JPH07306270A - 放射線検出器および放射線検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機能性向上も図れるとともに、重量やサイズあ
るいはコスト等を著しく低減して信頼性および保守性も
向上することができる放射線検出器を提供する。 【構成】放射線により励起されてシンチレーション光を
発生するシンチレータ１１と、このシンチレータの内部
に埋設されるとともに少なくとも一端が前記シンチレー
タの外面側に表出し、シンチレーション光により励起さ
れ螢光を放出して内部全反射により螢光を伝達する螢光
体１４と、この螢光体にシンチレータの外面側で接続さ
れシンチレータの端面よりも小さな受光面を持つ光電変
換素子１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば原子力プラント等
で放射線モニタとして適用される放射線検出器および放
射線検出方法に係り、特にシンチレータを用いた光学的
手段でγ線，β線等の検出を行う放射線検出器（シンチ
レーション検出器）および放射線検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンチレーション検出器は、例えばプロ
セス放射線モニタ等の原子炉の運転監視用モニタ，作業
管理のためのエリアモニタ，ダストモニタ，あるいは管
理区域内出入りのためのゲートモニタをはじめとするラ
ンドリモニタ，物品搬出モニタなど多岐に亘って適用さ
れている。

【０００３】また、サーベイメータや非破壊検査用検出
器としても用いられている。例を挙げると、プロセス放
射線モニタにはγ線用として主に２”φｘ２”，３”φ
ｘ３”程度のNaI(T1) シンチレーション検出器が用いら
れ、ダスト，ゲート等の放射線モニタにはβ線用の検出
器が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】γ線用検出器は一般
に、光電子増倍管を直接シンチレータの端面に密着した
構成とされており、大抵の場合、シンチレータの端面の
直径と光電子増倍管の直径とは一致するようになってい
る。

【０００５】この場合、シンチレータが大型であるとき
は図２３に示すように、例えば円柱型のシンチレータ１
の端面に複数本（同図の例では２本）の光電子増倍管２
が直接に、または円錐型等のライトガイド３を介して取
付けられる。なお、シンチレータ１の外周側にはコリメ
ータ遮蔽体４が設けられる。

【０００６】一方、近年成熟してきたフォトダイオード
やアバランシェフォトダイオード、あるいは今後発展し
ていくと予想される真空アバランシェフォトダイオード
等の高感度小型の半導体型光電変換素子を、小型かつ細
径のシンチレータに取付ける構成のサーベイメータ型ス
ペクトロメータ等が開発されている。しかし、これらの
光電変換素子については、受光面積の大きいものが作成
できないため、プロセスモニタ等で用いられる大型のシ
ンチレータと組合せることはできなかった。

【０００７】また、これらの直径の違いを吸収するため
に円錐型等のライトガイドを使用することも想定できる
が、直径に開きがあり過ぎるため、現実的には伝達率が
極めて悪くなり、実際の採用には至っていない。したが
って、これらの大型結晶には現在でも光電子増倍管しか
適用されておらず、そのサイズや重量は勿論、光電子増
倍管自体がもつエージング，真空管の脆さ，磁気の影響
等の問題がシンチレーションプローブ全体の問題として
つきまとっている。

【０００８】また、β線用検出器に関しては一般に平板
型シンチレータが用いられている。ダストモニタに適用
するシンチレータについては、特に大きい面積が必要と
されることはない。しかしながら、搬出モニタ，ランド
リモニタ，ゲートモニタ等については、大きい面積のシ
ンチレータが必要となる。そこで従来このような場合に
は、図２４（ａ），（ｂ）に示すように、平板型シンチ
レータ１ａの厚さ方向の面に複数の光電子増倍管２ａが
例えばライトガイド３ａを介して装着されているのが普
通である。

【０００９】さらにゲートモニタに適用する場合にはシ
ンチレータ自体にγ線バックグラウンドを遮蔽するため
の放射線遮蔽の必要があるうえ、図２５に示すように、
検出器が内蔵された壁５，扉６等について、上下運動や
開閉運動が要求される。このような遮蔽や駆動構造物に
は、シンチレータに比較して大きな光電子増倍管を組込
まざるを得ないため、必然的に大きく、また重くなり、
駆動機構には大きな力が必要とされ、全体の動きも緩慢
であるといった様々な問題が生じている。

【００１０】一方、従来のシンチレータ、波長シフタ、
光検出器を組み合せた放射線検出器は、β線のみの検出
やγ線のみの検出を行う場合、１枚の平板シンチレータ
の厚みを調整することにより実行するため、正確な弁別
が原理的に不可能であった。

【００１１】図４１は、従来のβ線検出用放射線検出器
を示している。

【００１２】１枚の平板シンチレータ１ｂの周囲に波長
シフタファイバ４ｂを光学接着剤７ｂにより接着するこ
とにより配置し、その出口端に伝送用光ファイバ５ｂを
接続することにより、シンチレーション光を光検出器６
に導いている。

【００１３】この方式は、β線のみの検出を行う場合に
主として使用される。したがって、シンチレータの厚さ
をγ線との相互作用が無視できる程度まで薄くするが、
完全にγ線をなくすことは、不可能である。

【００１４】既存のプラスチックシンチレータＢＣ−４
００の場合では、シンチレータ厚０．２４mmのγ線／β
線検出比率は約０．１７であり、β線の計数が１００あ
る時、γ線が１７、カウントされてしまう。

【００１５】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、γ線用大型検出に半導体型等の小型堅牢な光電変
換素子が装着可能で、またβ線用大型検出器にも数多く
の光電子増倍管に代えて、最低必要数分に限定した小型
堅牢な半導体型等の光電変換素子を装着可能であり、し
かも位置検出機能や放射線の線種弁別機能を付加するこ
とにより機能性向上も図れるとともに、重量やサイズあ
るいはコスト等を著しく低減して信頼性および保守性も
向上することができる放射線検出器を提供することを目
的とする。

【００１６】また、本発明の他の目的は、より正確なβ
線のみの検出を実現し、さらにβ線とγ線との弁別を行
いながら両方の同時測定を実現することができる放射線
検出方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明に係る放射線検出器は、放射
線により励起されてシンチレーション光を発生するシン
チレータと、このシンチレータの内部に埋設されるとと
もに少なくとも一端が前記シンチレータの外面側に表出
し、シンチレーション光により励起され螢光を放出して
内部全反射により螢光を伝達する螢光体と、この螢光体
に前記シンチレータの外面側で接続され前記シンチレー
タの端面よりも小さな受光面を持つ光電変換素子とを備
えたことを特徴とする。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の放
射線検出器において、螢光体の光の出口端面に螢光を放
出しない光伝送用のストレート光ガイド類または光ファ
イバを接続し、これを介して光を光電変換素子まで伝送
可能としたことを特徴とする。

【００１９】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２記載の放射線検出器において、１つのシンチレータ
に対して複数箇所に螢光体による光の取出し口を設け、
その各取出し口に光電変換素子を直接に、またはストレ
ート光ガイド類あるいは光ファイバを介して間接的に接
続したことを特徴とする。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１，２また
は３記載の放射線検出器において、螢光体を屈折率の小
さいクラッディング層で覆われた光ファイバ状に形成し
たことを特徴とする。

【００２１】請求項５記載の発明は、放射線により励起
されてシンチレーション光を発生するシンチレータと、
このシンチレータの側部に配設されるとともに少なくと
も一端が前記シンチレータの外面側に表出し、シンチレ
ーション光により励起され螢光を放出して内部全反射に
より螢光を伝達する螢光体と、この螢光体に前記シンチ
レータの外面側で接続され前記シンチレータの端面より
も小さな受光面を持つ光電変換素子とを備えたことを特
徴とする。

【００２２】請求項６記載の発明は、請求項１から５ま
でに記載の放射線検出器において、シンチレータに孔も
しくは溝を設け、この孔または溝に螢光体を挿入し、こ
の螢光体の端面から光を取出し可能としたことを特徴と
する。

【００２３】請求項７記載の発明は、請求項１から６ま
でに記載の放射線検出器において、複数のシンチレータ
で螢光体を挟み込み、この螢光体の端面から光を取出し
可能としたことを特徴とする。

【００２４】請求項８記載の発明は、請求項１から７ま
でに記載の放射線検出器において、シンチレータをシン
チレーティングファイバまたはその集合体によって構成
し、そのシンチレーティングファイバの端部で光を検出
可能としたことを特徴とする。

【００２５】請求項９記載の発明は、請求項１から８ま
でに記載の放射線検出器において、複数のシンチレータ
を積層構造として備え、その各層毎に光電変換を可能と
したことを特徴とする。

