JPH07311269A - 放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定場所に電源、電子回路等を不要にしなが
らも、少数の計測装置で計測でき、低コストで、放射線
の検出効率も高い光多点測定を行える放射線測定装置を
提供することにある。 【構成】 各シンチレーション検出器の両端に２つの光
取出口が設けられ、複数のシンチレーション検出器が光
ファイバにより直列に接続されている。また、各シンチ
レーション検出器の両端に２つの光取出口が設けられ、
各シンチレーション検出器の両端に光ファイバが接続さ
れており、複数個のシンチレーション検出器の光ファイ
バは、各々、並列に接続されている。さらに、シンチレ
ーション光を吸収してこれに応じた蛍光を放出して２つ
の光取出口及び光ファイバを介して光電変換手段に伝送
すると共に、他のシンチレーション検出器から光ファイ
バを介して伝送された蛍光を通過させる波長シフタを有
している。さらに、波長シフタが別の波長シフタに光学
的に接触され、この別の波長シフタがシンチレータに光
学的に接触されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力関連施設等で用
いられ、測定場所に電源、電子回路等を不要にしながら
も、少数の計測装置で計測でき、低コストで、放射線の
検出効率も高い光多点測定を行える放射線測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所をはじめとする原子力関連
施設では、放射線の線量を測定するために、測定が最低
限必要な箇所には、据置型の放射線検出器が設置され、
その他の箇所には、随時、仮置型の放射線検出器又は可
搬型のサーベイメータ等が用いられている。

【０００３】据置型又は仮置型の放射線検出器では、検
出器バイアス用、プリアンプ用、信号伝送回路用等の電
源の供給が必要であり、さらに、信号伝送ケーブル、電
源ケーブル等も必要である。

【０００４】可搬型のサーベイメータでは、充電式によ
り動作可能であるが、放射線管理員等が自身で携行して
測定に当たる必要があるため、数値の読取及び記録とい
った作業が必要であり、しかも、線量が高い雰囲気の場
合には、被曝の問題もあり、好ましくない。この可搬型
の場合には、巡回して測定を行う必要から作業効率が悪
く、しかも、先の被曝の問題とも関連して、著しく線量
の高い区域又は人間の立ち入れない区域の線量を前もっ
て測定しておくことは殆ど不可能である。

【０００５】また、放射線測定に必要な測定点全てに放
射線測定装置を設置することも、一つの解決方法ではあ
るが、測定点を増やす場合には、それに比例して測定装
置、電源装置、信号伝送ケーブル、電源ケーブル等を敷
設しなければならず、付帯装置が増え、敷設及び設置の
コストが高騰し、運転、保守のコストも高騰し、現実的
にはこの方法の実施は困難である。

【０００６】また、長い距離のデータ伝送のためには、
一旦電気信号をディジタル化又は光化して伝送する必要
があり、要所に電子回路が必要になり、これらの電磁誘
導ノイズの問題、接地電位差によるグランドループの問
題が発生することがある。

【０００７】さらに、検出器近傍に、電子回路が付随さ
れているため、放射線量の特に高い区域では、半導体素
子の放射線照射効果により装置の信頼性が低下するた
め、装置を使用できないといった場合が多々ある。

【０００８】このような点から、測定現場に電源と電子
回路とを必要とせず、検出部にシンチレータを用い、放
射線の入射により発生した光を直接的に或いは間接的に
光ファイバーに伝送しようとする試みがなされている。
このような検出に用いられる従来型の光伝送型シンチレ
ーション検出器２３を図３９に示す。シンチレータ１０
は、反射体９に被覆されてハウジング８によって封入さ
れている。蛍光ファイバ２４は、この中に埋め込まれて
おり、シンチレータ１０の一端に装着された光コネクタ
１３に固定されている。この光コネクタ１３には、ロッ
ドレンズ１２（コリメータレンズ）を先端に有する光フ
ァイバ２（又は光ファイバの集合体）が装着されてい
る。シンチレーション光の吸収により発生する蛍光が光
ファイバ２の中を光電変換素子５まで伝送される。この
段階ではじめて電気信号に変換され、信号処理装置６で
処理される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この図３９に示す光伝
送型シンチレーション検出器２３により、測定現場に電
子回路、電気ケーブルが不要であり、電磁ノイズにも影
響を受けない測定系が構築される。しかし、複数点を測
定する場合に、図３９の測定系を用いると、光電変換素
子５及び信号処理装置６を各々複数個必要とするといっ
た問題がある。すなわち、図４０に示すように、複数個
の光伝送型シンチレーション検出器２３が各々の測定場
所に配置され、この測定場所から伝送用の光ファイバ２
により計測装置の配置場所まで伝送されている。この場
所で、系統数分の光電変換素子５及び信号処理装置６が
必要とされ、測定場所で、多数の計測装置を要するとい
った問題がある。

【００１０】また、図３９に示す光伝送型シンチレーシ
ョン検出器２３では、蛍光ファイバ２４の片側に反射体
が設けられているが、完全な鏡面反射は事実上困難であ
るため、発生した蛍光の一部を無駄にすることがある。
その結果、信号のＳ／Ｎ比が低下し、結果的に、測定対
象エネルギ下限を高めてしまうといったこともあった。

【００１１】さらに、このような光伝送型の別の測定系
として、図４１に示すように、シンチレーティングファ
イバを用いた放射線線量分布計測法も開発されている。
シンチレーティングファイバ２５が測定対象区間に敷設
され、このシンチレーティングファイバ２５の両端に光
電変換素子５が設けられて、電気信号に変換され、信号
処理装置６により処理されている。この計測法に関して
は、光の減衰の小さい石英ファイバを継ぎ足して使用す
るなどのいくつかの変形も提案されている。

【００１２】しかし、原子力施設等におけるγ線の線量
分布を測定対象とする場合には、この測定法は、検出効
率が小さいなどの種々の問題があり、実用化は困難とな
っている。

【００１３】本発明の目的は、上述したような事情に鑑
みてなされたものであって、測定場所に電源、電子回路
等を不要にしながらも、少数の計測装置で計測でき、低
コストで、放射線の検出効率も高い光多点測定を行える
放射線測定装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る放射線測定装置は、放射線
を測定するための放射線測定装置であって、受けた放射
線に応じて同時に光を放出する２つの光取出口を有する
複数のシンチレーション検出器と、複数のシンチレーシ
ョン検出器をその各２つの取出口で直列に接続し、複数
のシンチレーション検出器から各２つの光取出口を介し
て放出された光を伝送する光ファイバと、光ファイバを
介して伝送された光を電気信号に変換する光電変換手段
と、この電気信号を信号処理して放射線を測定する信号
処理手段と、を具備している。

【００１５】また、請求項６に係る放射線測定装置は、
放射線を測定するための放射線測定装置であって、受け
た放射線に応じて同時に光を放出する２つの光取出口を
有する複数のシンチレーション検出器と、複数のシンチ
レーション検出器をその各２つの取出口で並列に接続
し、複数のシンチレーション検出器から各２つの取出口
を介して放出された光を伝送する複数本の光ファイバ
と、複数本の光ファイバを介して各々伝送された光を電
気信号に変換する光電変換手段と、この電気信号を信号
処理して放射線を測定する信号処理手段と、を具備して
いる。

【００１６】さらに、請求項１４に係る放射線測定装置
は、受けた放射線に応じて光を同時に放出する２つの光
取出口を各々有する複数のシンチレーション検出器と、
複数のシンチレーション検出器に接続され各２つの光取
出口を介して放出された光を伝送する光ファイバと、光
ファイバを介して伝送された光を電気信号に変換する光
電変換手段と、この電気信号を信号処理して放射線を測
定する信号処理手段と、を具備する放射線測定装置であ
って、上記各シンチレーション検出器は、受けた放射線
に応じてシンチレーション光を放出するシンチレータ
と、このシンチレータに光学的に接触して配置され、シ
ンチレーション光を吸収してこれに応じた蛍光を放出し
て自身の両端にその光を導き２つの光取出口に接続され
た光ファイバを介して光電変換手段に伝送すると共に、
他のシンチレーション検出器から光ファイバを介して伝
送された蛍光を通過させる波長シフタと、を有してい
る。

【００１７】さらに、請求項２７に係る放射線測定装置
は、放射線の入射により発光するシンチレータと、この
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
からなるシンチレーション検出器を備え、この放出され
た光に基づいて放射線を測定する放射線測定装置であっ
て、上記波長シフタが別の波長シフタに光学的に接触さ
れ、この別の波長シフタがシンチレータに光学的に接触
されている。

