JPH0915335A - 放射線検出器および放射線検出方法 - Google Patents

放射線検出器および放射線検出方法

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JPH0915335A
JPH0915335A JP8082844A JP8284496A JPH0915335A JP H0915335 A JPH0915335 A JP H0915335A JP 8082844 A JP8082844 A JP 8082844A JP 8284496 A JP8284496 A JP 8284496A JP H0915335 A JPH0915335 A JP H0915335A
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JP
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radiation
scintillation
pulse
scintillation fiber
fiber
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JP8082844A
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Toru Oka
徹 岡
Kazunori Ikegami
和律 池上
Kiyoshi Yoda
潔 依田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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
    • G01T1/201—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using scintillating fibres
    • 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
    • G01T1/203—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being made of plastics

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シンチレーションファイバが置かれた環境の
２次元または３次元の放射線分布（放射線源分布および
空間の放射線強度分布）が得られない。 【解決手段】 シンチレーションファイバ１０２ａ，１
０２ｂを含む放射線検出系１００Ａが２次元状または３
次元状に配置されている。マルチチャネル波高分析器１
０９ａ，１０９ｂは、２つの入力信号の到着時間差に応
じた波高を有する信号から、放射線検出系１００Ａにお
ける放射線の入射位置および入射位置における放射線量
率を得る。マイクロコンピュータ１１０は、逆問題解析
を行って放射線源１０１の分布または空間の放射線強度
の分布を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、放射線管理区域
などの放射線のモニタが必要な環境において、シンチレ
ーションファイバを用いて放射線の入射位置および放射
線量率を検出し、検出結果にもとづいて放射線の１次元
分布、２次元分布または３次元分布を得る放射線検出器
および放射線検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２１は例えば「放射線検出器とその応
用」要旨論文集（平成６年１月２６日、高エネルギー物
理学研究所）に示された従来のシンチレーションファイ
バを用いた分布型の放射線検出器を示すブロック図であ
る。図において、１５０３は放射線が入射されると蛍光
を発生するシンチレーションファイバ、１０３ａ，１０
３ｂはシンチレーションファイバ１５０３の両端に接続
された受光素子、１０４ａ，１０４ｂは受光素子１０３
ａ，１０３ｂが出力する電気パルスを増幅する増幅器、
１０５ａ，１０５ｂは増幅器１０４ａ，１０４ｂが出力
する信号の波形整形を行うコンスタントフラクションデ
ィスクリミネータ、１０６ａは一方のコンスタントフラ
クションディスクリミネータ１０５ｂが出力する信号を
遅延する信号遅延回路、１０７ａは入力する２つの信号
の到着時間差に応じた波高を有する信号を生成する時間
波高変換器、１０８ａは時間波高変換器１０７ａの出力
をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換器、１０９ａはＡ−Ｄ変換
器１０８ａの出力にもとづいて波高弁別を行うマルチチ
ャネル波高分析器である。なお、図２１には、コリメー
トされた放射線１５０１、およびシンチレーションファ
イバ１５０３で発生した蛍光によって生じた光パルス１
５０２ａ，１５０２ｂも示されている。
【０００３】次に動作について説明する。放射線１５０
１がシンチレーションファイバ１５０３に入射すると、
シンチレーションファイバ１５０３内で蛍光が発生す
る。発生した蛍光は、光パルス１５０２ａ，１５０２ｂ
として、シンチレーションファイバ１５０３の両端に伝
搬する。各光パルス１５０２ａ，１５０２ｂが受光素子
１０３ａ，１０３ｂに入力されると、受光素子１０３
ａ，１０３ｂは、各光パルス１５０２ａ，１５０２ｂを
電気パルスに変換する。各電気パルスは、増幅器１０４
ａ，１０４ｂで増幅された後、コンスタントフラクショ
ンディスクリミネータ１０５ａ，１０５ｂに入力する。
コンスタントフラクションディスクリミネータ１０５
ａ，１０５ｂは、入力された各信号の波形整形を行う。
【０００４】一方のコンスタントフラクションディスク
リミネータ１０５ａから出力される信号は直接時間波高
変換器１０７ａに入力するが、他方のコンスタントフラ
クションディスクリミネータ１０５ｂから出力される信
号は、信号遅延回路１０６ａを介して時間波高変換器１
０７ａに入力する。時間波高変換器１０７ａは、２つの
信号の到着時間の差に応じた波高を有する信号を出力す
る。なお、信号遅延回路１０６ａは、放射線１５０１が
シンチレーションファイバ１５０３におけるどの位置に
入力しても、コンスタントフラクションディスクリミネ
ータ１０５ａから出力される一方の信号がコンスタント
フラクションディスクリミネータ１０５ｂからの他方の
信号よりも早く時間波高変換器１０７ａに到着すること
を保証するために設けられている。
【０００５】Ａ−Ｄ変換器１０８ａは、時間波高変換器
１０７ａが出力する信号をＡ−Ｄ変換した後、マルチチ
ャネル波高分析器１０９ａに供給する。マルチチャネル
波高分析器１０９ａは、入力される信号の波高にもとづ
いて放射線の入射位置を特定する。マルチチャネル波高
分析器１０９ａに入力される信号の波高は、各光パルス
１５０２ａ，１５０２ｂが各受光素子１０３ａ，１０３
ｂに到達する時間の差に比例している。到達時間差はシ
ンチレーションファイバ１５０３における放射線１５０
１の入射位置に対応しているので、マルチチャネル波高
分析器１０９ａは、入力される信号の波高にもとづいて
放射線１５０１の入射位置を特定することができる。
【０００６】マルチチャネル波高分析器１０９ａは、シ
ンチレーションファイバ１５０３の複数位置に放射線１
５０１が入力しても、波高弁別を実行することによって
それぞれの放射線１５０１の入射位置を認識することが
できる。また、パルスのカウント数によって線量率（単
位時間当たりの入射線量）を検出することもできる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出器は
以上のように構成されているので、シンチレーションフ
ァイバ１５０３上の１次元の放射線分布情報しか得られ
ず、シンチレーションファイバ１５０３が置かれた環境
の２次元または３次元の放射線分布（放射線源分布およ
び空間の放射線強度分布）は得られないという課題があ
った。また、広範囲にわたる空間の１次元分布が得られ
ないという課題があった。
【０００８】なお、図２１に示された放射線検出器を多
数用いれば放射線の２次元分布、３次元分布を得ること
は可能であるが、コストが上昇する。また、シンチレー
ションファイバの伝送特性等がよくないので広範囲にわ
たる放射線分布の測定を行うことは困難である。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、低コストで放射線の１次元分布、
２次元分布または３次元分布を得て、放射線管理区域等
の安全性をより高めることができる放射線検出器および
放射線検出方法を得ることを目的とする。
【００１０】また、以下のような放射線検出器または放
射線検出方法を得ることを目的とする。 （１）放射線情報の逆問題解析時に扱う変数を少なくし
て、放射線源の推定結果の誤差と解析時間を低減できる
放射線検出器。 （２）シンチレーションファイバで生じた光パルスの損
失を少なく抑えかつ広範囲の放射線測定を行うことがで
きる放射線検出器。 （３）シンチレーションファイバで生じた光パルスの損
失を簡単に補償することができる放射線検出器。 （４）シンチレーションファイバにおいて発生する光パ
ルスの光量を増大できる放射線検出器。 （５）シンチレーションファイバからの光パルスを高能
率で伝送用光ファイバに伝達できる放射線検出器。 （６）シンチレーションファイバ内での放射線の捕獲能
率を向上した放射線検出器。 （７）高エネルギーの放射線に対してシンチレーション
ファイバ束における光の反応効率を高めることができ、
また、放射線エネルギーの検出感度を上げることができ
る放射線検出器。 （８）シンチレーションファイバからの光パルスをより
高い効率で伝送用光ファイバへ導出できる放射線検出
器。 （９）放射線情報の逆問題解析によって放射線分布検出
を高精度で実行できる放射線検出方法。 （１０）測定値および計算値を用いて、放射線情報の逆
問題解析によって放射線源の位置を高精度で推定できる
放射線検出方法。 （１１）放射線源の位置を容易に確認できる放射線検出
方法。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る放射線検出器は、シンチレーションファイバを含む放
射線検出系が２次元状または３次元状に配置されている
ものである。
【００１２】請求項２記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線分析器が求めた放射線の入射位置および入射
位置における放射線量率にもとづいて逆問題解析を行っ
て放射線源または空間の放射線強度の分布を推定する解
析手段をさらに備えたものである。
【００１３】請求項３記載の発明に係る放射線検出器
は、シンチレーションファイバの長手方向に対して直交
する方向に放射線を通過させる放射線指向通過手段を備
えたものである。
【００１４】請求項４記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が、シンチレーションファイバによる
放射線検出部と放射線検出部からの光パルスを伝送し放
射線に反応しない伝送用光ファイバとを含む構成になっ
ているものである。
