WO2012133796A1 - シンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法 - Google Patents

シンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法 Download PDF

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WO2012133796A1
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scintillator
radiation
powder
layer
plate
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PCT/JP2012/058621
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金子　純一
幹雄 樋口
毅紘 嶋岡
陽一 坪田
賢二 井崎
Original Assignee
国立大学法人北海道大学
独立行政法人日本原子力研究開発機構
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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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00—Measuring neutron radiation
    • G01T3/06—Measuring neutron radiation with scintillation detectors

Definitions

  • the present invention relates to a scintillator plate that emits scintillation light when excited by radiation, a radiation measuring apparatus, a radiation imaging apparatus, and a scintillator plate manufacturing method.
  • Si semiconductor detectors having very excellent energy resolution have been widely used as devices for measuring alpha rays of dust monitors in order to monitor plutonium contamination.
  • the Si semiconductor detector has a problem that the electrode is easily corroded by moisture in the air. In addition, it was easy to pick up electrical noise, and there was a problem that issued a false alarm.
  • a ZnS (Ag) scintillation detector is proposed in which the thickness is 5 ⁇ m and the thickness is 10 mg / cm 2 and is uniformly packed in a multilayer shape (Patent Document 1).
  • the scintillation detector is used in a positron emission tomography (PET) apparatus in a nuclear medicine imaging method.
  • PET positron emission tomography
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2006-199727 proposes a radiation detector using a scintillator made of a single crystal of cerium activated lanthanoid silicate as an X-ray detector used in a positron emission tomography apparatus.
  • Patent Document 2 proposes a radiation detector using a scintillator made of a single crystal of cerium activated lanthanoid silicate as an X-ray detector used in a positron emission tomography apparatus.
  • the present invention has been made in order to solve such problems, and is a scintillator plate capable of improving the radiation detection accuracy and reducing the manufacturing cost and increasing the practical area, and the manufacturing method thereof. And a radiation measuring apparatus and a radiation imaging apparatus using the same.
  • the scintillator plate according to the present invention is a scintillator plate having a scintillator that emits scintillation light when excited by incident radiation, and when the radiation to be measured is one of ⁇ rays, electron beams, and ion beams, It has a scintillator layer in which scintillator powder having an average particle diameter equal to or larger than the range of the radiation in the scintillator is spread.
  • the scintillator layer may be configured to have a thickness of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m by polishing one or both sides of the scintillator layer.
  • the scintillator plate according to the present invention is a scintillator plate having a scintillator that emits scintillation light when excited by incident radiation, and when the radiation to be measured is a neutron beam, an average of the neutron beams in the scintillator It has a scintillator layer laid with scintillator powder having an average particle size equal to or greater than the free stroke.
  • the scintillator layer may be configured to have a thickness of 30 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less by polishing one surface or both surfaces of the scintillator layer.
  • a scintillator plate according to the present invention is a scintillator plate having a scintillator that emits scintillation light when excited by incident radiation.
  • the scintillator plate has an average particle size of more than 300 ⁇ m. It has a scintillator layer in which powder is spread, and the scintillator layer has a thickness of 300 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less by polishing one or both sides of this scintillator layer.
  • a configuration in which the scintillator layer is formed in a single layer formed by spreading the scintillator powder in a single step is preferable.
  • an average particle of the scintillator powder determined by the type of radiation may be embedded to form the scintillator layer, and one or both surfaces of the scintillator layer may be polished.
  • the scintillator may be selected from any one of a GPS scintillator, a ZnS (Ag) scintillator, a YAP scintillator, and a CsI scintillator.
  • the radiation measuring apparatus is set according to the scintillator plate, a signal conversion unit that converts scintillation light emitted from the scintillator plate into an electrical signal, and the type of radiation to be measured.
  • a radiation discriminating unit for discriminating between the radiation to be measured and the radiation not to be measured based on the upper limit value and the lower limit value of the intensity of the electrical signal, and counting the electrical signal of the radiation that is the discriminated measurement object
  • a radiation discriminating unit that discriminates the presence or absence of radiation to be measured by comparing a numerical value measured by the counting unit with a predetermined threshold.
  • the radiation imaging apparatus includes the scintillator plate.
  • the scintillator plate manufacturing method includes a scintillator layer forming step of forming a scintillator layer by spreading and adhering a scintillator powder having a predetermined average particle diameter on the surface of an adhesive substance, and one side of the scintillator layer or A scintillator layer polishing step for polishing both surfaces until the scintillator layer has a predetermined thickness.
  • the scintillator powder that is not adhered to the surface of the adhesive substance is removed, and a predetermined average particle size is provided in the gap between the adhered scintillator powders.
  • the step of spreading the scintillator powder may be repeated at least once.
  • the scintillator powder to which fine powder particles are adhered is immersed in a liquid and stirred, and the fine powder particle supernatant is removed after a predetermined time has elapsed. You may have the fine particle removal process which removes the said fine particle from the scintillator powder to do.
  • the present invention it is possible to improve the radiation detection accuracy and to make a practical large area while suppressing the manufacturing cost of the scintillator plate.
  • FIG. 1A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA, showing a single-layer scintillator layer in the present embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA, showing a scintillator layer in which the gaps between the single-layer scintillator powders in this embodiment are spread with other scintillator powders.
  • 1 is a block diagram showing an embodiment of a radiation imaging apparatus according to the present invention.
  • 2 is a photograph of a GPS scintillator created in the first embodiment.
  • Example 1 it is a graph which shows the measurement result which measured the alpha ray using the single crystal of a ZnS scintillator, a GPS scintillator, and the GPS scintillator plate concerning the present invention.
  • Example 1 it is a graph which shows the measurement result which measured the alpha ray using the GPS scintillator plate from which average particle diameter differs. It is a graph which shows the relationship between the measurement result of the gamma ray of the GPS scintillator in Example 1, and the thickness of a GPS scintillator.
  • Example 1 it is a graph which shows the measurement result which measured the 241Am (Americium) source as an alpha ray, and the 137Cs (cesium) source as a gamma ray using the GPS scintillator plate concerning the present invention. It is a graph which shows the relationship between the condensing intensity
  • FIG. 3 is an optical micrograph of a polished surface of a test piece i) in Example 2. It is a photograph which shows the radiation imaging apparatus in the present Example 3. It is a three-dimensional graph which shows the radioactive intensity distribution measured with the radiation imaging apparatus in the present Example 3. It is a photograph which shows the installation state of the measurement sample in the present Example 4.