【００２６】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
放射線検出器において、積層した各シンチレータの厚さ
方向に対して孔を設けて螢光体を挿入し、または積層し
た各シンチレータの側面に厚さ方向に沿って螢光体を設
けたことを特徴とする。

【００２７】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の放射線検出器において、各シンチレータの厚さに対応
して、厚さ別に螢光波長の異なる螢光体を設け、これら
を光学的に接続するとともに、波長帯の数に対応した測
定系に検出値を入力可能としたことを特徴とする。

【００２８】請求項１２記載の発明は、請求項６記載の
放射線検出器において、シンチレータを平板型シンチレ
ータとし、その内部に螢光体を網目状に交差させて挿通
したことを特徴とする。

【００２９】請求項１３記載の発明は、請求項６記載の
放射線検出器において、シンチレータを平板型シンチレ
ータとし、その内部に螢光体を平行に並べて挿通したこ
とを特徴とする。

【００３０】請求項１４記載の発明は、請求項９，１０
または１１のいずれかに記載の積層構造に対し、請求項
１２，１３のいずれかに記載の螢光体挿通構造を組合せ
てなることを特徴とする。

【００３１】請求項１５記載の発明は、請求項１から１
４までに記載の放射線検出器において、シンチレータを
平板型シンチレータとし、その側部に設ける螢光体を、
光取出し口に近いほど側面の単位長さあたりのシンチレ
ータに対する螢光断面積が小さくなる円錐，角錐その他
のテーパまたは傾き付きの形状に設定し、これにより前
記螢光体内の伝播に係る減衰による光量の差を補正する
機能と、螢光体と光電変換素子受光面、あるいは光ファ
イバとの端面の形状差を吸収する機能とを付与してなる
ことを特徴とする。

【００３２】請求項１６記載の発明は、請求項１から１
５までに記載の放射線検出器において、シンチレータ部
と光電変換素子部とを離間配置した構成とし、前記シン
チレータ部を主体とする放射線測定部と前記光電変換素
子を備えた計測回路部とを分離して、その両者間の計測
信号を光信号としたことを特徴とする。

【００３３】請求項１７記載の発明に係る放射線検出方
法は、放射線の入射により発光する物質と、その光を吸
収してより長い波長の光を放出する波長シフタとを組み
合せて集光し、β線の検出を目的として放射線で発光す
るシンチレータ層を平板状とし、またはシンチレーショ
ンファイバを平坦に束ねた状態として放射線を検出する
方法において、β線の飛程を考慮に入れた厚さに設定し
た平板シンチレータを第１層として一番上に置き、γ線
を確認するための平板シンレータを第３層としてその下
に配置し、第２層として第１層と第３層の間に両者のシ
ンチレーション光の混合を阻止し、かつリフレクタの機
能を果す物質を挿入することにより、β線及びγ線を弁
別しながらこれらの両方を同時に検出することを特徴と
する。

【００３４】請求項１８記載の発明に係る放射線検出方
法は、請求項１７記載の放射線検出方法において、β線
の飛程が長い場合には、第２層にシンチレーション光の
混合防止機能およびリフレクタの機能に加えてβ線の阻
止機能を持たせることを特徴とする。

【００３５】請求項１９記載の発明に係る放射線検出方
法は、波長シフタを使用しないシンチレーション検出器
を用いる放射線検出方法において、請求項１７記載と同
線種弁別機能を持たせることを特徴とする。

【００３６】請求項２０記載の発明に係る放射線検出方
法は、波長シフタを使用しないシンチレーション検出器
を用いる放射線検出方法において、請求項１８記載の方
法と同機能を持たせることを特徴とする。

【００３７】請求項２１記載の発明に係る放射線検出方
法は、請求項１７から２０のいずれかに記載の放射線検
出方法において、第１層のシンチレーション光と第３層
のシンチレーション光とを符合することにより、γ線の
みを検出することを特徴とする。

【００３８】請求項２２記載の発明に係る放射線検出方
法は、請求項１７から２０のいずれかに記載の放射線検
出方法において、第３層のシンチレーション光の計数を
とることにより、γ線のみを検出することを特徴とす
る。

【００３９】請求項２３記載の発明に係る放射線検出方
法は、請求項１７から２０のいずれかに記載の放射線検
出方法において、第１層のシンチレーション光と第３層
のシンチレーション光とを反符号状態（第１層をＯＮ、
第３層をＯＦＦ）とすることにより、β線のみを検出す
ることを特徴とする。

【００４０】請求項２４記載の発明に係る放射線検出方
法は、請求項１７から２０のいずれかに記載の放射線検
出方法において、第１層の全計数値から請求項２１の符
号の計数値を差引くことにより、β線のみを検出するこ
とを特徴とする。

【００４１】請求項２５記載の発明に係る放射線検出方
法は、請求項１７から２０のいずれかに記載の放射線検
出方法において、第１層の全計数値から請求項２２の符
号の計数値を差引くことにより、β線のみを検出するこ
とを特徴とする。

【００４２】

【作用】請求項１記載の発明に係る放射線検出器によれ
ば、シンチレーション光は螢光体を横切る際に吸収さ
れ、より長い波長の螢光が放出される。放出された螢光
は、螢光体の内側での内部全反射により螢光体の端面ま
で伝送される。したがって、従来必要とされた円錐ガイ
ド等を用いる必要なく、シンチレーション光で励起して
放出される光を集光することにより、シンチレータ断面
よりも小さい断面の光電変換素子に集光することができ
る。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、光ファイバ
等を利用して、複数の光取出しを１つの光電変換素子に
まとめたり、検出部と計測系とを離間すること等が可能
となり、計測系の電子回路や電源を検出部に持込む必要
をなくして、検出部の小型化，軽量化等に寄与すること
ができる。

【００４４】請求項３記載の発明によれば、シンチレー
タの形状等に応じて、複数箇所から光を取出すことがで
きる。

【００４５】請求項４記載の発明によれば、螢光体を光
ファイバ状とすることで、シンチレータに密着して取付
けることができ、前記各請求項の発明に加え、機械的強
度の向上が図れるようになる。

【００４６】請求項５記載の発明によれば、例えば平板
型シンチレータの表裏面方向に放射される光ではなく、
周側縁側に伝達される光を利用し、また柱状シンチレー
タの軸方向端面に放射される光ではなく周側縁側に伝達
される光を利用することで、明るさの大きい光を螢光体
の端面に導くことができる。

【００４７】請求項６記載の発明によれば、シンチレー
タにあけた孔または溝に螢光体を挿入することで、光を
光電変換素子に直接に、または光ファイバを介して間接
的に伝送して取出すことができる。

【００４８】請求項７記載の発明によれば、分割された
シンチレータ間に螢光体を挟み込む状態で、光量を有効
的に取出すことができる。

【００４９】請求項８記載の発明によれば、シンチレー
タとしてシンチレーティングファイバを用い、用途によ
っては単線で、あるいはプレート状に集合させる等の構
成で、螢光体を併用せずに効率よい集光が可能となる。

【００５０】請求項９記載の発明によれば、積層した各
シンチレータの層別に光の検出を行うことで、透過力の
異なる放射線の検出に対応することができる。

【００５１】請求項１０記載の発明によれば、検出され
る光の到達時間差，光量差等に基づくシンチレーション
光の発生層を容易に知ることができる。

【００５２】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
０記載の発明において対象とするシンチレータの層の総
数が少ない場合、または全体の厚さが小さい場合等にお
いて光学的な継ぎ足しにより、容易に放射線検出が行え
る。

【００５３】請求項１２記載の発明によれば、シンチレ
ータ内に螢光体を網目状に配置したことで、得られる光
の座標に基づいて、光の発生位置の同定が容易に行え
る。

【００５４】請求項１３記載の発明によれば、一方向の
みに複数の螢光体を配置することで、二次元平面上での
光の発生位置の同定が容易に行える。

【００５５】請求項１４記載の発明によれば、シンチレ
ータの積層構造と螢光体の網目状または平行な配置との
組合せによって、三次元光の発生位置の同定が行える。

【００５６】請求項１５記載の発明によれば、光の取出
し口からの離間距離の差に基づく放出光の差を、螢光体
の断面積差で解消し、これにより各部の光量を平坦化し
て位置に依存しない均一な光出力を得ることができる。