【００１５】請求項５記載の発明に係る放射線検出器
は、光パルスを増幅する中継増幅器が放射線検出系の中
途に設けられているものである。
【００１６】請求項６記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出部が、複数のシンチレーションファイバ
が束ねられたシンチレーションファイバ束とその両端に
接続されている伝送用光ファイバとを含む構成になって
いるものである。
【００１７】請求項７記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が、複数のシンチレーションファイバ
が束ねられたシンチレーションファイバ束と、シンチレ
ーションファイバ束の両端に接続されたライトガイド
と、各ライトガイドの他端に挿入された波長シフト用光
ファイバとを含む構成になっているものである。
【００１８】請求項８記載の発明に係る放射線検出器
は、シンチレーションファイバのクラッディング外周に
反射材層が設けられているものである。
【００１９】請求項９記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が、それぞれシンチレーションファイ
バと伝送用光ファイバとが交互につなぎ合わされた複数
のものが光パルスの伝搬方向とは直交する方向で複数の
シンチレーションファイバが存在するように束ねられて
いるものである。
【００２０】請求項１０記載の発明に係る放射線検出器
は、ライトガイドに接続される波長シフト用光ファイバ
が、ライトガイド内でらせん状に巻かれている構成にな
っているものである。
【００２１】請求項１１記載の発明に係る放射線検出方
法は、複数の要素に分割された対象領域の周囲における
放射線強度分布を測定してその放射線強度分布に応じた
パターンベクトルを作成するステップと、各要素の中心
に放射線源があると仮定した場合に測定されるであろう
放射線強度分布の計算パターンベクトルを算出するステ
ップと、測定された放射線強度分布に応じたパターンベ
クトルの向きに最も近い向きを持つ計算パターンベクト
ルが生成されたときに仮定された放射線源の位置を確定
するステップと、確定された各放射線源の位置にもとづ
いて対象領域の２次元または３次元の放射線源分布を作
成するステップとを備えたものである。
【００２２】請求項１２記載の発明に係る放射線検出方
法は、２次元または３次元の放射線源分布から空間の放
射線強度分布を算出するステップと、放射線強度分布を
表示するステップとをさらに備えたものである。
【００２３】請求項１３記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が１次元状に配置され、シンチレーシ
ョンファイバの長手方向に対して直交する方向に放射線
を通過させる放射線指向通過手段を備えたものである。
【００２４】請求項１４記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が、１次元状に配置されるとともに、
シンチレーションファイバによる放射線検出部と、放射
線検出部とつなぎ合わされた放射線に反応しない伝送用
光ファイバとを含む構成になっているものである。
【００２５】請求項１５記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が１次元状に配置され、光パルスを増
幅する中継増幅器が放射線検出系の中途に設けられてい
るものである。
【００２６】請求項１６記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が、１次元状に配置され、複数のシン
チレーションファイバが束ねられたシンチレーションフ
ァイバ束とその両端に接続されている伝送用光ファイバ
とを含む構成になっているものである。
【００２７】請求項１７記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が、１次元状に配置され、複数のシン
チレーションファイバが束ねられたシンチレーションフ
ァイバ束と、シンチレーションファイバ束の両端に接続
されたライトガイドと、各ライトガイドの他端に挿入さ
れた波長シフト用光ファイバとを含む構成になっている
ものである。
【００２８】請求項１８記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が１次元状に配置され、シンチレーシ
ョンファイバのクラッディング外周に反射材層が設けら
れているものである。
【００２９】請求項１９記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が、１次元状に配置され、それぞれシ
ンチレーションファイバと伝送用光ファイバとが交互に
つなぎ合わされた複数のものが光パルスの伝搬方向とは
直交する方向で複数のシンチレーションファイバが存在
するように束ねられているものである。
【００３０】請求項２０記載の発明に係る放射線検出器
は、放射線検出系が１次元状に配置され、ライトガイド
に接続される波長シフト用光ファイバが、ライトガイド
内でらせん状に巻かれている構成になっているものであ
る。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による放
射線検出器を示すブロック図である。図において、１０
１は測定対象となる放射線源、１０２ａ，１０２ｂはモ
ニタが必要とされる環境、すなわちモニタ環境の辺に沿
って３次元的にそれぞれ配置された放射線検出部を構成
するシンチレーションファイバ、１０３ａ，１０３ｂは
シンチレーションファイバ１０２ａの両端に接続された
受光素子、１０３ｃ，１０３ｄはシンチレーションファ
イバ１０２ｂの両端に接続された受光素子、１０４ａ，
１０４ｂは受光素子１０３ａ，１０３ｂが出力する電気
パルスを増幅する増幅器、１０４ｃ，１０４ｄは受光素
子１０３ｃ，１０３ｄが出力する電気パルスを増幅する
増幅器である。１００Ａはシンチレーションファイバ１
０２ａ，１０２ｂを含む放射線検出系である。
【００３２】１０５ａ，１０５ｂは増幅器１０４ａ，１
０４ｂが出力する信号の波形整形を行うコンスタントフ
ラクションディスクリミネータ、１０５ｃ，１０５ｄは
増幅器１０４ｃ，１０４ｄが出力する信号の波形整形を
行うコンスタントフラクションディスクリミネータ、１
０６ａはコンスタントフラクションディスクリミネータ
１０５ｂが出力する信号を遅延する信号遅延回路、１０
６ｂはコンスタントフラクションディスクリミネータ１
０５ｄが出力する信号を遅延する信号遅延回路、１０７
ａはコンスタントフラクションディスクリミネータ１０
５ａからの信号の到着時間と信号遅延回路１０６ａから
の信号の到着時間との差に応じた波高を有する信号を生
成する時間波高変換器、１０７ｂはコンスタントフラク
ションディスクリミネータ１０５ｃからの信号の到着時
間と信号遅延回路１０６ｂからの信号の到着時間との差
に応じた波高を有する信号を生成する時間波高変換器、
１０８ａ，１０８ｂは時間波高変換器１０７ａ，１０７
ｂの出力をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換器、１０９ａ，１
０９ｂはＡ−Ｄ変換器１０８ａ，１０８ｂの出力にもと
づいて波高弁別を行うマルチチャネル波高分析器であ
る。なお、マルチチャネル波高分析器１０９ａ，１０９
ｂは放射線分析器の一実現例である。
【００３３】１１０はマルチチャネル波高分析器１０９
ａ，１０９ｂの出力にもとづいて逆問題解析を行い放射
線源１０１の２次元分布または３次元分布を推定するマ
イクロコンピュータ、１２１は推定された放射線源１０
１の位置や放射線源１０１の２次元分布および３次元分
布から計算された空間の放射線強度を表示するＣＲＴデ
ィスプレイなどの表示器である。なお、マイクロコンピ
ュータ１１０は解析手段の一実現例である。
【００３４】次に動作について説明する。マイクロコン
ピュータ１１０は、３次元配置されたシンチレーション
ファイバ１０２ａ，１０２ｂで検出された放射線の入射
位置と線量との情報から３次元の放射線分布を推定する
ために、逆問題解析手法の一つであるサンプルドパター
ンマッチング（Ｓａｍｐｌｅｄ ｐａｔｔｅｒｎ ｍａ
ｔｃｈｉｎｇ）法を用いる。サンプルドパターンマッチ
ング法は、モニタ環境空間をいくつかの要素に分割し、
各要素に放射線源１０１が存在すると仮定した場合の放
射線強度分布パターンを計算し、実際測定された放射線
強度分布パターンに最も近い計算による放射線強度分布
パターンに対応した放射線源１０１の位置を逐次的に探
索する手法である。実際測定された放射線強度分布パタ
ーンと計算による放射線強度分布パターンとの一致度が
最大に達したときに探索を終了する。この方法によれ
ば、放射線源１０１が複数存在しても各位置が推定され
る。また、各放射線源１０１の位置が特定されれば、モ
ニタ環境における放射線強度の３次元分布が得られる。
【００３５】次に、サンプルドパターンマッチング法に
ついてより詳しく説明する。説明を簡単にするために２
次元分布の推定を例にする。図２に示すように、分布推
定の対象となる対象領域１１１を９個の要素に分割し、
要素名を図に示すように１，２，・・・，９とする。対
象領域１１１の外周に１２個の放射線検出部Ａ１，Ａ
２，・・・，Ａ１２が設けられていると仮定する。そし
て、各放射線検出部Ａ１〜Ａ１２による実際の放射線強
度の測定結果をａ１，ａ２，・・・，ａ１２とし、測定
された放射線強度分布のパターンベクトルＡをＡ＝（ａ
１，ａ２，・・・，ａ１２）とおく。
【００３６】次いで、ある要素の中心に単位強度の放射
線源１０１が存在すると仮定し、このとき外周に置かれ
た各放射線検出部Ａ１〜Ａ１２で測定されるであろう値
を理論計算より求める。測定されるであろう値すなわち
理論値をｂ１，ｂ２，・・・，ｂ１２とし、計算された
放射線強度分布のパターンベクトルＢをＢ＝（ｂ１，ｂ
２，・・・，ｂ１２）と定義する。放射線強度は距離の
２乗に逆比例するので、ベクトルＢを算出することは容
易である。そして、それぞれの要素の中心に単位強度の
放射線源が存在すると仮定した場合の各パターンベクト
ルＢを求める。さらに、実測によるパターンベクトルＡ
の向きに最も近い向きを持つパターンベクトルＢを求め
る。
【００３７】２つのベクトルＡ，Ｂの内積Ａ・Ｂは、 Ａ・Ｂ＝ｃｏｓθ×（｜Ａ｜｜Ｂ｜） と表されるので、θを最小にするパターンベクトルＢを
求める。すなわち、 ｃｏｓθ＝Ａ・Ｂ／（｜Ａ｜｜Ｂ｜） を最大にするパターンベクトルＢを求める。ここで、｜
Ａ｜，｜Ｂ｜はベクトルＡ，Ｂの大きさを示す。なお、
仮定される放射線源１０１の個数は複数であってもよ
い。
【００３８】具体的には、まず、線源数を「１」として
どの位置に放射線源１０１をおくと、ｃｏｓθが最大に
なるかを調べる。そして、ｃｏｓθを最大にする位置に
放射線源１０１があるとする。次に、線源数を「２」と
する。すなわち、２個目の放射線源１０１の存在を各要
素の中心に仮定して、さらにｃｏｓθを大きくする位置
があるか否か調べる。もしあれば、２個目の放射線源１
０１がその位置にあるとする。次いで、ｃｏｓθが最大
に達するまで、さらに放射線源１０１の存在を各要素の