  • Example 4 it is an output image of a radiation imaging apparatus showing the distribution of neutrons measured by a conventional ZnS scintillator.
  • Example 4 it is the output image of the radiation imaging device which extracted a part of neutron distribution measured by the conventional Li6 glass scintillator.
  • Example 4 it is the output image of the radiation imaging apparatus which extracted a part of neutron distribution measured by the conventional ZnS scintillator.
  • Example 4 it is the output image of the radiation imaging device which extracted a part of neutron distribution measured by the GPS scintillator according to the present invention.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a scintillator plate 1 of the present embodiment.
  • the scintillator plate 1 of the present embodiment is composed of a scintillator powder 21 composed of a scintillator 2 excited by radiation, a scintillator layer 22 formed by spreading the scintillator powder 21, and a substrate 3 on which the scintillator layer 22 is fixed.
  • an appropriate adhesive 4 is used for fixing the scintillator powder 21 to the substrate 3 to form the scintillator layer 22.
  • the scintillator 2 is made of a substance that emits scintillation light when excited by incident radiation. Examples thereof include a Gd 2 Si 2 O 7 scintillator (GPS scintillator), a ZnS (Ag) scintillator, a YAP scintillator, a CsI scintillator, and the like.
  • Gd 2 Si 2 O 7 scintillator Gd 2 Si 2 O 7 scintillator
  • ZnS (Ag) scintillator ZnS (Ag) scintillator
  • YAP scintillator a YAP scintillator
  • CsI scintillator and the like.
  • the GPS scintillator is a substance made of Gd 2 Si 2 O 7 and Ce may be added as an active substance. In the present embodiment, it is prepared by crystallization using TSSG (Top seeded solution growth) method a powder of Gd 2 SiO 3, CeO 2 and SiO 2.
  • TSSG Topic seeded solution growth
  • the manufacturing method of the GPS scintillator is not limited to the TSSG method, and can be appropriately selected from a solid phase reaction method, a sol-gel method, and the like.
  • the scintillator 2 is used in a powder form.
  • the predetermined particle size d of the scintillator powder 21 is selected as described below based on the type of the scintillator 2 and the type of radiation to be measured.
  • the radiation to be measured is charged particles having an electric charge and is directly ionizing radiation that is excited by the charged particles and incident on the scintillator 2 to generate scintillation light
  • d is preferably formed to be greater than the range in the scintillator 2.
  • direct ionizing radiation include ⁇ rays, electron beams, ion beams and the like.
  • the electron beam in the present invention is a concept including ⁇ rays.
  • the range is the distance that can be traveled when radiation such as ⁇ -rays having a charge that can cause direct ionization is incident on a certain substance, and in this embodiment, the scintillator. This value is determined by the combination of the two types and the type of radiation. Therefore, when direct ionizing radiation is used as a measurement target, it is preferable to increase the probability of generating scintillation light by forming the average particle diameter d of the scintillator powder 21 to be greater than the range. Further, when the radiation to be measured is electrons, it is preferable to use a projection range that flies in the front direction.
  • the radiation is not direct ionizing radiation with charge but indirect ionizing radiation, that is, when the radiation enters the scintillator 2, the radiation collides with atoms or nuclei in the scintillator 2 to cause charged particles
  • the average particle diameter d of the scintillator powder 21 is the mean freeness of the indirect ionizing radiation in the scintillator 2 in order to increase the generation efficiency of the scintillation light. It is preferable to form more than the stroke.
  • Examples of indirect ionizing radiation include neutron rays and gamma rays.
  • the mean free path is an average distance until indirect ionizing radiation such as a neutron beam having no electric charge enters a certain substance to cause a reaction by interaction.
  • the type of scintillator 2 This value is determined by the type of radiation. Therefore, when using indirect ionizing radiation as a measurement object, it is preferable to increase the probability of generating scintillation light by forming the average particle diameter d of the scintillator powder 21 at least equal to or greater than the average free path.
  • the selection method of the scintillator powder 21 having a predetermined average particle size is not particularly limited, and is appropriately selected from, for example, a method using a sieve or a method using a difference in precipitation rate due to a difference in particle size.
  • the fine particles of the scintillator powder 21 and the scintillator 2 attached to the scintillator powder 21 are stirred and immersed in a liquid such as phosphoric acid, alcohol, or water after selection.
  • the fine powder particles may be removed from the scintillator powder 21 by diffusing each of them and discarding the supernatant.
  • the scintillator layer 22 is formed by spreading the scintillator powder 21 and fixing it with an adhesive or the like. At this time, the scintillator layer 22 may be formed in multiple stages (multilayer form) by stacking the scintillator powder 21 in a plurality of stages, but it is necessary to make the scintillator layer 22 thinner than a predetermined maximum thickness of the scintillator layer 22 as will be described later. . Further, in the case of multi-stage (multi-layer), the emitted scintillation light is reflected or diffused between the powders. To suppress this, the scintillator powder 21 is spread in one stage as shown in FIG. It is preferable to form a single layer.
  • the single-layer scintillator layer 22 does not need to be strictly understood in the present invention. For example, even if another scintillator powder 21 is loaded so as to fill a gap between adjacent scintillator powders 21, a desired scintillator layer 22 is desired. It is included in what is formed in a single layer as long as an effect is produced.
  • the scintillator layer 22 it is more preferable for the scintillator layer 22 to increase the filling rate of the scintillator powder 21 from the viewpoint of detection accuracy. Therefore, when scintillator powder 21 having a predetermined average particle diameter d is spread, it is preferable that the scintillator powder 21 is pressed to some extent in order to reduce the gap between the scintillator powders 21. In addition, as shown in FIG. 3, in the gaps formed between the scintillator powders 21 laid in a single layer, as necessary, the average particle size of the scintillator powder 21 determined by the type of radiation is greater than the average particle size. It is preferable to embed another scintillator powder 21 having a particle size.