【００１８】さらに、請求項２８に係る放射線測定装置
は、放射線の入射により発光するシンチレータと、この
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
からなるシンチレーション検出器を備え、この放出され
た光に基づいて放射線を測定する放射線測定装置であっ
て、上記シンチレータの端面に透明媒体が装着され、上
記波長シフタが別の波長シフタに光学的に接触され、こ
の別の波長シフタが透明媒体に光学的に接触されてい
る。

【００１９】

【作用】このように、請求項１では、各シンチレーショ
ン検出器に、２つの光取出口が設けられ、複数のシンチ
レーション検出器がその各２つの取出口で直列に接続さ
れている。そのため、測定場所に電源、電子回路等を不
要にしながらも、ノイズの影響を受けることなく、少数
の計測装置で計測できる。しかも、低コストで、放射線
の検出効率も高い光多点測定を行うことができる。

【００２０】また、請求項６では、各シンチレーション
検出器に、２つの光取出口が設けられ、複数のシンチレ
ーション検出器がその各２つの取出口で並列に接続され
ている。そのため、測定場所に電源、電子回路等を不要
にしながらも、ノイズの影響を受けることなく、少数の
計測装置で計測できる。しかも、低コストで、放射線の
検出効率も高い光多点測定を行うことができる。

【００２１】さらに、請求項１４では、波長シフタで発
生された光は、この波長シフタ自身が光導波路の役目を
果たすことにより波長シフタ両端にほぼ同時に、しかも
ほぼ等しい光量に分配されて伝えられ、光ファイバ側へ
送り出されるという作用と、他のシンチレーション検出
器で発生した光は一方の光ファイバ側から波長シフタの
一端に入射し、波長シフタを光導波路として他端まで伝
播し、再び他方の光ファイバ側へ出ていく作用とが兼ね
備えられている。

【００２２】さらに、請求項２７及び２８では、波長シ
フタに、これの一方の端面から入射した光を他方の端面
まで伝送する機能を与えながら、この波長シフタ以外
に、別の波長シフタが設けられている。そのため、波長
シフタ内を伝播可能な波長の光を斜め光線として外部か
ら注入できる。そのため、集光率を高めることができ、
検出器のＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る光多点方式放射
線測定装置について図面を参照しつつ説明する。

【００２４】直列単一型の多点測定系（請求項１に対
応） 図１に、直列単一型の多点測定系の構成を示す。光導波
型シンチレーション検出器１群が、分割された第１の光
ファイバ２群により連鎖状に直列接続されており、全体
として１本の環を形成するように構成されている。第１
の光ファイバ２群の両端に光電変換素子５が各々設けら
れ、これらの光電変換素子５により電気信号に変換さ
れ、信号処理装置６により信号処理される。

【００２５】この実施例では、複数のシンチレーション
検出器１の各々の両端に２個の光取出口が設けられ、複
数のシンチレーション検出器１の各々が第１の光ファイ
バ２群により連鎖状に接続されている。光導波型シンチ
レーション検出器１は、自身の光を自身の両端２箇所の
光取出口に送り出し、外部から入射してくる光は、もう
一端の光取出口に伝播されている。

【００２６】これにより、測定場所に電源、電子回路等
を不要にしながらも、少数の計測装置で計測でき、低コ
ストで、放射線の検出効率も高い光多点測定を行える。

【００２７】直列多重型の多点測定系（請求項２に対
応） 上述した直列単一型では、光導波型シンチレーション検
出器１の出入口は、両端２箇所（１組）設けられている
が、この直列多重型では、光導波型シンチレーション検
出器１の両端には、複数組の光出入口が設けられてい
る。図２に示すように、複数の光導波型シンチレーショ
ン検出器１が、第１の光ファイバ２群、第２の光ファイ
バ３群、第３の光ファイバ４群により連鎖状に直列接続
されている。図２に示す例では、全体として３本の環が
形成されている。第１の光ファイバ２群、第２の光ファ
イバ３群、第３の光ファイバ４群の各々の両端に光電変
換素子５が設けられている。

【００２８】第１の光ファイバ２群、第２の光ファイバ
３群、第３の光ファイバ４群が各々独立して環状を形成
しているため、光ファイバ同士の信号が混合されること
がない。即ち、第１の光ファイバ２群を伝播している信
号は、いずれの区間においても、第２の光ファイバ３
群、及び第３の光ファイバ４群を伝播することはない。

【００２９】このように構成されているため、この実施
例では、１つの放射線の入射に対して得られる光パルス
の大きさ、即ち光量を増大することができる。

【００３０】直列系、両端到達時間差、光量差法につい
て（請求項３に対応） 直列単一型の多点測定系、及び直列多重型の多点測定系
の場合、ある１つの光導波型シンチレーション検出器１
から放出された光パルスは、両端部分から送り出され、
各々、光電変換素子５までに至る光路、及び、複数の光
導波型シンチレーション検出器１の通過による伝播時間
の遅れと光の減衰とが発生している。なお、放射線に感
応する部分のシンチレーション検出器の位置自体が離散
化されているため、シンチレーティングファイバによる
分布測定に見られる「位置ボケ」は極めて少ない。

【００３１】この実施例では、図１又は図２に示す例に
おいて、シンチレーション検出器１への放射線の入射に
より発生する１つの事象に対して発生し且つシンチレー
ション検出器１の両端から送り出される光パルスを光電
変換素子５により受光し、これらの２つの光パルスの到
達時間差を測定するか、又は、これらの２つの光パルス
の光量差を測定し、この到達時間差又は光量差に基づい
て光パルスの発生元であるシンチレーション検出器１を
同定する同定手段が設けられている。なお、光量の差に
基づく場合には、光パルスを波形成形して、光量、即
ち、パルス波高に変換することにより、パルスの発生元
である光導波型シンチレーション検出器１の位置が同定
されている。

【００３２】直列系、片側到達時間差、光量差法につい
て（請求項４，５に対応） この実施例では、図３又は図４に示すように、一方の光
電変換素子５が取り払われ、この取り払われた箇所に、
反射体３１が設けられている。これにより、この反射体
３１に到達した信号は、再度、単一型では、図３に示す
ように、光ファイバ２群を逆にたどり、また、多重型で
は、図４に示すように、第１の光ファイバ２群、第２の
光ファイバ３群、第３の光ファイバ４群を逆にたどり、
もう一端に設けられた光電変換素子５に到達される。

【００３３】この場合にも、ある特定の光導波型シンチ
レーション検出器１から送り出された光パルスは、先の
実施例と同様に、光電変換素子５までに至る光路、及
び、複数の光導波型シンチレーション検出器１の通過に
よる伝播時間の遅れと光の減衰とが発生されている。

【００３４】シンチレーション検出器１の同定に際して
は、シンチレーション検出器１への放射線の入射により
発生する１つの事象に対して発生し且つシンチレーショ
ン検出器１の一端から送り出される光パルスと、及びシ
ンチレーション検出器１の他端から送り出され上記反射
体３１により反射されてシンチレーション検出器１及び
光ファイバ２を逆にたどる光パルスとを上記光電変換素
子５により受光し、これらの２つの光パルスの到達時間
差を測定するか、又は、これらの２つの光パルスの光量
差を測定し、この到達時間差又は光量差に基づいて光パ
ルスの発生元であるシンチレーション検出器１を同定す
る同定手段が設けられている。なお、光量の差に基づく
場合には、光パルスを波形成形して、光量、即ち、パル
ス波高に変換することにより、パルスの発生元である光
導波型シンチレーション検出器１の位置が同定されてい
る。

【００３５】並列単一型の多点測定系（請求項６に対
応） 多点測定を行う際、測定点が全く異なる位置にあり、距
離、方向、及び経路が異なるような場合には、上述した
直列型では、光ファイバの敷設上の不都合、無駄が生じ
る場合がある。このような場合には、図５に示すような
並列型の多点測定系が用いられる。

【００３６】この並列単一型の多点測定系では、図５に
示すように、複数の光導波型シンチレーション検出器１
が各所に設置されており、シンチレーション検出器１の
両端から取り出された光は、２本の第１の光ファイバ２
により各々一対の光電変換素子５まで導かれる。光電変
換素子５の出力は、信号処理装置６により処理される。

【００３７】この第１の光ファイバ２による伝送距離に
関して、各光導波型シンチレーション検出器１に接続さ
れる２本の第１の光ファイバ２群の長さに、差が設けら
れている。この２本の第１の光ファイバ２群の長さの差
は、光路長の差と同等であり、図５において、光学遅延
部７として示されている。なお、第１の光ファイバ２群
の長さの差により遅延させるだけでなく、その他の光学
遅延素子等により調整することも可能である。

