JPH077063B2 - シンチレーション検出器 - Google Patents
シンチレーション検出器Info
- Publication number
- JPH077063B2 JPH077063B2 JP1345062A JP34506289A JPH077063B2 JP H077063 B2 JPH077063 B2 JP H077063B2 JP 1345062 A JP1345062 A JP 1345062A JP 34506289 A JP34506289 A JP 34506289A JP H077063 B2 JPH077063 B2 JP H077063B2
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- JP
- Japan
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- scintillation detector
- diamond
- scintillation
- radiation
- ppm
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/26—Measuring radiation intensity with resistance detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、核放射線のシンチレーション検出器に関する
ものである。
ものである。
従来技術 ある材料が核放射線を受けた場合、その材料の原子や分
子は更に高エネルギの状態に高められる。原子や分子が
それらの基底状態に戻ると、光を発出できる。励起中に
のみ光が発出する場合、その現象は蛍光と呼ばれ、入射
放射線が絶えた後に可成りの光の発出が生起される場
合、その現象はりん光（残光）と呼ばれる。
子は更に高エネルギの状態に高められる。原子や分子が
それらの基底状態に戻ると、光を発出できる。励起中に
のみ光が発出する場合、その現象は蛍光と呼ばれ、入射
放射線が絶えた後に可成りの光の発出が生起される場
合、その現象はりん光（残光）と呼ばれる。
核放射線が材料上に入射するとイオン化が生起され、多
数の荷電キャリアを生成する。生成された正孔の対の数
は、入射放射線のエネルギに比例する。発光中心として
周知の、適当な中心が存在すれば、正孔の対はその中心
で再結合して光を発する。この材料により発出される光
の強さは、入射放射線のエネルギに比例する。生成され
る光のパルスにより入射放射線の強さの表示が得られ、
またパルスの大きさの分布は入射放射線のエネルギに関
連を有する。上述の現象による放射線の検出はシンチレ
ーション係数として周知されている。
数の荷電キャリアを生成する。生成された正孔の対の数
は、入射放射線のエネルギに比例する。発光中心として
周知の、適当な中心が存在すれば、正孔の対はその中心
で再結合して光を発する。この材料により発出される光
の強さは、入射放射線のエネルギに比例する。生成され
る光のパルスにより入射放射線の強さの表示が得られ、
またパルスの大きさの分布は入射放射線のエネルギに関
連を有する。上述の現象による放射線の検出はシンチレ
ーション係数として周知されている。
発明が解決しようとする課題 シンチレーション計数器として天然ダイヤモンドを使用
することの可能性は、暫くの間は認められていた。しか
し、大多数の天然ダイヤモンドや合成ダイヤモンドまで
が長い残光を示している。合成ダイヤモンドの場合には
数時間に及ぶ残光があり得る。これは好ましくない時間
とエネルギの分割に帰着するもので、これらのダイヤモ
ンドにおける捕獲中心の存在によって生ずるものであ
る。捕獲中心は、入射放射線により生成された何れかの
信号の荷電キャリアのある小部分を移動させ、エネルギ
の劣化と好ましくない時間の分割とを結果として生ず
る。続くこれらのトラップの立退きは、りん光の度合の
変動を生起させる。これらのダイヤモンドの計数速度は
放射線の強さと直接に比例せず、それらが入射放射線の
消滅後も比較的高い暗騒音計数速度を表示する可能性が
あるので、このりん光の「テール」の存在はこの種のダ
イヤモンドをシンチレーション計数器としての用途に不
適当なものにさせている。
することの可能性は、暫くの間は認められていた。しか
し、大多数の天然ダイヤモンドや合成ダイヤモンドまで
が長い残光を示している。合成ダイヤモンドの場合には
数時間に及ぶ残光があり得る。これは好ましくない時間
とエネルギの分割に帰着するもので、これらのダイヤモ
ンドにおける捕獲中心の存在によって生ずるものであ
る。捕獲中心は、入射放射線により生成された何れかの
信号の荷電キャリアのある小部分を移動させ、エネルギ
の劣化と好ましくない時間の分割とを結果として生ず
る。続くこれらのトラップの立退きは、りん光の度合の
変動を生起させる。これらのダイヤモンドの計数速度は
放射線の強さと直接に比例せず、それらが入射放射線の
消滅後も比較的高い暗騒音計数速度を表示する可能性が
あるので、このりん光の「テール」の存在はこの種のダ
イヤモンドをシンチレーション計数器としての用途に不
適当なものにさせている。
課題を解決するための手段 本発明によれば、150ppm以下の窒素不純物濃度を有する
合成ダイヤモンドを含む核放射線のシンチレーション検
出器が得られる。
合成ダイヤモンドを含む核放射線のシンチレーション検
出器が得られる。
なるべくならダイヤモンドは1000ppm以下の溶媒（また
はその酸化物）不純物濃度を有し、前記溶媒が次のNi、
Cu、Mn、Al若しくはCr、またはそれらの組合せの何れか
であるようにすることが望ましい。
はその酸化物）不純物濃度を有し、前記溶媒が次のNi、
Cu、Mn、Al若しくはCr、またはそれらの組合せの何れか
であるようにすることが望ましい。
シンチレーション検出器はなるべくなら、10ppm未満のF
eおよびCo不純物濃度を有することが望ましい。