  • the process of filling the gaps generated between the scintillator powders is not limited to the gaps generated when the scintillator powders 21 are separated and bonded as shown in FIG. 3, but also the scintillator powders as shown in FIG. A process of filling an upper gap generated between the scintillator powder 21 adjacent to the other 21 is also preferable.
  • the thickness of the scintillator layer 22 is specified.
  • the thickness of the scintillator layer 22 allows the radiation to be measured to enter and excites the scintillation light, suppresses the scintillation light excited by the radiation outside the measurement target, and reduces the radiation to be measured and the radiation outside the measurement target. Need to be discriminable.
  • a method for setting the thickness of the scintillator layer for the radiation to be measured will be described with a specific example.
  • the radiation to be measured is alpha rays.
  • the range is about 17 ⁇ m.
  • the range in the case of 7.7 MeV ⁇ -rays emitted from radon progeny that exist in nature and emit ⁇ -rays is about 27 ⁇ m. Therefore, when the radiation to be measured is ⁇ rays emitted from plutonium 238, the thickness of the scintillator powder 21 is preferably 20 ⁇ m or more in consideration of measurement errors.
  • ⁇ -rays and ⁇ -rays are incident on the scintillator 2, scintillation light is emitted as in the case of ⁇ rays.
  • the ⁇ in the scintillator 2 increases as the thickness of the scintillator 2 increases.
  • the thickness of the scintillator 2 is reduced to such an extent that energy application to the scintillator 2 by radiation outside the measurement target is reduced so that it can be discriminated from the scintillation light by ⁇ rays. That is, in the scintillator plate 1 according to the present invention, by making the thickness of the scintillator 2 as thin as possible, the radiation outside the measurement object is transmitted as much as possible to reduce energy application to the scintillator 2 and to emit scintillation light. This makes it easy to discriminate between radiation to be measured and radiation not to be measured.
  • the thickness of the scintillator layer 22 is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m. The following is desirable.
  • FIG. 6 is a graph showing the thickness of the scintillator layer 22 and energy absorption in the GPS scintillator.
  • the energy absorption indicates the probability that the radiation incident on the scintillator reacts due to the interaction.
  • the mean free path is defined as the thickness at which energy absorption is (1-1 / e).
  • e is the number of Napiers. Therefore, the mean free path is a thickness where the energy absorption is about 0.63, that is, the probability that the reaction occurs in the scintillator 2 is about 63%.
  • the mean free path in the case of the GPS scintillator. Is about 30 ⁇ m.
  • the thickness of the scintillator layer 22 be equal to or less than a thickness that lowers the application of energy to the scintillator 2 by radiation outside the measurement target to the extent that it can be discriminated similarly to ⁇ rays and the like.
  • a thickness that lowers the application of energy to the scintillator 2 by radiation outside the measurement target to the extent that it can be discriminated similarly to ⁇ rays and the like.
  • the probability of causing a reaction at a thickness of about 150 ⁇ m, which is five times the mean free path is about 99.3%.
  • the thickness of the scintillator layer 22 is preferably 30 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less in consideration of measurement errors and the like.
  • the average particle diameter d of the scintillator powder 21 is formed to be larger than 300 ⁇ m, considering that it is used in a positron emission tomography apparatus for nuclear medicine imaging.
  • the scintillator layer 22 has a thickness of 300 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the substrate 3 for fixing the scintillator layer 22 is not particularly limited in terms of material and size, but is preferably formed of a material that can form a hard and flat surface, for example, preventing the transmission of scintillation light. Transparent glass, chemically synthesized resin and the like.
  • the substrate 3 can be made of various materials because it has higher permeability than ⁇ rays or the like. For example, an aluminum plate, a silicon plate, an alumina plate, or the like can be used, and the scintillator layer 22 side may be in close contact with a scintillation light receiving unit such as a photomultiplier tube 51 described later.
  • the adhesive 4 for forming the scintillator layer 22 by adhering the scintillator powder 21 in a layered manner is not particularly limited, but it is preferable to use an adhesive having radiation resistance properties.
  • the scintillator plate 1 is not limited to the one in which the scintillator layer 22 is fixed to the substrate 3, and the scintillator layer 22 itself is not fixed to the substrate 3 as long as a predetermined strength can be maintained. It may be used as
  • FIG. 7 is a schematic view showing each step of the manufacturing method of the scintillator plate of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart which shows the procedure of each process.
  • the scintillator plate manufacturing method of the present embodiment includes a fine particle removal step S1 for removing the fine particles from the scintillator powder 21 to be used, and the scintillator powder to be used on the surface of the adhesive substance.
  • a scintillator layer forming step S2 for forming the scintillator layer 22 by spreading and bonding 21; a substrate fixing step S3 for fixing the scintillator layer to the substrate; an adhesive substance removing step S4 for removing the adhesive substance;
  • a scintillator layer polishing step S5 for polishing the surface of the scintillator layer until the scintillator layer has a predetermined thickness.
  • the scintillator powder 21 is pulverized from the single crystal scintillator 2 and is screened to a predetermined average particle size using a sieve or the like.
  • the fine particles of the scintillator 2 that have adhered to the scintillator powder 21 may not be selected by sorting with a sieve or the like. Therefore, in the present embodiment, the fine powder particles are removed by the fine powder particle removal step S1.
  • the fine particle removal step S1 is performed by immersing the scintillator powder 21 to be used in a liquid such as phosphoric acid solution, alcohol, or water and stirring it using an ultrasonic cleaning device or the like, thereby adhering the fine powder particles attached to the scintillator powder 21. And separate each into the liquid.
  • the fine powder particles are removed from the scintillator powder by removing the supernatant after a predetermined time using the difference in sedimentation speed due to the difference in particle diameter.
  • the fine powder particles have a large surface area with respect to the weight, and are removed by utilizing a phenomenon in which the settling speed of the fine powder particles is slower than that of the scintillator powder 21 due to the resistance force that hinders the movement in proportion to the buoyancy and movement speed that the fine powder particles receive. To do.
  • the scintillator layer forming step S2 is a step of forming a scintillator layer 22 by spreading and adhering a scintillator powder 21 having a predetermined average particle diameter on the surface of an adhesive substance such as an adhesive sheet.
  • an adhesive substance such as an adhesive sheet.