【００５７】請求項１６記載の発明によれば、請求項１
から１５までに記載した構成の組合せの選択で、光電変
換素子のサイズや数量を減少することができ、装置全体
のコンパクト化が図れるとともに、駆動機構部の必要動
力軽減が図れ、さらに例えば原子力発電所等における体
表面ゲートモニタ等の測定時に被測定者に与える威圧感
や圧迫感，閉塞感等の緩和も図れるようになる。

【００５８】請求項１７〜２５の発明によれば、２層の
平板シンチレータを持つ検出器を使用して、β線及びγ
線が入射した場合、それぞれの物質透過度の違いをその
２層上に映し出すことにより弁別するものである。

【００５９】即ち、図２６は、本発明に係る放射線検出
方法の概念を示している。第１層１ｂは、β層の飛程に
合せた厚みを持つ平板シンチレータである。第３層３ｂ
は、γ線を認識するための平板シンチレータである。第
２層２ｂは、第１層と第３層のシンチレーション光の混
合防止、かつリフレクタの機能を果すテフロンシートや
アルミマイラーシート等の物質である（光学上の取扱い
から、各層の境界は空気のギャップとし、接着剤等は使
用しない）。

【００６０】それぞれのシンチレータの周囲には波長シ
フタファイバ４ｂを光学接着剤７ｂにより接着すること
により配置し、その出口端には伝送用光ファイバ５ｂを
接続し、これらによりシンチレーション光を光検出器６
ｂに導く。

【００６１】第１層のシンチレータの厚さは、β線の飛
程を考慮に入れて設定しているため、基本的にはこの層
内において入射β線を阻止することになる。しかし、入
射エネルギーが大きい等の理由によりβ線の飛程が長い
場合には、第２層の厚さ等の設定を調整することによ
り、第２層にβ線阻止の機能を付加することもできる。

【００６２】図２７は請求項１９および２０の発明に関
する概念図である。

【００６３】第１層、第２層、第３層は、図２６の場合
と全く同様である。それぞれのシンチレータの周囲にラ
イトガイド８ｂを配置し、その出口端に光検出器６ｂを
接続する。

【００６４】次に、上記β線およびγ線の検出方法につ
いて説明する（なお、図３５を参照する）。放射線検出
装置は上記の構造を持つため、β線は第１層のみで感知
される。γ線は物質透過度が高いため、第１層、第３層
の両方で感知される。したがって、γ線は第１層と第３
層の信号の符号(coincidence(K3)) を計数器２(K6)によ
りカウントすることにより検出できる。また、第３層の
信号を計数器４(K8)によりカウントしても検出可能であ
る。

【００６５】β線は、第１層と第３層の信号の反符号(a
nti-coincidence(K4))（第１層をＯＮ、第３層をＯＦ
Ｆ）を計数器３(K7)でカウントすることにより検出可能
である。また、第１層の計数器１(K5)の全計数値から計
数器２(K6)の計数値を差引くか、もしくは計数器４(K8)
の計数値を差引くことにより検出することもである。

【００６６】上記の方法によりβ線とγ線とを弁別しな
がら両方の検出を同時に行うことができるが、上記の方
法をβ線のみの検出またはγ線のみの検出に適用するこ
とも可能である（請求項２１〜２４）。なお、１層（シ
ンチレータの層）あたりの光検出器の数については特に
限定しない。

【００６７】以上のように、β線は第１層のみで感知さ
れ、γ線は物質透過度が高いため、第１層、第３層の両
方で感知される。第２層は、第１層と第３層のシンチレ
ータから発生した光の混合防止かつリフレクタの役割を
果すものである。β線を阻止するように第１層の厚さを
調整しているわけだが、β線の入射エネルギーが大きい
場合や、また入射エネルギーが小さい場合でも検出器の
コンパクト化などの理由から、代りに第２層の厚さ、ま
たは材質を調整することが可能である。つまり、第１層
と第２層の両方でβ線の阻止を果すことにより、第１層
のシンチレータを薄くすることが可能である。シンチレ
ータで発生した光を集光し、それを光検出器に導く方法
については、波長シフタ用いる上方でも、ライトガイド
を用いる方法でも、またそれら以外でもよく、その方法
の如何は問わない。

【００６８】γ線は第１層、第３層の両方で感知され、
β線は第１層のみで感知されるため（図３５を用いて説
明すると）、γ線の検出は、計数器２(K6)、計数器(K8)
の計数により行うことができ、β線の検出は、計数器(K
7)により行うことができる。但し、β線については、計
数器１(K4)の計数値から計数器２(K6)の計数値を、また
は計数器４(K8)の計数値を差引くことにより達成するこ
とも可能である。これらの方法を用いて、β線／γ線を
弁別しながら両方の検出を同時に行うことが可能であ
り、従来の１枚の平板シンチレータによりβ線のみの検
出を行う場合に誤検出されたγ線等の排除にも役立ち、
より正確なβ線のみの検出が実現できる。また、これら
の方法をγ線のみの検出に適用することも可能である。

【００６９】

【実施例】以下、本発明に係る放射線検出器および放射
線検出方法の実施例を図面を参照して説明する。

【００７０】なお、本明細書においては、放射線により
励起され発光するものをシンチレータ，シンチレーティ
ングファイバ等として、またシンチレーション光により
励起され異なる波長の光を放出するものを螢光体，螢光
ファイバ等として用語を使い分ける。この螢光体，螢光
ファイバは波長シフタ，波長シフトファイバと称される
こともある。

【００７１】実施例１（図１） 本実施例は請求項１記載の発明に対応するもので、放射
線によりシンチレーション光を発生するシンチレータと
光電変換素子とを組合せたシンチレーション検出器につ
いてのものである。

【００７２】即ち、シンチレーション光により励起され
螢光を放出して内部全反射により螢光を伝送することの
可能な螢光体とシンチレータとを組合せ、再発光した螢
光を光電変換素子まで伝送する手段を用いて、径を合せ
るためのライトガイド等を用いずに、しかもシンチレー
タの端面よりも小さな受光面を持つ光電変換素子を使用
できるようにし、かつ光電変換素子の感度波長により適
合した波長に変換する作用を合せ持つようにしたもので
ある。

【００７３】詳述すると、図１に示すように、円柱型シ
ンチレータ１１の軸方向に沿う端面１１ａに光電変換素
子１２の受光面が密着し、シンチレーション光を受光す
るようになっている。

【００７４】そして、この円柱型シンチレータ１１の中
心軸上にあけた孔１３に、光電変換素子１２の受光面と
同径あるいはそれ以下の、円柱状、あるいは受光面に断
面が納まる角柱状の螢光体１４が挿入されている。

【００７５】シンチレーション光は、螢光体１４にこれ
を横切る際に吸収され、より長い波長の螢光が放出され
る。

【００７６】なお、螢光体１４の周囲はその螢光体１４
の媒質よりも屈折率の小さな媒質である必要があること
から、シンチレータ１１に対して螢光体１４がルーズコ
ンタクトとされ、エアギャップによるクラッディングが
存在する状態となっている。放出された螢光は、螢光体
１４の内側での内部全反射により、その螢光体１４の端
面まで伝送される。

【００７７】なお、図１に示した例では螢光体１４の一
端面が光取出し用としてシンチレータ１１の端面１１ａ
から表出する位置まで貫通する構成としたが、この一端
面は必ずしも貫通している必要はない。何故ならば、貫
通露出していない螢光体端面からもシンチレーション光
が入射することが可能であるからである。

【００７８】また、光取出し口でない他端面も一端面と
同様にシンチレータ１１から貫通露出する構成とするこ
とも可能であるが、その場合には当該他端面に乱反射層
を設けておくことが望ましい。

【００７９】この場合、シンチレータ１１は角柱状とす
るよりも円柱状とすることが好ましく、また、シンチレ
ータ１１の周囲の反射層は乱反射層とするのが良い。さ
らに、シンチレータ１１および螢光体１４とも円柱状に
構成し場合、集光される光量と、螢光体１４の径をシン
チレータ１１の径で除した値とは、比例関係となる。

【００８０】このような実施例１の構成によれば、円錐
ガイド等を用いる必要なく、シンチレーション光で励起
して放出される光（螢光体の放出する光）を集光するこ
とにより、シンチレータ１１の断面よりも小さい断面の
光電変換素子１２に集光することができる。しかも、光
電変換素子１２に小型半導体型を用いた場合、その感度
に着目すると、シンチレーション光の波長に対する量子
効率よりも、螢光体１４から放出される長い螢光の波長
に対する量子効率の方が高い。したがって、径の問題を
解決できるのみならず、感度波長の改善作用も兼ね備え
たものとなる。