中心に仮定してｃｏｓθを調べる処理を繰り返す。
【００３９】図３は図２に示すモデルを用いた場合のサ
ンプルドパターンマッチング法の処理の手順を示すフロ
ーチャートである。まず、パターンベクトル測定ステッ
プにおいて、放射線検出部で測定された放射線強度分布
にもとづいてパターンベクトルＡを作成する（ステップ
ＳＴ１）。続いて、パターンベクトル作成ステップにお
いて、要素ｉ（ｉ＝１〜９）の中心に放射線源１０１が
あると仮定し、各パターンベクトルＢを作成する（ステ
ップＳＴ２）。
【００４０】そして、放射線源設定ステップにおいて、
ｃｏｓθの最大値を与えるパターンベクトルＢを作成し
たときに放射線源１０１があると仮定した要素の中心
に、放射線源１０１があることを確定する（ステップＳ
Ｔ３）。さらに、パターンベクトル計算ステップにおい
て、放射線源１０１があると確定された要素以外の各要
素の中心に次の放射線源１０１の存在を仮定した場合の
各パターンベクトルＢを計算する（ステップＳＴ４）。
【００４１】計算ステップにおいて、各パターンベクト
ルＢに応じたｃｏｓθを計算する（ステップＳＴ５）。
そして、増加判定ステップにおいて、ステップＳＴ３で
得られているｃｏｓθの最大値に対して、その値よりも
大きいｃｏｓθを与えるパターンベクトルＢがあるか否
か調べる（ステップＳＴ６）。そのようなパターンベク
トルＢがない場合にはステップＳＴ７に移行する。その
ようなパターンベクトルＢがある場合には、ステップＳ
Ｔ３以下の処理を繰り返し実行する。放射線源分布作成
ステップにおいて、ステップＳＴ３で確定された各放射
線源１０１の位置を用いて放射線源分布を作成する（ス
テップＳＴ７）。
【００４２】なお、ここでは説明を簡単にするため対象
領域を９分割したが、より高精度な推定を行うには要素
数を増やせばよい。また、同様の処理で、放射線の３次
元分布を推定できる。
【００４３】この方法では、仮定される放射線源１０１
の強度はすべての要素において一定とされている。従っ
て、強度が大きい放射線源１０１が実在する場合には、
いくつかの強度が小さい放射線源が、実在する放射線源
１０１の位置およびそのまわりの複数要素内に存在する
と認識されるはずである。よって、要素数が少なければ
得られた放射線源分布に誤差が生ずる可能性があるが、
要素数を多くすれば、強度が大きい放射線源１０１に起
因する複数の放射線源の位置が狭い領域に特定されるの
で、誤差は小さくなると考えられる。
【００４４】次に、図１に示された放射線検出器の動作
について説明する。シンチレーションファイバ１０２
ａ，１０２ｂに入射した放射線の入射位置と線量の検出
方法は、シンチレーションファイバ１０２ａ，１０２ｂ
のいずれについても同様であるから、ここではシンチレ
ーションファイバ１０２ａについてのみ説明する。
【００４５】１つの放射線がシンチレーションファイバ
１０２ａに入射するとシンチレーションファイバ１０２
ａ内で蛍光が起こり、蛍光によって発生した光パルスが
シンチレーションファイバ１０２ａの両端に向かって伝
搬する。光パルスはシンチレーションファイバ１０２ａ
内を伝搬した後、受光素子１０３ａ，１０３ｂに入射す
る。受光素子１０３ａ，１０３ｂは、光パルスを電気パ
ルスに変換する。受光素子１０３ａ，１０３ｂからの電
気信号は、増幅器１０４ａ，１０４ｂで増幅され、コン
スタントフラクションディスクリミネータ１０５ａ，１
０５ｂに入力する。コンスタントフラクションディスク
リミネータ１０５ａ，１０５ｂは、入力した信号をタイ
ミングパルスとして適当な波形に整える。
【００４６】信号遅延回路１０６ａは、コンスタントフ
ラクションディスクリミネータ１０５ｂの出力信号をｎ
＋ｔだけ遅らせて出力する。ここで、ｎは光パルスがシ
ンチレーションファイバ１０２ａの全長を伝搬する時
間、ｔは時間波高変換器１０７ａに入力される２つの信
号が必ず持たなければいけない遅延時間である。すなわ
ち、ｎは一方の信号が他方の信号よりも早く時間波高変
換器１０７ａに到着することを保証するための時間であ
り、ｔは時間波高変換器１０７ａの不感期間に相当する
時間である。時間波高変換器１０７ａは、コンスタント
フラクションディスクリミネータ１０５ａから入力され
る信号の到着時間と信号遅延回路１０６ａから入力され
る信号の到着時間との差に比例した電気パルスを出力す
る。
【００４７】Ａ−Ｄ変換器１０８ａは、時間波高変換器
１０７ａからの信号をＡ−Ｄ変換した後、マルチチャネ
ル波高分析器１０９ａに供給する。マルチチャネル波高
分析器１０９ａは、Ａ−Ｄ変換器１０８ａからのディジ
タル信号を波高値別に計数する。
【００４８】Ａ−Ｄ変換器１０８ａからのディジタル信
号が示す波高値は放射線の入射位置に対応し、ディジタ
ル信号の入力数は放射線の線量に対応しているので、デ
ィジタル信号を波高値別に計数すれば、放射線の入射位
置と線量が測定できる。マイクロコンピュータ１１０
は、マルチチャネル波高分析器１０９ａから放射線の入
射位置と線量とに関する情報を入力する。また、マルチ
チャネル波高分析器１０９ｂからも放射線の入射位置と
線量とに関する情報を入力する。そして、マイクロコン
ピュータ１１０は、上述したサンプルドパターンマッチ
ング法を実行する。すなわち、入力した放射線の入射位
置と線量とからパターンベクトルＡを作成する。各入射
位置は、パターンベクトルＡにおける要素Ａｉのｉに対
応し、線量は｜Ａｉ｜に対応する。さらに、上述した方
法によって各パターンベクトルＢを作成し、ｃｏｓθを
最大にするパターンベクトルＢを順次求め、求められた
パターンベクトルＢに対応する放射線源１０１の位置を
順次確定する。このようにして、モニタ環境内の放射線
源１０１の３次元分布を知ることができる。
【００４９】放射線源分布を知ることができれば、空間
の放射線強度分布は容易に計算できる。放射線強度は放
射線源１０１からの距離の２乗に逆比例するからであ
る。モニタ環境内に障害物がある場合には、障害物によ
る放射線の挙動をあらかじめ把握し、計算された放射線
強度分布に障害物による放射線の挙動を反映すればよ
い。表示器１２１は、マイクロコンピュータ１１０から
放射線源分布および空間の放射線強度分布を入力し、表
示要求に応じてそれらを表示する。
【００５０】放射線源１０１は通常周囲環境に放射線を
リークしないように遮蔽されているが、何らかの事故に
より安全基準を超える放射線が周囲環境にリークする可
能性もある。放射線がリークした場合には、上述したよ
うに放射線がリークを生じている放射線源１０１の位置
を推定すれば、放射線のリークに対する対応、例えば遮
蔽箇所の修復を、迅速かつ安全に遂行できる。また、放
射線源１０１の位置の推定結果が表示器１２１に表示さ
れれば、放射線のリークをより容易に発見でき、対応措
置を迅速にとることができる。
【００５１】実施の形態２．実施の形態１では、２本の
シンチレーションファイバ１０２ａ，１０２ｂが図１に
示されるように配置されていたが、シンチレーションフ
ァイバ１０２ａ，１０２ｂが配置されていない辺に沿っ
てさらに他のシンチレーションファイバを配置してもよ
い。
【００５２】また、シンチレーションファイバの位置が
把握できていればどのように配置してもよいが、できる
だけ放射線分布の推定誤差が少なくなるように配置する
ことが望ましい。図４および図５は、シンチレーション
ファイバ１０２ｃ，１０２ｄの好ましい配置例を示す説
明図である。図４には、複数本のシンチレーションファ
イバ１０２ｃが一定の間隔をおいて並べられた放射線検
出系１００Ｂが示されている。図５には、一本のらせん
状に巻かれたシンチレーションファイバ１０２ｄによる
放射線検出系１００Ｃが示されている。
【００５３】なお、各シンチレーションファイバ１０２
ｃ，１０２ｄの両端には、図１に示されたような受光素
子１０３ａ〜１０３ｄ、増幅器１０４ａ〜１０４ｄ、コ
ンスタントフラクションディスクリミネータ１０５ａ〜
１０５ｄ、信号遅延回路１０６ａ，１０６ｂ、時間波高
変換器１０７ａ，１０７ｂ、Ａ−Ｄ変換器１０８ａ，１
０８ｂ、マルチチャネル波高分析器１０９ａ，１０９
ｂ、マイクロコンピュータ１１０および表示器１２１な
どを含む計測部分が接続される。そして、マイクロコン
ピュータ１１０は、逆問題解析を実行する。
【００５４】実施の形態３．実施の形態１および実施の
形態２による放射線検出器にバーチャルリアリティを適
用してもよい。すなわち、放射線管理区域等のモニタ環
境の実際の映像に対して、推定された放射線分布を重ね
合わせてもよい。例えば、推定された放射線源の位置に
特定マークを重ね合わせたり、放射線強度分布に応じた
映像を重ね合わせる。そのようにすれば、放射線管理区
域等の作業員は、バーチャルリアリティ表示された映像
を確認しながら修復作業等を進めることができ、より安
全に作業を遂行できる。
【００５５】実施の形態４．図６はこの発明の実施の形
態４による放射線検出器の要部を示す平面図である。図
において、１０２はシンチレーションファイバ、１０１
ａ，１０１ｂは放射線分布の推定の対象領域１１１内に
存在する放射線源である。１００Ｄはシンチレーション
ファイバ１０２による放射線検出系を示す。
【００５６】シンチレーションファイバ１０２の両端に
は図１に示すような計測部分が接続される。従って、マ
イクロコンピュータ１１０は、シンチレーションファイ
バ１０２における放射線の入射位置と線量の情報とを用
いてサンプルドパターンマッチング法を実行し、モニタ
環境下の放射線の２次元分布を推定することができる。
従来の放射線検出器ではシンチレーションファイバ上で
の放射線分布しか知り得なかったが、この実施の形態４
によれば、２次元空間内の放射線分布を得ることができ
る。
【００５７】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５による放射線検出器におけるシンチレーションファ
イバの近傍を示す断面図である。図において、１０２は
シンチレーションファイバ、３０２は鉛のコリメータ、
３０４はコリメート穴である。コリメータ３０２は放射
線指向通過手段の一実現例である。なお、シンチレーシ
ョンファイバ１０２の両端には図１に示すような計測部
分が接続される。また、シンチレーションファイバ１０
２は２次元配置または３次元配置される。そして、マイ
クロコンピュータ１１０は、逆問題解析を実行する。
【００５８】次に動作について説明する。放射線源１０
１から放出された放射線は４π方向へと拡がる。すなわ
ち、等方的に広がる。しかし、ここでは、シンチレーシ
ョンファイバ１０２よりも線源側に鉛のコリメータ３０
２が配置されているので、シンチレーションファイバ１
０２に入射しようとする放射線のほとんどがコリメート
穴３０４を通過する。従って、シンチレーションファイ
バ１０２への放射線は、シンチレーションファイバ１０
２に対してほぼ垂直に入射する。よって、この実施の形
態５によれば、シンチレーションファイバ１０２とコリ
メータ３０２とによる放射線検出系は、ファイバ配置に
対して垂直方向の指向性をもつことになる。なお、計測
部分は実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００５９】コリメータ３０２が配置されていない場合
には、１つの放射線源１０１からの放射線はあらゆる方