  • a sheet-like adhesive substance is used, but the present invention is not limited to this, and an adhesive may be separately applied and bonded.
  • the scintillator powder 21 in the scintillator layer 22 is not uneven and the filling rate is increased and the scintillator powder 21 is spread in a single layer. For this reason, after the scintillator powder 21 is once spread on the surface of the adhesive substance, the surface of the scintillator layer 22 is swept with a brush, or the adhesive substance is impacted and dropped. As a result, the scintillator powder 21 not adhered to the adhesive substance is removed, and the scintillator powder 21 having a predetermined average particle diameter is spread again in the gaps between the adhered scintillator powders. In this embodiment, such a process is repeated at least once.
  • the scintillator powder 21 is fixed by using an appropriate adhesive 4 such as an epoxy resin after the scintillator powder 21 is spread on the surface of the adhesive substance. Is forming.
  • Substrate fixing step S3 is a step of fixing the scintillator layer 22 to the substrate 3.
  • the substrate 3 is adhered and fixed to the scintillator layer 22 formed on the surface of the adhesive substance with an adhesive 4 or the like.
  • the adhesive substance may be given the role of the substrate 3, or the adhesive substance may be peeled off and the scintillator layer 22 may be used alone. Further, when both surfaces of the scintillator layer 22 are polished, the surface of the scintillator layer 22 may be polished before fixing the substrate 3, and the substrate 3 may be fixed to the polished surface.
  • the adhesive substance removing step S4 is a process of removing the adhesive substance adhered to the scintillator layer 22. What is necessary is just to peel, if it has adhere
  • the scintillator layer polishing step S5 is a step of polishing the scintillator layer 22 until the scintillator layer 22 has a predetermined thickness.
  • the surface of the scintillator layer exposed by removing the adhesive substance in the adhesive substance removing step S4 is polished using water-resistant abrasive paper.
  • polishing of the scintillator layer 22 is not limited to a water-resistant abrasive paper, You may select suitably from a grindstone, a liquid abrasive
  • the scintillator layer 22 when both surfaces of the scintillator layer 22 are polished, after forming the scintillator layer 22 in the scintillator layer forming step S2, first, the surface having no adhesive substance is polished, and the substrate 3 is fixed to the polished surface. Thereafter, the adhesive surface is removed and the exposed surface may be polished.
  • the radiation measuring apparatus 5 in the present embodiment mainly includes the scintillator plate 1 described above, a signal conversion unit 51 that converts scintillation light emitted from the scintillator plate 1 into an electrical signal, and the electric An amplifier 52 that amplifies the target signal, a radiation discriminating unit 53 that sets an upper limit value and a lower limit value of the electrical signal, and discriminates between the radiation to be measured and the radiation not to be measured, and from the discriminated upper limit value
  • a counting unit 54 that counts electric pulse signals in a range between the lower limit values and a radiation determination unit 55 that determines whether or not radiation to be measured has entered from the count.
  • the signal converter 51 includes a scintillator plate 1 at the tip, receives scintillation light that is excited when radiation is incident on the scintillator plate 1, and converts the scintillation light into an electrical signal.
  • a photomultiplier tube 51 is used. The photomultiplier tube 51 receives scintillation light and converts it into a pulsed electric pulse signal.
  • the amplifier 52 is connected to the photomultiplier tube 51 and arbitrarily amplifies the received electrical pulse signal. If the electric pulse signal from the photomultiplier tube 51 is large enough to perform sufficient discrimination, the amplifier 52 may not be provided.
  • the radiation discriminating unit 53 is connected to the amplifier 52, and sets an upper limit value and a lower limit value to discriminate between radiation to be measured and radiation not to be measured. In the present embodiment, it functions as a so-called filter, and only the scintillation light between the upper limit value and the lower limit value of the electrical pulse signal is sent to the counting unit 54, whereby the radiation to be measured is discriminated from the radiation that is not the measurement target. It is supposed to be.
  • the upper limit value is set to a value slightly larger than the value of energy obtained from ⁇ rays from plutonium.
  • the lower limit value is set to a value slightly larger than the energy value obtained by ⁇ -rays or ⁇ -rays.
  • the counting unit 54 is connected to the radiation discriminating unit 53, and counts the electric pulse signal discriminated by the radiation discriminating unit 53.
  • the electrical pulse signal is counted for each light collection intensity at a predetermined interval.
  • the radiation discriminating unit 55 is connected to the counting unit 54 and discriminates whether or not the radiation to be measured has entered from the numerical value measured by the counting unit 54. Specifically, a threshold value is set, the count value is compared with the threshold value, and if the count value exceeds the threshold value, it is determined that radiation has been detected.
  • the radiation imaging apparatus 6 of this embodiment is used for a positron emission tomography apparatus or the like in a nuclear medicine image diagnostic method, and mainly includes a radiation source apparatus 61 that irradiates arbitrary radiation, A scintillation light distribution measuring device 62 that measures the distribution of scintillation light emitted when radiation emitted from the radiation source device 61 enters the scintillator plate 1, and the scintillation light distribution measuring device 62. It comprises an output device 63 that outputs the received scintillation light distribution as image data. Further, the radiation imaging apparatus 6 can be used not only for a positron emission tomography apparatus but also for a measurement apparatus for measuring a contamination distribution of radioactive substances attached to the surface of an object.
  • the radiation source device 61 radiates arbitrary radiation radially, and in the present embodiment, the radiation source device 61 emits X-rays. It is not necessary to provide the radiation source device 61 in a device for measuring the contamination distribution of radioactive substances.
  • the scintillation light distribution measuring device 62 includes the scintillator plate 1 and is provided at a position where the radiation emitted from the radiation source device 61 can be received.
  • the scintillation light distribution measuring device 62 receives the radiation emitted by the radiation source device 61 and receives the radiation of the radiation. Distribution is to be measured.
  • a method for measuring the distribution of the scintillation light is not particularly limited, and for example, a method of measuring the distribution of the scintillation light by arranging a plurality of receivers that detect the scintillation light is used.
  • the output device 63 is connected to the scintillation light distribution measuring device 62 and outputs the received scintillation light distribution as image data.
  • the output method is not particularly limited, and can be displayed on a liquid crystal display or the like or output as a photograph.
