JPH0843535A

JPH0843535A - 放射線遠隔検出装置

Info

Publication number: JPH0843535A
Application number: JP7092874A
Authority: JP
Inventors: Jean-Claude Thevenin; ジャン−クロード・テヴナン
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1996-02-16
Also published as: EP0678757A1; CA2146195A1; FR2718852A1; US5640017A; FR2718852B1

Abstract

(57)【要約】【目的】放射線に対する検出感度が高く、遠隔測定が
可能な放射線遠隔検出装置を提供する。【構成】放射線遠隔検出装置は、光ファイバ４と検出
結晶１０を具備し、検出結晶１０の一端は前記光ファイ
バ４に光学的に結合され、検出結晶は放射線との相互作
用により光を発生して光ファイバ４へ伝達可能とされて
いる。検出結晶１０の外周には、検出結晶１０と光学的
に結合された光学的被覆１２が形成され、光学的被覆１
２の屈折率は検出結晶１０の屈折率よりも小さく、これ
により検出結晶１０が発生する光は、検出結晶１０と光
学的被覆１２の界面において全反射されるように構成さ
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、放射線を遠隔検出する
ための装置に関し、放射線量測定、特に微量放射線量測
定に好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線またはガンマ線等の放射線を遠隔測
定するための装置として、光ファイバの一端に放射線を
受けて光を発する素子を結合させたものが知られてい
る。この装置では、放射線が素子を形成する材料に入射
することにより、放射線を検出する。検出に関与する素
子形成材料が少なければ少ないほど、検出器の検出下限
感度は低下する。

【０００３】放射により蓄積されるエネルギーは、検出
材料の重量（ｋｇ）当たりのジュールで表される。放射
線量が一定であれば、生成されるルミネッセンスは検出
材料中に蓄積されたエネルギーに比例する。

【０００４】ＮａＩ等の結晶では、波長が約４１０μｍ
の光子を１つ生成するために約２５ｅＶのエネルギーを
蓄積することが必要である。したがって、一定の線量を
測定するためには、質量が減少すると、対応するエネル
ギーが低下して、発光量ひいては感度も低下する。

【０００５】検出可能な放射線量の下限は、光検出器
（すなわち光電子倍増管）の感度の閾値に対応する。光
電陰極の量子収量が２０である光電子倍増管は、最小の
パルス信号として、２〜３ｅＶの光子（入射窓に達した
もの）の約１０個を検出する。測定され蓄積されたエネ
ルギーは、各粒子によって蓄積された最小エネルギーお
よび検出素子に変えられた粒子の数に依存する。もしも
検出器の質量が減少すれば、検出できる線量の閾値は増
加する。

【０００６】光ファイバは、エネルギー損失が少なく、
かなりの遠距離まで光を伝達することが可能であるが、
光ファイバを使用することにより制限が増え、検出器の
感度に影響を与える。検出材料と光ファイバとを結合す
ることにより、２つの制限が生じる。すなわち光ファイ
バのコアの直径を考慮した寸法的な制限と、集められた
光が光ファイバに入射するための開口数を考慮した角度
的な制限である。したがって、光ファイバを使用する
と、光ファイバにより受け入れられ伝達される光を発生
できる検出物質の量を制限してしまう。

【０００７】このように、光ファイバにより集められる
光量は、開口数、光の発生位置と光ファイバの対応する
端部との距離、および光の発生箇所から光ファイバの光
軸までの距離の関数となる。例えば、シリカ製の光ファ
イバ（屈折率：約０．２７）と、この光ファイバに光学
的に結合された検出結晶とを用い、ファイバ光軸に対し
て垂直な方向への検出結晶の寸法が、ファイバ光軸に対
して垂直な方向への光ファイバの寸法よりも大きい場
合、放射線の相互作用により光が光ファイバの端部の近
傍で発生したのでなければ、光の一部しか光ファイバへ
入射しない。このため、光ファイバにより受け入れられ
る光量は、光が発生する地点が光ファイバの対応する端
部から約０．５〜１ｍｍ離れると、急激に低下する。

【０００８】周知の光学的放射線検出器は、無機物質か
らなるシンチレータを光電子倍増管に結合して構成され
ている。そのような検出器においては、無機シンチレー
タを直径の大きいブロック状とし、このブロックを光電
子倍増管の光電陰極の直前に配置した構造が採られてい
た。

