JPH11118933A - Fiber type radiation detector - Google Patents

Fiber type radiation detector

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JPH11118933A
JPH11118933A JP27724097A JP27724097A JPH11118933A JP H11118933 A JPH11118933 A JP H11118933A JP 27724097 A JP27724097 A JP 27724097A JP 27724097 A JP27724097 A JP 27724097A JP H11118933 A JPH11118933 A JP H11118933A
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JP
Japan
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light
optical fiber
fiber
radiation detector
radiation
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Application number
JP27724097A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirokatsu Chiba
浩克 千葉
Yoshiyuki Saito
好幸 齋藤
Masahiro Takebe
雅汎 武部
Katsumi Urayama
勝己 浦山
Nobuyuki Imai
信行 今井
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Tohoku Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Tohoku Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the sensitivity of a fiber type radiation detector which is constituted by combing a scintillator with a fluorescent optical fiber. SOLUTION: A fiber type radiation detector is constituted in such a way that one end of a fluorescent optical fiber 1 which has a light wavelength converting function, a light condensing function, and such a function that changes the transmitting direction of light to the axial direction is inserted into the center axis section of an acrylic resin member 6 having high light transmissivity and a radiation-sensitive layer 15 containing scintillator particles or powder 11 is formed on the outer peripheral surface of the member 6. In addition, the outer periphery of the optical fiber 1 including the outer periphery of the radiation-sensitive layer 15 is coated with a light shielding material 17 and an optical fiber 8 for transmission is connected to the end section of the optical fiber 1 trough an optical connector 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガンマ線、中性子
線及びアルファ線を検出するシンチレータと蛍光性光フ
ァイバに光コネクタを介して伝送用光ファイバを接続し
た構造を有するファイバ型放射線検出器に関する。
The present invention relates to a scintillator for detecting gamma rays, neutron rays and alpha rays, and a fiber type radiation detector having a structure in which a transmission optical fiber is connected to a fluorescent optical fiber via an optical connector.

【0002】[0002]

【従来の技術】本件出願人が先に開発した「放射線検出
光伝送装置」(特開平6−201835号)において
は、放射線の入射により発光する円筒状のシンチレータ
とこのシンチレータの中心軸部に一端が挿入され、シン
チレータからの発光を受光して伝送損失の少ない光の波
長に変換して伝送する蛍光性光ファイバ、及びその蛍光
性光ファイバの他端部に光コネクタを介して接続される
光伝送用ファイバが備えられている。
2. Description of the Related Art In a "radiation detection light transmission device" (JP-A-6-201835) developed earlier by the present applicant, a cylindrical scintillator which emits light upon incidence of radiation and one end is attached to the center axis of the scintillator. Is inserted, a fluorescent optical fiber that receives light emitted from the scintillator, converts the light into a wavelength of light with low transmission loss, and transmits the converted light, and light connected to the other end of the fluorescent optical fiber via an optical connector. A transmission fiber is provided.

【0003】又、先に提案した「ファイバ型放射線検出
器」(特願平8−44903号)においては、光波長変
換機能及び集光機能並びに光の伝送方向を軸方向に変え
る機能を有する蛍光性光ファイバの外周面に、粒子状又
は粉末状のシンチレータを含む放射線感応層を形成し、
該感応層の外周を含め当該蛍光性光ファイバの外周を遮
光材で覆い、該蛍光性光ファイバの端部に光コネクタを
介して伝送用光ファイバが備えられている。
Further, in the previously proposed "fiber-type radiation detector" (Japanese Patent Application No. 8-44903), a fluorescent light having a light wavelength conversion function, a light condensing function, and a function of changing a light transmission direction in an axial direction. Form a radiation-sensitive layer including a particulate or powdery scintillator on the outer peripheral surface of the conductive optical fiber,
The outer periphery of the fluorescent optical fiber including the outer periphery of the sensitive layer is covered with a light shielding material, and an end of the fluorescent optical fiber is provided with a transmission optical fiber via an optical connector.