【００８１】実施例２（図２） 本実施例は請求項２記載の発明に対応するもので、前記
実施例１における螢光体１４の光の出口端面に、螢光を
放出しない光伝送のためのストレート光ガイド類（ライ
トガイド）または光ファイバ１５を接続し、光を光電変
換素子１２まで伝送するようにしたものである。

【００８２】即ち、前記実施例１では螢光体１４の端面
に直接、光電変換素子１２を装着して受光する構成を示
したが、光伝送のためには透明ガラスやアクリル等で作
成されたライトガイドや光ファイバ、あるいは光ファイ
ババンドル等を用いることも可能である。図２の例では
光ファイバ１５が用いられている。

【００８３】このような実施例２の構成によれば、複数
の光取出しを一つの光電変換素子１２にまとめたり、検
出部と計測系とを離間あるいは分離するといった目的に
好適なものとなる。また、検出部に計測系の電子回路
や、電源を持込まない構成となるので、検出部の小型
化，軽量化等に大きく寄与することができる。

【００８４】実施例３（図３） 本実施例は請求項３記載の発明に対応するもので、前記
実施例１の構成による光の取出し口１４ａを設け、この
光取出し口１４ａに光電変換素子１２を設け、または実
施例２で示した光ファイバ（ライドガイド類）１５をそ
れぞれ螢光体１４の光取出し端面に接続し、これらを共
通、個別、あるいは幾つかずつを一組として光電変換素
子１２へ導くことで光量の増大と集光の均一性を高める
ようにしたものである。

【００８５】即ち、シンチレータ１１の形状によっては
複数箇所から光を取出すことが好ましい場合がある。ま
た、形状のみならずシンチレータ１１が大きい場合には
集光の不均一等が生じるため、複数の螢光体による光の
取出し、あるいは一つの螢光体についても、その両端に
おける光の取出しが好ましい場合がある。

【００８６】そこで図３に示すように、本実施例では前
記実施例２と同様の体系で、螢光体１４の両端の光ファ
イバ１５を介して光電変換素子１２をそれぞれ接続し、
光の取出しを可能としている。

【００８７】このような実施例３の構成によれば、シン
チレータ１１が円柱体系の場合や長さが長い場合等にお
いて、螢光体伝播中の減衰等や片端面での反射できない
光の成分を考慮すると、両端で受光することにより、均
一で大きな光量が得られるようになる。なお、この場
合、使用する光電変換素子１２については、単一のもの
を共用する場合と、個別のものを用いる場合とが選択で
きる。

【００８８】実施例４（図４） 本実施例は請求項４記載の発明に対応するもので、前記
各実施例における螢光体を光ファイバ状に構成したもの
である。

【００８９】即ち、前記実施例１，２，３における螢光
体１４は、集光機能のみならず、光の導波路としても機
能しており、この場合、クラッディング層は空気という
ことかできる。

【００９０】これに対し、本実施例では図４に示すよう
に、螢光体１４がコアよりも屈折率の低いクラッディン
グ層１６で被覆された光ファイバ状の螢光体（螢光ファ
イバ）によって構成されている。このものにおいては、
前記各実施例の条件と異なり、クラッディング層１６が
既に存在するため、シンチレータ１１と螢光体（螢光フ
ァイバ）１４とは密着していることが望ましい。

【００９１】本実施例の構成によれば、前記各実施例同
様の効果に加え、シンチレータ１１と螢光体（螢光ファ
イバ）１４との密着により機械的強度の向上が図れるよ
うになる。

【００９２】実施例５（図５（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）） 本実施例は請求項５記載の発明に対応するもので、シン
チレータの厚さ方向の端面から光を取出すのではなく、
シンチレータの側面に設けた螢光体（螢光ファイバ）に
より光を取出すようにしたものである。

【００９３】即ち、従来、円柱型シンチレータにおいて
は軸方向端面（円形端面）に、また平板型シンチレータ
では厚さ方向に垂直な広い表裏端面に光電変換素子が装
着されていた。そして、円柱型シンチレータの場合は前
述したように、直径や端面形状に合せた一つ、あるいは
複数の光電子増倍管が装着されていた。また、特に大型
の平板型シンチレータには多数の光電子増倍管が必要と
されていた。

【００９４】これに対し、本実施例では平板型シンチレ
ータに対し、前述した各実施例と同様の螢光体（螢光フ
ァイバ）を用いることにより、従来とは異なる面での集
光手段を採用したものである。

【００９５】例えば図５（ａ）の例では、方形の平板型
シンチレータ１１の周側縁部分に隣接して複数の螢光体
（螢光ファイバ）１４が設けられている。通常の螢光体
を用いる場合はシンチレータ１１に対してルーズコンタ
クトの状態で取付けることが好ましく、またファイバ状
のものを使用する場合は逆に、できるだけ屈折率ギャッ
プのないようにシンチレータ１１に対して密着すること
が好ましい。

【００９６】一般の螢光板の切断面が極めて明るく光る
ことから推定されるように、平板内で放出されたシンチ
レーション光のうち、平板の面方向に放射される光より
も、断面に伝達される光の確率が大きく、本実施例では
その光を利用するものである。

【００９７】同図（ｂ）は、円形の平板型シンチレータ
１１への適用例を示している。即ち、シンチレータ１１
の円形外周縁に沿ってリング状螢光体（螢光ファイバ）
１４が設けられている。

【００９８】同図（ｃ），（ｄ）は円柱型シンチレータ
１１への適用例を示している。即ち、通常シンチレータ
の外側には乱反射層が設けられており、同図の例では乱
反射層とシンチレータとの間に螢光体（螢光ファイバ）
の層が設けられている。同図（ｃ）の例では、紡錘型を
半分に切りとった形状の螢光体（螢光ファイバ）１４が
配置され、また同図（ｄ）の例では螺旋状の螢光体（螢
光ファイバ）１４がシンチレータ１１の外周を包囲して
いる。

【００９９】このような実施例５の構成によれば、円柱
側面の乱反射層により内部で乱反射を繰り返すうちに、
一定の確率で螢光体（螢光ファイバ）１４に螢光が吸収
されて光が放出され、これにより、明るさの大きい光を
螢光体（螢光ファイバ）１４の端面に導くことができ
る。

【０１００】実施例６（図６（ａ）〜（ｃ）） 本実施例は請求項６記載の発明に対応するもので、シン
チレータ内に設けた孔もしくは溝の中に螢光体（螢光フ
ァイバ）を挿入して、この螢光体（螢光ファイバ）の端
面から光を取出すようにしたものである。

【０１０１】即ち、図６（ａ）の例では、平板型シンチ
レータ１１の幅方向に沿って平行にあけた複数の孔１６
に、それぞれ螢光体（螢光ファイバ）１４が挿入され、
同図（ｂ）の例では同じく平板型シンチレータ１１の一
側面側にあけた溝１７に螢光体（螢光ファイバ）１４が
嵌込まれている。

【０１０２】さらに同図（ｃ）の例では、円柱型シンチ
レータ１１の幅方向に沿って平行にあけた複数の孔１８
に、それぞれ螢光体（螢光ファイバ）１４が挿入されて
いる。

【０１０３】本実施例によれば、孔１６，１８または溝
１７に挿入された螢光体（螢光ファイバ）１４をそれぞ
れその端面を直接に、または光ファイバ１５を介して光
電変換素子１２に接続することで、光を取出すことがで
きる。

【０１０４】なお、本実施例では、平板型シンチレータ
１１の溝の深さを小さくしてもよく、極端な場合は殆ど
ゼロであってもよい。

【０１０５】実施例７（図７） 本実施例は請求項７記載の発明に対応するもので、複数
のシンチレータ間に螢光体（螢光ファイバ）を挟み込
み、この螢光体（螢光ファイバ）の端面から光を取出す
ようにしたものである。

【０１０６】即ち、本実施例では例えば図７に示すよう
に、分割された一対の平板型シンチレータ１１で螢光体
（螢光ファイバ）１４が挟み込まれている。この場合、
方形シンチレータについては辺の中心で分割する構成と
対角線で分割する構成とが考えられるが、図示の例では
対角線で分割し、その間に螢光体（螢光ファイバ）１４
を挟み込んだ構成とされている。

【０１０７】このような実施例７の構成によれば、１つ
の螢光体（螢光ファイバ）１４にこれを挟むシンチレー
タ１１から多くの光量が得られ、特に対角線で分割した
図示の構成によれば光量がより高く、有効なものとな
る。