  • the scintillator plate 1 When the radiation to be measured enters the scintillator plate 1, the scintillator plate 1 is excited by the radiation and emits scintillation light.
  • the scintillator when the measurement object is ⁇ rays of direct ionizing radiation, the scintillator is electrically attracted and repelled by electrons in the scintillator 2 due to charged particles of the ⁇ rays, and the electrons are excited by this influence. Light is emitted when the excited electrons recombine. Since the scintillator layer 22 in this embodiment has a thickness equal to or greater than the range of ⁇ rays, most of the energy of incident ⁇ rays becomes scintillation light and emits light.
  • the scintillator layer 22 of this embodiment is formed of the scintillator powder 21 in a single layer, the scintillator layer 22 can effectively suppress reflection and diffusion of scintillation light. Moreover, even if it is not the scintillator powder 21 of such a large particle size, by embedding the scintillator powder 21 in a gap generated between the scintillator powder 21 spread in a single layer and another scintillator powder 21 adjacent thereto, The filling rate of the scintillator powder 21 in the scintillator layer 22 is improved, and an effect close to that of a single crystal is achieved.
  • the photomultiplier tube 51 in the radiation measuring apparatus 5 of the present embodiment receives the scintillation light emitted from the scintillator plate 1 and converts it into an electrical pulse signal.
  • the amplifier 52 amplifies the electrical pulse signal converted by the photomultiplier tube 51 to an arbitrary magnitude.
  • the radiation discriminating unit 53 compares the electric pulse signal received from the amplifier 52 with an upper limit value and a lower limit value, and discriminates whether the radiation is a measurement target radiation or a measurement target radiation. And the counting part 54 counts the scintillation light filtered by the radiation discriminating part 53 for every condensing intensity of a predetermined space
  • the radiation source device 61 emits arbitrary radiation toward the scintillator plate 1. Between the radiation source device 61 and the scintillator plate 1, an arbitrary object O that performs internal imaging such as a human body is disposed. When radiation passes through such an arbitrary object O, there is a difference in the amount of radiation that reaches the scintillator plate 1 when passing through a place where the transmittance of radiation such as bone and meat is different.
  • the scintillation light distribution measuring device 62 measures the distribution of the scintillation light, and outputs it in an arbitrary state by the output device 63.
  • the scintillator layer 22 is composed of a scintillator powder 21 having a predetermined average particle diameter or more specified by the type of scintillator 2 and the type of radiation, and the thickness of the scintillator layer 22 is formed within a predetermined range. Thus, scintillation light that can be discriminated with higher probability can be acquired. 2. By spreading the scintillator powder 21 in a single layer in the scintillator layer 22, it is possible to suppress reflection and diffusion of scintillation light that occurs in the multistage scintillator powder 21. 3.
  • the scintillator layer 22 Since it is only necessary to form the scintillator layer 22 by spreading the scintillator powder 21 having a predetermined particle size on the substrate and polishing it to a predetermined thickness, it is possible to easily increase the area while greatly suppressing the manufacturing cost. And the scintillator plate 1 with high precision can be manufactured. 4). By using the scintillator plate 1 of the present embodiment, the measurement accuracy of the radiation measurement apparatus 5 and the radiation imaging apparatus 6 can be improved.
  • Example 1 the scintillator plate 1 according to the present invention was produced, and ⁇ -rays were measured using the scintillator plate 1.
  • Example 1 “Production of scintillator plates”
  • a scintillator plate 1 for testing was produced using a GPS scintillator.
  • the GPS scintillator pulverized the material produced by crystal synthesis using the TSSG method, and the particle size was made uniform using a sieve having a predetermined mesh.
  • a 25 mm square rectangular glass plate as shown in FIG. 11 was used as the substrate, and the scintillator powder 21 was spread over the center (range shown by a dotted line in FIG. 11) and fixed with an adhesive 4 made of epoxy resin.
  • ⁇ rays are measured using a ZnS scintillator plate corresponding to the invention described in Patent Document 1, a scintillator plate made of a single crystal of a GPS scintillator, and the scintillator plate 1 according to the present invention. It was.
  • the ZnS scintillator plate was prepared by applying a glass substrate to a thickness of about 10 mg / cm 2 in the same manner as the GPS scintillator of Example 1.
  • the single crystal of the GPS scintillator was about 1.4 mm.
  • the scintillator layer 22 is formed using GPS scintillator powder having an average particle diameter d of about 50 ⁇ m and the surface of one side thereof is polished, so that the thickness of the scintillator layer 22 is about 100 ⁇ m, about Three types of scintillator plates 1 of 50 ⁇ m and about 30 ⁇ m were prepared.
  • Each plate was irradiated with 5.5 MeV ⁇ -rays using 241 Am (Americium) as a source instead of plutonium, and the relationship between the light collection intensity and the count was measured.
  • FIG. 12 is a graph showing the measurement results.
  • the ZnS scintillator plate has a gentle distribution with respect to the light collection intensity, and no sharp peak is observed. Therefore, the ZnS scintillator plate can measure ⁇ -rays, but it has low energy resolution, so that it can discriminate ⁇ -rays with different energies generated from multiple nuclides such as plutonium and radon progeny. The problem remains.
  • the GPS scintillator single crystal has a sharp peak, indicating that the ⁇ -rays can be measured with high accuracy.
  • the GPS scintillator plate according to the present invention can measure a sharp peak when the plate thickness is about 100 ⁇ m and about 50 ⁇ m, although it is slightly inferior to a single crystal. In Example 1, no sharp peak was obtained when the thickness was about 30 ⁇ m.
  • Example 1 In Example 1, more detailed experiments were performed on the average particle diameter d of the scintillator powder 21 and the thickness of the scintillator.
  • FIG. 13 is a graph showing the measurement results. It can be seen that when the particle size d of the scintillator powder 21 is about 25 ⁇ m or more and about 45 ⁇ m or less, the peak value of the light collecting intensity appears and ⁇ rays are detected. However, the light intensity distribution is gentle compared to the other two types of scintillator plates, and it can be said that the accuracy of discrimination is inferior. In addition, when the particle diameter d is about 45 ⁇ m or more and about 75 ⁇ m or less, the peak of the light collection intensity is close to a high value of the light collection intensity, which is more discriminating than when the particle diameter d is about 25 ⁇ m or more and about 45 ⁇ m or less. It can be said that the accuracy is improved.