【0004】上述のような放射線検出光伝送装置は、検
出部に電源を用いることなく、ガンマ線等の放射線に関
する情報を遠隔長距離伝送することが可能な新しいタイ
プの放射線検出器である。これは、それ以前の放射線検
出器と比べて、放射線検出部を無電源化したため、比較
的小型の円筒状のNal(Tl)シンチレータ等を用い
ることが可能となって検出部の小型化が可能となったも
のである。又、上述のファイバ型放射線検出器は、その
放射線検出光伝送装置の特徴を生かしながら、単一の検
出部でガンマ線や中性子線などの複数線種の放射線を検
出できるようにした新しいタイプの放射線検出器であ
る。これは光波長変換機能と集光機能と集光後の光が一
定方向に送出される機能とを有する蛍光性光ファイバの
端部外周面に粒子状又は粉末状のシンチレータを含む放
射線感応層を形成し、その感応層の外周を含む蛍光性光
ファイバの端部と外周又は外周部のみを遮光材で覆った
ことにより実現されたものである。
The above-described radiation detecting light transmission device is a new type of radiation detector capable of transmitting information on radiation such as gamma rays over a long distance without using a power supply for the detecting unit. This is because the radiation detection unit has no power supply compared to the previous radiation detector, so that a relatively small cylindrical Nal (Tl) scintillator or the like can be used, and the detection unit can be downsized. It has become. The above-mentioned fiber type radiation detector is a new type of radiation that makes it possible to detect multiple types of radiation such as gamma rays and neutron rays with a single detector while taking advantage of the characteristics of the radiation detection optical transmission device. It is a detector. This is a method in which a radiation-sensitive layer containing a particulate or powdery scintillator is provided on the outer peripheral surface of the end of a fluorescent optical fiber having a light wavelength conversion function, a light focusing function, and a function of transmitting light after focusing in a certain direction. This is realized by forming and covering only the end and the outer periphery or the outer periphery of the fluorescent optical fiber including the outer periphery of the sensitive layer with a light shielding material.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記ファイバ型放射線
検出器は、集光感度が粒子状又は粉末状のシンチレータ
の放射線感応層内のシンチレータ量に比例するものの、
蛍光性光ファイバの外周部及び端部の表面積が限られて
いるため、集光感度の向上には技術的困難性が伴う。従
って、前記ファイバ型放射線検出器では実現できなかっ
たような、単一の検出部でガンマ線や中性子線の複数線
種の放射線を同時に検出でき、且つ実用に供するに十分
なファイバ型放射線検出器を提供することを目的とす
る。
In the above-mentioned fiber type radiation detector, although the light-collecting sensitivity is proportional to the amount of scintillator in the radiation-sensitive layer of a particulate or powdery scintillator,
Since the surface area of the outer peripheral portion and the end portion of the fluorescent optical fiber is limited, it is technically difficult to improve the light collection sensitivity. Therefore, a fiber-type radiation detector that can simultaneously detect radiations of multiple gamma rays and neutrons with a single detection unit, and cannot be realized by the fiber-type radiation detector, and that is sufficient for practical use. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明のファイバ型放射線検出器は、アクリル樹脂
のような光透過性の高い樹脂部材の中心軸部内に、光波
長変換機能と集光機能と集光後の光が一定方向に送出さ
れる機能とを有する蛍光性光ファイバの一端を挿着し、
その樹脂部材の外周面に粒子状又は粉末状のシンチレー
タの放射線感応層を形成し、前記感応層を含む前記蛍光
性光ファイバの端部と外周部又は外周部のみを遮光材で
覆ったことを特徴とする。本発明のファイバ型放射線検
出器は、検出すべき放射線がガンマ線である場合には、
放射線感応物質としてNal(Tl)、Csl(Tl)等を用いる
のが好適である。又、検出すべき放射線がアルファ線で
ある場合には、アルファ線感応物質としてZnS(Ag)等
を用いるのが好適である。更に又、検出すべき放射線が
中性子線である場合には、前記アルファ線感応物質と、
中性子線が照射されてアルファ線を放出する即ち(n,
α)反応を生じる中性子線感応物質との混合体を用いる
のが好適である。前記中性子線感応物質には、リチウム
化合物、ボロン化合物等の中性子反応断面積が大きい物
質が良い。又、検出すべき放射線がガンマ線と中性子線
である場合にも、前記アルファ線感応物質と中性子感応
物質との混合体を用いるのが好適である。
In order to solve the above-mentioned problems, a fiber type radiation detector according to the present invention is provided with a light wavelength conversion function and a light wavelength conversion function in a central axis portion of a resin member having high light transmittance such as acrylic resin. Insert one end of a fluorescent optical fiber having a light collecting function and a function of transmitting light after light collection in a certain direction,
Forming a radiation-sensitive layer of a particulate or powdery scintillator on the outer peripheral surface of the resin member, and covering only the end and the outer peripheral portion or the outer peripheral portion of the fluorescent optical fiber including the sensitive layer with a light shielding material. Features. The fiber radiation detector of the present invention, when the radiation to be detected is a gamma ray,
It is preferable to use Nal (Tl), Csl (Tl) or the like as the radiation sensitive substance. When the radiation to be detected is alpha rays, it is preferable to use ZnS (Ag) or the like as the alpha ray sensitive substance. Further, when the radiation to be detected is a neutron beam, the alpha ray-sensitive substance;
A neutron beam is emitted to emit alpha rays, ie, (n,
α) It is preferred to use a mixture with a neutron-sensitive substance which causes a reaction. As the neutron beam-sensitive substance, a substance having a large neutron reaction cross section such as a lithium compound and a boron compound is preferable. Also, when the radiation to be detected is a gamma ray and a neutron ray, it is preferable to use a mixture of the alpha ray sensitive substance and the neutron sensitive substance.