【０１０８】なお、図示しないが、円形の平板型シンチ
レータの場合は円の中心を通る直径相当の部分で分割
し、螢光体（螢光ファイバ）を挟み込むことが有効であ
る。

【０１０９】実施例８（図８） 本実施例は請求項８記載の発明に対応するもので、コア
材をシンチレータで構成したシンチレーティングファイ
バの集合体とし、各シンチレーティングファイバの端部
で光を検出することにより、二次元位置検出機能を持つ
ようにしたものである。

【０１１０】即ち、本実施例では例えば図８に示すよう
に、一対の対向する棒状螢光体（螢光ファイバ）１４の
間に、シンチレーティングファイバ１１Ａを平行にした
集合体の各端部が接続され、さらに光ファイバ１５を介
して図示しない光電変換素子に接続されている。

【０１１１】本実施例においては、発光した光がシンチ
レーティングファイバ１１Ａの長さ方向に沿って内部全
反射により伝送され、螢光体（螢光ファイバ）１４に到
達する。そして、通常の平板型シンチレータに比べて、
シンチレーティイグファイバ１１Ａに垂直な、横方向へ
の光の拡散が少ないため、両側に配置した螢光体（螢光
ファイバ）１４に光が効率よく集められる。

【０１１２】このように、シンチレータとしてシンチレ
ーティングファイバを用いて、用途によっては単線で、
あるいはプレート状に集合させる等の構成により、多数
の螢光体（螢光ファイバ）を併用する必要なく位置検出
能力を付加することができ、さらに位置検出の必要がな
い場合でも効率のよい集光が可能となる。

【０１１３】実施例９（図９） 本実施例は請求項９記載の発明に対応するもので、積層
した複数のシンチレータの各層に光取出し手段を設け、
それぞれ層別に光電変換を行い、各層の信号検出時刻と
検出情報とから、放射線の入射深さを知ること、あるい
は放射線の線種の弁別を行うこと可能としたものであ
る。

【０１１４】即ち、本実施例では、図９に示すように、
図５（ａ）や図６（ａ），（ｂ）の平板型シンチレー
タ、あるいは図８の平板型シンチレータ１１が重合さ
れ、最低各層毎に光電変換素子を設けて層別に光を検出
を行うようになっている。

【０１１５】このような実施例９の構成において、積層
化したシンチレータ１１の上側からバックグラウンドと
してγ線が存在する状態でβ線が入射する場合を考え
る。層の数、全体の厚さは、対象とするβ線の最大飛程
を持たす厚さｄに、さらに幾つか層を加えることが必要
である。この場合、β線はシンチレータ１１の中でエネ
ルギを失い、シンチレーション光は入射面からみて厚さ
ｄまでに対応するシンチレータ層の中でのみ検出される
が、透過力の強いγ線は厚さｄ以上の層で検出される可
能性の方が高い。したがって、厚さｄ以上の層でも光が
検出されたときにはγ線バックグラウンドによる雑音と
して除去することが可能である。

【０１１６】このような本実施例によれば、透過力の異
なる放射線の検出に対応することができる。

【０１１７】実施例１０（図１０） 本実施例は請求項１０記載の発明に対応するもので、図
１０に示すように、積層化したシンチレータ１１に、厚
さ方向に沿う孔１９を設け、各孔１９に螢光体（螢光フ
ァイバ）１４を挿入し、あるいは積層化したシンチレー
タ１１の側面の厚さ方向に対して螢光体（螢光ファイ
バ）１４を設けることにより、その螢光体（螢光ファイ
バ）の両端の信号の到達時間差により放射線の入射厚さ
の情報を知ること、あるいは放射線の線種の弁別を行う
ことを可能としたものである。

【０１１８】本実施例によれば、孔１９に挿入した螢光
体（螢光ファイバ）１４の両端において検出される光の
到達時間差，光量差により、シンチレーション光の発生
した層を知ることができる。

【０１１９】実施例１１（図１１） 本実施例は請求項１１記載の発明に対応するもので、前
記実施例１０の応用例である。

【０１２０】即ち、前記実施例１０のシンチレータ１１
の層の総数が少ない場合や全体の厚さが小さい場合、あ
るいは測定回路系の時間分解能が不足するような場合、
シンチレータ１１に貫通孔を設け、ここに螢光波長の異
なる螢光体（螢光ファイバ）１４Ｂ，１４Ｃを光学的に
継ぎ足した状態で挿入したものである。

【０１２１】複数種類の螢光体（螢光ファイバ）１４
Ｂ，１４Ｃのそれぞれの長さは、着目する厚さ方向の領
域に対応していることが必要である。今、厚さｄまでと
ｄ以上との２領域に分割する場合、第１の螢光体（螢光
ファイバ）の長さをｄとして、第２の螢光体（螢光ファ
イバ）の長さを（全体の長さ−ｄ）とすればよい。この
場合、光電変換素子の手前にはそれぞれの螢光波長を分
離することができる色フィルタを設けておく。この場合
は必ずしも光は両端で検出する必要はない。

【０１２２】このような実施例１１の構成によれば、螢
光体（螢光ファイバ）として厚さ別に螢光波長の異なる
ものを用意し、これを光学的に接続して使用するととも
に、波長帯の数に対応した測定系を用意し、波長分離を
した光を光電変換素子で検出することにより、放射線の
入射深さが区分できるようになり、かつ放射線の線種の
弁別ができるようになる。

【０１２３】実施例１２（図１２） 本実施例は請求項１２記載の発明に対応するものであ
る。

【０１２４】即ち、図１２に示すように、平板型シンチ
レータの内部に網目状に螢光体（螢光ファイバ）１４が
配置され、その螢光体（螢光ファイバ）１４の片側、あ
るいは両端で光の検出を行うようになっている。平面を
ＸＹ座標で表す場合、Ｘ，Ｙ各方向それぞれ最も大きな
光の得られた座標，２番目に大きな光の得られた座標等
から、光の発生した網目状の位置が同定できる。

【０１２５】なお、シンチレータをシンチレーティング
ファイバ、あるいはシンチレータバー（円柱，角柱等）
により構成し、これを螢光体（螢光ファイバ）の代用し
てもよく、各シンチレータの端面から光の取出しを行う
ことにより、同様の位置検出が可能である。

【０１２６】このように、本実施例によれば、平板型シ
ンチレータにおいて、螢光体（螢光ファイバ）を網目状
に交差させ、その螢光体あるいはシンチレーティングフ
ァイバ端面からの光を光電変換することで、その検出時
刻と検出光量，光取出し位置の相互関係により、平板内
の放射線の入射位置を同定することができる。

【０１２７】実施例１３（図１３） 本実施例は請求項１３記載の発明に対応するものであ
る。

【０１２８】即ち、図１３に示すように、平板型シンチ
レータ１１の網目状ではなく、一方向のみに多数の螢光
体（螢光ファイバ）１４を平行配置した構成とされてい
る。そして、螢光体（螢光ファイバ）１４の両端におけ
る光の検出，光の到達時間差の測定を行い、最も強く光
る螢光体と到達時間差から得られる螢光体中の光の発生
位置から二次元平面上での光の発生位置を同定できるよ
うになっている。

【０１２９】このように、本実施例によれば、螢光体
（螢光ファイバ）を網目状ではなく、平行線状に配置さ
せ、その螢光体（螢光ファイバ）の両端面からの光を光
電変換し、その両端の光検出時刻差と，検出光量，光取
出し位置の相互関係により、平板型シンチレータ内の放
射線の二次元入射位置を同定でき、あるいは片側での検
出光量と光取出し位置の相互関係により、一次元の位置
情報を得ることができる。

【０１３０】実施例１４（図１４） 本実施例は請求項１４記載の発明に対応するもので、前
記実施例９，１０，１１のいずれかの構成と、前記実施
例１２，１３のいずれかの構成とを組合せることによ
り、放射線の入射位置と透過厚さ、あるいは放射線の線
種弁別と入射位置とを同時に同定できるようにしたもの
である。

【０１３１】即ち、図１４に示すように、実施例１２，
または１３で述べた二次元での位置検出可能な平板型シ
ンチレータ１１をさらに積層化することにより、三次元
での光の発生位置を同定できる。

【０１３２】これにより、放射線の入射位置と線種弁別
の両方を最低数の小型検出器で、同時に達成することが
できる。

【０１３３】実施例１５（図１５） 本実施例は請求項１５記載の発明に対応するものであ
る。

【０１３４】即ち、平板型シンチレータの側面に螢光体
を取付けて集光する構成においては、光の取出し口から
離れた位置で放出された螢光ほど、取出し口までの光路
長が長いため、光量が減弱する。