  • the particle size d is about 75 ⁇ m or more and about 106 ⁇ m or less, the peak of the light collection intensity is close to a high value of the light collection intensity and the width is narrower than the other two types of scintillator plates. The improvement of discrimination accuracy can be expected sufficiently.
  • the thickness of the scintillator 2 was examined in order to discriminate between the measurement of ⁇ rays and the ⁇ rays existing in the measurement environment.
  • the scintillator plate 1 is manufactured by using the scintillator powder 21 having an average particle diameter d of 50 ⁇ m, and the surface thereof is polished so that the scintillator 2 has a thickness of 100 ⁇ m.
  • Three types were prepared, one having a thickness of 50 ⁇ m and one having a thickness of the scintillator 2 of 30 ⁇ m.
  • Each of these scintillator plates 1 was irradiated with 662 keV ⁇ rays using cesium Cs as a radiation source, and the relationship between the light collection intensity and the count was measured. For comparison, measurement was also performed on a single crystal of a GPS scintillator formed at about 1.4 mm.
  • FIG. 14 is a graph showing the measurement results. As shown in FIG. 14, when a single crystal of a GPS scintillator is used, the light collection intensity is counted over a wide range. When such a wide range of light collection intensity is counted, it is difficult to discriminate from other radiation.
  • the distribution is concentrated on a small light collecting intensity.
  • the thickness of the scintillator 2 is reduced to 100 ⁇ m, 50 ⁇ m, and 30 ⁇ m, the width of the light collecting intensity is narrowed. Therefore, it can be seen that the thinner the scintillator 2 is, the more the influence of ⁇ rays can be suppressed and the ⁇ rays can be easily discriminated.
  • a scintillator plate having a thickness of about 50 ⁇ m is prepared using a scintillator powder 21 having an average particle diameter d of 50 ⁇ m, and a 5.5 MeV ⁇ ray using 241 Am (Americium) as a radiation source is used. Irradiation was performed with 662 keV ⁇ rays using cesium Cs as a radiation source, and the relationship between the light collection intensity and the count was measured.
  • FIG. 15 is a graph showing the measurement results.
  • the scintillator plate 1 according to the first embodiment can detect ⁇ rays and discriminate them from ⁇ rays. Therefore, it is considered that the ⁇ ray and the ⁇ ray can be reliably discriminated by setting the lower limit value of the collected light intensity for discrimination to about 100 and the upper limit value to about 650.
  • Example 2 will be described.
  • Example 2 an experiment was conducted on the influence on the detection accuracy due to the difference between the case where the scintillator layer 22 is formed of the single-layer scintillator powder 21 and the case of being formed of the multilayer scintillator powder 21. .
  • the particle diameters of the scintillator powder 21 were made uniform using a predetermined mesh screen.
  • the fine particles of scintillator 2 adhering to the scintillator powder 21 are phosphorusated by immersing in a phosphoric acid solution and stirring with an ultrasonic cleaning device. It was removed by diffusing into the acid solution and removing the supernatant. Further, as in Example 1, a 25 mm square rectangular glass plate was used for the substrate 3 in Example 2.
  • the scintillator plate 1 in Example 2 forms the scintillator layer 22 by spreading and fixing the scintillator powder 21 on the substrate 3, and for the test pieces a) to h), one side of the scintillator layer 22 is formed.
  • the specimen i) was polished, and both the scintillator layer 22 were polished to adjust the thickness of the scintillator layer 22 to about 100 ⁇ m.
  • the scintillator layer 22 of the scintillator plate 1 of the test pieces a) to c) is in a state in which the scintillator powder 21 is spread in a multilayer shape, and the scintillator plates of the test pieces d) to i).
  • One scintillator layer 22 is in a state where scintillator powder 21 is spread in a single layer.
  • Example 2 “Examination of single and multilayer scintillator layers"
  • Example 2 As in Example 1, 5.5 MeV ⁇ -rays using 241 Am (Americium) as a radiation source instead of plutonium were irradiated on each plate, and the relationship between the collected intensity and the count was measured.
  • FIG. 16 is a graph showing the measurement results of the scintillator plates of test pieces a) to e) and a scintillator plate using a single crystal of a GPS scintillator as a comparative example.
  • the light collecting intensity is hardly detected in the range of 200 or more, and ⁇ rays generated from a plurality of nuclides and having different energies are used. Cannot be discriminated. This is considered to be because, even when the scintillator layer 22 has a predetermined thickness or more, when the particle size of the scintillator powder 21 is smaller than the range, sufficient scintillator light cannot be emitted. .
  • the peak is clearly recognized as the particle size increases.
  • the peak is clearer in the test piece e) from which fine particles are removed. Appears.
  • FIG. 17 is a graph summarizing the peak total ratio and the reciprocal of the resolution based on the measurement result in the second embodiment.
  • the reciprocal of the resolution is based on the ratio between the maximum value of the apparent peak of the count and the apparent half width of the maximum value of the apparent peak. This is a calculated value. That is, the larger the value of the reciprocal of the resolution shown on the vertical axis in FIG. 17, the sharper the peak width, and the higher the energy discrimination performance.
  • the peak total ratio indicates the count value at the peak with respect to the count at the total condensed intensity. That is, as the peak total ratio is larger, the tail portion count in FIG. 18 is smaller and the peak count is higher, indicating that the energy discrimination performance is higher.
  • those composed of multi-layered scintillator layers such as test piece b) and test piece c) have a low reciprocal resolution and a peak total ratio, and the reciprocal resolution is less than the result in the case of a single crystal. 1/10, the peak total ratio was as low as about 1/5, and the energy discrimination performance was low.
  • the single-layer scintillator plates of test pieces d) to i) have improved reciprocal resolution and peak total ratio compared to test pieces b) and c).
  • the reciprocal of the resolution is about 60% as compared with the case of the single crystal, and sufficient energy discrimination performance is maintained.
  • the peak total ratio tends to improve the detection efficiency as the average particle diameter d of the scintillator powder 21 increases.
  • the energy discrimination performance of about 70% is maintained as compared with the single crystal.