【0007】光波長変換機能と集光機能と集光後の光が
軸方向に送出される機能とを有する前記蛍光性光ファイ
バとしては、仏国オプテクトロン社製等があり、本発明
のファイバ型放射線検出器を実施するに使用される。そ
して、前記の波長変換機能とは、例えば、シンチレータ
に放射線が入射して410nm近傍の波長の蛍光が発生
し、この蛍光が蛍光性光ファイバに入射し蛍光性光ファ
イバのコア部に含まれる蛍光体で吸収され別の蛍光を発
生することを意味する。この蛍光はシンチレータで発生
した蛍光と比べ波長が大きく520nm近傍の波長の光に
変換されたものである。波長410nmの蛍光から520
nm程度の波長に変換されたことにより、蛍光信号を伝送
する光ファイバの伝送損失が大きく改善され、その効果
は例えば旭化成製のプラスチックファイバを使用すると
180dB/kmから70dB/kmになる。又、集光機能と
は、蛍光性光ファイバの外表面側部のクラッドからコア
に入射したシンチレータの蛍光がファイバのコア内の蛍
光色素を励起して異なる波長の蛍光を発する。この蛍光
は蛍光性光ファイバのコア部で発生し、ファイバのクラ
ッド面で全反射されて蛍光性光ファイバの軸方向に伝送
されることを示す。
As the fluorescent optical fiber having a light wavelength conversion function, a light collecting function, and a function of transmitting light after light collection in the axial direction, there is, for example, a product manufactured by Optectron of France. Used to implement type radiation detectors. The wavelength conversion function is, for example, that radiation enters a scintillator to generate fluorescence having a wavelength of around 410 nm, and this fluorescence enters a fluorescent optical fiber and is included in a core portion of the fluorescent optical fiber. It means that it is absorbed by the body and emits another fluorescence. This fluorescent light has a larger wavelength than the fluorescent light generated by the scintillator and is converted into light having a wavelength near 520 nm. 520 from fluorescence of wavelength 410nm
By converting the wavelength to about nm, the transmission loss of the optical fiber for transmitting the fluorescence signal is greatly improved, and the effect is reduced from 180 dB / km to 70 dB / km when using, for example, a plastic fiber manufactured by Asahi Kasei. The light condensing function is that the scintillator fluorescence incident on the core from the cladding on the outer surface side of the fluorescent optical fiber excites a fluorescent dye in the core of the fiber to emit fluorescence of a different wavelength. This fluorescence is generated at the core of the fluorescent optical fiber, is totally reflected by the cladding surface of the fiber, and is transmitted in the axial direction of the fluorescent optical fiber.