【００３８】この光学遅延部７の遅延時間の値が信号処
理装置６により処理できる範囲内で任意に設定されるこ
とにより、光パルスの発生元であるシンチレーション検
出器１の位置が同定される。このように、光電変換素子
５からの光導波型シンチレーション検出器１の距離に関
係なく、この光導波型シンチレーション検出器１に関す
る光遅延部７により生じる遅延時間のみで位置検出をす
ることができる。なお、光遅延部７に光の減衰の効果が
認められる場合には、上述した光量差による位置の同定
をすることができる。

【００３９】並列多重型の多点測定系（請求項７に対
応） このような並列型の場合にも、各光導波型シンチレーシ
ョン検出器１あたり１組の光ファイバが接続されるだけ
でなく、２組又は２組以上の光ファイバが接続されてい
てもよい。図６に、光導波型シンチレーション検出器１
に接続される２組目の第２の光ファイバ３を破線により
示す。このように構成されているため、この実施例で
は、１つの放射線の入射に対して得られる光パルスの大
きさ、即ち光量を増大することができる。

【００４０】並列系、両端到達時間差、光量差法につい
て（請求項８に対応） この実施例では、図５又は図６に示す例において、各シ
ンチレーション検出器１に接続された２本の光ファイバ
の長さに違いにより発生する伝播時間差により、複数個
のシンチレーション検出器１の各々からの伝播時間を異
なるように設定し、上記一対の光電変換素子５により各
々検出される到達時間差又は光量差に基づいて光パルス
の発生元であるシンチレーション検出器１を同定する同
定手段が設けられている。なお、光量の差に基づく場合
には、光パルスを波形成形して、光量、即ち、パルス波
高に変換することにより、パルスの発生元である光導波
型シンチレーション検出器１の位置が同定されている。

【００４１】並列系、片側到達時間差、光量差法につい
て（請求項９，１０に対応） この実施例では、図７又は図８において、一方の光電変
換素子５が取り払われ、この取り払われた箇所に、反射
体３１が設けられている。これにより、この反射体３１
に到達した信号は、再度、図７の場合には、第１の光フ
ァイバ２群を逆にたどり、又は、図８の場合には、第１
の光ファイバ２群、第２の光ファイバ３群、第３の光フ
ァイバ群（図示略）を逆にたどり、もう一端に設けられ
た光電変換素子５に到達される。

【００４２】シンチレーション検出器１の同定に際して
は、シンチレーション検出器１への放射線の入射により
発生する１つの事象に対して発生し且つシンチレーショ
ン検出器１の一端から送り出される光パルスと、及びシ
ンチレーション検出器１の他端から送り出され上記反射
体３１により反射されてシンチレーション検出器１及び
光ファイバを逆にたどる光パルスとを光電変換素子５に
より受光し、これらの２つの光パルスの到達時間差を測
定するか、又は、これらの２つの光パルスの光量差を測
定し、この到達時間差又は光量差に基づいて光パルスの
発生元であるシンチレーション検出器１を同定する同定
手段が設けられている。なお、光量の差に基づく場合に
は、光パルスを波形成形して、光量、即ち、パルス波高
に変換することにより、パルスの発生元である光導波型
シンチレーション検出器１の位置が同定されている。

【００４３】波長選択方式（請求項１１に対応） 多点化する際に、複数個の光電変換素子５が準備され、
これら光電変換素子５の前部に、波長帯選択のための複
数個の光学フィルタが設けられる。

【００４４】これら光学フィルタ及び光電変換素子５を
用いた、光パルスの発生元のシンチレーション検出器１
の同定手段が設けられている。即ち、光ファイバにより
伝送する光の波長、即ち、シンチレーション光伝送の場
合はシンチレーション検出器１の発光中心波長、蛍光を
伝送する場合には集光のために用いる蛍光体の発光中心
波長を予め異なるものとしておき、パルス到達時間や光
量差によらず、発光波長別の違いにより、パルスの発生
元であるシンチレーション検出器１を同定することがで
きる。これにより、光電変換素子５は増大するが、ケー
ブル自体は増大することなく発生元のシンチレーション
検出器１の位置を同定できる。

【００４５】補正方式１（請求項１２に対応） 上述したように、光パルスの到達時間差又は光量差から
発生元のシンチレーション検出器１の位置を同定するこ
とができるが、多点測定系が配置される測定箇所の雰囲
気の放射線量が高くなると、複数のシンチレーション検
出器１から送り出された光パルスが近接され、重畳さ
れ、偶発的な誤計数動作が発生しやすくなる。この場合
に到達時間差と光量差との２つの情報の双方を相補する
ため、この実施例では、補正方式１が提案されている。

【００４６】即ち、光パルスの発生元を同定しようとす
る際に、光パルスの到達時間差の情報から同定した位置
情報に対して、発生元から光電変換素子５に至る光の経
路から予想される光量差と実測された光量差との間に一
定以上の違いがある場合には、これらの２つの光パルス
組が同一のシンチレーション検出器１から発生したもの
ではないとして計数しない信号誤検知手段が設けられて
いる。例えば、２つの時間的に連続した光パルスに対し
て、先着の光パルスよりも後に検出された光パルスの方
が波高値が大きい場合には、光路長の関係から異常であ
るとして、計数されない。そのため、この実施例では、
このような場合の偶発計数をさけることができる。

【００４７】補正方式２（請求項１３に対応） 波長選択方式では、ケーブルは増加しないが、光電変換
素子５の数が増加する。しかし、系の偶発計数の確率は
低下し、信頼性は増大する。現実的には、同一中心波長
に複数のシンチレーション検出器群が含まれる場合、又
は波長が選べない、近接している、光学フィルタに適当
なものがない等の理由により、波長の分離・識別が困難
である場合に、任意の数だけ波長を細かく分割して選択
できないため、幾つかの波長グループに分けることにな
る。この場合、特定波長グループの中で、上述した到達
時間差と光量差とによる上記同定手段を用いて補正する
ことができ、又は補正方式１で述べた到達時間差と光量
差との両方を用いて補正することができる。

【００４８】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造１（請求項１４に対応） 図９に、多点測定のための光導波型シンチレーション検
出器１の基本構造が示されている。ハウジング８の両端
に、第１の光ファイバ２が光コネクタ１３により接続さ
れている。ハウジング８の内部では、シンチレータ部１
０との間に反射体９が設けられている。シンチレータ部
１０の体系中心には、波長シフタ（蛍光体）１１が貫通
しており、第２の光ファイバ２の端面と光学的に密着さ
れている。

【００４９】波長シフタ１１は体系を貫通してその両端
で光が取出される。光の伝播時間差、光量差を利用して
多点計測するためには、放射線の入射という１つの事象
に対して光導波型シンチレーション検出器１の両端から
送り出される光パルスは、同時性を維持する必要がある
からである。発生した蛍光を等分に分配し、効率よく利
用するためにも、波長シフタ１１の両端で光を取出すこ
とが好適である。また、光ファイバの心線は、複数本を
まとめて１本のケーブル化することができるため、両端
から光をとるために敷設ケーブル量及び本数が倍になる
ことはない。

【００５０】並列接続する場合には、光導波型シンチレ
ーション検出器１から光を取出すだけであり、光導波型
シンチレーション検出器１からの光を通過させる必要は
ないため、ロッドレンズ類１２を使用することも有効で
ある。しかし、直列型の多点測定を行う場合には、他の
光導波型シンチレーション検出器１から送られてくる光
パルスを通過、伝播させてやる必要があるため、ロッド
レンズ類１２は不要である。また、この時、集光を考え
ると、波長シフタのコア部分と接続する光ファイバの直
径は等しくするのが適当である。

【００５１】これらの条件を満たすために、波長シフタ
（蛍光体）１１は貫通している必要がある。これによ
り、両端から光が出入りするし、第１の光ファイバ２を
接続した状態ではみかけ上１本の連続した光導波路とし
て作用する。

【００５２】すなわち、蛍光体がシンチレーション光を
吸収することにより放出される蛍光パルスは、この蛍光
体自身が光導波路の役目を果たすことにより蛍光体両端
にほぼ同時に、しかもほぼ等しい光量に分配されて伝え
られ、光ファイバ側へ送り出されるという作用と、ほか
のシンチレーション検出器で発生した光パルスは光ファ
イバ側から蛍光体の一端に入射し、蛍光体を光導波路と
してもう一端まで伝播し、再び光ファイバ側へ出ていく
作用とが兼ね備えられている。