eおよびCo不純物濃度を有することが望ましい。
検出器は光学エレメントと光電子増倍管とを包含でき、
ダイヤモンドにより発出される光を前記光学エレメント
が集束してそれを前記光電子増倍管に伝送する。
ダイヤモンドにより発出される光を前記光学エレメント
が集束してそれを前記光電子増倍管に伝送する。
前記光学エレメントは光ファイバまたは「光伝送管」で
あっても良い。
あっても良い。
実施例および作用 本発明による合成ダイヤモンド・シンチレーション検出
器は、鉄とコバルトの無い溶媒から発達して、150ppm以
下の窒素不純物濃度と1000ppm未満の溶媒不純物濃度と
を有するダイヤモンド結晶を結果として生じている。更
にまた、FeおよびCo不純物濃度は各々、10ppm未満でな
ければならない。溶媒は次のNi、Cu、Mn、Al若しくはC
r、またはそれらの組合せの何れかとすることができ
る。これらの特性を有する磨かれていない単一ダイヤモ
ンド結晶のエネルギ分割が第４図に示され、従来技術の
ダイヤモンドよりもはるかに良好なエネルギ分割を示し
ており、第１図、第２図および第３図にそのレスポンス
が示されている。本発明のシンチレーション検出器は、
入射核放射線の強さに比例する計数速度（第５図参照）
ならびに従来技術のダイヤモンドよりもはるかに低レベ
ルのりん光または残光（第６図参照）を備えている。
器は、鉄とコバルトの無い溶媒から発達して、150ppm以
下の窒素不純物濃度と1000ppm未満の溶媒不純物濃度と
を有するダイヤモンド結晶を結果として生じている。更
にまた、FeおよびCo不純物濃度は各々、10ppm未満でな
ければならない。溶媒は次のNi、Cu、Mn、Al若しくはC
r、またはそれらの組合せの何れかとすることができ
る。これらの特性を有する磨かれていない単一ダイヤモ
ンド結晶のエネルギ分割が第４図に示され、従来技術の
ダイヤモンドよりもはるかに良好なエネルギ分割を示し
ており、第１図、第２図および第３図にそのレスポンス
が示されている。本発明のシンチレーション検出器は、
入射核放射線の強さに比例する計数速度（第５図参照）
ならびに従来技術のダイヤモンドよりもはるかに低レベ
ルのりん光または残光（第６図参照）を備えている。
実際的な放射線検出器を製作するために、第７図および
第８図に示す如く、光電子増倍管に結合された光ファイ
バの端部に単一ダイヤモンド結晶を取り付け、あるいは
また多重光ファイバ（光伝送管）を介し、接着されたダ
イヤモンド結晶の集合体を光電子増倍管に結合させるこ
とがてきる。
第８図に示す如く、光電子増倍管に結合された光ファイ
バの端部に単一ダイヤモンド結晶を取り付け、あるいは
また多重光ファイバ（光伝送管）を介し、接着されたダ
イヤモンド結晶の集合体を光電子増倍管に結合させるこ
とがてきる。
第７図の装置には、たわみ性光ファイバ12の端部に固定
された単一ダイヤモンド結晶10が含まれている。ダイヤ
モンドからの光は、ファイバにより、光電子増倍管14へ
送られる。光電子増倍管の出力は、標準的な電子パルス
計数システム（図示せず）へ接続される。
された単一ダイヤモンド結晶10が含まれている。ダイヤ
モンドからの光は、ファイバにより、光電子増倍管14へ
送られる。光電子増倍管の出力は、標準的な電子パルス
計数システム（図示せず）へ接続される。
小サイズが肝要とされる若干の用途、例えば生体内での
放射線量率測定や加速器ビーム側面像監視、においては
単結晶検出器が望ましいと考えられる。例えば保健物理
学への応用におけるアルファ放射線汚染モニタにおいて
は、接着された結晶の集合体の使用が望ましいと考えら
れる。
放射線量率測定や加速器ビーム側面像監視、においては
単結晶検出器が望ましいと考えられる。例えば保健物理
学への応用におけるアルファ放射線汚染モニタにおいて
は、接着された結晶の集合体の使用が望ましいと考えら
れる。
第８図に概略的に示した装置には、平らなディスクとし
て形成された、接着されたダイヤモンド結晶の集合体を
含む検出器が使用されている。接着された集合体16は、
ダイヤモンド結晶からの光のパルスを光電子増倍管20へ
伝送する「光伝送管」の一方の端部に配設される。再言
すると、光電子増倍管は在来の計数システムへ接続され
る。
て形成された、接着されたダイヤモンド結晶の集合体を
含む検出器が使用されている。接着された集合体16は、
ダイヤモンド結晶からの光のパルスを光電子増倍管20へ
伝送する「光伝送管」の一方の端部に配設される。再言
すると、光電子増倍管は在来の計数システムへ接続され
る。
種々の形式の放射線に対する本発明の検出器の感度は、
放射線吸収材料を検出器の前面に置くことにより、修正
することができる。例えば、それぞれ速い中性子や熱中
性子の監視を可能とするために、ポリエチレンまたはほ
う素の層22を用いることができる。この層は入射放射線
を吸収し且つ検出器で検出できる粒子を再放射し、ポリ
エチレン層は陽子放射体として作用し、ほう素層はアル
ファ粒子放射体として作用する。
放射線吸収材料を検出器の前面に置くことにより、修正
することができる。例えば、それぞれ速い中性子や熱中
性子の監視を可能とするために、ポリエチレンまたはほ
う素の層22を用いることができる。この層は入射放射線
を吸収し且つ検出器で検出できる粒子を再放射し、ポリ
エチレン層は陽子放射体として作用し、ほう素層はアル
ファ粒子放射体として作用する。
第１図は鉄基合成ダイヤモンドのエネルギ応答のグラ
フ、第２図および第３図は比較的良く磨かれた天然ダイ
ヤモンドの応答を示し、第４図は本発明による磨かれて
いないダイヤモンド結晶のエネルギ分割を示し、第５図
は本発明によるダイヤモンド結晶の線形性を示すグラ
フ、第６図は鉄基合成ダイヤモンドと本発明によるダイ
ヤモンド結晶とのりん光崩壊を比較したグラフ、第７図
および第８図は本発明による二つの放射線検出装置を概
略的に示す図である。 10:単一ダイヤモンド結晶 12:光ファイバ 14,20:光電子増倍管 16:検出器 18:光伝送管 22:層。