【0008】一般にガンマ線とアルファ線の放射線は、
シンチレータに入射して蛍光を発光するので、本発明に
よれば前述した物質のシンチレータを使用して直接的に
検出する。中性子線については、直接シンチレータから
の蛍光はほとんど検出されないため、本発明によれば中
性子線が照射されてアルファ線を放出する(n,α)反
応を生じる、前記リチウム化合物、ボロン化合物等の中
性子反応断面積が大きな中性子線感応物質と、アルファ
線感応物質を混合して用い、中性子線の照射により放出
されるアルファ線をアルファ線感応物質で蛍光に変換
し、これを検出することにより間接的に中性子線を検出
する。
[0008] Generally, gamma ray and alpha ray radiation
According to the present invention, the light is directly detected by using a scintillator made of the above-mentioned substance since the fluorescent light is emitted upon being incident on the scintillator. Regarding neutron rays, since fluorescence from the direct scintillator is hardly detected, according to the present invention, neutrons such as the lithium compounds and boron compounds, which are irradiated with neutron rays to cause an (n, α) reaction to emit alpha rays A mixture of a neutron-sensitive substance with a large reaction cross-section and an alpha-ray sensitive substance is used to convert the alpha rays emitted by neutron irradiation into fluorescence with the alpha-ray sensitive substance, which is detected indirectly. Neutron beam is detected.

【0009】ガンマ線と中性子線とを同時に検出できる
原理は、リチウム化合物、ボロン化合物等の中性子反応
断面積が大きい中性子線感応物質は中性子線とガンマ線
に照射されて蛍光を発するが、その蛍光パルスの減衰時
間が、中性子線による前記(n,α)反応の結果放出さ
れるアルファ線によって生じる蛍光のパルスの減衰時間
に比べ、ガンマ線による蛍光パルスの減衰時間は十分に
短いことを利用し、両線種を弁別できることによる。
The principle that gamma rays and neutron rays can be detected simultaneously is based on the principle that a neutron sensitive substance having a large neutron reaction cross section, such as a lithium compound or a boron compound, emits fluorescence when irradiated with neutron rays and gamma rays. Utilizing that the decay time of the fluorescence pulse due to gamma rays is sufficiently shorter than the decay time of the fluorescence pulse caused by the alpha rays emitted as a result of the (n, α) reaction by the neutron beam, Due to the ability to distinguish species.

【0010】アルファ線と中性子線の放射線が混在して
いる場合に用いるアルファ線検出用のファイバ型放射線
検出器は、飛程の短い(飛程とはアルファ線の飛ぶ距離
を表し、紙一枚で遮蔽できる程極めて小さい。)アルフ
ァ線を検出するため放射線感応層に取り付けられた遮光
材が極めて薄い厚さにしたもの、或いは遮光材が無い構
造である。このアルファ線を検出するファイバ型放射線
検出器は、中性子線の(n,α)反応による放射線感応
層内部で生成されるアルファ線を検出する検出過程と異
なり、ファイバ型放射線検出器の外部からアルファ線が
照射されて放射線感応層にアルファ線が入射する。この
様なアルファ線の外部照射によるファイバ型放射線検出
器による計測値と中性子線を検知するファイバ型放射線
検出器の計測値を比較することによりアルファ線と中性
子線の混在場に於ける個別の放射線に対する判別計測が
行われる。
A fiber-type radiation detector for detecting alpha rays used when both alpha rays and neutron rays are mixed has a short range (the range indicates the distance over which the alpha rays travel, and one sheet of paper). The light-shielding material attached to the radiation-sensitive layer for detecting alpha rays has a very small thickness, or has no light-shielding material. The fiber type radiation detector for detecting the alpha ray is different from the detection process for detecting the alpha ray generated inside the radiation sensitive layer by the (n, α) reaction of the neutron beam. The radiation is applied and the alpha radiation is incident on the radiation sensitive layer. By comparing the measured value of the fiber radiation detector by external irradiation of such alpha rays with the measured value of the fiber radiation detector that detects neutron rays, individual radiation in the mixed field of alpha rays and neutron rays Is determined.