【００５３】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造２（請求項１５に対応） 直列多重型の多点測定系（請求項２に対応）のように、
複数組の光ファイバを接続する場合には、波長シフタ
（蛍光体）１１の直径を太くするのではなく、シンチレ
ーション検出器１の貫通孔と、波長シフタ（蛍光体）１
１の本数自体とを増大することにより、複数組の光ファ
イバの接続が実現されている。また、並列多重型の多点
測定系（請求項７に対応）の場合には、波長シフタの本
数を増大することにより又は波長シフタの直径を太くす
ることにより、複数組の光ファイバの接続が実現されて
いる。

【００５４】これは、多点測定を行う場合には、光ファ
イバと波長シフタとが連続して光導波路として作用する
必要があるが、バンドル型光ファイバと大口径波長シフ
タでは、この条件を満たすことがないからである。

【００５５】一般に太い波長シフタは製造可能である
が、光ファイバ側は曲げ半径と均一性を考えると有限の
太さ以下にしか作成できない。

【００５６】バンドル型光ファイバ断面のコア充填率
は、たかだか数十パーセントであり、コア間の隙間が生
じる。従って、第１の光ファイバ２を両端に接続しても
完全な１本の光導波路とはならない。第１の光ファイバ
２から波長シフタ１１に入り再度第１の光ファイバ２に
入る光はこの隙間により一部失われることになる。

【００５７】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造３（請求項１６に対応） シンチレータにプラスチックシンチレータ、及び潮解性
のない無機シンチレータ、セラミックシンチレータなど
を使用する場合には、シンチレータの完全封入、空気遮
断等の必要性はない。

【００５８】しかし、シンチレータに液体シンチレータ
及び潮解性シンチレータを用いる場合には、シンチレー
タの信頼性を保つために、長期にわたる密閉状態を維持
する必要がある。

【００５９】このような場合には、波長シフタ（蛍光
体）１１を挿入するために貫通孔をあけ、さらに、光コ
ネクタ１３に波長シフタ（蛍光体）１１をつけると、シ
ンチレータ部１０の空気遮断、完全封入が難しい。樹脂
系の波長シフタ（蛍光体）１１とハウジング８とを融着
できないからである。このような場合には、図１０又は
図１１に示すように、石英ガラス等の光学ガラス材料に
よるガラス管でできた管状光学窓１４を貫通孔に密着挿
入することによりハウジング８と融着することができ
る。管状光学窓１４内に、波長シフタ（蛍光体）１１が
挿入されている。このように構成されているため、シン
チレータの長期安定性、信頼性を高めることができる。

【００６０】上記貫通孔の向きは、通常円柱シンチレー
タの場合には、図１０に示すように、円柱軸方向とする
ことができる。しかし、必要に応じて、図１１に示すよ
うに、横向きとすることもできる。シンチレータ物質と
この管状光学窓１４の屈折率はできる限り等しいことが
好ましい。

【００６１】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造４（請求項１７に対応） 図１２に、ＪＩＳ規格でも規定されている標準型の円柱
型シンチレータ１５を使用できる形式の光導波型シンチ
レーション検出器の基本構造が示されている。これの基
本原理は、図９に示す光導波型シンチレーション検出器
と同一である。しかし、図１３にも示すように、円柱型
シンチレータ１５が重ね合わされるようにして装着され
る光緩衝体１９が設けられている点で、若干相違してい
る。すなわち、光緩衝体１９では、円柱型シンチレータ
１５の板状光学窓１７から、光パイプの作用をする透明
媒体（光パイプ部）１８が延長されており、この透明媒
体１８の周囲は、反射体９により被覆されており、この
反射体９の周囲は、ハウジング８により被覆されてい
る。波長シフタ１１は、この透明媒体に穿設された貫通
孔に挿入され、光コネクタ１３を介して第１の光ファイ
バ２に接続されている。

【００６２】この実施例では、好適には、シンチレータ
結晶１６と、板状光学窓１７と、光緩衝体１９の透明媒
体（光パイプ部）１８との各々の屈折率が等しく、その
接合面は、完全に密着していることが好ましい。この実
施例では、シンチレータ結晶１６で発生した光は、透明
媒体１８にも均等に侵入し所定の確率で波長シフタ１１
に吸収され、この時に放出される蛍光が第１の光ファイ
バ２に伝送される。

【００６３】このようにＪＩＳ規格の円柱型シンチレー
タ１５を使用できることは、シンチレータ自身の製造面
での実績と信頼性が高く、コストが低いこと、放射線検
出器としての検出効率、方向・エネルギ依存性など保証
されている等の効果がある。

【００６４】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造５（請求項１８に対応） 図１４に示すように、この実施例では、１つの光緩衝体
１９の上下両面に、各々、２つの円柱型シンチレータ１
５が重ね合わされるようにして装着されている。これに
より、放射線の検出効率が高められている。

【００６５】シンチレータからの光取出し方法１（請求
項１９に対応） 波長シフタ１１が体系内を貫通し両端から光を取出すこ
とができる図９及び図１２に示す光導波型シンチレーシ
ョン検出器１が多点測定ではなく単一測定に使用される
場合には、一端の光取出口に反射体が設けられている。
これにより、従来型方式の光伝送型シンチレーション検
出器２３と同様に使用できる。

【００６６】シンチレータからの光取出し方法２（請求
項２０に対応） 光導波型シンチレーション検出器１が多点測定ではなく
単一測定に使用される場合等には、図１５に示すよう
に、検出器１の両端の光取出口からの光を第１の光ファ
イバ２により１つの共通の光電変換装置５に導かれ、信
号処理装置６により処理される。これにより、光導波型
シンチレーション検出器１内の波長シフタ１１で発生し
て検出器１の両端に向って送り出される蛍光が効率良く
光電変換素子５まで導かれる。

【００６７】上述したように一端の光取出口に反射体が
設けられている場合には、完全な鏡面反射の実現は困難
であるため、いくらかの光損失は避けられないが、この
実施例では、検出器１の両端の光が受光されているた
め、信号の光量が高められる。

【００６８】シンチレータからの光取出し方法３（請求
項２１に対応） 光導波型シンチレーション検出器１が多点測定ではなく
単一測定に使用される場合等には、図１６に示すよう
に、検出器１の両端の光が各々２つの第１の光ファイバ
２を介して一対の光電変換素子５に導かれて同時計数さ
れる。これにより、光電変換素子５で作り出されるラン
ダムノイズ成分が低減され得る。また、２つの第１の光
ファイバ２に長さの差がある場合には、これを考慮した
遅延時間補正を行うことにより、同様の同時計数法が適
用できる。

【００６９】また、図１７には、検出器１の両端から単
一の光電変換素子５に光を導く場合が示されている。光
遅延部７が設けられ、２つの信号が遅延されて計数され
る。即ち、光遅延部７を通過する際に受ける損失分の光
量差しかない光パルスが、予測された遅延時間内に到達
したときだけ真の信号として計数される。

【００７０】すなわち、シンチレーション検出器の両端
の光パルスを別個の光電変換素子５により検出する際
に、同時に検出された信号のみを有意な光パルスとする
同時計数を行い、又は、シンチレーション検出器の両端
からの光の電波長さの違いがある場合には長さによる時
間差を補正した上で同時計数を行い、同時性の取れない
信号については光電変換素子５から発生した雑音成分と
しての計数の対象としない処置が行われる。これによ
り、実効的なＳ／Ｎ比が向上されている。

【００７１】蛍光体１（請求項２２に対応） 図１６に示すように、光導波型シンチレーション検出器
１に用いられる波長シフタ１１は、シンチレーション光
のスペクトルとよく適合する吸収スペクトルを有する蛍
光物質を含んだガラス、樹脂等が、光ファイバに適合す
るように円柱型に加工され、その表面が全面光学研磨さ
れている。この実施例では、この波長シフタ（蛍光体）
１１は、光パイプとして全反射による光伝播の機能を有
する必要があるため、図１９に拡大して示すように、そ
の軸方向の外周面と、シンチレータ部１０の貫通孔の内
周面との間の空隙には、波長シフタ１１の屈折率より低
いもの（例えば、空気、窒素雰囲気等）が設けられてい
るのが好適である。また、空隙が設けられているのは、
シンチレータ部１０の貫通孔の内周面との間だけでな
く、光緩衝体１９の透明媒体（光パイプ部）１８の内周
面と波長シフタ１１との間、又は光学ガラス管の内周面
と波長シフタ１１との間であってもよい。