【０００９】この場合には、シンチレータのブロック
を、高い反射能を有する散乱層または反射層（例えばＭ
ｇＯ層）を内壁面に形成した箱に入れることにより、シ
ンチレータと放射線の相互作用により生じた光を集める
構成も採られている。したがって、光電子倍増管に検出
結晶を結合させた場合には、もしも結晶の厚さが結晶の
断面寸法とほぼ同じかそれより小さく、かつ前記結晶の
断面寸法が光電子倍増管の光電陰極の直径とほぼ同じで
あれば、光を集める上での問題は生じない。

【００１０】しかし、検出結晶の内部で発生した光を、
結晶に結合された光ファイバで集める場合には、前述し
たように光の発生箇所が光ファイバの端部から離れるほ
ど、放射線量測定の信号、すなわち光ファイバで伝達さ
れる光が急激に減少するという問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバを用いた放
射線測定方法の１種としては、以下の文献により、シン
チレーション光を発生するプラスチック光学ファイバを
使用する技術が公知である。（１）ＵＳ−Ａ−４，５５２，４３１に対応するＥＰ−
Ａ−１０７５３２

【００１２】また、放射線量測定においてシンチレーシ
ョン光を発生する光学ファイバの使用は、以下の文献に
より公知である。（２）"Scintillating fibre detector system for spa
cecraft dosimetry", C.P.W. Boeder, L. Adams and R.
Nickson, RADEC '93, Saint Malo, France, 13-16 Sep
t. 1993.

【００１３】また他の文献としては以下のものがある。（３）"Fibre-optic nuclear detector system", techn
ical description, production version 1993-FND-C2,
SENSYS (Sensor System) P.O.Box 411 2200AK NOORDWIJ
K, The Netherlands.

【００１４】文献（１）には、ポリスチレン製のコアを
有し、シンチレーション光を発生する光ファイバを製造
する方法が記載されている。この光ファイバは、一般的
に荷電粒子（電子、陽子、π中間子など）や、高い空間
分解能およびエネルギー分解能を有するｅ^- 、γカロリ
メーターなどの大きな粒子の検出器に使用される。これ
らのカロリメーターは、交互に配置されたファイバの層
と、入射する放射線を変換する吸収素子とから構成され
る。

【００１５】文献（２）、（３）には、高分解能の放射
線量測定装置が記載されており、これら装置では、約１
０ｃｍのシンチレーション光を発する文献（１）記載の
形式の光ファイバが使用されている。このポリマー材料
製のシンチレーション光を発する光ファイバは、γ光子
のエネルギーに関して相互作用能力および変換能力が低
い。したがって、この光ファイバは、放射線変換器とし
て機能する薄いアルミニウム製の円筒内に配置される。

【００１６】放射線に起因するイオン化によってシンチ
レーションファイバから放出される光は、ポリエチレン
製のコアを有するドーピングされていない光ファイバに
より、暗電流の極めて小さいＧａＡｓＰ半導体検出器に
伝達される。

【００１７】他の放射線量測定装置が以下の文献に記載
されている。（４）ＵＳ−Ａ−５，０３０，８３４(Lindmayer et a
l)この文献に記載されている放射線量測定装置では、ド
ーピングされた硫化ストロンチウムのブロックが、ルミ
ネッセンス特性を有する検出素子として使用されてい
る。光学的に励起されるルミネッセンス特性を改善する
ためである。このブロックは、数ｍｍの横幅を有し、直
径０．２ｍｍのシリカ製の光ファイバの端部に配置され
ている。

【００１８】ここで使用されているドーピングされた材
料は、サマリウムまたはユーロピウム等の準安定状態の
準位を有する元素を含む。放射線を受けると、これらの
蓄積レベルにある原子数が、受けた放射線量に比例して
増加する。

【００１９】ＹＡＧレーザーによる光放出が、光ファイ
バを介してＳｒＳブロックに供給され、前記蓄積レベル
を空にすることにより、光を放出させることができ、そ
の発光光量は前記受けた放射線量に比例する。