向からシンチレーションファイバ１０２に入射する。換
言すれば、１つの放射線源１０１からの放射線は随所か
らシンチレーションファイバ１０２に入射する。すなわ
ち、１つの放射線源１０１に起因する放射線の入射位置
が多くなるので、逆問題解析における変数が増加する。
しかし、この実施の形態５のように放射線検出系が指向
性を持てば、放射線の入射位置が減るので逆問題解析に
おける変数が減る。その結果、解析時間と放射線源１０
１の位置の推定結果の誤差とが減少する。なお、図７に
示された形態は、上記の各実施の形態１から実施の形態
４におけるシンチレーションファイバに適用できる。
【００６０】実施の形態６．図８（Ａ），図８（Ｂ）は
この発明の実施の形態６による放射線検出器におけるシ
ンチレーションファイバの近傍を示す斜視図、図８
（Ｃ）はコリメータの作用を説明するための説明図であ
る。図において、３０５は一定の隙間３０７を隔てて複
数個配置された鉛の遮蔽体３０６からなるコリメータ、
３０８は例えば発泡プラスチックのような放射線を吸収
しにくい物質３０９を隔てて複数個配置された鉛の遮蔽
体３０６からなるコリメータである。コリメータ３０
５，３０８の中央にはシンチレーションファイバ１０２
が貫通している。なお、シンチレーションファイバ１０
２の両端には図１に示すような計測部分が接続される。
また、シンチレーションファイバ１０２は２次元配置ま
たは３次元配置される。そして、マイクロコンピュータ
１１０は、逆問題解析を実行する。なお、コリメータ３
０５，３０８は放射線指向通過手段の一実現例である。
【００６１】次に動作について説明する。シンチレーシ
ョンファイバ１０２の周囲に部分的に遮蔽体３０６が配
置されているので、シンチレーションファイバ１０２に
は、隙間３０７または放射線を吸収しにくい物質３０９
のみを介して放射線が入射する。すなわち、シンチレー
ションファイバ１０２は、実質的に、隙間３０７または
放射線を吸収しにくい物質３０９を含む平面から入射し
ようとする放射線のみに感度を有する。そして、計測部
分は、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００６２】図８（Ｃ）に示すように、シンチレーショ
ンファイバ１０２が３次元配置された場合には、マルチ
チャネル波高分析器およびマイクロコンピュータは、ｘ
軸方向に配置されたシンチレーションファイバ１０２を
介して放射線源１０１のｘ座標値ｘ0 を、ｙ軸方向に配
置されたシンチレーションファイバ１０２を介して放射
線源１０１のｙ座標値ｙ0 を、そして、ｚ軸方向に配置
されたシンチレーションファイバ１０２を介して放射線
源１０１のｚ座標値ｚ0 を認識できる。すなわち、放射
線源１０１の位置を直ちに認識できる。また、放射線の
入射位置が限定されるので逆問題解析における変数が減
る。その結果、解析時間と放射線源１０１の位置の推定
結果の誤差とが減少する。図８（Ｂ）に示されたよう
に、放射線を吸収しにくい物質３０９で遮蔽体３０６が
挟まれている場合には、コリメータ３０８の形態は容易
に維持される。なお、図８に示された形態は、上記の各
実施の形態１から実施の形態４におけるシンチレーショ
ンファイバに適用できる。
【００６３】実施の形態７．図９はこの発明の実施の形
態７による放射線検出器の要部を示す正面図である。図
において、４０１は放射線検出部を構成するシンチレー
ションファイバ、４０２は光パルスを伝送する伝送用光
ファイバである。伝送用光ファイバ４０２とシンチレー
ションファイバ４０１とで構成される放射線検出系４０
０Ａは、モニタ環境に設置される。放射線検出系４００
Ａの両端には、図１に示すような計測部分が接続され
る。そして、放射線検出系４００Ａは２次元配置または
３次元配置される。また、伝送用光ファイバ４０２とし
て、放射線が入射しても反応しないものが用いられる。
【００６４】シンチレーションファイバは一般に伝送損
失が大きい。よって、長いシンチレーションファイバを
用いると、その両端に設けられた受光素子に入力する光
パルスの光量が低下してしまう。すなわち、シンチレー
ションファイバ単体で広範囲にわたるモニタ環境の放射
線分布を測定することは困難である。そこで、図９に示
すように、複数本の放射線に対して感度を有するシンチ
レーションファイバ４０１と複数本のシンチレーション
機能を持たない伝送用光ファイバ４０２とを交互に接続
し、１本あたりのシンチレーションファイバ４０１の長
さを制限することが考えられる。そのようにすれば、シ
ンチレーションファイバ４０１の長さは短くて済むの
で、シンチレーションファイバ４０１による伝送損失が
抑えられる。なお、計測部分は、実施の形態１の場合と
同様に動作する。
【００６５】このような構成によれば、広範囲にわたっ
て放射線検出系を設置しても光パルスの伝送損失は大き
くならないので、広範囲にわたるモニタ環境の多点測定
型の放射線モニタを実現することができる。なお、多点
測定型とは、放射線検出系において放射線に対して感度
を有する放射線検出部が離散的に存在するタイプであ
る。また、この実施の形態７によれば、各シンチレーシ
ョンファイバ４０１ごとに受光素子を接続する必要がな
いのでコストが低減する。ここで、各シンチレーション
ファイバ４０１相互の間隔は、放射線源位置推定に要求
される分解能や放射線測定範囲に応じて決定される。
【００６６】伝送用光ファイバ４０２として伝送損失が
小さい石英系のファイバを用いることが望ましい。そし
て、コア径がシンチレーションファイバ４０１の径と同
じであって、開口数がシンチレーションファイバ４０１
の開口数に近い伝送用光ファイバ４０２を用いれば、接
続損失を小さくすることができる。また、シンチレーシ
ョンファイバ４０１と伝送用光ファイバ４０２とを接続
するためにシリコン系の接着剤が用いられる。または、
ＪＩＳ規格のＦＯ１型コネクタのような低接続損失のコ
ネクタが用いられる。なお、図９に示された放射線検出
系４００Ａを、放射線の１次元分布測定に適用すること
もできる。放射線の１次元分布測定に適用される場合に
は、放射線検出系４００Ａは、１次元配置される。ま
た、その場合の計測部分として、図２１に示された計測
部分を用いることができる。
【００６７】実施の形態８．図１０はこの発明の実施の
形態８による放射線検出器の要部を示す正面図である。
図において、５０１はそれぞれがシンチレーションファ
イバ４０１と伝送用光ファイバ４０２とが接続されたも
のからなる複数の光ファイバ系の両端に接続された受光
素子である。各光ファイバ系は、実施の形態７における
光ファイバ系と同様に、複数本のシンチレーションファ
イバ４０１と複数本のシンチレーション機能を持たない
伝送用光ファイバ４０２とが交互に接続されたものであ
る。この場合には、光ファイバ系が束状に設置されて１
つの放射線検出系４００Ｂが構成される。そして、放射
線源の側から見て、ある光ファイバ系におけるシンチレ
ーションファイバ４０１は、他の光ファイバ系における
シンチレーションファイバ４０１と重ならないように、
放射線検出系４００Ｂは構成される。
【００６８】受光素子５０１の先には、図１に示すよう
な計測部分のうち受光素子１０３ａ〜１０３ｄよりも先
の部分が接続され、図１０に示す放射線検出系４００Ｂ
は２次元配置または３次元配置される。そして、計測部
分は、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００６９】このような構成によっても、実施の形態７
の場合と同様に、マルチチャネル波高分析器は、それぞ
れのシンチレーションファイバ４０１で発生した光パル
スの時間情報を得ることができる。この場合には、各光
ファイバ系においてシンチレーションファイバ４０１が
占める部分はより少ない。従って、シンチレーションフ
ァイバ４０１における伝送損失は大きくならず、より広
範囲にわたるモニタ環境の多点測定型の放射線モニタを
実現することができる。なお、シンチレーションファイ
バ４０１の長さと本数は、必要とされる測定長に応じて
決定される。また、図１０に示された放射線検出系４０
０Ｂを、放射線の１次元分布測定に適用することもでき
る。
【００７０】実施の形態９．シンチレーションファイバ
４０１と伝送用光ファイバ４０２とからなる放射線検出
系４００Ａ，４００Ｂはモニタ環境下に設置されるが、
図１に示すような計測部分は、例えば、原子力発電所内
の中央制御室のような電磁ノイズの少ない場所に設置さ
れる。そこで、伝送用光ファイバ４０２は、モニタ環境
から原子力発電所内の中央制御室等まで延長される。し
かし、シンチレーションファイバ４０１で発生する光パ
ルスの光量は微少であるので、モニタ環境から計測部分
までの距離を長くすると、伝送用光ファイバ４０２で光
パルスの光量が低下してしまうことが考えられる。従っ
て、計測部分を例えば原子力発電所内の中央制御室のよ
うな電磁ノイズの少ない場所に設置しても、シンチレー
ションファイバ４０１は中央制御室の近傍にしか配置で
きない。すなわち、モニタできる範囲が制限される。
【００７１】そこで、図１１に示すように、放射線検出
系４００Ｃにおける伝送用光ファイバ４０２に中継増幅
器４１０を挿入する形態が考えられる。中継増幅器４１
０は、光パルスを電気パルスに変換する光−電気変換器
４１１と電気パルスを光パルスに変換する電気−光変換
器４１２とで構成される。光−電気変換器４１１または
電気−光変換器４１２、または両者は入力信号を増幅す
る。そして、電気−光変換器４１２に接続された伝送用
光ファイバ４０２は、増幅された光パルスを計測部分ま
で伝送する。図１１には伝送用光ファイバ４０２に中継
増幅器４１０が挿入された場合が示されているが、シン
チレーションファイバ４０１に中継増幅器４１０を挿入
してもよい。
【００７２】このような構成によれば、放射線検出系４
００Ｃが設置されるモニタ環境から計測部分までの距離
を長くしても、十分な情報を有する光パルスが計測部分
まで伝えられる。従って、モニタできる範囲が広がる。
この場合に、光パルスの時間情報が損なわれないよう
に、光−電気変換器４１１において使用される受光素子
および電気−光変換器４１２において使用される光源と
して、立ち上がり時間の速いものが選択される。また、
光−電気変換器４１１と電気−光変換器４１２とは、で
きるだけ電磁ノイズの影響を受けない環境に設置される
ことが望ましい。なお、このような中継増幅器４１０を
放射線の１次元分布測定を行う放射線検出器に対して適
用することもできる。
【００７３】実施の形態１０．図１２はこの発明の実施
の形態１０による放射線検出器の要部を示す正面図であ
る。図において、６０１は複数のシンチレーションファ
イバが束ねられたものである放射線検出部を実現するシ
ンチレーションファイバ束、６０２はシンチレーション
ファイバ束６０１の両側に設けられシンチレーションフ
ァイバと同径の伝送用光ファイバが束ねられたもので構
成された伝送用光ファイバ束である。シンチレーション
ファイバ束６０１と伝送用光ファイバ束６０２との接合
面ではシンチレーションファイバと伝送用光ファイバと
が１本ずつ対応している。シンチレーションファイバと
伝送用光ファイバとは、シリコン系接着剤またはＪＩＳ
規格のＦ０１型コネクタのような低接続損失のコネクタ