フ、第２図および第３図は比較的良く磨かれた天然ダイ
ヤモンドの応答を示し、第４図は本発明による磨かれて
いないダイヤモンド結晶のエネルギ分割を示し、第５図
は本発明によるダイヤモンド結晶の線形性を示すグラ
フ、第６図は鉄基合成ダイヤモンドと本発明によるダイ
ヤモンド結晶とのりん光崩壊を比較したグラフ、第７図
および第８図は本発明による二つの放射線検出装置を概
略的に示す図である。 10:単一ダイヤモンド結晶 12:光ファイバ 14,20:光電子増倍管 16:検出器 18:光伝送管 22:層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レックス ジェームス ケディ 南アフリカ国トランスバール，リボニア, ベバン ロード ３ (72)発明者 ポール ジョセフ フォーロン 南アフリカ国トランスバール，ロムバーデ ィ，イースト，ウェリントン ロード 303 (72)発明者 ジョアン フレドリカ スクリメル（ネ アンドリューズ) 南アフリカ国トランスバール，オレンジ グロウブ，エイトス アベニュー 36
Claims (9)
- 【請求項１】核放射線のシンチレーション検出器におい
て、150ppm以下の窒素不純物濃度を有する合成ダイヤモ
ンドがそれに含まれることを特徴とするシンチレーショ
ン検出器。 - 【請求項２】請求項１に記載されたシンチレーション検
出器において、それが1000ppm以下の溶媒（またはその
酸化物）不純物濃度を有し、前記溶媒が次のNi、Cu、M
n、Al若しくはCr、またはそれらの組合せの何れかであ
るようにしたことを特徴とするシンチレーション検出
器。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載されたシン
チレーション検出器において、それがそれぞれの10ppm
未満のFeおよびCo不純物濃度を有することを特徴とする
シンチレーション検出器。 - 【請求項４】請求項１から請求項３の何れか一つの項に
記載されたシンチレーション検出器において、それが光
学エレメントと光電子増倍管とを包含し、ダイヤモンド
により発出される光を前記光学エレメントが集束してそ
れを前記光電子増倍管に伝送するようにしたことを特徴
とするシンチレーション検出器。 - 【請求項５】請求項４に記載されたシンチレーション検
出器において、前記光学エレメントが少なくとも一つの
光ファイバを含むことを特徴とするシンチレーション検
出器。 - 【請求項６】請求項１から請求項５の何れか一つの項に
記載されたシンチレーション検出器において、接着され
たダイヤモンド結晶の集合体がそれに含まれることを特
徴とするシンチレーション検出器。 - 【請求項７】請求項１から請求項６の何れか一つの項に
記載されたシンチレーション検出器において、それが、
選択的に放射線を吸収する材料の層を包含することを特
徴とするシンチレーション検出器。 - 【請求項８】請求項７に記載されたシンチレーション検
出器において、前記層がポリエチレンを含むことを特徴
とするシンチレーション検出器。 - 【請求項９】請求項７に記載されたシンチレーション検
出器において、前記層がほう素を含むことを特徴とする
シンチレーション検出器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA889676 | 1988-12-28 | ||
| ZA88/9676 | 1988-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320691A JPH0320691A (ja) | 1991-01-29 |
| JPH077063B2 true JPH077063B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=25579518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1345062A Expired - Lifetime JPH077063B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-12-28 | シンチレーション検出器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5128546A (ja) |
| EP (1) | EP0384084B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077063B2 (ja) |
| KR (1) | KR960013452B1 (ja) |
| CA (1) | CA2006779C (ja) |
| DE (1) | DE68907196T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9205458D0 (en) * | 1992-03-12 | 1992-04-22 | De Beers Ind Diamond | Radiation probe |
| KR940022106A (ko) * | 1993-03-02 | 1994-10-20 | 피터 윌렘 기드온 드 제이거 | 다이아몬드 방사선 검출기 소자 |
| CA2127832C (en) * | 1993-07-20 | 2001-02-20 | Grant Lu | Cvd diamond radiation detector |
| ZA946002B (en) * | 1993-08-12 | 1995-03-14 | De Beers Ind Diamond | Detecting ionising radiation |
| WO1996028825A1 (fr) * | 1995-03-15 | 1996-09-19 | Hitachi, Ltd. | Memoire a semi-conducteur |