【００２０】文献（２）、（３）における目的物は、プ
ラスチック製の光ファイバにガイドされた構造体であ
る。しかし、プラスチック材料は、ガンマ線放射に対し
て高い検出感度は有していない。γ放射線を検出するた
めには、ＮａＩまたはＢＧＯ結晶等の原子番号Ｚの大き
い、無機結晶を使用することが好適である。

【００２１】文献（４）において使用されている材料
は、ガンマ線を検出することができる。しかし、光ファ
イバに受け入れられる光を発生することができる有効体
積は非常に制限される。これは前述した問題点と共通で
ある。したがって、光ファイバの端部に結合されるＳｒ
Ｓ結晶のサイズに拘わらず、光ファイバの直径（２００
μｍ）が小さいため、および開口数に対する結晶厚さが
制限されるため、結晶の有効体積は制限される。

【００２２】例えば、光ファイバ（シリカ／シリコーン
ファイバ）の直径が２００μｍであり、その開口角が±
１５゜である場合、光ファイバの入口までの距離が０．
８ｍｍを越えると、光ファイバへ集められる光は急激に
減少する。

【００２３】光ファイバを備えた線量検出器もよく知ら
れている。しかし、これらはルミネッセンス現象を利用
したものではない。これら線量検出器は、放射線により
生じる光ファイバ中の構造的な変位に起因する、光ファ
イバ中の光の吸収現象を利用したものである。

【００２４】このような検出器は感度が低く、使用され
る光ファイバは相当に長くなければならないうえ、放射
線量の累積を検出するものであるから、光ファイバを頻
繁に交換する必要がある。さらに、制限された熱回復効
果および周囲温度により、測定の正確度が妨害される。
本発明の目的は、前述した放射線検出装置の問題を解決
し得る放射線遠隔検出装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線遠隔
検出装置は、無機材料から形成された検出結晶と、この
検出結晶に結合された光ファイバとを具備し、前記検出
結晶の検出効率が結晶の全長に亙って最大値を採り、か
つ前記検出効率は光ファイバの開口数のみによって制限
されるように構成したものである。

【００２６】特に、本発明に係る放射線遠隔検出装置
は、光ファイバと、無機物質からなる検出結晶とを具備
し、前記検出結晶の一端は前記光ファイバに光学的に結
合され、検出結晶は放射線との相互作用により光を発生
して光ファイバへ伝達可能とされており、前記検出結晶
の外周には、検出結晶と光学的に結合された光学的被覆
が形成され、この光学的被覆の屈折率は前記検出結晶の
屈折率よりも小さく、これにより前記検出結晶が発生す
る光は、検出結晶と光学的被覆の界面において全反射さ
れるように構成されていることを特徴とする。

【００２７】文献（５）：ＵＳ−Ａ−４，７８８，４３
６(W. Koechner) には、コアがシンチレーション光を発
生するプラスチックで形成された光ファイバを、ガラス
製のコアを有する光ファイバに光学的に連結した放射線
検出装置が開示されている。しかし、本発明では、プラ
スチック製のシンチレーション光を発生する材料よりも
放射線との相互作用能力が高い無機材料を利用し、この
無機材料を光学的に被覆した構造としている点で異な
る。

【００２８】本発明の望ましい実施例においては、前記
検出結晶の光ファイバ軸線方向に沿う寸法が、検出結晶
の前記軸線に直交する方向に沿う寸法よりも大きくされ
ている。また、本発明の望ましい実施例においては、検
出結晶の前記軸線に直交する方向に沿う寸法は、光ファ
イバのコアの直径とほぼ等しくされている。検出結晶の
寸法が光ファイバのコアの寸法を超えると、光ファイバ
により集められた光の強度が増大する。

【００２９】好ましくは、検出結晶および光学的被覆の
各屈折率は、光学的被覆が設けられた検出結晶の開口数
が、光ファイバの開口数よりも僅かに小さくなるように
設定される。このような設定を行うと、以下に述べるよ
うに、光ファイバの曲率が様々に変化した場合にも、光
ファイバにより集められた光が散乱するおそれを低減で
きる。

【００３０】光学的被覆の外周面は、放射線と検出結晶
との相互作用により発生する光を吸収する層で被覆され
ていることが好ましい。また、放射線遠隔検出装置の検
出感度を高めるために、検出結晶の光ファイバに結合さ
れている端部と反対側の端部は、光を反射可能な層によ
り被覆されていることが望ましい。