【００７２】蛍光体２（請求項２３に対応） コア材を波長シフタとした光ファイバ状の波長シフトフ
ァイバが市販されているが、これが波長シフタ１１とし
て使用されてもよい。この場合、波長シフトファイバは
既に内部全反射するようにクラッディングが設けられて
いるため、波長シフタ１１の外周面と貫通孔の内周面と
の間がグラディングの役目を果たす必要がない。そのた
め、波長シフタ１１の外周面と貫通孔の内周面との間
は、境界面での反射とシンチレータ側への光の閉じ込め
とをする空隙であるよりも、図２０に示すように、オプ
ティカルグリース２０が充填されている方が好ましい。

【００７３】ブロック分割構造（請求項２４に対応） 光導波型シンチレーション検出器１において、シンチレ
ータ部が波長シフタ１１に向かって光を伝播するような
形状に分割され、この分割された単位、即ち、分割シン
チレータ２１が波長シフタ１１の周囲で光パイプ状に形
成されている。これらの分割シンチレータ２１の外表面
は研磨されており、これらが内部で全反射が可能である
ように相互に僅かな隙間が設けられて、全体の形状が構
成されている。これにより、波長シフタ１１の近傍にシ
ンチレーション光が効率よく伝送され、最終的には、光
量が増加される。このような分割構造の形状としては、
種々のものであってもよい。

【００７４】この分割構造の例を図２１、図２２、及び
図２３に示す。図２１の例では、波長シフタ１１の径方
向に分割され、扇状の分割シンチレータ２１が波長シフ
タ１１を囲うように配置されている。図２２の例では、
波長シフタ１１の周囲に、十字状に形成された分割シン
チレータ２１が配置され、これら十字状分割シンチレー
タ２１の隙間を埋めるように他の分割シンチレータ２１
が配置されている。図２３の例では、波長シフタ１１の
径方向に扇状の分割シンチレータ２１が配置され、これ
らの扇状の分割シンチレータ２１の間に、細い円柱状
（又は細い角柱状）の分割シンチレータ２１が多数配置
されている。

【００７５】ブロック類型（請求項２５に対応） 図１２及び図１３に示す光緩衝体１９の透明媒体（光パ
イプ部）１８も分割され、この分割された単位、即ち、
分割透明媒体２２が波長シフタ１１の周囲に配置されて
いる。これらの分割透明媒体２２は、波長シフタに向か
って光を伝播するように分割され、分割透明媒体２２の
外表面は研磨されており、これらが内部で全反射が可能
であるように相互に僅かな隙間が設けられて、全体の形
状が構成されている。これにより、波長シフタ１１の近
傍にシンチレーション光が効率よく伝送され、最終的に
は、光量が増加される。このような分割構造の形状とし
ては、種々のものであってもよい。

【００７６】このような分割構造の例を図２４に示す。
この例では、円柱を２つの斜面で切り落としたような形
状の分割透明媒体２２と、これらの間に配置される扇状
の分割透明媒体２２とが設けられている。

【００７７】また、図２５では、光緩衝体１９の透明媒
体１８が波長シフタ１１に向かって光を伝播するように
光ファイバを密に組合わせて全体の形状が構成されてい
る。心線のみの光ファイバ状又は周囲を空隙で囲む光パ
イプ状の分割透明媒体２２が波長シフタに直角に配置さ
れ、これらの上下が一対の円盤状の分割透明媒体２２に
より挟持されている。これにより、波長シフタ１１の近
傍にシンチレーション光が効率よく伝送され集められ、
最終的には、光量が増加される。

【００７８】検出効率の調整法（請求項２６に対応） この実施例では、同一サイズの光導波型シンチレーショ
ン検出器１を使用して放射線の検出効率の調整を行う多
点測定システムの構築法が提供されている。

【００７９】図２６に示す例では、光導波型シンチレー
ション検出器１が直列に接続されている場合、隣接する
２つの検出器１同士が直結され、第１の光ファイバ２を
用いずに２つの検出器１の間の距離が零にされている。
これにより、シンチレータが実質的に長さ方向に拡張さ
れて、検出効率が増大されている。

【００８０】図２７に示す例では、２つの光導波型シン
チレーション検出器１が積み重ねられ、又は隣接され
て、短い第１の光ファイバ２により接続されている。こ
れにより、シンチレータが実質的に厚さ又は直径が増加
され、検出効率が増大されている。

【００８１】図２８に示す例では、複数の第１の光ファ
イバ２、第２の光ファイバ３、第３の光ファイバ４の複
数の心線が敷設される際、検出効率の不要な箇所は、光
導波型シンチレーション検出器１が接続されない。これ
により、検出効率の大小が調整される。

【００８２】これら図２６乃至図２８に示す３つの例
は、各々複合されて使用されてもよい。また、光導波型
シンチレーション検出器１が並列接続されて多点測定さ
れる場合にも、図２６乃至図２８に示す例が採用される
ことができる。特に、図２８に相当する例が用いられる
場合には、光導波型シンチレーション検出器１が接続さ
れない光ファイバは、あえて敷設される必要はない。

【００８３】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造６（請求項２７に対応） 上述した実施例に係るシンチレーション検出器では、Ｓ
／Ｎ比を高めるために、シンチレーション光の集光効率
を高める必要がある。そのためには、使用する蛍光体又
は蛍光ファイバの径を太くするか、若しくは、これら蛍
光体又は蛍光ファイバの本数を増大する必要がある。そ
の結果、信号伝達用の光ファイバの口径も太くする必要
がある。しかし、現実的には、ファイバの径の太さにも
限界があることから、図３７及び図３８に示すように、
細径のファイバを複数本バンドルする手段を採用してい
る。

【００８４】図３７に示す例では、シンチレータ１０内
に、細径の蛍光体又は蛍光ファイバ１１を複数本貫通し
ており、この端面に、バンドルした細径の光ファイバ２
を接続している。図３８に示す例では、円柱型シンチレ
ータ１０の中心軸上に、太径の蛍光体１１を貫通させ、
この蛍光体１１の端面に、バンドルした細径の光ファイ
バ２を接続している。

【００８５】しかしながら、信号伝達用の光ファイバの
径が太くなると、コストの高騰を招来すると共に、その
曲げ半径が大きくなるため、ケーブル敷設の際の制約が
多くなり現実的ではない。

【００８６】また、太径の蛍光体又は蛍光ファイバから
細径の光ファイバに光を入射させるために、レンズ及び
円錐光ガイド等を用いることも理論的には可能である。
しかし、この場合、光ファイバに伝達可能な入射角度で
絞り込むことができない。そのため、結果的には、損失
が大きく、有益な手段とはいえない。

【００８７】さらに、上述した実施例に係るシンチレー
ション検出器では、この検出器の両端から光を取り出
し、しかも、この検出器を複数個直列に接続して多点測
定を行う場合には、複数本に分けられた蛍光体又は蛍光
ファイバが１対１で完全に光ファイバに接続されている
必要があり、蛍光ファイバと光ファイバとの接続再現
性、接続損失の点において問題が多かった。

【００８８】このような観点から、本実施例は、細径の
伝送用光ファイバを用いて、蛍光体又は蛍光ファイバと
光ファイバとの１対１の接続による光路の連続性を確保
しながら、受光の光量を増大することができるシンチレ
ーション検出器を提供することを目的としている。

【００８９】図２９に、円柱シンチレータの体系中心軸
に波長シフタを配置した中心導波型シンチレータの実施
例を示している。シンチレータ１０の体系中心軸を貫通
する第１の波長シフタ１１ａは、ファイバ状、即ちクラ
ッディングを有しており、これに光学的に密着するよう
に、その外側を第１の波長シフタ１１ａと同種の蛍光材
料でできた第２の波長シフタ１１ｂにより包囲してい
る。図３０は、中心導波型シンチレータの横断面図を示
している。第１の波長シフタ１１ａ、第２の波長シフタ
１１ｂ、及びシンチレータ１０が同心円状に光学的に密
着して配置されている。

【００９０】図９等の実施例では、円柱シンチレータの
体系中心軸をシンチレーション光が通過したときのみ、
蛍光放出が行われていた。しかしながら、図２３に示す
ように、２つの波長シフタを備える構造にされているた
め、第２の波長シフタ１１ｂにより放出された光の一部
が第１の波長シフタ１１ａの斜め光線成分として、第１
の波長シフタ１１ａ内を伝達し、その端面に接続された
光ファイバ２で伝達される。第２の波長シフタ１１ｂが
ない場合にも、シンチレーション光が第１の波長シフタ
１１ａに斜めの光線として入射・伝播される。しかし、
これらの多くは既に蛍光変換されている。蛍光変換され
ず、しかも吸収を免れたごく僅かのシンチレーション光
も、その波長では伝送用光ファイバ内での伝送損失が大
きく、最終的に得られる光量に寄与できない。しかし、
本実施例では、第２の波長シフタ１１ｂにより蛍光に変
換された光は、光ファイバ２内での伝送損失が小さいた
め、最終的な光量を増大することができる。

