ４５１１（照射場条件）に準じて実施
した。

【００７８】計測部１２２は、光出力をＡＰＤ素子を用
いたフォトン検出器で測定し、出力パルスを計数した。

【００７９】線Ｉは、本実施例の装置１２０の特性を示
す。

【００８０】線IIは、蛍光板１２７を有しない装置の特
性を示す。

【００８１】線Ｉ，IIのうち、曲線の部分はＡＰＤのノ
イズの影響が出ている部分であり、直線の部分が放射線
の量を正しく検出している部分である。

【００８２】蛍光板を有しない装置（線II）の場合に
は、正しく検出出来る最低の線量率が約２０ｍＲ／ｈｒ
にとどまるのに対して、本実施例の装置１２０（線Ｉ）
の場合には、これよりも１７ｍＲ／ｈｒも少ない、約３
ｍＲ／ｈｒという微弱な放射線も正確に検出することが
出来る。

【００８３】また同じ線量率の個所でみると、カウント
数は約一桁上がっている。

【００８４】なお、蛍光板１２７の粉体は、ＺｎＳ：Ｃ
ｄＡｇでもよい。

【００８５】図１３は、第２の発明の第２実施例を示
す。

【００８６】この電磁波検出装置１４０は、集波板（シ
ンチレーション板）１２５Ａを、略筒状とし、内周面
に、蛍光板１２７Ａを貼り付けた構成である。

【００８７】これ以外は、図１の構成と同じであり、そ
の構成及び動作についての説明は省略する。

【００８８】次に本発明に係る第３の発明について説明
する。

【００８９】図１４は第３の発明の原理構成を示す。図
中、図９に示す構成部分と対応する部分には同一符号を
付す。

【００９０】電磁波検出装置２００は、集波板２０１
と、本発明の要部をなす蛍光板２０２と、蛍光ファイバ
１０３と、計測部１０４と、遮蔽ケース１０５とよりな
る。

【００９１】集波板２０１は、丸印で示すシンチレーシ
ョン結晶粒子１０６及び三角印で示す蛍光色素２０２を
含有している。２０１ａは放射線が入射する入射面、２
０１ｂは入射面１０１ａとは反対側の面（背面）であ
る。

【００９２】蛍光板１０２は、集波板２０１の面２０１
ｂ側に設けてあり、集波板２０１を透過した放射線を受
ける。

【００９３】放射線１０７が集波板２０１を照射する
と、第１には、大部分の放射線がシンチレーション結晶
粒子１０６及び蛍光色素２０２に吸収され、この粒子１
０６から第１の蛍光１０８が発生し、蛍光色素２０２か
ら第４の蛍光２０３が発生する。

【００９４】第２には、粒子１０６に吸収されずに集波
板１０１を透過した放射線１０７が蛍光板１０２を照射
して、蛍光板１０２から第２の蛍光１０９が発生する。
この第２の蛍光１０９が上記のシンチレーション結晶粒
子１０６に吸収されて、シンチレーション結晶粒子１０
６は、第３の蛍光１１０を発生する。

【００９５】また、蛍光板１０２からの第２の蛍光１０
９が蛍光色素２０２に吸収され、蛍光色素２０２から第
５の蛍光２０４が発生する。

【００９６】集波板２０１の端からは、上記第１の蛍光
１０８、第３の蛍光１１０、第４の蛍光２０３及び第５
の蛍光２０４が加算された蛍光が出力され、これが蛍光
ファイバ１０３に入射される。

【００９７】蛍光ファイバ１０３内で別の蛍光が発生
し、これが計測部１０４にまで伝播され、ここで計測さ
れる。

【００９８】次に、上記第２の発明の実施例について説
明する。

【００９９】図１５及び図１６は第２の発明の第１実施
例になる電磁波検出装置２２０を示す。

【０１００】各図中、図１０及び図１１に示す構成部分
と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１０１】２２１は放射線検出部である。

【０１０２】２２５は集波板であり、長さ２００ｍｍ、
幅５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの大きさの平板であり、図１６
に併せて示すように、ＢＢＯＴ、ベンゾフェノン、ｂ−
ＰＢＤ等の丸印で示すシンチレーション結晶粒子１２６
及びペリレン系色素、クマリン色素、イミダゾール色素
等の蛍光色素２２２を含有したアクリル等の透明樹脂製
である。

