JPH0664152B2 - 放射線検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射線検出器に関するものであり、更に詳しく
は、試料に照射するＸ線等の放射線を螢光体を備えた放
射線透過部に通し、螢光体から放出される螢光を、前記
放射線照射方向とは異なる方向に配置されている光電子
増倍管等の光検出器に伝達させ試料が置かれている放射
線照射方向に透過した放射線の出力変動量を予め検出す
る、所謂透過型の放射線検出器に関する。

〔従来の技術〕

従来の透過型放射線検出器として、放射線透過部が薄い
シリコン板をPN接合又はPIN接合して形成してなるシリ
コン半導体放射線検出器やベリリウムからなる窓を備え
た容器内にタングステン線を張設すると共に、容器内に
ガスを封入したり又は連続的に流す（ガスフロー）よう
にした比例計数管等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記シリコン半導体放射線検出器におい
ては、常温ではリーク電流が発生してこれによるノイズ
のため低エネルギー領域における測定はできないという
制約がある。そして、これを解消するため冷却して使用
した場合、空気中で冷却すると結露が生ずるといった問
題が発生する。更に、湿気に対して弱いといった欠点も
ある。

また、上記比例計数管においては、容器内にガスを封入
したり、連続的に流すようにするため、必然的に大型に
ならざるを得ず、ガスリークの問題点がある。そして、
測定中はタングステン線に高電圧（1400〜2000v）を印
加しなければならないほか、ガスフロータイプの場合、
メンテナンスが面倒である。更に、ベリリウム窓は、湿
気や高温に弱く、このような雰囲気中における測定には
不向きであるといった制約がある。

本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その
目的とするところは、小型で構造が簡単で、しかも測定
雰囲気による制約を何ら受けることがないよう高感度で
信頼性の高い放射線検出器を安価に得ようとすることに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明に係る放射線検出器
は、開口側ほど広がるように形成されたコーン状の光パ
イプ部と、この光パイプ部の閉鎖側端部に形成された放
射線透過部とを備えてなり、前記放射線透過部は、ケー
ス状の透明樹脂体内に螢光体を光結合用部材によって封
じ込めることによって形成してある点に特徴がある。

〔作用〕

本発明においては、開口側ほど広がるように形成された
コーン状の光パイプ部と、この光パイプ部の閉鎖側端部
に形成された放射線透過部とを備えてなり、前記放射線
透過部は、ケース状の透明樹脂体内に螢光体を光結合用
部材によって封じ込めることによって形成してあること
から、螢光体を光結合用部材によって前記ケース状の透
明樹脂体と光学的に結合でき、放射線透過部を放射線が
透過する際、放射線が螢光体に入ることによって放出さ
れる螢光は、光結合用部材を介して確実に前記ケース状
の透明樹脂体に伝達され、更に、光パイプ部内を介して
光検出器に伝達される。この際、螢光の一部が、光パイ
プ部の外側に抜けることなく光パイプ部によって全反射
を繰り返しながら効率良く光検出器に伝達される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明す
る。

第１図、第２図は本発明に係る放射線検出器の第１実施
例を示し、両図において、１は開口側ほど広がるように
形成されたコーン状の光パイプ部２と、この光パイプ部
２の閉鎖側端部に略水平に突出して形成してなる放射線
透過部３とからなる放射線検出器である。

光パイプ部２は、放射線透過部３をγ線、Ｘ線等の放射
線が透過して、その螢光体（後述する）に入射すること
によって放出される螢光を後述する光電子増倍管（フォ
トマルチプライヤ，以下、PMTという）に伝達するため
のもので、例えばアクリル樹脂の一種であるメタクリル
酸メチル樹脂によって形成してある。

放射線透過部３は前記光パイプ部２と同様の材質よりな
り光パイプ部２と一体的に形成されたケース状の透明樹
脂体（以下、単に透明樹脂体という）４内に、螢光体５
を光結合用部材６によって封じ込めることによって形成
してある。この螢光体５は螢光効率が良好なNaI（T1）,
CsI（T1）等の無機結晶体を、例えば厚さ100μm,直径10
mmの薄い円盤状に形成してなり、光結合用部材６は透明
エポキシ樹脂よりなる。

そして、放射線透過部３の全体の厚み（光結合用部材
６、螢光体５および透明樹脂体４のそれぞれの厚みの合
計）は例えば約2mm程度に形成される。

7,8は光パイプ部２及び放射線透過部３の外面に形成さ
れた反射層，遮光層で、反射層７は白色のテフロンテー
プを貼着したり、白色塗料を塗布する等して形成され、
又、遮光層はアルミニウム箔等を貼着することによって
形成される。９は放射線透過部３の光パイプ部２側に形
成された反射部である。

また、第２図に示すように、21は光検出器としてのPMT
であって、これは、シリコン油22a,22bを両面に塗布し
てなるシリコンゲル層23を介して、光パイプ部２に接続
されている。なお、第２図において、符号Ｔは螢光体５
に吸収されないで放射線透過部３を放射線照射方向に透
過した放射線を示すものであって、この放射線Ｔが試料
（図示せず）に照射されて図外の検出器により試料測定
が行われる。40は、フィラメント41から発生した電子を
ターゲット42に衝突させることで放射線Ｒを発生させる
放射線発生装置である。