によって接続される。それぞれの伝送用光ファイバ束６
０２の一端には、図１に示すような計測部分が接続さ
れ、シンチレーションファイバ束６０１と伝送用光ファ
イバ束６０２とからなる放射線検出系６００が２次元配
置または３次元配置される。
【００７４】放射線検出系６００をこのように構成した
場合にも、実施の形態７および実施の形態８の場合と同
様に多点測定型の放射線モニタが実現できる。また、こ
のようにシンチレーションファイバを重ね合わせれば、
高エネルギーの放射線に対してシンチレーションファイ
バ内での相互作用の確率を高めることができる。あるシ
ンチレーションファイバを放射線が突き抜けても、他の
シンチレーションファイバ内で蛍光を発することができ
るからである。従って、放射線のエネルギーに対する放
射線検出器の感度特性が向上する。さらに、複数のシン
チレーションファイバが束ねられているので、放射線の
入射によってシンチレーションファイバで発生する電子
のシンチレーションファイバ内における飛程距離が長く
なる。従って、電子による分子の励起作用によって発生
する光パルスの光量が増す。なお、図１２に示された放
射線検出系６００を、放射線の１次元分布測定に適用す
ることもできる。
【００７５】実施の形態１１．図１３はこの発明の実施
の形態１１による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。図において、７０１は複数のシンチレーションファ
イバが束ねられて構成された放射線検出部を構成するシ
ンチレーションファイバ束、７０２はシンチレーション
ファイバ束７０１の両端に設けられたテーパ状のライト
ガイド、７０３は伝送用光ファイバである。実施の形態
１０の場合と異なり、この場合には、ライトガイド７０
２が光パルスを１本の伝送用光ファイバ７０３に導く。
それぞれの伝送用光ファイバ７０３の一端には、図１に
示すような計測部分が接続され、シンチレーションファ
イバ束７０１、ライトガイド７０２および伝送用光ファ
イバ７０３で構成された放射線検出系７００が２次元配
置または３次元配置される。ライトガイド７０２の形状
は、シンチレーションファイバ束７０１と伝送用光ファ
イバ７０３の開口数などを考慮し、シンチレーションフ
ァイバ束７０１から出射された光がより多く伝送用光フ
ァイバ７０３に入射する様に設計される。なお、計測部
分は、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００７６】この実施の形態１１でも、複数のシンチレ
ーションファイバが束ねられているので、放射線の入射
によってシンチレーションファイバで発生する電子のシ
ンチレーションファイバ内における飛程距離が長くな
る。従って、電子による分子の励起作用によって発生す
る光パルスの光量が増す。そして、光量が増大した光パ
ルスは１本の伝送用光ファイバ７０３に入射する。この
実施の形態１１も、より広範囲における放射線の測定を
実現する。また、高エネルギーの放射線に対するシンチ
レーションファイバ内での相互作用の確率が高められ
る。なお、図１３に示された放射線検出系７００を、放
射線の１次元分布測定に適用することもできる。
【００７７】実施の形態１２．図１４はこの発明の実施
の形態１２による放射線検出器におけるシンチレーショ
ンファイバを用いた放射線検出部を示す断面図である。
図において、１６０１はシンチレーションファイバであ
る。複数のシンチレーションファイバ１６０１が束ねら
れて、放射線検出部を構成するシンチレーションファイ
バ束１６０５が形成される。１６０２はシンチレーショ
ンファイバ束１６０５の周囲に配された波長シフト用光
ファイバである。１６０３は放射線、１６０４は蛍光に
より発生した光パルスを示す。シンチレーションファイ
バ束１６０５と波長シフト用光ファイバ１６０２とを含
む放射線検出系１６００からの光パルスは、例えば伝送
用光ファイバを介して図１に示すような計測部分に導か
れる。また、このように構成された放射線検出系１６０
０が２次元配置または３次元配置される。
【００７８】シンチレーションファイバ１６０１内で発
生した光パルスのうちのほとんど（一般に９５％程度）
はシンチレーションファイバ１６０１の臨界角以下でク
ラッド壁に入射し、屈折して外へ逃げていく。従って、
シンチレーションファイバ１６０１だけでは十分な光量
の光パルスを受光素子まで伝搬できない可能性がある。
そのような光パルスの光量低下を防ぐために、この実施
の形態１２では、シンチレーションファイバ束１６０５
の周辺に放射線には反応しない波長シフト用光ファイバ
１６０２が配置される。
【００７９】次に動作について説明する。放射線１６０
３が入射すると、シンチレーションファイバ１６０１で
光パルスが発生する。発生した光パルスのうち、シンチ
レーションファイバ１６０１内で捕らえられずシンチレ
ーションファイバ１６０１外へ逃げた光パルス１６０４
は、シンチレーションファイバ束１６０５の周辺に配置
された波長シフト用光ファイバ１６０２に入射する。波
長シフト用光ファイバ１６０２には、光パルス１６０４
の波長と同じ波長の光を吸収し、吸収した光の波長より
長い波長の光パルスを発光するシンチレータが充填され
ている。従って、波長シフト用光ファイバ１６０２は、
光パルス１６０４が入射すると蛍光を生じ、光パルス１
６０４より長い波長の光パルスを発生する。このように
して、シンチレーションファイバ１６０１から逃げてい
く光パルス１６０４が再び捕らえられ、多くの光量を受
光素子まで伝搬することができる。なお、計測部分は、
実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００８０】シンチレーションファイバ１６０１を伝搬
する光パルスの波長と波長シフト用光ファイバ１６０２
を伝搬する光パルスの波長は異なる。しかし、シンチレ
ーションファイバ１６０１の両端に、波長シフト用光フ
ァイバ１６０２と同種類の波長シフト用光ファイバを接
続すれば、計測部分には、同一波長の光パルスが供給さ
れる。なお、図１４に示された放射線検出系１６００
を、放射線の１次元分布測定に適用することもできる。
【００８１】実施の形態１３．図１５はこの発明の実施
の形態１３による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。図において、８０１はシンチレーションファイバを
含む複数の光ファイバが束ねられて形成されたシンチレ
ーションファイバ束、８０３は放射線検出部を構成する
シンチレーションファイバ束８０１から出射した光パル
ス８０２を波長シフト用光ファイバ８０４に集中させる
ライトガイドである。波長シフト用光ファイバ８０４
は、ライトガイド８０３からの光パルス８０２を吸収
し、吸収した光の波長より長い波長の光パルスを発生す
る。波長シフト用光ファイバ８０４は、光パルスを受光
素子まで伝搬する伝送用光ファイバとしても作用する。
波長シフト用光ファイバ８０４の一部はライトガイド８
０３中に挿入されている。また、ライトガイド８０３と
して、外周に反射膜が塗布されたアクリル加工物や、円
錐型の鏡面が使用される。なお、図１５には放射線検出
系８００Ａにおける一方の接続構造が示されているが、
他方にも同様の接続構造が存在する。
【００８２】なお、多点測定を行う場合は、シンチレー
ションファイバ束８０１は、図１０に示すように、１つ
のシンチレーションファイバと伝送用光ファイバとが組
み合わされた光ファイバ系が束ねられたもので構成され
る。各光ファイバ系におけるシンチレーションファイバ
の位置は、他の光ファイバ系における位置とはずれてい
る。シンチレーションファイバ束８０１、ライトガイド
８０３および波長シフト用光ファイバ８０４を含む放射
線検出系８００Ａの波長シフト用光ファイバ８０４から
の光パルスは図１に示すような計測部分に導かれる。ま
た、このような形態による放射線検出系８００Ａが２次
元配置または３次元配置される。
【００８３】次に動作について説明する。シンチレーシ
ョンファイバ束８０１から出射した光パルス８０２は、
ライトガイド８０３の壁面で反射しながら、または直接
波長シフト用光ファイバ８０４に入射する。波長シフト
用光ファイバ８０４には、シンチレーションファイバ束
８０１からの光パルス８０２の波長と同一波長の光を吸
収し、その波長より長い波長の光パルスを発生するシン
チレータが充填されている。従って、光パルス８０２が
波長シフト用光ファイバ８０４の端面から入射しても側
面から入射しても、光パルス８０２の波長より長い波長
の光パルスを発生する。
【００８４】すなわち、開口数に依存せずに、シンチレ
ーションファイバ束８０１からの光パルス８０２を効率
よく波長シフト用光ファイバ８０４が受光し、受光素子
側に伝搬することができる。光パルス８０２が効率よく
伝搬されるので、より広範囲のモニタ環境の放射線測定
が可能になる。なお、計測部分は、実施の形態１の場合
と同様に動作する。
【００８５】シンチレーションファイバ束８０１からの
光パルス８０２は時間情報を得るためのものである。従
って、計測部分が時間情報を正確に得るために、光パル
ス８０２の波形を大きく変化させることはできない。そ
こで、波長シフト用光ファイバ８０４のライトガイド８
０３への挿入深さを短くする。すると、シンチレーショ
ンファイバ束８０１から出射した各光パルスは、さほど
伝達時間に差のない状態で波長シフト用光ファイバ８０
４の端面または側面に入射する。従って、波長シフト用
光ファイバ８０４においてシンチレーション作用により
発生する光パルスの波形は大きく拡がることはない。
【００８６】また、波長シフト用光ファイバ８０４で蛍
光が発生すると、蛍光による光パルスは等方的に広が
る。従って、シンチレーションファイバ束８０１に向か
って進む光パルスが存在する。そこで、波長シフト用光
ファイバ８０４のシンチレーションファイバ束８０１側
の端面に反射膜が備えられる。反射膜の存在によって、
シンチレーションファイバ束８０１の方に進む光パルス
は、再び波長シフト用光ファイバ８０４内に戻される。
このようにして、計測部分に伝送される光パルスの光量
を増大することができる。
【００８７】このような波長シフト用光ファイバ８０４
は、一般に伝送損失が大きい。そこで、波長シフト用光
ファイバ８０４のコアと同径で開口数がなるべく近い伝
送損失の少ない伝送用光ファイバを波長シフト用光ファ
イバ８０４に接続してもよい。その場合には、伝送用光
ファイバが波長シフト用光ファイバ８０４からの光パル
スを計測部分まで伝搬する。
【００８８】シンチレーションファイバ束８０１からの
出射光を１本の伝送用光ファイバに入射させる場合に単
純にそれらを接続する構成では、それぞれのファイバの
開口数やコア径等の相違によって伝送用光ファイバに入
射する光パルスの光量が制限される。しかし、この実施
の形態１３のような接続構造によれば、伝送用光ファイ
バとしても作用する波長シフト用光ファイバ８０４への
光パルスの入射効率が向上する。なお、図１５に示され
た放射線検出系８００Ａを、放射線の１次元分布測定に
適用することもできる。
【００８９】実施の形態１４．図１６はこの発明の実施