  • the fine particles are irregularly mixed in the gaps of the scintillator powder 21, and the light is irregularly reflected from the optical micrograph. Take it.
  • the predetermined scintillator powder 21 is spread in a substantially single layer shape, and reflection and diffusion of light are suppressed. Can be observed.
  • each scintillator powder 21 is formed in a plate shape. Therefore, it is considered that a surface parallel to the detection surface of the photomultiplier tube 51 is formed, and irregular reflection of the scintillator light hardly occurs. Further, since the gaps between the scintillator powders 21 are small, and the result of image processing is as high as about 70%, it can be said that the structure is close to a single crystal. Therefore, as shown in FIG. 17, in Example 2, the scintillator plate 1 using the scintillator powder 21 of the test piece (i) achieves a detection efficiency of 70%.
  • the scintillator powder 21 in the scintillator layer 22 has improved energy discrimination performance by suppressing the irregular reflection of the scintillator light.
  • the scintillator powder 21 having a large average particle size is spread in a single layer and polished to a predetermined thickness, a surface parallel to the detection surface of the photomultiplier tube 51 is formed, and the scintillator is exposed on the plate surface.
  • the ratio is high. Therefore, the ⁇ -ray energy to be measured is applied to the scintillator 3 without any energy loss. As a result, it is considered that excellent energy discrimination performance can be obtained. Furthermore, it has been found that the detection efficiency is improved as the filling rate of the scintillator powder 21 in the scintillator layer 22 is higher.
  • Example 3 the radiation imaging apparatus 6 used for the apparatus for measuring the contamination distribution of the radioactive substance attached to the object surface was prepared, and the distribution of radioactivity was measured.
  • FIG. 22 is an external view showing the created radiation imaging apparatus 6.
  • the radiation imaging apparatus 6 includes a scintillation light distribution measuring device 62 including the scintillator plate 1 and an output device 63 that outputs the distribution as image data.
  • the scintillator plate 1 in the third embodiment employs a GPS scintillator plate.
  • ⁇ -ray emitting nuclides are appropriately dispersed on the measurement surface, the multichannel photomultiplier tube is set on the measurement surface, and ⁇ -wave height spectra at all measurement points are simultaneously measured. As a result, the radioactivity distribution emitted from the ⁇ -ray emitting nuclide was measured.
  • FIG. 23 shows the measured radioactivity intensity distribution.
  • the value between the measurement points is linearly calculated from the radioactivity intensity at each measurement point measured by the scintillation light distribution measuring device 62, and 256 ⁇ 256. It is expressed as data.
  • the level of the graph line represents the intensity of radioactivity.
  • Example 3 the radioactivity distribution measurement is sufficiently possible by using the scintillator plate 1 according to the present invention. Thereby, the possibility to enlarge the area of the scintillator plate 1 could be shown.
  • Example 4 a neutron beam was measured.
  • the scintillator Li (lithium) 6 scintillator, ZnS scintillator, and the GPS scintillator according to the present invention were used.
  • these scintillators were used for measurement by a neutron imaging system using a resistance-division type position detection photomultiplier tube.
  • Li6 glass scintillator is a substance known for its high detection accuracy.
  • Example 4 As shown in FIG. 24, a plate formed with the letter F in cadmium was installed as a measurement sample, and this plate was irradiated with neutron rays to measure the distribution of neutron rays behind it. .
  • Cadmium has a property of absorbing neutrons.
  • FIG. 25 shows the measurement results of measurement using a ZnS scintillator. As shown in FIG. 25, neutrons were absorbed by cadmium, and behind that, neutrons were not measured and the letter “F” appeared clearly.
  • FIG. 26 shows measurement results using a Li6 glass scintillator
  • FIG. 27 shows a ZnS scintillator
  • FIG. 28 shows a GPS scintillator. Further, the total number of neutrons in each region was counted based on FIGS.
  • the total number of neutrons was 114,319, most using Li6 glass scintillator. Therefore, when the total number of Li6 glass scintillators is set to 100 and the total number of other scintillators is compared, the ZnS scintillator is about 30 and the GPS scintillator is about 81.
  • the scintillator plate 1 according to the present invention can be measured even by a neutron beam. It is also effective for measurement of radiation imaging. Further, the detection accuracy of the GPS scintillator according to the present invention was higher than that of the ZnS scintillator. Furthermore, it can be seen that the accuracy is as high as about 81% even compared with the Li6 glass scintillator known for high detection accuracy. Therefore, the scintillator plate according to the present invention is highly practical not only in cost but also in accuracy.