| US5561286A (en) * | 1995-05-16 | 1996-10-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Scintillation probe with photomultiplier tube saturation indicator |
| JPH10261371A (ja) * | 1997-03-17 | 1998-09-29 | Futaba Corp | 蛍光体及び表示管 |
| DE10033795B4 (de) * | 2000-07-12 | 2004-11-25 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Endoskopisch einsetzbares Strahlenmeßgerät |
| JP5096747B2 (ja) * | 2006-03-02 | 2012-12-12 | 株式会社神戸製鋼所 | ビーム検出部材およびそれを用いたビーム検出器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE694634C (de) * | 1937-03-26 | 1940-08-05 | Aeg | Verfahren zur Untersuchung stofflicher Koerper mit langsamen Neutronen |
| GB747015A (en) * | 1952-11-26 | 1956-03-28 | William Feltham Cotty | Electrical radiation detecting apparatus |
| US3939094A (en) * | 1973-11-30 | 1976-02-17 | New England Nuclear Corporation | Compositions and process for liquid scintillation counting |
| DE2554668C3 (de) * | 1975-12-05 | 1980-07-03 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Einrichtung zum Lokalisieren und Grobidentifizieren eines radioaktiven, in einer Wunde deponierten Uran- und/oder Transuranisotopes |
| NL8006321A (nl) * | 1980-11-19 | 1982-06-16 | Eduard Anton Burgemeister | Werkwijze en inrichting voor het detecteren van ioniserende straling. |
| JPS6168580A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-08 | Hitachi Ltd | 放射線二次元分布検出装置 |
| IL81537A (en) * | 1986-02-24 | 1991-05-12 | De Beers Ind Diamond | Method and synthetic diamond detector for detection of nuclear radiation |
| ZA874362B (en) * | 1986-06-20 | 1988-02-24 | De Beers Ind Diamond | Forming contacts on diamonds |
-
1989
- 1989-12-27 EP EP89313594A patent/EP0384084B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-27 DE DE89313594T patent/DE68907196T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-28 CA CA002006779A patent/CA2006779C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-28 US US07/458,188 patent/US5128546A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-28 KR KR1019890019821A patent/KR960013452B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-12-28 JP JP1345062A patent/JPH077063B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2006779C (en) | 1999-06-15 |
| EP0384084A1 (en) | 1990-08-29 |
| DE68907196D1 (de) | 1993-07-22 |
| US5128546A (en) | 1992-07-07 |
| KR900010422A (ko) | 1990-07-07 |
| KR960013452B1 (ko) | 1996-10-05 |
| JPH0320691A (ja) | 1991-01-29 |
| DE68907196T2 (de) | 1993-10-14 |
| EP0384084B1 (en) | 1993-06-16 |
| CA2006779A1 (en) | 1990-06-28 |
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