の形態１４による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。図において、９０１はシンチレーションファイバに
入射する放射線、９０２，９０３，９０４は入射した放
射線９０１によってシンチレーションファイバ束８０１
内で発生した光パルス、９０５，９０６，９０７，９０
８は波長シフト用光ファイバ８０４が入射した光パルス
９０２，９０３に起因して発生した光パルスを示す。９
０９は波長シフト用光ファイバ８０４の外周に塗布され
た光吸収剤である。この実施の形態１４では、波長シフ
ト用光ファイバ８０４は、シンチレーションファイバ束
８０１内を貫通している。そして、図１６に示す放射線
検出系８００Ｂからの光パルスは図１に示すような計測
部分に導かれる。また、このように構成された放射線検
出系８００Ｂが２次元配置または３次元配置される。
【００９０】次に動作について説明する。放射線９０１
がシンチレーションファイバ束８０１に入射すると、シ
ンチレーションファイバ束８０１内で蛍光が起こる。そ
して、光パルス９０２，９０３，９０４が発生する。光
パルス９０２，９０３はシンチレーションファイバ内を
それぞれ逆方向に伝搬していく。シンチレーションファ
イバ束８０１内を伝搬した光パルス９０２，９０３は、
それぞれライトガイド８０３の外壁で何回か反射し、波
長シフト用光ファイバ８０４に入射する。波長シフト用
光ファイバ８０４は、実施の形態１３の場合と同様に、
入射した光パルス９０２，９０３を波長変換して光パル
ス９０５，９０６，９０７，９０８を発生する。なお、
計測部分は、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００９１】入射した放射線９０１の位置情報を持って
いる光は、光パルス９０２，９０３のそれぞれの伝搬方
向と同方向に向かう光パルス９０５，９０７であり、光
パルス９０２，９０３の伝搬方向と逆方向に向かう光パ
ルス９０６，９０８は誤った位置情報を計測部分に与え
る原因になりうる。しかし、放射線検出器に要求される
位置分解能に対して問題とはならない誤差を与えるに過
ぎないと考えられる。
【００９２】実施の形態１３に示すシンチレーションフ
ァイバ束８０１同士を光ファイバを介して接続すること
はできない。なぜなら、そのように接続しても、波長シ
フト用光ファイバ８０４から出射した光パルスが次段の
シンチレーションファイバ束８０１を通過し、さらに次
段の波長シフト用光ファイバ８０４に入射することは困
難だからである。たとえ、光パルスが次段の波長シフト
用光ファイバ８０４に入射したとしても、その光量は微
弱である。
【００９３】この実施の形態１４では、図１６に示すよ
うに、波長シフト用光ファイバ８０４がシンチレーショ
ンファイバ束８０１を貫通している。よって、複数のシ
ンチレーションファイバ束８０１を、伝送用光ファイバ
としても作用する波長シフト用光ファイバ８０４を介し
て接続することができる。いくつかのシンチレーション
ファイバ束８０１が伝送用光ファイバを介して接続され
た場合には、さらに広範囲にわたるモニタ環境の多点測
定型の放射線モニタが可能になる。
【００９４】光パルス９０４はシンチレーションファイ
バ束８０１の臨界角以下でクラッド壁に入射し、屈折し
て外へ逃げていく。シンチレーションファイバ束８０１
内の蛍光によって発生する光パルスのうちほとんど（一
般に９５％程度）は、光パルス９０４のようにシンチレ
ーションファイバ束８０１外へ逃げてしまう。そして、
その方向は等方的である。従って、発生した位置とは離
れた位置で、波長シフト用光ファイバ８０４の壁面から
波長シフト用光ファイバ８０４内に入射する光パルス９
０４が存在する。
【００９５】壁面から波長シフト用光ファイバ８０４に
入射した光パルス９０４に起因する蛍光による光パルス
が波長シフト用光ファイバ８０４を伝搬すると、誤った
放射線の位置情報が計測部分に伝えられる。そこで、波
長シフト用光ファイバ８０４のシンチレーションファイ
バ束８０１と接する箇所の外周に、光吸収剤９０９が塗
布される。光吸収剤９０９によって、光パルス９０４が
波長シフト用光ファイバ８０４に入射することが妨げら
れるので、誤った放射線の位置情報が伝送されることは
防止される。なお、図１６に示された放射線検出系８０
０Ｂを、放射線の１次元分布測定に適用することもでき
る。
【００９６】実施の形態１５．図１７はこの発明の実施
の形態１５による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。図に示すように、波長シフト用光ファイバ８０４
は、ライトガイド８０３中においてらせん状に巻かれて
いる。このように構成された放射線検出系８００Ｃが２
次元配置または３次元配置される。
【００９７】この実施の形態１５による放射線検出器の
動作は、実施の形態１３による放射線検出器の動作と同
様である。しかし、この場合には、波長シフト用光ファ
イバ８０４のライトガイド８０３内における表面積が大
きくなるので、シンチレーションファイバ束８０１から
出射した光パルスは、実施の形態１３の場合よりもさら
に効率よく波長シフト用光ファイバ８０４に入射する。
なお、この実施の形態１５を、放射線の１次元分布測定
に適用することもできる。また、実施の形態１２から実
施の形態１５において用いられるシンチレーションファ
イバ束に代えて、固体シンチレータの外面に反射材を塗
布したものを用いてもよい。その場合には多量の光を効
率的に伝搬させることが可能となる。
【００９８】実施の形態１６．図１８はこの発明の実施
の形態１６による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。図において、１２０１はシンチレーションファイバ
１２０６のクラッディング１２０８の外周に塗布または
蒸着された反射材層である。反射材層１２０１における
反射材として、酸化チタニウム、アルミニウムまたはテ
フロンなどが用いられる。１２０２は放射線９０１の入
射により発生した光パルスのうちシンチレーションファ
イバ１２０６のコア１２０７とクラッディング１２０８
との境界面で全反射した光パルス、１２０３は全反射せ
ず屈折して出ていく光パルス、１２０４は光パルス１２
０３のうち反射材層１２０１による散乱や反射によって
再びシンチレーションファイバ１２０６のコア１２０７
内に入射する光パルス、１２０５はコア１２０７に含ま
れたシンチレータ材が光パルス１２０４を吸収して発生
した光パルス１２０４よりも長波長の光パルスを示す。
なお、シンチレーションファイバ１２０６を伝搬する光
パルスは、図１に示すような計測部分に導かれる。この
ように構成された放射線検出系１２００は、例えば伝送
用光ファイバを介して２次元配置または３次元配置され
る。また、図１８に示された形態と伝送用光ファイバと
が交互につながれたものを、２次元状または３次元状に
配置してもよい。
【００９９】次に動作について説明する。放射線９０１
がシンチレーションファイバ１２０６に入射すると、コ
ア１２０７内で蛍光が起こり光パルスが発生する。プラ
スチック製のシンチレーションファイバ１２０６が用い
られる場合に、光パルスのうちコア１２０７とクラッデ
ィング１２０８との境界面で全反射してコア１２０７内
を伝搬していくものは、等方に広がる全光パルスのおよ
そ５％程度にすぎない。
【０１００】他の光パルス１２０３は、全反射せず、屈
折しながらクラッディング１２０８外へと逃げる。しか
し、この実施の形態１６では、反射材層１２０１は、ク
ラッディング外へ逃げようとする光パルス１２０３を散
乱し、または、正反射し、光パルス１２０４として再び
シンチレーションファイバ１２０６のコア１２０７内に
戻す。
【０１０１】放射線９０１の入射によってまず発生する
光パルスは二百数十ｎｍ程度の短い波長の光であるか
ら、すぐにコア１２０７内で吸収される可能性が高い。
吸収されることを防ぐために、通常、コア１２０７内に
は数種類の波長シフト用のシンチレータ材が含まれてい
る。そして、光パルス１２０３の波長は、長波長側にシ
フトされる。波長シフトが完了する前に光パルス１２０
３がクラッディング１２０８に入射すると、光パルス１
２０３は反射材層１２０１によって散乱され、または反
射されて、光パルス１２０４として再びコア１２０７内
に入射する。光パルス１２０４は、コア１２０７内のシ
ンチレータ材に吸収される。そして、シンチレータ材
は、光パルス１２０５を発生する。光パルス１２０５
は、等方的に広がる。
【０１０２】光パルス１２０５のうちには、コア１２０
７とクラッディング１２０８との境界面で全反射するも
のが存在するので、最終的にシンチレーションファイバ
１２０６のコア１２０７内に閉じこめられる光パルスの
光量が多くなる。従って、放射線検出部の放射線９０１
に対する感度が向上することになる。その結果、より広
範囲のモニタ環境の放射線モニタが可能になる。なお、
計測部分は、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【０１０３】シンチレーションファイバ１２０６が極端
に短い場合には、光パルス１２０３に対する波長シフト
が完了していても、反射材層１２０１からの光パルス１
２０４は、シンチレーションファイバ１２０６の端に到
達できる。その場合には、さらに感度が向上する。な
お、図１８に示された放射線検出系１２００を、放射線
の１次元分布測定に適用することもできる。
【０１０４】実施の形態１７．図１９はこの発明の実施
の形態１７による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。図において１３０１は放射線検出部を構成するシン
チレーションファイバ、１３０２はシンチレーションフ
ァイバ１３０１で発生した光パルスを伝送する伝送用光
ファイバである。この実施の形態１７では、複数のシン
チレーションファイバ１３０１と複数の伝送用光ファイ
バ１３０２とが接続された光ファイバ系が捻りなどの処
理によって束ねられ、放射線検出系１３００Ａが構成さ
れる。光パルスの伝搬方向とは直交する方向を眺める
と、１つのシンチレーションファイバ１３０１が存在す
る方向には他のシンチレーションファイバ１３０１も存
在するように、放射線検出系１３００Ａは構成されてい
る。放射線検出系１３００Ａの両端からの光パルスは図
１に示すような計測部分に導かれる。また、このように
構成された放射線検出系１３００Ａが２次元配置または
３次元配置される。
【０１０５】このような構成による放射線検出系１３０
０Ａを有する放射線検出器の動作は、例えば、図１２に
示された実施の形態１０の場合と同様である。しかし、
この場合には、長手方向においてシンチレーションファ
イバが存在する部分が多数存在するので、多点計測によ
る放射線分布測定を行うことが可能になる。従って、よ
り広範囲にわたるモニタ環境の放射線測定を行うことが
できる。また、実施の形態１０の場合と同様に、高エネ
ルギーの放射線に対するシンチレーションファイバ１３
０１内での相互作用の確率を高めることができる。すな
わち、放射線のエネルギーに対する放射線検出系の感度
が向上する。なお、計測部分は、実施の形態１の場合と
同様に動作する。また、図１９に示された放射線検出系
１３００Ａを、放射線の１次元分布測定に適用すること
もできる。