【0011】中性子線の検知の一次過程は、放射線感応
層に含まれる中性子反応断面積の大きな物質により中性
子線を吸収させ、(n,α)反応によりアルファ線を生
成させる。二次過程は、このアルファ線をZnS(Ag)等
に更に吸収させ、ZnS(Ag)等から蛍光を発生する。こ
の一次と二次の過程は連鎖的に行われる。中性子線の検
知には、二次過程で得たZnS(Ag)等による蛍光のみを
利用する。放射線感応層に含まれるアルファ線検知材Zn
S(Ag)等以外の構成素材は、ガンマ線に反応し、入射
ガンマ線のエネルギを吸収して蛍光を発生する。この蛍
光の減衰時間はアルファ線の検知材と比べ小さい。放射
線がファイバ型放射線検出器に入射すると入射する放射
線により放射線感応層で行われる反応過程が異なり、発
生する蛍光の減衰時間が異なる。そのため、ファイバ型
放射線検出器の光出力端では照射する放射線の種類に対
応した蛍光パルスが得られる。
In the primary process of neutron beam detection, a neutron beam is absorbed by a substance having a large neutron reaction cross section contained in the radiation-sensitive layer, and alpha rays are generated by the (n, α) reaction. In the secondary process, this alpha ray is further absorbed by ZnS (Ag) or the like, and fluorescence is generated from the ZnS (Ag) or the like. The primary and secondary processes are performed in a chain. For neutron detection, only the fluorescence from ZnS (Ag) or the like obtained in the secondary process is used. Alpha ray detecting material Zn contained in radiation sensitive layer
Constituent materials other than S (Ag) react to gamma rays and absorb the energy of incident gamma rays to generate fluorescence. The decay time of this fluorescence is shorter than that of the alpha-ray detecting material. When radiation enters the fiber radiation detector, the reaction process performed in the radiation-sensitive layer varies depending on the incident radiation, and the decay time of the generated fluorescence varies. Therefore, a fluorescent pulse corresponding to the type of radiation to be applied is obtained at the light output end of the fiber radiation detector.

【0012】得られた蛍光パルスは、異なる放射線の種
類毎の情報が含まれている。この蛍光パルスの減衰時間
を電気信号に変換し、パルス波形弁別を行うが、その波
形弁別法の詳細はグレン F.ノル著「放射線計測ハン
ドブック」(株式会社丸善発行)に記述されている。
The obtained fluorescent pulse contains information for each type of different radiation. The decay time of the fluorescent pulse is converted into an electric signal, and pulse waveform discrimination is performed. It is described in "Radiometry Handbook" by Nor, published by Maruzen Co., Ltd.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施形態を説明する。図1は、アルファ線検出器の
検出部を拡大して概念的に示したもので、蛍光性光ファ
イバ1は中心部のコア3と同軸状に配置されたクラッド
5から形成されており、その出力端には光コネクタ7が
接続されている。この光コネクタ7は伝送用光ファイバ
8を介して図示しない光電子増倍管等の光電変換器に連
結している。アルファ線感応物質である白い粒子状のZn
S(Ag)シンチレータ11と日本チバガイギー株式会社
製のアラルダイトCY221又はHY2967等の低屈
折率の光学的に透明な樹脂13とが適度に混ぜられてア
クリル樹脂部材6の外周面に塗布されてアルファ線感応
層15を形成している。或いは、アルファ線感応層15
はシンチレータ等の放射線感応材を株式会社日東電工製
の透明・耐候・耐熱両面テープのHJ−9150W等の
光学的に透明な接着テープ等で挟むことにより形成して
も良い。この感応層15とアクリル樹脂部材6とは光学
的に接着されていて、又コネクタ7の部分を除く外面が
非常に薄いテフロンシート、アルミ箔、或いは蒸着され
た銀シート等の遮光材17で覆われている。この遮光材
17は外光を遮断する機能とシンチレータ11の蛍光を
反射する機能を兼ね備えている。尚、アクリル樹脂部材
6を構成するアクリル樹脂は光透過性の高い樹脂の代表
例であり、同様な性質の他の樹脂で代替できる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows an enlarged detection unit of an alpha-ray detector. A fluorescent optical fiber 1 is formed of a clad 5 arranged coaxially with a core 3 at the center. An optical connector 7 is connected to the output end. The optical connector 7 is connected to a photoelectric converter such as a photomultiplier (not shown) via a transmission optical fiber 8. White particulate Zn, alpha-sensitive substance
The S (Ag) scintillator 11 and an optically transparent resin 13 having a low refractive index such as Araldite CY221 or HY2967 manufactured by Ciba Geigy Japan are appropriately mixed, applied to the outer peripheral surface of the acrylic resin member 6, and subjected to alpha rays. The sensitive layer 15 is formed. Alternatively, the alpha ray sensitive layer 15
May be formed by sandwiching a radiation-sensitive material such as a scintillator with an optically transparent adhesive tape such as HJ-9150W, a transparent, weather-resistant and heat-resistant double-sided tape manufactured by Nitto Denko Corporation. The sensitive layer 15 and the acrylic resin member 6 are optically bonded to each other, and the outer surface excluding the connector 7 is covered with a light-shielding material 17 such as a very thin Teflon sheet, aluminum foil, or a deposited silver sheet. Have been done. The light shielding member 17 has both a function of blocking external light and a function of reflecting the fluorescence of the scintillator 11. The acrylic resin constituting the acrylic resin member 6 is a typical example of a resin having high light transmittance, and can be replaced with another resin having similar properties.