【００３１】検出結晶は、シンチレーション光を発する
無機材料で形成されていることが望ましい。シンチレー
ション光を発する無機材料は、ゲルマニウム酸ビスマ
ス、ヨウ化ナトリウム、タングステン酸カルシウム、タ
ングステン酸カドミウム、フッ化セシウム、フッ化カル
シウム、およびヨウ化リチウムから選択可能である。

【００３２】検出結晶は、光励起型のルミネッセンスを
有する無機材料で形成されていてもよい。この光励起型
のルミネッセンスを有する無機材料は、いずれも希土類
元素でドーピングされた、硫化物、シリカ、ゲルマニウ
ム酸化物等の酸化物、光学ガラス、およびフッ化物ガラ
スから選択可能である。

【００３３】光学的被覆は、シリカ、シリカ基ガラス、
有機ガラス、フッ化物ガラス、カルコゲン化合物ガラス
(chalcogenide glasses)、およびポリマー材料から選択
される１種または２種以上の材料で形成されていること
が好ましい。

【００３４】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明に係る放射線
遠隔検出装置の実施例を詳細に説明するが、本発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。図１は、本発明
に係る放射線遠隔検出装置の一実施例を示し、この実施
例は、Ｘ線またはγ線等の放射線２を遠隔検出するもの
である。

【００３５】図１の装置は、コア６および被覆８からな
る光ファイバ４を備えている。光ファイバ４は大きい開
口数、例えば約０．４３（±２５゜に相当）を有するも
のである。図１の装置は、検出結晶１０を有し、この検
出結晶１０の一端は光ファイバ４の端部に光学的に結合
されている。

【００３６】検出結晶１０の外周には光学的被覆１２が
形成されている。検出結晶１０と光学的被覆１２との間
には光学的に結合されており、光学的被覆１２の屈折率
は検出結晶１０の屈折率よりも低くされている。検出結
晶１０は無機材料で形成されている。この無機材料は、
入射放射線を強く吸収する材料であり、この観点からは
プラスチック材料よりも好適である。検出結晶１０は入
射放射線２との相互作用により光を発生し、この光が光
ファイバ４内に導かれるようになっている。

【００３７】検出結晶１０とその外周の光学的被覆１２
とから検出素子１４が構成されており、検出結晶１０と
光学的被覆１２との界面において光が全反射するように
構成されている。これにより、検出結晶１０と入射放射
線２との相互作用により生じかつ隅角(Solid Angle)に
含まれる光は、光ファイバ４内に導入される。

【００３８】図１の例において検出結晶１０は丸棒状を
なしており、検出結晶１０と結合された光ファイバ４の
端部の光軸Ｘと直交する方向における検出結晶１０の寸
法（すなわち直径）は、光ファイバ４のコア６の光軸Ｘ
と直交する方向での寸法（直径）と実質的に同一にされ
ている。

【００３９】この例では、光ファイバ４は光軸Ｘ回りの
回転対称形であり、検出結晶１０も光軸Ｘ回りの回転対
称形であるから、コア６の半径と検出結晶１０の半径は
互いに実質的に等しいことになる。また、これらの半径
は、検出結晶１０の光軸Ｘ方向の長さよりもずっと小さ
くされている。これにより、検出結晶１０の直径が光フ
ァイバ４のコア６の直径よりも大きい場合に比して、よ
り多くの光を光ファイバ４に集めることが可能となる。

【００４０】検出素子１４に光学的被覆１２を設けたこ
とにより、検出結晶１０の全長に亙るどの部位で光が発
生した場合にも、光ファイバ４により集められる光量を
一定化することが可能である。すなわち、検出結晶１０
と放射線２との相互作用により検出結晶１０内のどの部
位Ｐで光が放出されようとも、検出結晶１０の材料その
ものによる光吸収の範囲内で、ほぼ一定の強度の光が光
ファイバ４に伝達される。

【００４１】このように、この放射線遠隔検出装置は検
出結晶１０の有効体積が大きく、検出結晶１０の構成材
料の検出能が高く、光ファイバ４の開口数が大きく、し
かも光学的被覆１２を具備するため、放射線量測定にお
いて良好な感度を有する。