【０１０３】２２５ａは放射線入射面、２２５ｂは放射
線入射面２２５ａとは反対側の面である。

【０１０４】１２７は蛍光板であり、集波板２２５の面
２２５ｂに接着してある。

【０１０５】放射線１０７が放射線検出部２２１を照射
すると、放射線１０７は、ケース１２９を透過し、集波
板２２５を照射し、更にはこれを透過して蛍光板１２７
を照射する。

【０１０６】第１には、大部分の放射線１０７は、集光
板２２５を透過する過程で、シンチレーション結晶粒子
１２６及び蛍光色素２２２を照射し、これに吸収されて
粒子１２６から第１の蛍光１３１が発生し，蛍光色素２
２２から第４の蛍光２３０が発生する。

【０１０７】第２には、粒子１２６に吸収されずに集光
板２２５を透過した放射線１０７ａが再利用される。

【０１０８】即ち、放射線１０７ａは、蛍光板１２７の
粉体１２８を照射し、これに吸収されて、粉体１２６か
ら第２の蛍光１３２が発生する。

【０１０９】この第２の蛍光１３２は集波板１２５内に
入り込み、粒子１２６及び蛍光色素２２２を照射し、こ
れらに吸収され、粒子１２６は第３の蛍光１３３を発
し、蛍光色素２２２が第５の蛍光２３１を発する。

【０１１０】ここで、第２の蛍光１３２の波長は、シン
チレーション結晶粒子１２６の吸収光波長λ_maxより短
いため、第３の蛍光１３３は、効率よく発生する。

【０１１１】また、第２の蛍光１３２の波長は、蛍光色
素２２２の吸収光波長λ_maxよりも短いため、第５の蛍
光２３１は効率良く発生する。

【０１１２】上記の第１の蛍光１３１、第３の蛍光１３
３、第４の蛍光２３０及び第５の蛍光２３１とが集光板
２２５内を案内されて伝播され、端面２２５ｃ，２２５
ｄにまで導かれ、端面２２５ｃ，２２５ｄから射出し、
蛍光用ファイバ１３に入射する。

【０１１３】即ち、蛍光用ファイバ１３には、蛍光板１
２７を有しない場合よりも及び図１０及び図１１に示す
実施例よりも、多い量の蛍光が入射する。

【０１１４】この後は、図１，図２及び図７の場合と同
様である。

【０１１５】即ち、蛍光ファイバ１３内で再び蛍光変換
が起こり、蛍光が生ずる。ここで、蛍光ファイバ１３内
には、蛍光板１２７が無い場合に比べて多い量の蛍光が
入射するため、蛍光ファイバ１３内での蛍光変換はより
活発に起こり、発生する蛍光の光量は増大する。この大
なる光量の蛍光が光ファイバ１２３内を伝播して計測部
１２２に到る。上記のように蛍光用ファイバ１３には、
蛍光板１２７を有しない場合より多い量の蛍光が入射す
るため、計測部１２２に入射する蛍光の量も、蛍光板１
２７を有しない場合よりも多くなる。

【０１１６】また、蛍光性ファイバ１３は直接これに入
射した放射線１０７によっても蛍光を発する。この点か
らも、計測部１２２に入射する蛍光の量は多くなる。

【０１１７】従って、本実施例の電磁波検出装置１２０
は、蛍光板１２７を有しないものに比べて、検出感度が
向上する。

【０１１８】図１７は、このことを示す。

【０１１９】実験の条件は、前記と同じである。即ち、
放射線の線源として、６６２ＫｅＶγ線¹³⁷Ｃｓ１Ｃ
ｉ，１０Ｃｉ，１２０Ｃｉ（公称値）を用い、線量率で
０ｍＲ／ｈ〜１Ｒ／ｈで照射した。照射条件はＪＩＳ
Ｚ４５１１（照射場条件）に準じて実施した。