【００９１】図３１に、本実施例に係るシンチレーショ
ン検出器の具体例を示す。円筒型の光導波型シンチレー
ション検出器のシンチレータ１０の中心を第１の波長シ
フタ１１ａが貫通しており、外側はハウジング８により
被覆されている。光の入出力には、光コネクタ１３を介
して伝送用光ファイバ２が接続されている。ここで用い
ている第１の波長シフタ１１ａはプラスティックファイ
バ状のものである。この第１の波長シフタ１１ａの外側
を、コア材と同種の蛍光体を含む材質から形成されたク
ラッディング材を有しない第２の波長シフタ１１ｂが包
囲している。この第２の波長シフタ１１ｂは、円筒形で
あり、内壁を第１の波長シフタ１１ａ、外壁をシンチレ
ータ１０に接触しているが、いずれの隙間も、オプティ
カルグリース等により光学的に密に接触されている必要
がある。

【００９２】シンチレーション光は、第１の波長シフタ
１１ａと第２の波長シフタ１１ｂとの両方により蛍光変
換され、第１の波長シフタ１１ａ内で発生した蛍光のう
ち前半社するものは、第１の波長シフタ１１ａの端面に
伝送される。一方、第２の波長シフタ１１ｂ内で発生し
た蛍光であって、第１の波長シフタ１１ａを横断する光
のうち、第１の波長シフタ１１ｂに到達可能な斜め光線
成分に該当するものは、そのまま吸収されずに第１の波
長シフタ１１ａの端面まで伝送され、光コネクタ１３を
介して接続されている光ファイバ２に入射して伝送され
る。さらに、第２の波長シフタ１１ｂにより吸収されず
に第１の波長シフタ１１ａに到達したものの一部は、吸
収され蛍光変換される。

【００９３】また、逆に、光ファイバ２側から入射して
くる光は、図９等の実施例と同様に、第１の波長シフタ
１１ａの内部を伝播し他端から再度光コネクタ１３を介
して接続された光ファイバ２に送り出される。従って、
外部の透過的に伝達する機能に関しては、図９等の実施
例と同様に作用する。第２の波長シフタ１１ｂは、この
透過的伝達作用には一切関与せず、内部で発生するシン
チレーション光の集光率にのみ寄与するのみである。

【００９４】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造７（請求項２８に対応） 図３２は、一般的な円柱シンチレータに装着するための
端面導波型用集光アダプタの実施例を示している。アク
リル又はガラス等により作成された透明媒体１８の中
に、第１の波長シフタ１１ａ、第２の波長シフタ１１ｂ
が貫通している。この透明媒体１８の円形断面がシンチ
レーション光入射面４１となっている。これは、通常の
円柱型シンチレータの光取出し面に、このシンチレーシ
ョン光入射面４１を密着させて使用するものであり、集
光原理自体は同一のため、図２９の場合に得られる効果
と同等の効果が得られる。

【００９５】図３３に、この実施例に係る端面導波型用
集光アダプタの具体例を示す。第１の波長シフタ１１ａ
と第２の波長シフタ１１ｂとに関しては、図３１の場合
と同様であるが、第２の波長シフタ１１ｂの周囲は、本
実施例の場合、アクリル又はガラスで形成された透明媒
体１８である。透明媒体１８と第２の波長シフタ１１ｂ
との隙間は、オプティカルグリース等により光学的に密
に接触されている。

【００９６】また、円柱シンチレータ１０の端面は、オ
プティカルグリース等により光学的に密にシンチレーシ
ョン光入射面４１に接触されており、シンチレーション
光は透明媒体１８内に侵入する。ここから先の過程は、
図３１の場合と同様である。従って、本実施例において
も、図２９乃至図３１の実施例と同様の効果が得られ
る。

【００９７】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造８（請求項２９、３０に対応） 図３４に、円柱シンチレータの体系中心軸にクラッディ
ング部を有しない波長シフタを設け多実施例を示す。こ
の場合、シンチレータ１０の体系中心軸を貫通する第１
の波長シフタ１１ａで全反射による伝達を成立させるた
めに、空気若しくは窒素等の不活性気体４２をクラッデ
ィングとする必要がある。これにギャップを介して、そ
の外側を、第１の波長シフタ１１ａとう同種の材料から
形成された第２の波長シフタ１１ｂにより包囲してい
る。これにより、図２９乃至３１の場合と同様の効果が
得られる。また、本実施例は、図３２及び３３に示す端
面導波型用集光アダプタにも適用可能である。

【００９８】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造９（請求項３１、３２に対応） 図３５及び図３６に、平板状の波長シフタを設けた実施
例を示す。図３５は、円柱の体系中心に第１の波長シフ
タ１１ａが貫通している中心導波型の場合、図３６は、
通常の円柱型シンチレータに装着する端面導波型集光ア
ダプタの場合を示している。

【００９９】図３５では、円柱シンチレータ１０が縦方
向に半分に分割されて、平板状の第２の波長シフタ１１
ｂが、分割された円柱シンチレータ１０に不活性気体を
介装させて光学的に密に接触されている。円柱シンチレ
ータ１０は、図３５に破線で示すように、４個に分割さ
れていてもよく、さらにそれ以上に分割されていてもよ
い。

【０１００】第１の波長シフタ１１ａにクラッディング
がある場合には、第２の波長シフタ１１ｂの端面は、第
１の波長シフタ１１ａに光学的に密に接触されている。
平板状の第２の波長シフタ１１ａで発生した蛍光は、第
２の波長シフタ１１ｂの平板状の端面方向に伝達され、
その端面から第１の波長シフタ１１ａに入射され、この
一部が斜め光線成分として第１の波長シフタ１１ａを伝
播する。これにより、図２９乃至３１の実施例の場合と
同様の効果が得られる。

【０１０１】図３６でも、端面導波型集光アダプタであ
るが、図３５の場合と同様に、平板状の第２の波長シフ
タが構成されている。

【０１０２】光導波型シンチレーション検出器の基本構
造１０（請求項３３、３４に対応） 図３５及び図３６に示した平板状の第２の波長シフタが
設けられている場合において、第１の波長シフタ１１ａ
がクラッディング部を有しない場合には、第１の波長シ
フタ１１ａの端面と第２の波長シフタ１１ｂの端面とが
光学的に密着されておらず、これら両波長シフタ１１
ａ，１１ｂの間の隙間には、空気又は窒素等の不活性気
体が介装されている。これにより、図２９乃至図３１に
示す場合と同様の効果が得られる。

【０１０３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、種々変形可能であることは勿論である。

【０１０４】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１では、各シ
ンチレーション検出器に、２つの光取出口が設けられ、
複数のシンチレーション検出器がその各２つの取出口で
直列に接続されている。そのため、測定場所に電源、電
子回路等を不要にしながらも、ノイズの影響を受けるこ
となく、少数の計測装置で計測できる。しかも、低コス
トで、放射線の検出効率も高い光多点測定を行うことが
できる。

【０１０５】また、請求項６においても、各シンチレー
ション検出器に、２つの光取出口が設けられ、複数のシ
ンチレーション検出器がその各２つの取出口で並列に接
続されている。そのため、測定場所に電源、電子回路等
を不要にしながらも、ノイズの影響を受けることなく、
少数の計測装置で計測できる。しかも、低コストで、放
射線の検出効率も高い光多点測定を行うことができる。

【０１０６】さらに、請求項１４では、波長シフタで発
生された光は、この波長シフタ自身が光導波路の役目を
果たすことにより波長シフタ両端にほぼ同時に光ファイ
バ側へ送り出されるという作用と、他のシンチレーショ
ン検出器で発生した光は一方の光ファイバ側から波長シ
フタの一端に入射し、波長シフタを光導波路として他端
まで伝播し、再び他方の光ファイバ側へ出ていく作用と
が兼ね備えられている。

【０１０７】さらに、請求項２７及び２８では、波長シ
フタに、これの一方の端面から入射した光を他方の端面
まで伝送する機能を与えながら、この波長シフタ以外
に、別の波長シフタが設けられている。そのため、波長
シフタ内を伝播可能な波長の光を斜め光線として外部か
ら注入できる。そのため、集光率を高めることができ、
検出器のＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】直列単一型の多点測定形の構成を示す模式図。