【０１３５】そこで本実施例では図１５に示すように、
螢光体１４が円錐，角錐等のように、光取出し口に近い
程、シンチレータ１１の側面から見た断面積が小さくな
るような形状とされ、これにより光量を平坦化するよう
になっている。即ち、減弱の小さな光取出し口付近ほど
実効的にシンチレーション光の入射効率が減少し、逆
に、減弱の大きい光取出し口から離れた点では断面積が
大きくシンチレーション光の入射効率が高いといった効
果が作用するわけである。これにより位置によらない均
一な光出力を得ることができる。

【０１３６】このように、本実施例によれば、螢光体を
円錐、あるいは角錐、もしくは光取出し口に近いほど側
面の単位長さあたりのシンチレータに対する受光断面積
が小さくなる形状とすることにより、平板型シンチレー
タと組合せる螢光体の形状に関し、螢光体内の伝播に係
る減衰による光量の差を補正する機能と、螢光体と光電
変換素子受光面、あるいは光ファイバとの端面の形状差
を吸収する機能を併せて付与することができる。

【０１３７】実施例１６（図１６） 本実施例は請求項１６記載の発明に対応するものであ
る。

【０１３８】即ち、本実施例ではシンチレータ１１部と
光電変換素子１２部とが離間配置され、シンチレータ１
１部を主体とする放射線測定部２０と、光電変換素子１
２を備えた計測回路部（図示せず）とが分離されてお
り、その両者間の計測信号が光信号として光ファイバ１
５で伝送されるようになっている。

【０１３９】図１６は体表面ゲートモニタへの適用例を
示している。

【０１４０】なお、構成要素としては前記実施例１から
１５までのいずれか、あるいはこれらの組合せが採用さ
れる。

【０１４１】このような実施例によれば、光電変換素子
の数を減少させ、また場合により、線種弁別機能や位置
弁別機能のいずれか、あるいは両方を兼ね備えたものが
提供できる。

【０１４２】また、このような検出器の採用により、放
射線遮蔽体や稼働部分の大きさ，重量に間する小型軽量
化が達成でき、さらにこれに附随して駆動のため力を最
少限に止めることができる。また、駆動系自体が小型化
でき、測定部には電源，電子回路が不要であり、計測信
号は光のまま計測部まで伝送することにより、測定部と
計測部を完全に分離することができる。

【０１４３】なお、本実施例の構成は、体表面ゲート放
射線モニタの他、プロセス放射線モニタ，エリアモニ
タ，ダストモニタ，ランドリモニタ，物品搬出のための
モニタ，サーベイメータ，非破壊検査用検出器アレイ，
ホールボディカウンタ等を初めとする種々の放射線検出
器に適用することができる。

【０１４４】このように、本実施例によれば、装置全体
のサイズと重量が小さくなり、駆動部のサイズ，重量も
小さくなり、駆動機構自体のトルク，能力等もより低い
もので充分間に合うことになる。さらに、全体のサイ
ズ，重量の減少は、特に、原子力発電所等における体表
面ゲートモニタ等の測定時に被測定者に与える威圧感，
圧迫感，閉塞感等を緩和することができる。

【０１４５】実施例１７（図１７〜図２２） 本発明に係る放射線検出器は以上の実施例で適用した原
子力発電所の分野のみならず、各種の非破壊検査装置に
おいても適用することができる。即ち、従来のシンチレ
ーション検出器の場合、結晶サイズ以上に光電子増倍
管，各種のケーブル等が嵩張り、検出器アレイを構成す
る場合の空間分解能が制限されたり、コストやサイズ，
重量が嵩む等の不都合が度々見られた。

【０１４６】これらの装置に本発明に係る放射線検出器
を適用することにより、検出器アレイの小型，高密度
化、測定回路系の小型化、粉構造物の小型化等が図れ、
これに関連してコストダウンが実現できる。

【０１４７】例えば図１７は、搬送装置２１上に非破壊
検査対象物２２を搬送しながら検査する非破壊検査装置
に本発明を適用したもので、コリメータ遮蔽体２３に複
数の円柱型シンチレータ１１を取付ける構成となってい
る。本発明の適用により、小型化等が図れるようにな
る。

【０１４８】また、図１８は、原子力プラントの廃炉、
解体処分等に必要となる広範囲の壁面２４のサーベイ装
置として本発明を適用したもので、大型平板型シンチレ
ータ１１による位置検出を行う例である。このような用
途には従来の光電子素子管群を伴った検出器ではそのサ
イズ，重量が過大であったところ、本発明の適用によ
り、コンパクト化および重量軽減が図れるようになる。

【０１４９】図１９は水没可能な放射線検出器の例を示
している。この例では水没する部分２５に高電圧を含む
電子回路，電線等が不要となる。特にシンチレータ材に
ふっ化カルシウムやプラスチックシンチレータ等を用い
ることにより、遮光以外の水密構造は不要となるという
利点もある。

【０１５０】図２０および図２１は周囲を包囲する形で
水や気体などの流体を検出対象とする放射線モニタ装置
の例を示している。

【０１５１】図２０の例では、螢光体（螢光ファイバ）
１４を埋設した平板型シンチレータ１１を組込んだ箱体
２６にサンプリング配管２７を取付けたものである。本
発明の適用により、検出効率の向上および放射線検出能
力の向上を図ることができる。

【０１５２】また、図２１の例は、シンチレーティング
ファイバ１１Ａからなる平板によって箱体２８を組立
て、平板の端部に螢光体（螢光ファイバ）１４による集
光手段を設けたものである。これによっても前記同様の
効果が奏される。なお、この螢光体（螢光ファイバ）１
４を用いずに、シンチレーティングファイバ１１Ａを束
ねて、あるいは一旦通常の光伝送用の光ファイバ１５で
中継して図示しない光電変換素子に導くことも可能であ
る。

【０１５３】図２２は放射線画像を得るための遮蔽体２
９の前面にピンホール３０を設けた放射線カメラ３１の
検出系に本発明を適用した例を示している。この例で
は、シンチレーティングファイバ１１Ａを遮蔽体２９の
内面に球面状に集合させ、前述の二次元位置検出手段を
用いることで、放射線画像を得ることができる。位置情
報の信頼性を挙げるため、シンチレーティングファイバ
１１Ａは球面の経線と緯線とに沿う配置にすることが望
ましい。

【０１５４】実施例１８（図２８，図３５〜図４０） 図２８において、１ｂ，３ｂは平板シンチレータ（それ
ぞれ第１層及び第３層）、２ｂは光の混合防止、リフレ
クタの機能等を果すテフロンシートやアルミマイラーシ
ート等の物質（第２層）である。

【０１５５】上面より放射線が入射するとβ線であれば
第１層と第２層により阻止される。この時、第１層のシ
ンチレータが発光する。γ線であれば物質透過度が高い
ため第３層まで到達し、第１層及び第３層のシンチレー
タが発光する。

【０１５６】これらのシンチレーション光は平板シンチ
レータの内部を、空気との境界面において全反射を繰り
返しながら伝搬し波長シフタ４ｂに到達し、波長シフタ
内部での波長及び伝搬方向が変換される。

【０１５７】ここでシンチレータの周囲に配置された波
長シフタ４ｂは光学接着剤７ｂにより接着されている。
変換された光は、波長シフタ内部を伝搬して伝送用ファ
イバ５ｂに入り、さらに伝送用光ファイバ５ｂを伝搬し
て光検出器６ｂにおいて検出される。

【０１５８】このとき、第１層の信号はβ線とγ線の両
方の信号を含んでおり、第３層の信号はγ線のみのもの
であるから、図３５から図４０に示す信号処理系をとっ
た場合、γ線は計数器２(K6)または、計数器４(K8)によ
り検出され、β線は、計数器３(K7)により、もしくは、
計数器１(K5)の値と計数器２(K6)の値の差、または計数
器１(K5)の値と計数器４(K8)の値の差により検出され
る。

【０１５９】実施例１９（図２９） 図２９において、１ｂ，２ｂ，３ｂは図２８と同様に第
１層〜第３層を示す。９ｂは透明アクリル板である。実
施例１８の場合には、波長シフタ４ｂはシンチレータの
周囲に配置されていたが、この図２９の場合には透明ア
クリル板９ｂの内部に埋込んでいる。

【０１６０】第１層１ｂと透明アクリル板９ｂとは光学
接着剤７ｂにより接着されている（第３層３ｂと透明ア
クリル板９ｂも同様）。

【０１６１】第１層と第３層とで発生したシンレーショ
ン光は、シンチレータ及び透明アクリル板の内部を伝わ
り、透明アクリル板に格子状に埋込んだ波長シフタ４ｂ
に到達する。