【０１２０】計測部１２２は、光出力をＡＰＤ素子を用
いたフォトン検出器で測定し、出力パルスを計数した。

【０１２１】線III は、本実施例の装置２２０の特性を
示す。

【０１２２】線VIは、蛍光板１２７を有しない装置の特
性を示す。

【０１２３】線III ，VIのうち、曲線の部分はＡＰＤの
ノイズの影響が出ている部分であり、直線の部分が放射
線の量を正しく検出している部分である。

【０１２４】蛍光板を有しない装置（線IV）の場合に
は、正しく検出出来る最低の線量率が約１０ｍＲ／ｈｒ
にとどまるのに対して、本実施例の装置２２０（線III
）の場合には、これよりも８ｍＲ／ｈｒも少ない、約
２ｍＲ／ｈｒという微弱な放射線も正確に検出すること
が出来る。

【０１２５】従って、装置２２０は、図１０に示す装置
１２０より高感度である。

【０１２６】また同じ線量率の個所でみると、カウント
数は約一桁上がっている。

【０１２７】なお、蛍光板１２７の粉体は、ＺｎＳ：Ｃ
ｄＡｇでもよい。

【０１２８】図１８は、第２の発明の第２実施例を示
す。

【０１２９】この電磁波検出装置２４０は、集波板２２
５Ａを、略筒状とし、内周面に、蛍光板１２７Ａを貼り
付けた構成である。

【０１３０】これ以外は、図１の構成と同じであり、そ
の構成及び動作についての説明は省略する。

【０１３１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、検出波長
の電磁波を集波板及び蛍光性光ファイバにより検出でき
るため、安価に、かつ、効率よく（高感度に）電磁波を
検出することができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の発明の第１実施例の構成図
である。