【図２】直列多重型の多点測定系の構成を示す模式図。

【図３】直列単一型における、片側到達時間差、光量差
法の構成を示す模式図。

【図４】直列多重型における、片側到達時間差、光量差
法の構成を示す模式図。

【図５】並列単一型の多点測定系の構成を示す模式図。

【図６】並列多重型の多点測定系の構成を示す模式図。

【図７】並列単一型における、片側到達時間差、光量差
法の構成を示す模式図。

【図８】並列多重型における、片側到達時間差、光量差
法の構成を示す模式図。

【図９】光導波型シンチレーション検出器の構造を示す
模式図。

【図１０】光導波型シンチレーション検出器のハウジン
グ及び管状光学窓の斜視図。

【図１１】光導波型シンチレーション検出器のハウジン
グ及び管状光学窓の斜視図。

【図１２】光緩衝体が設けられた光導波型シンチレーシ
ョン検出器の構造を示す模式図。

【図１３】円柱型シンチレータ及び光緩衝体の第１の例
の斜視図。

【図１４】円柱型シンチレータ及び光緩衝体の第２の例
の斜視図。

【図１５】光導波型シンチレーション検出器を多点測定
ではなく単一測定に使用する場合等に、２つの光ファイ
バが共通の光電変換装置に接続された例の測定装置の模
式図。

【図１６】光導波型シンチレーション検出器を多点測定
ではなく単一測定に使用する場合等に、２つの光ファイ
バが各々２つの光電変換装置に接続された例の測定装置
の模式図。

【図１７】光導波型シンチレーション検出器を多点測定
ではなく単一測定に使用する場合等に、２つの光ファイ
バが共通の光電変換装置に接続され、光遅延部が設けら
れた例の測定装置の模式図。

【図１８】シンチレーション検出器の波長シフタの部位
を示す模式図。

【図１９】図１８の波長シフタを拡大して示す模式図。

【図２０】図１８の波長シフタを拡大して示し、光学オ
イル等が充填されている例の模式図。

【図２１】分割されたシンチレータを示す第１の例の斜
視図。

【図２２】分割されたシンチレータを示す第２の例の斜
視図。

【図２３】分割されたシンチレータを示す第３の例の斜
視図。

【図２４】分割された光緩衝体を示す第１の例の斜視図
及び分解斜視図。

【図２５】分割された光緩衝体を示す第２の例の斜視図
及び分解斜視図。

【図２６】検出効率を調整する方法の第１の例の模式
図。

【図２７】検出効率を調整する方法の第２の例の模式
図。

【図２８】検出効率を調整する方法の第３の例の模式
図。

【図２９】光導波型シンチレーション検出器の基本構造
６のシンチレータ及び波長シフタを示し、（ａ）は、斜
視図、（ｂ）は、平面図。

【図３０】図２９に示すシンチレータ及び波長シフタの
断面図。

【図３１】光導波型シンチレーション検出器の基本構造
６の模式図。

【図３２】光導波型シンチレーション検出器の基本構造
７のシンチレータ及び波長シフタを示し、（ａ）は、斜
視図、（ｂ）は、平面図。

【図３３】光導波型シンチレーション検出器の基本構造
７の模式図。

【図３４】光導波型シンチレーション検出器の基本構造
８のシンチレータ及び波長シフタの平面図。

【図３５】光導波型シンチレーション検出器の基本構造
９の中心導波型のシンチレータ及び波長シフタの斜視
図。

【図３６】光導波型シンチレーション検出器の基本構造
９の端面導波型のシンチレータ、波長シフタ、及び透明
媒体の斜視図。

【図３７】シンチレータ及び波長シフタの一例の斜視
図。

【図３８】シンチレータ及び波長シフタの他例の斜視
図。

【図３９】従来の放射線測定装置の模式図。

【図４０】従来の多点測定装置の模式図。

【図４１】従来の分布測定装置の模式図。

【符号の説明】

１ 光導波型シンチレーション検出器 ２ 第１の光ファイバ ３ 第２の光ファイバ ４ 第３の光ファイバ ５ 光電変換素子（光電変換手段） ６ 信号処理装置（信号処理手段） ７ 光学遅延部 ９ 反射体 １０ シンチレータ部（シンチレータ） １１ 波長シフタ（蛍光体） １１ａ 第１の波長シフタ（波長シフタ） １１ｂ 第２の波長シフタ（別の波長シフタ） １４ 管状光学窓 １５ 円柱型シンチレータ １６ シンチレータ結晶 １７ 板状光学窓 １８ 透明媒体（光パイプ部） １９ 光緩衝体 ２０ オプティカルグリース（光学オイル） ２１ 分割シンチレータ ２２ 分割緩衝体