【０１６２】波長シフタ４ｂから光検出器６ｂに至る過
程は、実施例１８の場合と同様である。

【０１６３】実施例２０（図３０） 図３０において、１ｂ，２ｂ，３ｂは実施例１８と同様
である。この場合は波長シフタ４ｂをシンチレータの対
角線上に配置している（装置及び配線のコンパクト
化）。シンチレーション光が光検出器に至るまでの過程
は、実施例１８の場合と同様である。

【０１６４】実施例２１（図３１〜図３４） 図３１は、請求項１８の発明に対応した第１層〜第３層
の厚みの設定例を示している。３００ＫｅＶ周辺のβ
線．γ線弁別を考慮したものである。

【０１６５】第１層は１mmプラスチックシンチレータ、
第２層は３mmアルミシート、第３層は１mmプラスチック
シンチレータである。

【０１６６】３００ＫｅＶβ線のＡ１中での飛程は、図
３２より０．３mmであるため、β線はＡ１シンチレータ
のγ線検出効率は、BICRON社のデータ

【数１】 から、

【数２】１−ｅｘｐ−（ρσｘ）：検出効率 を計算することにより、

【数３】 である。

【０１６７】このように検出効率はやや低いが、図３３
から明らかなように線源エネルギーの違いを考慮に入れ
てもβ線の計数値の約３０％のγ線の計数が存在する。

【０１６８】したがって、このような装置に図３４等の
信号処理系を組み合せることにより、β線及びγ線の弁
別が実現される。

【０１６９】実施例２２（図３４〜図４０） 信号処理系について、図３５を用いて説明すると、まず
光検出器６より出た信号を線型増幅器(K1)により増幅
し、波高弁別器(K2)により一定の大きさ以上の波高を持
つパルスのみに限定する。

【０１７０】そして第１層と第３層の信号のcoincidenc
e(K3) 、及びanti-coincidence(K4)（第１層をＯＮ、第
３層をＯＦＦ）の出力をそれぞれ計数器２，３(K6,K7)
により計数する。

【０１７１】先に説明した通り、第１層の信号はβ線と
γ線の両方の信号を含んでおり、第３層の信号はγ線の
みの信号であるから、γ線は計数器２(K6)により検出さ
れ、β線は計数器３(K7)により検出される。

【０１７２】但し、γ線は計数器４(K8)でも検出可能で
あり、またβ線は計数器１と２(K5とK6) の差、計数器
１と４(K5 とK8）の差からでも検出可能である。これに
よりβ線／γ線の弁別を行いながら両方の同時測定が実
現される。

【０１７３】なお、１層（シンチレータの層）あたりの
光検出器の数については特に限定しない。したがって、
光検出器の数によって信号処理系の構成が多少変わるの
で、それを図３６〜図４０に示した。

【０１７４】但し、それらの図中においては、anti-coi
ncidence(K4)の記入は省略したが、anti-coincidence(K
4)によるβ線の検出も可能であり、接続方法等の取扱い
に関しては図３５と同様である。

【０１７５】図３６は、光検出器を１層につき２台配置
した時の信号処理系の図である。基本的機能は図３５と
同様であるが、１層につき光検出器が２台あるため加算
器(K9)が置かれている。

【０１７６】この加算器(K9)については、配置場所を変
えても構わない。それを図示したものが、図３７及び図
３８である。また、γ線の認識を第３層のみの信号によ
り行うのであれば、図３９のように加算器(K9)を置くこ
ともできる。

【０１７７】図４０は、光検出器を１層につき３台以上
配置した場合の信号処理系の図であるが、加算器(K9)の
配置場所については光検出器が２台の時と同様に、図３
７，図３８，図３９のようなバリエーションが可能であ
る（図は省略している）。

【０１７８】なお、信号処理系及び解析の方法について
は、上記のような計数による方法だけでなく、波高分布
解析等の方法でも構わず、特に限定しない。

【０１７９】また、上記の説明中では触れなかったが、
集光量を増やすために装置をリフリクタ（テフロンシー
ト、アルミマイラーシート等）により包装することも可
能である。

【０１８０】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜１６に係る発
明によれば、γ線用大型検出器に半導体型等の小型堅牢
な光電変換素子が装着可能となり、またβ線用大型検出
器にも数多くの光電子増倍管に変って最低必要数分に限
定した小型堅牢な半導体型等の光伝達変換素子が装着可
能となり、しかも位置検出機能や線種弁別機能を付加す
ることも可能となる。

【０１８１】これにより、放射線測定装置としての機能
向上が図れると共に、これら装置の重量，サイズ，コス
ト等を著しく低減でき、検出器全体の信頼性および保守
性を向上させることができる等の多大な効果が奏され
る。

【０１８２】請求項１７〜２５の発明によれば、２層の
平板シンチレータを持つ検出器にβ線及びγ線が入射し
た場合、それぞれの物質透過度の違いをその２層上に映
し出すことにより弁別するものである。したがって、厳
密な弁別か原理的に不可能な、１枚の平板シンチレータ
の厚みを調整する従来の方法に比べ、より正確なβ線の
みを検出でき、さらにβ線とγ線との弁別を行いながら
両方の同時測定が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を説明する図。

【図２】本発明の実施例２を説明する図。

【図３】本発明の実施例３を説明する図。

【図４】本発明の実施例４を説明する図。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ本
発明の実施例５を説明する図。

【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明の実
施例６を説明する図。

【図７】本発明の実施例７を説明する図。

【図８】本発明の実施例８を説明する図。

【図９】本発明の実施例９を説明する図。

【図１０】本発明の実施例１０を説明する図。

【図１１】本発明の実施例１１を説明する図。

【図１２】本発明の実施例１２を説明する図。

【図１３】本発明の実施例１３を説明する図。

【図１４】本発明の実施例１４を説明する図。

【図１５】本発明の実施例１５を説明する図。

【図１６】本発明の実施例１６を説明する図。

【図１７】本発明の他の実施例として非破壊装置を示す
図。

【図１８】本発明の他の実施例として大型壁面サーベイ
装置を示す図。

【図１９】本発明の他の実施例として水没可能な検出器
を示す図。

【図２０】本発明の他の実施例として流体モニタを示す
図。

【図２１】本発明の他の実施例として流体モニタを示す
図。

【図２２】本発明の他の実施例として小型放射線カメラ
を示す図。

【図２３】従来例による円柱型シンチレーション検出器
を示す図。

【図２４】（ａ），（ｂ）は従来例による平板型シンチ
レーション検出器を示す図。

【図２５】従来例による体表面ゲートモニタ装置を示す
図。

【図２６】請求項１７および１８記載の発明の線種弁別
型放射線検出についての概念図。

【図２７】請求項１９および２０記載の発明に関する概
念図。

【図２８】本発明の実施例１８（包囲型）を示す図。

【図２９】本発明の実施例１９（埋め込み型）を示す
図。

【図３０】本発明の実施例２０（対角線型）を示す図。

【図３１】本発明の実施例２１（請求項２に対応し設計
例）を示す図。

【図３２】アルミニウム中でのβ線の最大飛程を示す
図。

【図３３】プラスチックシンチレータの厚さによるγ線
及びβ線の検出効率の変化を示す図。

【図３４】プラスチックシンチレータの厚さによるγ線
／β線の検出効率の変化を示す図。

【図３５】本発明の実施例２２による信号処理系（光検
出器が１層につき１台の時）を示す図。

【図３６】同信号処理系（光検出器が１層につき２台の
時）を示す図。

【図３７】同信号処理系（ＳＵＭ（加算器）の配置場所
の変化１）を示す図。

【図３８】同信号処理系（ＳＵＭ（加算器）の配置場所
の変化２）を示す図。

【図３９】同信号処理系（ＳＵＭ（加算器）の配置場所
の変化３）を示す図。

【図４０】同信号処理系（光検出器が１層につき３台以
上の時）を示す図。

【図４１】従来の放射線検出器を示す全体図。

【符号の説明】

１ｂ 第１層 ２ｂ 第２層 ４ｂ 波長シフタ（または、波長シフタファイバ） ５ｂ 伝送用光ファイバ ６ｂ 光検出器 ７ｂ 光学接着剤 ８ｂ ライトガイド ９ｂ 透明アクリル板 １０ｂ 平板シンチレータ １１ 円柱型シンチレータ １１ 端面 １１Ａ シンチレーティングファイバ １２ 光電変換素子 １３ 孔 １４，１４Ｂ，１４Ｃ 螢光体（螢光ファイバ） １４ａ 光取出し口 １５ 光ファイバ（ライドガイド類） １６ クラッディング層 １７ 溝 １８ 孔 １９ 孔 ２１ 搬送装置 ２２ 非破壊検査対象物 ２４ 壁面 ２５ 水没する部分 ２６ 箱体 ２７ サンプリング配管 ２８ 箱体 ２９ 遮蔽体 ３０ ピンホール ３１ 放射線カメラ ｄ 厚さ Ｋ１ Linear Amplifier（線形増幅器） Ｋ２ Discriminator （波高弁別器） Ｋ３ Coincidence （同時計数回路） Ｋ４ Anti-Coincidence（反同時計数回路） Ｋ５ Scaler 1（計数器１） Ｋ６ Scaler 2（計数器２） Ｋ７ Scaler 3（計数器３） Ｋ８ Scaler 4（計数器４） Ｋ９ ＳＵＭ（加算器） Ｋ１０ ＰＣ（計算機）