【図２】第１の発明の第１実施例の蛍光性ファイバの構
造図である。

【図３】第１の発明の第１実施例の蛍光性ファイバを説
明するための図である。

【図４】蛍光性ファイバの感度測定結果を説明するため
の図である。

【図５】第１の発明の第２実施例の構成図である。

【図６】第１の発明の第３実施例の構成図である。

【図７】第１の発明の第４実施例の構成図である。

【図８】第１の発明の第５実施例の構成図である。

【図９】本発明に係る第２の発明の原理構成図を示す図
である。

【図１０】第２の発明の第１実施例の構成図である。

【図１１】図１０中、XI−XI線に沿う断面矢視図であ
る。

【図１２】図１０の装置の特性図である。

【図１３】第２の発明の第２実施例の構成図である。

【図１４】本発明に係る第３の発明の原理構成図を示す
図である。

【図１５】第３の発明の第１実施例の構成図である。

【図１６】図１５中、XVI −XVI 線に沿う断面矢視図で
ある。

【図１７】図１５の装置の特性図である。

【図１８】第３の発明の第２実施例の構成図である。

【図１９】従来の光伝送型放射栓検出装置の一例の構成
図である。

【図２０】従来の一例の放射栓検出部の斜視図である。

【図２１】ＮＡＩシンチレータ及び蛍光性ファイバの発
光スペクトル特性図である。

【図２２】従来の一例の動作を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１１，２０，２１，２４遮蔽ケース１２，１９，２１，２３集波板１３蛍光性ファイバ１００電磁波検出装置１０１集波板１０１ａ放射線入射面１０１ｂ入射面とは反対側の面１０２蛍光板１０３蛍光ファイバ１０４計測部１０５遮蔽ケース１０６シンチレーション結晶粒子１０７放射線１０８第１の蛍光１０９第２の蛍光１１０第３の蛍光１２０電磁波検出装置１２１放射線検出部１２２計測部１２３伝送用光ファイバ１２４光コネクタ１２５集波板（シンチレーション板）１２５ａ放射線入射面１２５ｂ面１２５ａの反対側の面１２５ｃ，１２５ｄ端面１２６シンチレーション結晶粒子１２７蛍光板１２８ＢａＦＣｌ、Ｅｕ⁺²の粉体１２９遮蔽ケース１３１第１の蛍光１３２第２の蛍光１３３第３の蛍光２００電磁波検出装置２０１集波板２０２蛍光色素２０３第４の蛍光２０４第５の蛍光２２１放射線検出部２２２蛍光色素２２５集波板２３０第４の蛍光２３１第５の蛍光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者戸松正宏神奈川県横浜市緑区川和町654番地富士通化成株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光色素を含有しており、入射電磁波を
蛍光に変換し、該蛍光を導光する集波板（１２，１９，
２１，２３）と、前記集波板（１２，１９，２１，２３）で変換された蛍
光が入射され、該入射光を蛍光に変換する蛍光色素を含
有する蛍光性ファイバ（１３）とを有し、前記蛍光性ファイバ（１３）の出力端から出力される出
力光に応じて前記入射電磁波の検出を行なうことを特徴
とする電磁波検出装置。
【請求項２】前記蛍光性ファイバは、電磁波を直接に
入射され、前記蛍光性ファイバ（１３）の蛍光色素は前
記入射電磁波を蛍光に変換することを特徴とする請求項
１記載の電磁波検出装置。
【請求項３】前記蛍光性ファイバ（１３）の出力光が
入力され、前記出力光の光量を計測することにより、前
記電磁波の入射量を計測する計測手段（１０）を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電磁波検出装
置。
【請求項４】前記蛍光色素は有機色素であることを特
徴とする請求項１又は２記載の電磁波検出装置。
【請求項５】前記集波板（１２，１９，２１，２３）
は透明プラスチックに前記蛍光色素を含有したことを特
徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の電磁
波検出装置。
【請求項６】前記集波板（１２，１９，２１，２３）
に含有される蛍光色素は前記蛍光性ファイバ（１３）に
含有される蛍光色素の蛍光の波長より短波長の蛍光に変
換することを特徴とする請求項１乃至５記載の電磁波検
出装置。
【請求項７】検出しようとする電磁波以外の電磁波よ
り前記蛍光ファイバ（１３）及び前記集波板（１２，１
９，２１，２３）を遮蔽する遮蔽部材（１１，２０，２
１，２４）を有することを特徴とする請求項１乃至６の
うちいずれか一項記載の電磁波検出装置。
【請求項８】シンチレーション結晶粒子（１０６）を
含有しており、電磁波が入射したときに内部で発生した
蛍光を導光する集波板（１０１）と、上記蛍光を吸収できる蛍光色素がドープしてあり、上記
集光板によって導かれた蛍光が入射されるように配され
た蛍光ファイバ（１０３）と、上記集波板のうち電磁波が入射する面とは反対側の面に
設けてあり、上記電磁波が入射したときに蛍光を発し、
該蛍光を上記集波板内に送り込む蛍光板（１０２）と、上記蛍光ファイバの端から出力される光を光電変換して
上記電磁波の照射量を計測する計測部（１０４）とより
なり、該集波板は、電磁波を照射されて上記シンチレーション
結晶が発する蛍光（１０８）と、上記蛍光板からの蛍光
（１０９）を照射されて上記シンチレーション結晶が発
する蛍光（１１０）とを上記蛍光ファイバに導光する構
成としたことを特徴とする電磁波検出装置。
【請求項９】シンチレーション結晶粒子（１０６）及
び蛍光色素（２０２）を含有しており、電磁波が入射し
たときに内部で発生した蛍光を導光する集波板（２０
１）と、上記蛍光を吸収できる蛍光色素がドープしてあり、上記
集光板によって導かれた蛍光が入射されるように配され
た蛍光ファイバ（１０３）と、上記集波板のうち電磁波が入射する面とは反対側の面に
設けてあり、上記電磁波が入射したときに蛍光を発し、
該蛍光を上記集波板内に送り込む蛍光板（１０２）と、上記蛍光ファイバの端から出力される光を光電変換して
上記電磁波の照射量を計測する計測部（１０４）とより
なり、該集波板は、電磁波を照射されて上記シンチレーション
結晶が発する蛍光（１０８）と、同じく上記電磁波を照
射されて上記蛍光色素が発する蛍光（２０３）と、上記
蛍光板からの蛍光（１０９）を照射されて上記シンチレ
ーション結晶が発する蛍光（１１０）と、同じく上記蛍
光板からの蛍光（１０９）を照射されて上記蛍光色素が
発する蛍光（２０４）とを上記蛍光ファイバに導光する
構成としたことを特徴とする電磁波検出装置。