【００４２】図１の実施例において、検出結晶１０はシ
ンチレーション光を発生する無機材料から形成されてい
る。シンチレーション光を発生する無機材料としては、
ゲルマニウム酸ビスマス、ヨウ化ナトリウム、タングス
テン酸カルシウム、タングステン酸カドミウム、フッ化
セシウム、フッ化カルシウム、およびヨウ化リチウムか
ら選択される１種または２種以上の材料が挙げられる。

【００４３】光学的被覆１２は透明なチューブであり、
その屈折率は検出結晶１０の屈折率よりも小さく設定さ
れ、光学的被覆１２は検出結晶１０に光学的に結合され
ている（密着している）。光学的被覆１２の材質は、検
出結晶１０の材料の物理的および熱的な特性を考慮して
決定される。

【００４４】光学的被覆１２の材料としては、シリカ、
シリカ基ガラス、有機ガラス、フッ化物ガラス、カルコ
ゲン化合物ガラス(chalcogenide glasses)、およびポリ
マー材料から選択される１種または２種以上の材料が例
示できる。

【００４５】光ファイバ４の端部を検出素子１４の端部
に結合するには、図中一点鎖線で示すように機械的結合
手段１６を用いてもよいし、図１に示すように、検出素
子１４と光ファイバ４との界面を透明な接着剤１８によ
り接合してもよい。この接着剤１８は、検出素子１４と
光ファイバ４とを接着するだけでなく、検出結晶１０と
コア６との光学的結合を確実にする効果も奏する。

【００４６】図１に示すように、検出素子１４の光ファ
イバ４と反対側の端面には、反射層２０が形成されてい
る。この反射層２０は、放射線２と検出結晶１０との相
互作用により生じた光を反射するものである。この反射
層２０により、光ファイバ４に入射する光量は実質的に
２倍になるから、放射線２の検出感度を増大することが
できる。反射層２０は例えば真空蒸着されたアルミニウ
ム層とされ、その厚さは１００ｎｍ程度でよい。なお、
検出結晶１０として、例えば２ｍｍ角の直方体状または
立方体状の結晶を光ファイバ４の端部に結合した場合に
は、反射層２０はあまり実効がない。

【００４７】検出結晶１０および光学的被覆１２の各屈
折率は、検出素子１４の開口数が光ファイバ４の開口数
よりも僅かに小さくなるように設定されていることが望
ましい。この場合には、光ファイバ４の制限された全反
射角の側で光伝搬が起きる。これにより、光ファイバ４
の曲率が様々に変わっても、光ファイバ４により伝搬さ
れる光信号を妨害するおそれを低減できる。

【００４８】光学的被覆１２の外周にはさらに、吸収層
２２が形成されていることが好ましい。この吸収層２２
は、検出結晶１０と放射線２との相互作用により、検出
結晶１０と光学的被覆１２との界面に向けて、全反射臨
界角を越えた角度で放出された光を吸収するためのもの
である。

【００４９】図１中の位置Ｐは、放射線２と検出結晶１
０との相互作用により光が発生した位置であり、この位
置Ｐから光線２４が発生する。この光線２４は、検出結
晶１０と光学的被覆１２との界面で反射し、次いで反射
層２０で反射され、検出結晶１０と光学的被覆１２との
界面でさらに反射されて、光ファイバ４のコア６に入射
する（図示の実施例では、コア６の屈折率は検出結晶１
０の屈折率と等しくされている）。そして、光線は光フ
ァイバ４に沿って伝搬される。

【００５０】図１中の点線は、光ファイバ４の全反射臨
界角２６を示すものであり、図１の場合では、検出素子
１４に対する全反射臨界角が、全反射臨界角２６よりも
小さくされている。

【００５１】図２は、本発明に係る放射線遠隔検出装置
の第２実施例を示し、この第２実施例は、検出素子１４
中の検出結晶２８が光ルミネッセンスを生じる無機材料
で形成されている点において、図１の第１実施例と異な
っている。

【００５２】励起によりシンチレーション光を発生する
には、励起用放射線３２を発生する放射線源３０、およ
び、ダイクロイックミラー３４が使用される。放射線源
３０から放出された励起用放射線３２は、ダイクロイッ
クミラー３４で反射されて、検出結晶２８と光学的に結
合されている側とは反対側の端面から光ファイバ４に入
射し、検出結晶２８は励起用放射線３２により励起され
る。励起状態にある検出結晶２８に放射線２が入射して
相互作用すると、検出結晶２８から可視光３６が発生
し、光ファイバ４を通過してダイクロイックミラー３４
を通過する。ダイクロイックミラー３４は、励起用放射
線３２の少なくとも一部を反射するとともに、可視光３
６の少なくとも一部を通過させるものである。