【０１０６】実施の形態１８．図２０はこの発明の実施
の形態１８による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。実施の形態１７の場合と同様に、複数のシンチレー
ションファイバ１３０１と複数の伝送用光ファイバ１３
０２とが接続された光ファイバ系が捻りなどの処理によ
って束ねられ、放射線検出系１３００Ｂが構成される。
しかし、この場合には、実施の形態１７の場合と異な
り、光パルス伝搬方向においてシンチレーションファイ
バ１３０１が存在しない部分がないように、放射線検出
系１３００Ｂが構成される。
【０１０７】このような構成による放射線検出系１３０
０Ｂを有する放射線検出器の動作は、図１９に示された
実施の形態１７の場合と同様である。しかし、この場合
には、シンチレーションファイバ１３０１が存在しない
部分はないので、放射線の多点測定ではなく、連続分布
測定を行うことができる。なお、図２０に示された放射
線検出系１３００Ｂを、放射線の１次元分布測定に適用
することもできる。
【０１０８】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、放射線検出器を、シンチレーションファイバが２
次元状または３次元状に配置されるように構成したの
で、放射線の２次元分布または３次元分布の測定が可能
になり、放射線管理区域等の放射線モニタを容易化でき
るものが得られる効果がある。
【０１０９】請求項２記載の発明によれば、放射線検出
器を、放射線の入射位置および入射位置における放射線
量率にもとづいて逆問題解析を行って放射線源または空
間の放射線強度の分布を推定する解析手段を含むように
構成したので、２次元または３次元の放射線源分布また
は放射線強度分布が得られ、放射線のリークに対する対
応を迅速かつ安全に遂行できるものが得られる効果があ
る。
【０１１０】請求項３記載の発明によれば、放射線検出
器を、シンチレーションファイバの長手方向に対して直
交する方向に放射線を通過させる放射線指向通過手段を
含むように構成したので、放射線検出系における放射線
の入射位置が減る。従って、逆問題解析を行う場合に扱
う変数が減り、解析時間と放射線源の位置の推定結果の
誤差とが減少する効果がある。
【０１１１】請求項４記載の発明によれば、放射線検出
器を、シンチレーションファイバと放射線に反応しない
伝送用光ファイバとを含むように構成したので、シンチ
レーションファイバで発生した光パルスの損失を少なく
抑えることができ、より広範囲の放射線測定を実現でき
るものが得られる効果がある。
【０１１２】請求項５記載の発明によれば、放射線検出
器を、光パルスを増幅する中継増幅器が中途に設けられ
た放射線検出系を含むように構成したので、シンチレー
ションファイバで発生した光パルスの損失を補償するこ
とができ、伝送用光ファイバを長くすることができる。
その結果、放射線検出器における計測部分を放射線検出
系から遠く離すことができる効果がある。
【０１１３】請求項６記載の発明によれば、放射線検出
器を、複数のシンチレーションファイバが束ねられたシ
ンチレーションファイバ束とその両端に接続された伝送
用光ファイバとを有する放射線検出系を含むように構成
したので、高エネルギーの放射線に対するシンチレーシ
ョンファイバにおける相互作用の確率を増大することが
でき、放射線のエネルギーに対する感度特性を向上でき
るものが得られる効果がある。
【０１１４】請求項７記載の発明によれば、放射線検出
器を、シンチレーションファイバ束の両端に接続された
ライトガイドと各ライトガイドの他端に挿入された波長
シフト用光ファイバとを有する放射線検出系を含むよう
に構成したので、シンチレーションファイバからの光パ
ルスを高い効率で伝送用光ファイバに集光でき、より広
範囲の放射線測定が可能になるものが得られる効果があ
る。
【０１１５】請求項８記載の発明によれば、放射線検出
器を、シンチレーションファイバのクラッディング外周
に反射材層が設けられるように構成したので、放射線に
よって発生した光パルスのうちクラッディング外へ逃げ
ようとする光パルスを再びコア内へ戻すことができ、シ
ンチレーションファイバ内での捕獲光量を増大すること
ができる。すなわち、さらに広範囲の放射線測定を実現
できるものが得られる効果がある。
【０１１６】請求項９記載の発明によれば、放射線検出
器を、それぞれシンチレーションファイバと伝送用光フ
ァイバとが交互につなぎ合わされた複数のものが光パル
スの伝搬方向とは直交する方向で複数のシンチレーショ
ンファイバが存在するように束ねられている放射線検出
系を含むように構成したので、高エネルギーの放射線に
対するシンチレーションファイバにおける相互作用の確
率を増大することができるとともに、シンチレーション
ファイバ内で発生した光パルスを低損失で受光素子へ伝
搬することができるものが得られる効果がある。
【０１１７】請求項１０記載の発明によれば、放射線検
出器を、ライトガイドに接続される波長シフト用光ファ
イバがライトガイド内でらせん状に巻かれている放射線
検出系を含むように構成したので、シンチレーションフ
ァイバからの光パルスをさらに高い効率で伝送用光ファ
イバに集光でき、より広範囲の放射線測定を実現できる
ものが得られる効果がある。
【０１１８】請求項１１記載の発明によれば、放射線検
出方法を、実測された放射線強度分布によるパターンベ
クトルと計算パターンベクトルとを用いた逆問題解析を
実行するように構成したので、２次元または３次元の空
間の放射線源分布を得ることができる効果がある。
【０１１９】請求項１２記載の発明によれば、放射線検
出方法を、２次元または３次元の放射線源分布から空間
の放射線強度分布を算出しそれを表示するように構成し
たので、２次元または３次元の空間の放射線強度分布を
作業者に供給でき、作業者が放射線のリークに対する対
応を迅速かつ安全に遂行できる効果がある。
【０１２０】請求項１３記載の発明によれば、放射線検
出器を、シンチレーションファイバを含む放射線検出系
が１次元状に配置され、シンチレーションファイバの長
手方向に対して直交する方向に放射線を通過させる放射
線指向通過手段を含むように構成したので、放射線検出
系における放射線の入射位置が減り、放射線源の位置の
推定結果の誤差が減少する効果がある。
【０１２１】請求項１４記載の発明によれば、放射線検
出器を、シンチレーションファイバと放射線に反応しな
い伝送用光ファイバとがつなぎ合わされた１次元配置の
放射線検出系を含むように構成したので、シンチレーシ
ョンファイバで発生した光パルスの損失を少なく抑える
ことができ、より広範囲の放射線測定を実現できるもの
が得られる効果がある。
【０１２２】請求項１５記載の発明によれば、放射線検
出器を、１次元状に配置され中途に光パルスを増幅する
中継増幅器が設けられた放射線検出系を含むように構成
したので、シンチレーションファイバで発生した光パル
スの損失を補償することができ、計測部分を放射線検出
系から遠く離すことができる効果がある。
【０１２３】請求項１６記載の発明によれば、放射線検
出器を、１次元状に配置され、複数のシンチレーション
ファイバが束ねられたシンチレーションファイバ束とそ
の両端に接続された伝送用光ファイバとを有する放射線
検出系を含むように構成したので、高エネルギーの放射
線に対するシンチレーションファイバにおける相互作用
の確率を増大することができ、放射線のエネルギーに対
する感度特性を向上できるものが得られる効果がある。
【０１２４】請求項１７記載の発明によれば、放射線検
出器を、１次元状に配置され、シンチレーションファイ
バ束の両端に接続されたライトガイドと各ライトガイド
の他端に挿入された波長シフト用光ファイバとを有する
放射線検出系を含むように構成したので、シンチレーシ
ョンファイバからの光パルスを高い効率で伝送用光ファ
イバに集光でき、より広範囲の放射線測定が可能になる
ものが得られる効果がある。
【０１２５】請求項１８記載の発明によれば、放射線検
出器を、放射線検出系が１次元状に配置され、シンチレ
ーションファイバのクラッディング外周に反射材層が設
けられるように構成したので、放射線によって発生した
光パルスのうちクラッディング外へ逃げようとする光パ
ルスを再びコア内へ戻すことができ、シンチレーション
ファイバ内での捕獲光量を増大することができる。すな
わち、さらに広範囲の放射線測定を実現できるものが得
られる効果がある。
【０１２６】請求項１９記載の発明によれば、放射線検
出器を、１次元状に配置され、シンチレーションファイ
バと伝送用光ファイバとが交互につなぎ合わされた複数
のものが光パルスの伝搬方向とは直交する方向で複数の
シンチレーションファイバが存在するように束ねられて
いる放射線検出系を含むように構成したので、高エネル
ギーの放射線に対するシンチレーションファイバにおけ
る相互作用の確率を増大することができるとともに、シ
ンチレーションファイバ内で発生した光パルスを低損失
で受光素子へ伝搬することができるものが得られる効果
がある。
【０１２７】請求項２０記載の発明によれば、放射線検
出器を、１次元状に配置され、ライトガイドに接続され
る波長シフト用光ファイバがライトガイド内でらせん状
に巻かれている放射線検出系を含むように構成したの
で、シンチレーションファイバからの光パルスをさらに
高い効率で伝送用光ファイバに集光でき、より広範囲の
放射線測定を実現できるものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による放射線検出器
を示すブロック図である。
【図２】 放射線分布推定の対象となる領域の分割方法
の一例を示す説明図である。
【図３】 サンプルドパターンマッチング法の処理の手
順を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２におけるシンチレー
ションファイバの配置例を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態２におけるシンチレー
ションファイバの他の配置例を示す説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による放射線検出器
の要部を示す平面図である。
【図７】 この発明の実施の形態５による放射線検出器
におけるシンチレーションファイバの近傍を示す断面図
である。
【図８】 この発明の実施の形態６による放射線検出器
におけるシンチレーションファイバの近傍を示す斜視図
およびコリメータの作用を説明するための説明図であ
る。
【図９】 この発明の実施の形態７による放射線検出器
の要部を示す正面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８による放射線検出
器の要部を示す正面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態９による放射線検出
器の要部を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１０による放射線検