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線を測定するための放射線測定装置で
   あって、 受けた放射線に応じて同時に光を放出する２つの光取出
   口を有する複数のシンチレーション検出器と、 複数のシンチレーション検出器をその各２つの取出口で
   直列に接続し、複数のシンチレーション検出器から各２
   つの光取出口を介して放出された光を伝送する光ファイ
   バと、 光ファイバを介して伝送された光を電気信号に変換する
   光電変換手段と、 この電気信号を信号処理して放射線を測定する信号処理
   手段と、を具備する放射線測定装置。
2. 【請求項２】各シンチレーション検出器は、１組が２つ
   の取出口からなる複数組の光取出口を有し、 複数のシンチレーション検出器をその各複数組の光取出
   口で各々直列に接続し、複数のシンチレーション検出器
   から各複数組の光取出口を介して放出された光を各々伝
   送する複数組の光ファイバを更に具備する請求項１に記
   載の放射線測定装置。
3. 【請求項３】上記光電変換手段は、直列に接続された光
   ファイバの両端に設けられた２つの光電変換素子を有
   し、 各シンチレーション検出器の２つの光取出口から放出さ
   れた２つの光を上記２つの光電変換素子により受光し、
   これらの２つの光の到達時間差を測定するか、又は、こ
   れらの２つの光の光量差を測定し、この到達時間差又は
   光量差に基づいて光の発生元であるシンチレーション検
   出器を同定する同定手段を更に具備する請求項１又は２
   に記載の放射線測定装置。
4. 【請求項４】上記光電変換手段は、 直列に接続された光ファイバの一端に配置された１つの
   光電変換素子と、 この直列に接続された光ファイバの他端に配置され、光
   ファイバを伝送された光を反射する反射体と、を有して
   いる請求項１又は２に記載の放射線測定装置。
5. 【請求項５】各シンチレーション検出器の一方の光取出
   口から放出されて光ファイバにより伝送された光と、こ
   の他方の光取出口から放出され上記反射体により反射さ
   れてシンチレーション検出器及び光ファイバを逆に伝送
   された光と、を上記１つの光電変換素子により受光し、
   これらの２つの光の到達時間差を測定するか、又は、こ
   れらの２つの光の光量差を測定し、この到達時間差又は
   光量差に基づいて光の発生元であるシンチレーション検
   出器を同定する同定手段を更に具備する請求項４に記載
   の放射線測定装置。
6. 【請求項６】放射線を測定するための放射線測定装置で
   あって、 受けた放射線に応じて光を同時に放出する２つの光取出
   口を有する複数のシンチレーション検出器と、 複数のシンチレーション検出器をその各２つの取出口で
   並列に接続し、複数のシンチレーション検出器から各２
   つの取出口を介して放出された光を伝送する複数本の光
   ファイバと、 複数本の光ファイバを介して各々伝送された光を電気信
   号に変換する光電変換手段と、 この電気信号を信号処理して放射線を測定する信号処理
   手段と、を具備する放射線測定装置。
7. 【請求項７】各シンチレーション検出器は、１組が２つ
   の取出口からなる複数組の光取出口を有し、 複数のシンチレーション検出器をその各複数組の光取出
   口で並列に接続し、複数のシンチレーション検出器から
   各複数組の光取出口を介して放出された光を各々伝送す
   る複数組の光ファイバを更に具備する請求項６に記載の
   放射線測定装置。
8. 【請求項８】上記光電変換手段は、並列に接続された複
   数本の光ファイバの各両端に設けられた２つの光電変換
   素子を有し、 各シンチレーション検出器の２つの光取出口に接続され
   た光ファイバの長さを相違させて、伝播時間差を与え、
   これにより、各シンチレーション検出器の２つの光取出
   口からの伝播時間を相違させ、 各シンチレーション検出器の２つの光取出口から放出さ
   れた２つの光を上記２つの光電変換素子により受光し、
   これらの２つの光の到達時間差を測定するか、又は、こ
   れらの２つの光の光量差を測定し、この到達時間差又は
   光量差に基づいて光の発生元であるシンチレーション検
   出器を同定する同定手段を更に具備する請求項６又は７
   に記載の放射線測定装置。
9. 【請求項９】上記光電変換手段は、 並列に接続された複数本の光ファイバの各一端に配置さ
   れた１つの光電変換素子と、 この並列に接続された複数本の光ファイバの各他端に配
   置され、光ファイバを伝送された光を反射する反射体
   と、を有している請求項６又は７に記載の放射線測定装
   置。
10. 【請求項１０】各シンチレーション検出器の２つの光取
    出口に接続された光ファイバの長さを相違させて、伝播
    時間差を与え、これにより、各シンチレーション検出器
    の２つの光取出口からの伝播時間を相違させ、 各シンチレーション検出器の一方の光取出口から放出さ
    れて光ファイバにより伝送された光と、この他方の光取
    出口から放出され上記反射体により反射されてシンチレ
    ーション検出器及び光ファイバを逆に伝送された光とを
    上記１つの光電変換素子により受光し、これらの２つの
    光の到達時間差を測定するか、又は、これらの２つの光
    の光量差を測定し、この到達時間差又は光量差に基づい
    て光の発生元であるシンチレーション検出器を同定する
    同定手段を更に具備する請求項９に記載の放射線測定装
    置。
11. 【請求項１１】光ファイバにより伝送する光の波長を予
    め異なるものとし、発光波長別の違いにより、放出され
    た光の発生元であるシンチレーション検出器を同定する
    同定手段を更に具備する請求項１、２、４、６、７及び
    ９のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
12. 【請求項１２】放出された光の発生元を同定しようとす
    る際に、光の到達時間差の情報から同定した位置情報に
    対して、発生元から光電変換素子に至る光の経路から予
    想される光量差と実測された光量差との間に一定以上の
    違いがある場合には、これらの２つの光が同一のシンチ
    レーション検出器から発生したものではないとして計数
    しない信号誤検知手段を更に具備する請求項３、５、
    ８、及び１０のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
13. 【請求項１３】発光波長別の違いにより、放出された光
    の発生元であるシンチレーション検出器を同定しようと
    する際に、波長別に受光した２つの光の到達時間差と光
    量差とによる上記同定手段、又は到達時間差と光量差と
    による上記信号誤検知手段を兼ね備えている請求項１１
    に記載の放射線測定装置。
14. 【請求項１４】受けた放射線に応じて同時に光を放出す
    る２つの光取出口を各々有する複数のシンチレーション
    検出器と、複数のシンチレーション検出器に接続され各
    ２つの光取出口を介して放出された光を伝送する光ファ
    イバと、光ファイバを介して伝送された光を電気信号に
    変換する光電変換手段と、この電気信号を信号処理して
    放射線を測定する信号処理手段と、を具備する放射線測
    定装置であって、 上記各シンチレーション検出器は、 受けた放射線に応じてシンチレーション光を放出するシ
    ンチレータと、 このシンチレータに光学的に接触して配置され、シンチ
    レーション光を吸収してこれに応じた蛍光を放出して自
    身の両端にその光を導き２つの光取出口に接続された光
    ファイバを介して光電変換手段に伝送すると共に、他の
    シンチレーション検出器から光ファイバを介して伝送さ
    れた蛍光を通過させる波長シフタと、を有している放射
    線測定装置。
15. 【請求項１５】複数個の波長シフタが、１つのシンチレ
    ータ内に配置されて、複数本の光ファイバに接続されて
    いる請求項１４に記載の放射線測定装置。
16. 【請求項１６】上記シンチレータに貫通孔が形成され、
    この貫通孔に光学ガラス管が挿入され、この光学ガラス
    製の管内に上記波長シフタが挿入されている請求項１４
    又は１５に記載の放射線測定装置。
17. 【請求項１７】上記シンチレーション検出器は、上記シ
    ンチレータに光学的に接触され、シンチレータからのシ
    ンチレーション光を波長シフタに案内する透明媒体を有
    している請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の放
    射線測定装置。
18. 【請求項１８】上記シンチレーション検出器は、上記透
    明媒体の他側に配置され且つ光学的に接触された他のシ
    ンチレータを有している請求項１７に記載の放射線測定
    装置。
19. 【請求項１９】上記シンチレーション検出器は、一方の
    光取出口に配置された反射体を有し、これにより、他方
    の光取出口からのみ光が放出される請求項１４乃至１８
    のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
20. 【請求項２０】上記シンチレーション検出器の２つの光
    取出口からの光が２つの光ファイバにより１つの共通の
    光電変換素子に導かれ、信号処理装置により処理される
    請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の放射線測定
    装置。
21. 【請求項２１】シンチレーション検出器の２つの光取出
    口から放出された光を２つの光電変換素子により検出す
    る際に、 同時に検出された信号のみを有意な光パルスとする同時
    計数を行い、 又は、シンチレータの両端からの光の伝播長さの違いが
    ある場合には、長さによる時間差を補正した上で同時計
    数を行い、同時性の取れない信号については、光電変換
    素子から発生した雑音成分として計数の対象としない請
    求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の放射線測定装
    置。
22. 【請求項２２】上記波長シフタの外周面と、シンチレー
    タの貫通孔の内周面、透明媒体の内周面、又は光学ガラ
    ス管の内周面との間に、空隙が設けられている請求項１
    ４乃至２１のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
23. 【請求項２３】上記波長シフタが光ファイバ状の波長シ
    フタファイバである場合に、 この波長シフタファイバの外周面と、シンチレータの貫
    通孔の内周面、透明媒体の内周面、又は光学ガラス管の
    内周面との間に、光学オイルが充填されている請求項１
    ４乃至２１のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
24. 【請求項２４】シンチレータ、又は透明媒体が、波長シ
    フタに向かって光を伝播するような形状に分割され、こ
    れら分割されたものの中で光が内部全反射できるように
    相互に隙間が設けられ、これら分割されたものが組み合
    わされて全体の形状が構成されている請求項１４乃至２
    ３のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
25. 【請求項２５】透明媒体が波長シフタに向かって光を伝
    播するように、光ファイバを密に組合わせて全体の形状
    が構成されている請求項１４乃至２１のいずれか１項に
    記載の放射線測定装置。
26. 【請求項２６】多点測定に際して、上記シンチレーショ
    ン検出器同士を連結し、光ファイバにより直列又は並列
    に接続したシンチレーション検出器同士を重ね合わせ若
    しくは隣接させ、又は、測定場所に応じて、シンチレー
    ション検出器を挿入する光ファイバとシンチレーション
    検出器を挿入しない光ファイバとが設けられている請求
    項１乃至２５のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
27. 【請求項２７】放射線の入射により発光するシンチレー
    タと、この光を吸収してより長い波長の光を放出する波
    長シフタとからなるシンチレーション検出器を備え、こ
    の放出された光に基づいて放射線を測定する放射線測定
    装置であって、 上記波長シフタが別の波長シフタに光学的に接触され、
    この別の波長シフタがシンチレータに光学的に接触され
    ている放射線測定装置。
28. 【請求項２８】放射線の入射により発光するシンチレー
    タと、この光を吸収してより長い波長の光を放出する波
    長シフタとからなるシンチレーション検出器を備え、こ
    の放出された光に基づいて放射線を測定する放射線測定
    装置であって、 上記シンチレータの端面に透明媒体が装着され、上記波
    長シフタが別の波長シフタに光学的に接触され、この別
    の波長シフタが透明媒体に光学的に接触されている放射
    線測定装置。
29. 【請求項２９】上記波長シフタと、上記別の波長シフタ
    との間の隙間に、気体が介装されている請求項２７に記
    載の放射線測定装置。
30. 【請求項３０】上記波長シフタと、上記別の波長シフタ
    との間の隙間に、気体が介装されている請求項２８に記
    載の放射線測定装置。
31. 【請求項３１】上記波長シフタが板状の別の波長シフタ
    に光学的に接触され、これら２つの波長シフタが上記シ
    ンチレータ内に光学的に接触した状態で埋設されている
    請求項２７に記載の放射線測定装置。
32. 【請求項３２】上記シンチレータの端面に透明媒体が装
    着され、上記波長シフタが板状の別の波長シフタに光学
    的に接触され、これら２つの波長シフタが上記透明媒体
    内に光学的に接触した状態で埋設されている請求項２８
    に記載の放射線測定装置。
33. 【請求項３３】上記波長シフタと、上記別の波長シフタ
    との間の隙間に、気体が介装されている請求項３１に記
    載の放射線測定装置。
34. 【請求項３４】上記波長シフタと、上記別の波長シフタ
    との間の隙間に、気体が介装されている請求項３２に記
    載の放射線測定装置。