【0014】以上の構成のアルファ線検出器の検出作用
を図2の概念図を参照して説明する。アルファ線Aは遮
光材17を通って感応層15に入射して、シンチレータ
11に吸収され、蛍光Bを発光する。この蛍光Bはアク
リル樹脂部材6を通って蛍光性光ファイバ1の蛍光体C
に吸収される。蛍光体Cは、蛍光Bとは異なる発光波長
に変換された蛍光Dを発し、この蛍光Dは、矢印のよう
にコア3の中を進み、光コネクタ7を通り、更に伝送用
光ファイバ8内を通って光電変換器に至り、ここで電気
信号に変えられ計測される。
The detection operation of the alpha ray detector having the above configuration will be described with reference to the conceptual diagram of FIG. The alpha ray A enters the sensitive layer 15 through the light shielding material 17, is absorbed by the scintillator 11, and emits fluorescence B. This fluorescent light B passes through the acrylic resin member 6 and the fluorescent material C of the fluorescent optical fiber 1
Is absorbed by The fluorescent substance C emits fluorescent light D converted to an emission wavelength different from that of the fluorescent light B. This fluorescent light D travels through the core 3 as shown by the arrow, passes through the optical connector 7, and further in the transmission optical fiber 8. Through the photoelectric converter, where it is converted into an electric signal and measured.

【0015】次に本発明を中性子検出器として具現化し
た実施形態を図3に示す。図に於いて前述のアルファ線
検出器と同一の部分には同一の符号を付して説明する。
図3において、アクリル樹脂部材6の外周面に塗布され
て形成される中性子線感応層21は、白い粒子状のZnS
(Ag)シンチレータ11と、粒子状のリチウム化合物又
はボロン化合物を含んだ化合物からなるシンチレータ2
3との混合体、及び前記低屈折率の光学的に透明な樹脂
13とが適度に混ぜられて形成されている。勿論、前術
の両面テープ等で形成しても良い。その外側には、前述
と同様に遮光材17が配置され、光コネクタ7も蛍光性
光ファイバ1の出力端に接続されている。遮光材17
は、中性子線感応層21で発生する蛍光を効率よく蛍光
性光ファイバ1へ入射させるために反射材の機能も有し
ている。そして、中性子線検出器の検出部の作用を前述
と同様に図4を参照して説明すると、中性子線Nが中性
子線感応層21に入射して、シンチレータ23に吸収さ
れ、(n,α)反応によりアルファ線Aを放出する。こ
のアルファ線Aは近接したZnS(Ag)シンチレータ11
に吸収され蛍光Bを発光する。以後、蛍光Bが蛍光Dに
変換され、最終的に光電変換器で計測されるのは前述の
例と同様である。
Next, an embodiment in which the present invention is embodied as a neutron detector is shown in FIG. In the figure, the same parts as those of the above-mentioned alpha ray detector are denoted by the same reference numerals and described.
In FIG. 3, the neutron beam-sensitive layer 21 formed by being applied to the outer peripheral surface of the acrylic resin member 6 is formed of white particulate ZnS.
(Ag) Scintillator 11 and scintillator 2 made of a compound containing a particulate lithium compound or boron compound
3 and the low-refractive-index optically transparent resin 13 are appropriately mixed. Of course, it may be formed by the double-sided tape or the like of the previous operation. A light-shielding member 17 is disposed on the outside thereof in the same manner as described above, and the optical connector 7 is also connected to the output end of the fluorescent optical fiber 1. Light shielding material 17
Has a function of a reflector so that the fluorescence generated in the neutron sensitive layer 21 is efficiently incident on the fluorescent optical fiber 1. Then, the operation of the detection unit of the neutron detector will be described with reference to FIG. 4 in the same manner as described above. The neutron beam N enters the neutron beam sensitive layer 21, is absorbed by the scintillator 23, and (n, α) The reaction emits alpha rays A. This alpha ray A is emitted from the adjacent ZnS (Ag) scintillator 11.
And emits fluorescence B. After that, the fluorescence B is converted to the fluorescence D and finally measured by the photoelectric converter as in the above-described example.