出器の要部を示す正面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１１による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１２による放射線検
出器におけるシンチレーションファイバを用いた放射線
検出部を示す断面図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１３による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図１６】 この発明の実施の形態１４による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１５による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図１８】 この発明の実施の形態１６による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図１９】 この発明の実施の形態１７による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図２０】 この発明の実施の形態１８による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図２１】 従来の分布型の放射線検出器を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，４００Ａ，
４００Ｂ，４００Ｃ，６００，７００，８００Ａ，８０
０Ｂ，８００Ｃ，１２００，１３００Ａ，１３００Ｂ，
１６００ 放射線検出系、１０２ａ，１０２ｂ，１０２
ｃ，１０２ｄ，１２０６ シンチレーションファイバ、
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，５０１ 受
光素子、１０９ａ，１０９ｂ マルチチャネル波高分析
器（放射線分析器）、１１０ マイクロコンピュータ
（解析手段）、３０２，３０５，３０８ コリメータ
（放射線指向通過手段）、４０１，１３０１ シンチレ
ーションファイバ（放射線検出部）、４０２，７０３，
１３０２ 伝送用光ファイバ、４１０ 中継増幅器、６
０１，７０１，８０１，１６０５ シンチレーションフ
ァイバ束（放射線検出部）、７０２，８０３ ライトガ
イド、８０４ 波長シフト用光ファイバ（伝送用光ファ
イバ）、１２０１ 反射材層。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射線を検出して光パルスを発生するシ
    ンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パルス
    を電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素子
    からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数にも
    とづいて前記放射線の入射位置および入射位置における
    放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検出
    器において、前記シンチレーションファイバを含む放射
    線検出系が、２次元状または３次元状に配置されている
    ことを特徴とする放射線検出器。
  2. 【請求項２】 放射線分析器が求めた放射線の入射位置
    および入射位置における放射線量率にもとづいて逆問題
    解析を行って、放射線源または空間の放射線強度の分布
    を推定する解析手段を備えたことを特徴とする請求項１
    記載の放射線検出器。
  3. 【請求項３】 シンチレーションファイバの長手方向に
    対して直交する方向に放射線を通過させる放射線指向通
    過手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項
    ２記載の放射線検出器。
  4. 【請求項４】 放射線検出系は、シンチレーションファ
    イバによる放射線検出部と、前記放射線検出部からの光
    パルスを伝送し放射線に反応しない伝送用光ファイバと
    を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載
    の放射線検出器。
  5. 【請求項５】 放射線検出系は、放射線検出系の中途に
    設けられ光パルスを増幅する中継増幅器を有することを
    特徴とする請求項１または請求項２記載の放射線検出
    器。
  6. 【請求項６】 放射線検出部は、複数のシンチレーショ
    ンファイバが束ねられたシンチレーションファイバ束を
    有し、伝送用光ファイバは、前記シンチレーションファ
    イバ束の両端に接続されていることを特徴とする請求項
    ４記載の放射線検出器。
  7. 【請求項７】 放射線検出系は、複数のシンチレーショ
    ンファイバが束ねられたシンチレーションファイバ束
    と、前記シンチレーションファイバ束の両端に接続され
    た各ライトガイドと、前記各ライトガイドの他端に挿入
    された波長シフト用光ファイバとを含むことを特徴とす
    る請求項４記載の放射線検出器。
  8. 【請求項８】 シンチレーションファイバのクラッディ
    ング外周に反射材層が設けられていることを特徴とする
    請求項４記載の放射線検出器。
  9. 【請求項９】 放射線検出系は、それぞれシンチレーシ
    ョンファイバと伝送用光ファイバとが交互につなぎ合わ
    された複数のものが、光パルスの伝搬方向とは直交する
    方向で複数のシンチレーションファイバが存在するよう
    に束ねられていることを特徴とする請求項４記載の放射
    線検出器。
  10. 【請求項１０】 ライトガイドに接続される波長シフト
    用光ファイバは、前記ライトガイド内でらせん状に巻か
    れていることを特徴とする請求項７記載の放射線検出
    器。
  11. 【請求項１１】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器と、求められた放射
    線の入射位置および入射位置における放射線量率にもと
    づいて逆問題解析を行って放射線源または空間の放射線
    強度の分布を推定する解析手段とを備えた放射線検出器
    で用いられる放射線検出方法において、複数の要素に分
    割された対象領域の周囲における放射線強度分布を測定
    してその放射線強度分布に応じたパターンベクトルを作
    成し、前記各要素の中心に放射線源があると仮定した場
    合に測定されるであろう放射線強度分布の計算パターン
    ベクトルを算出し、測定された放射線強度分布に応じた
    前記パターンベクトルの向きに最も近い向きを持つ計算
    パターンベクトルが生成されたときに仮定された放射線
    源の位置を確定し、確定された各放射線源の位置にもと
    づいて前記対象領域の２次元または３次元の放射線源分
    布を作成することを特徴とする放射線検出方法。
  12. 【請求項１２】 ２次元または３次元の放射線源分布か
    ら空間の放射線強度分布を算出し、算出された放射線強
    度分布を表示することを特徴とする請求項１１記載の放
    射線検出方法。
  13. 【請求項１３】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記シンチレーションフ
    ァイバの長手方向に対して直交する方向に放射線を通過
    させる放射線指向通過手段を備えたことを特徴とする放
    射線検出器。
  14. 【請求項１４】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記放射線検出系は、シ
    ンチレーションファイバによる放射線検出部と、前記放
    射線検出部とつなぎ合わされ、光パルスを伝送し放射線
    に反応しない伝送用光ファイバとを有することを特徴と
    する放射線検出器。
  15. 【請求項１５】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記放射線検出系は、放
    射線検出系の中途に設けられ光パルスを増幅する中継増
    幅器を有することを特徴とする放射線検出器。
  16. 【請求項１６】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記放射線検出系は、複
    数のシンチレーションファイバが束ねられたシンチレー
    ションファイバ束と、前記シンチレーションファイバ束
    の両端に接続されている伝送用光ファイバとを含むこと
    を特徴とする放射線検出器。
  17. 【請求項１７】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記放射線検出系は、複
    数のシンチレーションファイバが束ねられたシンチレー
    ションファイバ束と、前記シンチレーションファイバ束
    の両端に接続された各ライトガイドと、前記各ライトガ
    イドの他端に挿入された波長シフト用光ファイバとを含
    むことを特徴とする放射線検出器。
  18. 【請求項１８】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記シンチレーションフ
    ァイバのクラッディング外周に反射材層が設けられてい
    ることを特徴とする放射線検出器。
  19. 【請求項１９】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記放射線検出系は、そ
    れぞれシンチレーションファイバと伝送用光ファイバと
    が交互につなぎ合わされた複数のものが、光パルスの伝
    搬方向とは直交する方向で複数のシンチレーションファ
    イバが存在するように束ねられていることを特徴とする
    放射線検出器。
  20. 【請求項２０】 放射線を検出して光パルスを発生する
    シンチレーションファイバから２方向に伝搬する光パル
    スを電気パルスに変換する各受光素子と、前記各受光素
    子からの電気パルスの到着時間差および電気パルス数に
    もとづいて前記放射線の入射位置および入射位置におけ
    る放射線量率を求める放射線分析器とを備えた放射線検
    出器において、前記シンチレーションファイバを含む放
    射線検出系が１次元配置され、前記放射線検出系は、複
    数のシンチレーションファイバが束ねられたシンチレー
    ションファイバ束と、前記シンチレーションファイバ束
    の両端に接続された各ライトガイドと、前記各ライトガ
    イドの他端に挿入された波長シフト用光ファイバとを含
    み、前記波長シフト用光ファイバは、前記ライトガイド
    内でらせん状に巻かれていることを特徴とする放射線検
    出器。
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