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線により励起されてシンチレーショ
   ン光を発生するシンチレータと、このシンチレータの内
   部に埋設されるとともに少なくとも一端が前記シンチレ
   ータの外面側に表出し、シンチレーション光により励起
   され螢光を放出して内部全反射により螢光を伝達する螢
   光体と、この螢光体に前記シンチレータの外面側で接続
   され前記シンチレータの端面よりも小さな受光面を持つ
   光電変換素子とを備えたことを特徴とする放射線検出
   器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の放射線検出器において、
   螢光体の光の出口端面に螢光を放出しない光伝送用のス
   トレート光ガイド類または光ファイバを接続し、これを
   介して光を光電変換素子まで伝送可能としたことを特徴
   とする放射線検出器。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の放射線検出器に
   おいて、１つのシンチレータに対して複数箇所に螢光体
   による光の取出し口を設け、その各取出し口に光電変換
   素子を直接に、またはストレート光ガイド類あるいは光
   ファイバを介して間接的に接続したことを特徴とする放
   射線検出器。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載の放射線検出
   器において、螢光体を屈折率の小さいクラッディング層
   で覆われた光ファイバ状に形成したことを特徴とする放
   射線検出器。
5. 【請求項５】 放射線により励起されてシンチレーショ
   ン光を発生するシンチレータと、このシンチレータの側
   部に配設されるとともに少なくとも一端が前記シンチレ
   ータの外面側に表出し、シンチレーション光により励起
   され螢光を放出して内部全反射により螢光を伝達する螢
   光体と、この螢光体に前記シンチレータの外面側で接続
   され前記シンチレータの端面よりも小さな受光面を持つ
   光電変換素子とを備えたことを特徴とする放射線検出
   器。
6. 【請求項６】 請求項１から５までに記載の放射線検出
   器において、シンチレータに孔もしくは溝を設け、この
   孔または溝に螢光体を挿入し、この螢光体の端面から光
   を取出し可能としたことを特徴とする放射線検出器。
7. 【請求項７】 請求項１から６までに記載の放射線検出
   器において、複数のシンチレータで螢光体を挟み込み、
   この螢光体の端面から光を取出し可能としたことを特徴
   とする放射線検出器。
8. 【請求項８】 請求項１から７までに記載の放射線検出
   器において、シンチレータをシンチレーティングファイ
   バまたはその集合体によって構成し、そのシンチレーテ
   ィングファイバの端部で光を検出可能としたことを特徴
   とする放射線検出器。
9. 【請求項９】 請求項１から８までに記載の放射線検出
   器において、複数のシンチレータを積層構造として備
   え、その各層毎に光電変換を可能としたことを特徴とす
   る放射線検出器。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の放射線検出器におい
    て、積層した各シンチレータの厚さ方向に対して孔を設
    けて螢光体を挿入し、または積層した各シンチレータの
    側面に厚さ方向に沿って螢光体を設けたことを特徴とす
    る放射線検出器。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の放射線検出器におい
    て、各シンチレータの厚さに対応して、厚さ別に螢光波
    長の異なる螢光体を設け、これらを光学的に接続すると
    ともに、波長帯の数に対応した測定系に検出値を入力可
    能としたことを特徴とする放射線検出器。
12. 【請求項１２】 請求項６記載の放射線検出器におい
    て、シンチレータを平板型シンチレータとし、その内部
    に螢光体を網目状に交差させて挿通したことを特徴とす
    る放射線検出器。
13. 【請求項１３】 請求項６記載の放射線検出器におい
    て、シンチレータを平板型シンチレータとし、その内部
    に螢光体を平行に並べて挿通したことを特徴とする放射
    線検出器。
14. 【請求項１４】 請求項９，１０または１１のいずれか
    に記載の積層構造に対し、請求項１２，１３のいずれか
    に記載の螢光体挿通構造を組合せてなることを特徴とす
    る放射線検出器。
15. 【請求項１５】 請求項１から１４までに記載の放射線
    検出器において、シンチレータを平板型シンチレータと
    し、その側部に設ける螢光体を、光取出し口に近いほど
    側面の単位長さあたりのシンチレータに対する螢光断面
    積が小さくなる円錐，角錐その他のテーパまたは傾き付
    きの形状に設定し、これにより前記螢光体内の伝播に係
    る減衰による光量の差を補正する機能と、螢光体と光電
    変換素子受光面、あるいは光ファイバとの端面の形状差
    を吸収する機能とを付与してなることを特徴とする放射
    線検出器。
16. 【請求項１６】 請求項１から１５までに記載の放射線
    検出器において、シンチレータ部と光電変換素子部とを
    離間配置した構成とし、前記シンチレータ部を主体とす
    る放射線測定部と前記光電変換素子を備えた計測回路部
    とを分離して、その両者間の計測信号を光信号としたこ
    とを特徴とする放射線検出器。
17. 【請求項１７】 放射線の入射により発光する物質と、
    その光を吸収してより長い波長の光を放出する波長シフ
    タとを組み合せて集光し、β線の検出を目的として放射
    線で発光するシンチレータ層を平板状とし、またはシン
    チレーションファイバを平坦に束ねた状態として放射線
    を検出する方法において、β線の飛程を考慮に入れた厚
    さに設定した平板シンチレータを第１層として一番上に
    置き、γ線を確認するための平板シンレータを第３層と
    してその下に配置し、第２層として第１層と第３層との
    間に両者のシンチレーション光の混合を阻止し、かつリ
    フレクタの機能を果す物質を挿入することにより、β線
    及びγ線を弁別しながらこれらの両方を同時に検出する
    ことを特徴とする放射線検出方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の放射線検出方法にお
    いて、β線の飛程が長い場合には、第２層にシンチレー
    ション光の混合防止機能およびリフレクタの機能に加え
    てβ線の阻止機能を持たせることを特徴とする放射線検
    出方法。
19. 【請求項１９】 波長シフタを使用しないシンチレーシ
    ョン検出器を用いる放射線検出方法において、請求項１
    ７記載と同線種弁別機能を持たせることを特徴とする放
    射線検出方法。
20. 【請求項２０】 波長シフタを使用しないシンチレーシ
    ョン検出器を用いる放射線検出方法において、請求項１
    ８記載の方法と同機能を持たせることを特徴とする放射
    線検出方法。
21. 【請求項２１】 請求項１７から２０のいずれかに記載
    の放射線検出方法において、第１層のシンチレーション
    光と第３層のシンチレーション光とを符合することによ
    り、γ線のみを検出することを特徴とする放射線検出方
    法。
22. 【請求項２２】 請求項１７から２０のいずれかに記載
    の放射線検出方法において、第３層のシンチレーション
    光の計数をとることにより、γ線のみを検出することを
    特徴とする放射線検出方法。
23. 【請求項２３】 請求項１７から２０のいずれかに記載
    の放射線検出方法において、第１層のシンチレーション
    光と第３層のシンチレーション光とを反符号状態（第１
    層をＯＮ、第３層をＯＦＦ）とすることにより、β線の
    みを検出することを特徴とする放射線検出方法。
24. 【請求項２４】 請求項１７から２０のいずれかに記載
    の放射線検出方法において、第１層の全計数値から請求
    項２１の符号の計数値を差引くことにより、β線のみを
    検出することを特徴とする放射線検出方法。
25. 【請求項２５】 請求項１７から２０のいずれかに記載
    の放射線検出方法において、第１層の全計数値から請求
    項２２の符号の計数値を差引くことにより、β線のみを
    検出することを特徴とする放射線検出方法。