【００５３】光励起によりルミネッセンスを生じる材料
は、例えば、ドーピングされた硫化物、またはドーピン
グされたガラス（シリカ、ゲルマニウム酸化物等の酸化
物、光学ガラス、およびフッ化物ガラス）から選択可能
である。いずれの場合もドーパントとしては希土類元素
から選択した１種または２種の元素が使用できる。準安
定状態のエネルギーレベルを有する元素としては、サマ
リウムまたはユーロピウムが使用可能である。

【００５４】一例として、コアの直径が２００μｍまた
は１ｍｍである光ファイバの端部に、ＳｒＳの丸棒状結
晶（文献（４）に記載されている材料である）を固定
し、この丸棒状結晶をシリカ製のチューブに挿入した。
チューブの内径は２００μｍまたは１ｍｍであり、結晶
の外周と光学的に結合させた。この場合において、結晶
固有の吸収を差し引けば、結晶の全長に亙って検出効率
が最大値となった（光ファイバの開口数の制限は受け
る）。

【００５５】本発明に係る放射線遠隔検出装置は、高融
点材料、例えばシリカのチューブを使用して製造するこ
とも可能である。この場合、シンチレーション光を発生
する材料を溶融し、この溶湯中に高融点チューブを浸漬
する。シンチレーション光を発生する材料が結晶化すれ
ば検出素子となるから、高融点チューブの外周壁面に付
着した、シンチレーション光を発生する材料を除去すれ
ばよい。

【００５６】本発明に係る放射線遠隔検出装置として、
シンチレーション光を発生する無機物質（ＮａＩ（Ｔ
ｌ），ＣｓＩ，ＢＧＯ）からなる、直径が例えば２００
〜１０００μｍと小さい丸棒状材料を具備するものも実
施可能である。このような構成によれば、光ファイバに
よる放射線量測定手段として極めて興味深い検出器が得
られる。

【００５７】１ｍｍのスケールでは、高温でチューブ中
に結晶を形成する際の構造上の問題が軽減できる。検出
結晶を構成する丸棒と、光学的被覆１２との光学的結合
が容易に維持される。検出結晶と光学的被覆の熱膨張係
数は互いに近いことが望ましい。

【００５８】光学的被覆内に検出結晶を形成する手段と
しては、注入（射出）加工、加圧加工、引き抜き加工な
ども使用可能である。ただし、検出結晶の材料が加熱溶
融およびそれに続く冷却工程を経ても、その特性を失わ
ないものであることが条件である。光学的被覆を形成す
る材料としては、検出結晶の物性に見合う熱特性、機械
的特性、屈折率を有するシリカ若しくはガラスが例示で
きる。

【００５９】シンチレーション光を発生する無機物質を
検出結晶として使用した場合には、密度が高いために、
シンチレーション光を発生する有機材料よりもγ線の検
出感度が高められる。これは、光ファイバの直径により
断面寸法が制限される検出結晶により、自然放射線を検
出する場合に重要である。

【００６０】同一の検出結晶長さで比較すると、無機材
料のほうが蓄積されるエネルギーが高い。例えば、Ｎａ
Ｉのセンチメートル単位の電子エネルギー蓄積量は、シ
ンチレーション光を発生するプラスチック材料の２．５
倍であり、発光効率は４倍にも達する。光学的被覆は検
出結晶を水分などから保護する役目も果たす。

【００６１】本発明に係る放射線遠隔検出装置は、検出
結晶の外周に光学的被覆を設けたことにより、光ファイ
バを使用した従来の放射線検出装置に比して、格段に性
能が向上できる。

【００６２】本発明の装置では、１０μＳｖ／ｈまたは
１μＳｖ／ｈの検出感度を得ることができる。このよう
な高い検出感度は、従来の装置では得ることが不可能で
あった。また、本発明によれば、核使用環境において作
業員のための線量測定がリアルタイムで可能であり、例
えば、手足の先端や放射能の影響を受けやすい器官のみ
を局部的に線量測定することも可能である。