【0016】図5に図3に示した中性子検出器に関する
中性子線を照射した計測結果を示す。この計測は、図3
に示したファイバ型中性子検出器に伝送用ファイバを光
コネクタを介して接続し、送出された蛍光パルスを光電
子増倍管で光電変換した後に、蛍光パルスの減衰時間の
違いによるパルス弁別を、前述の波形弁別法により行っ
たものである。図5において、横軸は従来のファイバ型
放射線検出器の場合を1とした中性子線感応層の面積
比、縦軸は従来のファイバ型放射線検出器の場合を1と
した中性子線感度比をそれぞれ表している。図5のグラ
フから理解できるように、中性子線感度は、中性子線感
応層21の総面積に比例する。そのため、アクリル樹脂
部材の外径を大きくすることにより、中性子線感応層2
1の総面積が大きくなり、その結果中性子線感度が向上
する。又、アクリル樹脂部材6の外径が大きくなると、
アクリル樹脂部材6の容積が増大し、蛍光性光ファイバ
1に対する蛍光Bの入射角が増大して中性子線感応層2
1の総面積比以上に中性子線感度が上昇することが理解
できる。
FIG. 5 shows a measurement result obtained by irradiating a neutron beam on the neutron detector shown in FIG. This measurement is shown in FIG.
After connecting the transmission fiber to the fiber neutron detector shown in (1) through an optical connector and performing photoelectric conversion of the transmitted fluorescent pulse with a photomultiplier tube, pulse discrimination based on the difference in the decay time of the fluorescent pulse was described above. The waveform discrimination method was used. In FIG. 5, the horizontal axis represents the area ratio of the neutron-sensitive layer when the conventional fiber radiation detector is set to 1, and the vertical axis represents the neutron sensitivity ratio when the conventional fiber radiation detector is set to 1. Represents. As can be understood from the graph of FIG. 5, the neutron sensitivity is proportional to the total area of the neutron sensitive layer 21. Therefore, by increasing the outer diameter of the acrylic resin member, the neutron sensitive layer 2
1, the total area increases, and as a result, the neutron sensitivity is improved. Also, when the outer diameter of the acrylic resin member 6 increases,
The volume of the acrylic resin member 6 increases, the incident angle of the fluorescent light B on the fluorescent optical fiber 1 increases, and the neutron beam sensitive layer 2
It can be understood that the neutron sensitivity increases to a total area ratio of 1 or more.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アクリル樹脂等の光透過性の高い樹脂部材を光波長変換
機能及び集光機能並びに光の伝送方向を軸方向に変える
機能を有する蛍光性光ファイバと放射線感応層との間に
介装したので、放射線感応層の総面積が増大し、更に蛍
光性光ファイバに入射する蛍光の入射角が増大して放射
線感度を大幅に増大することができる。
As described above, according to the present invention,
Since a resin material with high light transmittance such as acrylic resin was interposed between the fluorescent optical fiber having the light wavelength conversion function and the light condensing function and the function of changing the light transmission direction in the axial direction, and the radiation sensitive layer, The total area of the radiation-sensitive layer is increased, and the incident angle of the fluorescent light incident on the fluorescent optical fiber is increased, so that the radiation sensitivity can be greatly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の要部を示す概念的断面図で
ある。
FIG. 1 is a conceptual sectional view showing a main part of an embodiment of the present invention.

【図2】前述実施形態の作用説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory view of the embodiment.

【図3】本発明の別の実施形態の要部を示す概念的断面
図である。
FIG. 3 is a conceptual sectional view showing a main part of another embodiment of the present invention.