而して、上記構成の放射線検出器１において、放射線透
過部３を放射線Ｒが透過する際、放射線Ｒの一部は放射
線透過部３の螢光体５に吸収（捕獲）され、螢光体５か
らは吸収された放射線の強さに応じた螢光が発せられ、
この螢光は光結合用部材６を介して確実に透明樹脂体４
に伝達され、更に、光パイプ部２を介してPMT21に伝達
される。そして、光パイプ部２がコーン状であるから、
螢光の一部が光パイプ部の外側に抜けることがない。す
なわち、螢光は、反射部９や光パイプ部２の反射層７に
よって全反射を繰り返しながらPMT21に入射するから、
たとえ螢光体５での吸収量が少くても螢光を効率良くPM
T21に伝達される。

このように本実施例では、コーン状の光パイプ部２を用
いたことにより、螢光が光パイプ部２を伝達する際の損
失を最小限に抑えることができる。更に、PMT21がシリ
コン油22a,22bを両面に塗布してなるシリコンゲル層23
を介して、光パイプ部２に接続されているので、伝達効
率を助長できる。また、PMT21を単独で冷却することが
できるので、低いエネルギー領域まで測定が可能とな
り、試料に照射できるＸ線の強度の範囲を中低エネルギ
ーまで広げることができる。

そして、本実施例においては、放射線透過部３を固体に
形成しているので、耐湿性が良好であり、信頼性がそれ
だけ向上する。

本実施例においては、透明樹脂体４内に螢光体５を透明
エポキシ樹脂よりなる光結合用部材６を用いて固定して
いたが、第３図に示すように、放射線透過部３の変形例
として、透明樹脂体４内に螢光体５を入れた後シリコン
油11を充填し、更に、透明樹脂体４と同様の材料よりな
る蓋体12で透明樹脂体４の開口を封鎖してもよい。尚、
この場合、蓋体12は接着剤によって透明樹脂体４の開口
に接着しておく。

ところで、螢光体５の厚みは測定目的によって適宜設定
すればよいが、例えばNaI（T1）を用いて螢光体５を形
成し、その厚みを100μｍとしたとき、30keVのγ線に対
して入射γ線の23％を吸収することができた。

尚、これら放射線透過部３の螢光体５は円盤上に形成し
てあるが、方形であってもよい。又、この螢光体５を細
粒化してこれを透明エポキシ樹脂よりなる光結合用部材
６やシリコン油11で封じ込んでもよい。

第４図は、PMT21の代わりに光検出器として、シリコン
半導体を用いた本発明の第２実施例を示す。

第４図において、光検出器31は、シリコンゲル層32と、
透過窓33と、シリコン半導体からなる受光素子34と、オ
ーミックコンタクト部Ｈを介して受光素子34と接続する
ピン35と、受光素子34上のボンディング部Ｂを介して受
光素子34と接続するピン36と、これらを支持する支持台
37とからなる。

この実施例でも、上記第１実施例と同様に、コーン状の
光パイプ部２を用いたことにより、螢光が光パイプ部２
を伝達する際の損失を最小限に抑えることができる。更
に、光検出器31がシリコンゲル層32を介して、光パイプ
部２に接続されているので、伝達効率を損なうことはな
い。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明に係る放射線検出器は、開
口側ほど広がるように形成されたコーン状の光パイプ部
と、この光パイプ部の閉鎖側端部に形成された放射線透
過部とを備えてなり、前記放射線透過部は、ケース状の
透明樹脂体内に螢光体を光結合用部材によって封じ込め
ることによって形成してあるので、螢光体を光結合用部
材によって前記ケース状の透明樹脂体と光学的に結合で
き、放射線透過部を放射線が透過する際、放射線が螢光
体に入ることによって放出される螢光は、光結合用部材
を介して確実に前記ケース状の透明樹脂体に伝達され、
更に、光パイプ部内を介して光検出器に伝達されるとと
もに、螢光の一部が、光パイプ部の外側に抜けることな
く光パイプ部によって全反射を繰り返しながら効率良く
光検出器に伝達される。

又、放射線検出器全体がコンパクトとなり、かつ、構造
が簡単となり、安価に得ることができる。又、従来のこ
の種放射線検出器に比べて感度が高く、特に、光電子増
倍管を単独で冷却することができるので、低いエネルギ
ー領域まで測定が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る放射線検出器を示す
断面斜視図、第２図は上記実施例における放射線検出器
を示す全体構成説明図、第３図は上記実施例における放
射線検出器の放射線透過部の変形例を示す断面図、第４
図は本発明の第２実施例に係る放射線検出器を示す全体
構成説明図である。 １…放射線検出器、２…コーン状の光パイプ部、３…放
射線透過部、４…ケース状の透明樹脂体、５…螢光体、
6,11…光結合用部材、21…光電子増倍管、31…シリコン
半導体光検出器、Ｒ…放射線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口側ほど広がるように形成されたコーン
   状の光パイプ部と、この光パイプ部の閉鎖側端部に形成
   された放射線透過部とを備えてなり、前記放射線透過部
   は、ケース状の透明樹脂体内に螢光体を光結合用部材に
   よって封じ込めることによって形成してあることを特徴
   とする放射線検出器。