【００６３】さらに、放射線量に関する光信号を光ファ
イバ４によりリアルタイムで伝達するから、作業中の安
全度を飛躍的に向上することが可能となる。さらにま
た、本発明の装置によれば、多数の部位や多数の測定点
について線量測定を行う場合にも、光ファイバを介して
情報を遠隔伝達することにより最も高価な信号処理シス
テムは１つで済むから、設備コストを低減することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射線遠隔検出装置の一実施例を
示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

２放射線４光ファイバ６コア８被覆１０検出結晶１２光学的被覆１４検出素子２０反射層２２吸収層２４光線２８検出結晶３０放射線源３２励起用放射線３４ダイクロイックミラー３６可視光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ（４）と、無機物質からなる検
出結晶（１０，２８）とを具備し、前記検出結晶（１
０，２８）の一端は前記光ファイバ（４）に光学的に結
合され、前記検出結晶は放射線との相互作用により光を
発生して前記光ファイバへ伝達可能とされた放射線遠隔
検出装置であって、前記検出結晶の外周には、前記検出結晶と光学的に結合
された光学的被覆（１２）が形成され、この光学的被覆
の屈折率は前記検出結晶の屈折率よりも小さく、これに
より前記検出結晶が発生する光は、前記検出結晶と前記
光学的被覆の界面において全反射されるように構成され
ていることを特徴とする放射線遠隔検出装置。
【請求項２】前記検出結晶（１０，２８）の前記光ファ
イバ（４）の軸線（Ｘ）方向に沿う寸法は、検出結晶
（１０，２８）の前記軸線に直交する方向に沿う寸法よ
りも大きいことを特徴とする請求項１記載の放射線遠隔
検出装置。
【請求項３】前記検出結晶（１０，２８）の前記軸線に
直交する方向に沿う寸法は、光ファイバ（４）のコア
（６）の前記軸線に直交する方向に沿う寸法とほぼ等し
くされていることを特徴とする請求項１記載の放射線遠
隔検出装置。
【請求項４】前記検出結晶（１０，２８）および前記光
学的被覆（１２）の各屈折率は、前記光学的被覆（１
２）が設けられた前記検出結晶（１０，２８）の開口数
が、前記光ファイバ（４）の開口数よりも僅かに小さく
なるように設定されていることを特徴とする請求項１記
載の放射線遠隔検出装置。
【請求項５】前記光学的被覆（１２）の外周面は、光を
吸収する吸収層（２２）で被覆されていることを特徴と
する請求項１記載の放射線遠隔検出装置。
【請求項６】前記検出結晶（１０，２８）の前記光ファ
イバ（４）に結合されている端部の反対側の端部は、光
を反射可能な反射層（２０）により被覆されていること
を特徴とする請求項１記載の放射線遠隔検出装置。
【請求項７】前記検出結晶（１０）はシンチレーション
光を発する無機材料で形成されていることを特徴とする
請求項１記載の放射線遠隔検出装置。
【請求項８】前記シンチレーション光を発する無機材料
は、ゲルマニウム酸ビスマス、ヨウ化ナトリウム、タン
グステン酸カルシウム、タングステン酸カドミウム、フ
ッ化セシウム、フッ化カルシウム、およびヨウ化リチウ
ムから選択される１種または２種以上の材料であること
を特徴とする請求項７記載の放射線遠隔検出装置。
【請求項９】前記検出結晶（２８）は、光励起型のルミ
ネッセンスを有する無機材料で形成されていることを特
徴とする請求項１記載の放射線遠隔検出装置。
【請求項１０】前記光励起型のルミネッセンスを有する
無機材料は、いずれも希土類元素でドーピングされた、
硫化物、シリカ、ゲルマニウム酸化物等の酸化物、光学
ガラス、およびフッ化物ガラスから選択される１種また
は２種以上の材料であることを特徴とする請求項９記載
の放射線遠隔検出装置。
【請求項１１】前記光学的被覆（１２）は、シリカ、シ
リカ基ガラス、有機ガラス、フッ化物ガラス、カルコゲ
ン化合物ガラス(chalcogenide glasses)、およびポリマ
ー材料から選択される１種または２種以上の材料で形成
されていることを特徴とする請求項１記載の放射線遠隔
検出装置。