【図4】前記別の実施形態の作用説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the another embodiment.

【図5】図3の実施形態の中性子線検出器による計測結
果を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing measurement results obtained by the neutron detector of the embodiment shown in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 蛍光性光ファイバ 3 コア 5 クラッド 6 アクリル樹脂部材 7 光コネクタ 8 光ファイバ 11 ZnS(Ag)シンチレータ 13 樹脂 15 感応層 17 遮光材 21 感応層 23 シンチレータ A アルファ線 B 蛍光 C 蛍光体 D 蛍光 N 中性子線 REFERENCE SIGNS LIST 1 fluorescent optical fiber 3 core 5 clad 6 acrylic resin member 7 optical connector 8 optical fiber 11 ZnS (Ag) scintillator 13 resin 15 sensitive layer 17 light shielding material 21 sensitive layer 23 scintillator A alpha ray B fluorescence C phosphor D fluorescence N neutron line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武部 雅汎 宮城県仙台市太白区青山二丁目23−26 (72)発明者 浦山 勝己 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 今井 信行 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Masanori Takebe, 2-23-26 Aoyama, Taishiro-ku, Sendai, Miyagi Prefecture, Japan (72) Katsumi Urayama 2-5-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Nobuyuki Imai 2-5-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光透過性の高い樹脂部材の中心軸部内
に、光波長変換機能及び集光機能並びに光の伝送方向を
軸方向に変える機能を有する蛍光性光ファイバの一端を
挿着し、前記樹脂部材の外周面に粒子状又は粉末状のシ
ンチレータを含む放射線感応層を形成し、該感応層の外
周を含め当該蛍光性光ファイバの外周を遮光材で覆い、
該蛍光性光ファイバの端部に光コネクタを介して伝送用
光ファイバを接続して成ることを特徴とするファイバ型
放射線検出器。
1. One end of a fluorescent optical fiber having a light wavelength conversion function, a light condensing function, and a function of changing a light transmission direction in an axial direction is inserted into a central axis portion of a resin member having high light transmittance, Forming a radiation-sensitive layer containing a particulate or powdery scintillator on the outer peripheral surface of the resin member, covering the outer periphery of the fluorescent optical fiber including the outer periphery of the sensitive layer with a light shielding material,
A fiber type radiation detector comprising a transmission optical fiber connected to an end of the fluorescent optical fiber via an optical connector.
【請求項2】 前記樹脂部材がアクリル樹脂から形成さ
れていることを特徴とする請求項1記載のファイバ型放
射線検出器。
2. The fiber type radiation detector according to claim 1, wherein said resin member is formed of an acrylic resin.
【請求項3】 前記蛍光性光ファイバの一端部は、端面
を含めて前記放射線感応層が形成されると共に遮光材で
覆われ、他端部に光コネクタを介して伝送用光ファイバ
を接続することを特徴とする請求項1又は請求項2記載
のファイバ型放射線検出器。
3. One end of the fluorescent optical fiber is covered with a light-shielding material and the radiation-sensitive layer is formed including the end face, and a transmission optical fiber is connected to the other end via an optical connector. The fiber type radiation detector according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 前記感応層に含まれるシンチレータは、
ガンマ線、中性子線、又はアルファ線に感応する物質の
内のいずれか一又は二、或いは全部であることを特徴と
する請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載のファイ
バ型放射線検出器。
4. The scintillator included in the sensitive layer,
The fiber radiation detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the fiber radiation detector is any one, two, or all of the substances sensitive to gamma rays, neutron rays, or alpha rays.
【請求項5】 前記シンチレータは、ガンマ線に感応す
る物質がNal(Tl)又は、Cs(Tl)であり、アルファ線に感
応する物質がZnS(Ag)であり、中性子線に感応する物
質がリチウム化合物、ボロン化合物等の中性子反応断面
積が大きい物質であることを特徴とする請求項1乃至請
求項4のいずれか一に記載のファイバ型放射線検出器。
5. The scintillator, wherein a substance sensitive to gamma rays is Nal (Tl) or Cs (Tl), a substance sensitive to alpha rays is ZnS (Ag), and a substance sensitive to neutron rays is lithium. The fiber radiation detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the radiation detector is a substance having a large neutron reaction cross-sectional area, such as a compound or a boron compound.
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