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Abstract

【課題】　放射線の検出精度を向上させるとともに、製造コストを抑えつつ実用的な大面積化を可能にすることのできるシンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法を提供する。 【解決手段】　入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータ２を有するシンチレータプレート１であって、測定対象となる前記放射線がα線、電子線およびイオンビームのいずれかである場合、前記シンチレータ２内における前記放射線の飛程以上の平均粒径からなるシンチレータ粉末２１を敷き詰めたシンチレータ層２２を有する。

Description

シンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法
　本発明は、放射線によって励起されてシンチレーション光を発するシンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法に関するものである。
　従来、プルトニウム汚染を監視するためにダストモニターのα線を測定する装置として非常に優れたエネルギー分解能を有するＳｉ半導体検出器が幅広く使用されている。しかし、Ｓｉ半導体検出器は、空気中の水分によって電極が腐食し易いという問題がある。また、電気ノイズを拾い易く誤報を発令するトラブルが発生していた。
　そこで、本願発明者である井崎らは、上述のようなＳｉ半導体検出器の問題点を改善すべく、特許第４０６１３６７号公報において、α線の測定装置として、ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータの粒径を５μｍとし、厚さ１０ｍｇ／ｃｍ２となるように多層状に満遍なく充填させたＺｎＳ（Ａｇ）シンチレーション検出器を提案している（特許文献１）。
　また、シンチレーション検出器は、核医学画像診断法における陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ：Ｐｏｓｉｔｒｏｎ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等に用いられている。
　例えば、特開２００６－１９９７２７号公報では、陽電子放射断層撮影装置に用いられるＸ線の検出器として、セリウム活性化ランタノイドケイ酸塩の単結晶からなるシンチレータを用いた放射線検出器が提案されている（特許文献２）。
特許第４０６１３６７号公報 特開２００６－１９９７２７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された発明では、α線により発光したシンチレーション光がシンチレータ粒子の表面において反射や拡散を繰り返し、シンチレーション光が当該シンチレーション光を受信する光電子増倍管等に十分に伝わらないという問題があった。そのため、Ｓｉ半導体検出器と比較した場合、α線に対する波高弁別性能が低く、改善の余地があった。すなわち、特許文献１に記載された発明では、α線の検出は可能であるが、プルトニウムやラドン子孫核種等の複数の核種から発生した、それぞれエネルギーの異なるα線同士を弁別できるほどのエネルギー弁別性能を有していなかった。
　また、特許文献２に記載された発明のような、シンチレータの単結晶を用いる放射線検出器の場合、単結晶の大型化には限界があるし、単結晶から厚さの薄い大面積のシンチレータプレートを作製することは難しく、コスト的にも実用化できる状況にない。また、単結晶によるシンチレータは、上述の通り、大面積を維持したまま薄くすることが困難であることから、γ線の影響を受けやすいという問題もあった。
　本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、放射線の検出精度を向上させるとともに、製造コストを抑えつつ実用的な大面積化が可能なシンチレータプレートおよびその製造方法を提供するとともに、これを利用した放射線計測装置ならびに放射線イメージング装置を提供することを目的としている。
　本発明に係るシンチレータプレートは、入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線がα線、電子線およびイオンビームのいずれかである場合、前記シンチレータ内における前記放射線の飛程以上の平均粒径からなるシンチレータ粉末を敷き詰めたシンチレータ層を有する。
　また、本発明の一態様として、前記シンチレータ層の片面または両面を研磨することにより前記シンチレータ層の厚さを２０μｍ以上１００μｍ以下に構成してもよい。
　本発明に係るシンチレータプレートは、入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線が中性子線である場合、前記シンチレータ内における前記中性子線の平均自由行程以上の平均粒径からなるシンチレータ粉末を敷き詰めたシンチレータ層を有する。
　また、本発明の一態様として、前記シンチレータ層の片面または両面を研磨することにより前記シンチレータ層の厚さを３０μｍ以上１５０μｍ以下に構成してもよい。
　本発明に係るシンチレータプレートは、入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線がＸ線である場合、３００μｍより大きい平均粒径からなるシンチレータ粉末を敷き詰めたシンチレータ層を有しており、このシンチレータ層の片面または両面を研磨することにより前記シンチレータ層の厚さを３００μｍ以上５００μｍ以下に構成されている。
　また、本発明の一態様として、前記シンチレータ層が、前記シンチレータ粉末を一段で敷き詰めてなる単層状に形成されている構成が好ましい。
　さらに、本発明の一態様として、単層状に敷き詰められた前記シンチレータ粉末とこれに隣接する他の前記シンチレータ粉末との間に生じる隙間には、前記放射線の種類によって定められる前記シンチレータ粉末の平均粒径以上の平均粒径を有する前記シンチレータ粉末が埋設されて前記シンチレータ層が構成されているとともに、このシンチレータ層の片面または両面を研磨されてなる構成でもよい。
　さらにまた、本発明の一態様として、前記シンチレータが、ＧＰＳシンチレータ、ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータ、ＹＡＰシンチレータおよびＣｓＩシンチレータのいずれかから選択されてもよい。
　また、本発明に係る放射線計測装置は、前記シンチレータプレートと、このシンチレータプレートから発せられるシンチレーション光を電気的信号に変換する信号変換部と、測定対象となる放射線の種類に応じて設定される前記電気的信号の強度の上限値および下限値を基準として前記測定対象となる放射線と測定対象外の放射線とを弁別する放射線弁別部と、弁別された前記測定対象である放射線の電気的信号を計数する計数部と、前記計数部により計測された数値と所定の閾値とを比較して測定対象の放射線の有無を判別する放射線判別部とを有する。
　また、本発明に係る放射線イメージング装置は、前記シンチレータプレートを備えている。
　また、本発明に係るシンチレータプレート製造方法は、粘着性物質の表面に所定の平均粒径のシンチレータ粉末を敷き詰めて接着することによりシンチレータ層を形成するシンチレータ層形成工程と、前記シンチレータ層の片面または両面を当該シンチレータ層が所定の厚さになるまで研磨するシンチレータ層研磨工程とを有する。
　さらに、本発明の一態様として、前記シンチレータ層形成工程において、前記粘着性物質の表面に接着されていないシンチレータ粉末を除去するとともに、接着されている各前記シンチレータ粉末の隙間に所定の平均粒径の前記シンチレータ粉末を敷き詰める工程を少なくとも一回以上繰り返すようにしてもよい。
　さらにまた、本発明の一態様として、前記シンチレータ層形成工程前に、微粉粒子が付着しているシンチレータ粉末を液体に浸して攪拌し、所定の時間経過後に前記微粉粒子上澄みを除去することにより使用するシンチレータ粉末から前記微粉粒子を除去する微粉粒子除去工程を有してもよい。
　本発明によれば、放射線の検出精度を向上させるとともに、シンチレータプレートの製造コストを抑えつつ実用的な大面積化を可能にすることができる。
本発明に係るシンチレータプレートの一実施形態を示す拡大断面図である。 本実施形態における単層状としたシンチレータ層を示す（ａ）平面図および（ｂ）Ａ－Ａ断面図である。 本実施形態における単層状の各シンチレータ粉末の隙間を他のシンチレータ粉末で敷き詰めたシンチレータ層を示す（ａ）平面図および（ｂ）Ａ－Ａ断面図である。 単層状の各シンチレータ粉末の隙間を所定の平均粒径を有する他のシンチレータ粉末で埋めたシンチレータ層を示す拡大断面図である。 本実施形態のＧＰＳシンチレータ内のα線の飛程を示すグラフである。 本実施形態のＧＰＳシンチレータにおけるシンチレータ層の厚さとエネルギーの吸収とを示すグラフである。 本実施形態のシンチレータプレートの製造方法の各工程を示す模式図である。 本実施形態のシンチレータプレートの製造方法の各工程の手順を示すフローチャートである。 本願発明に係る放射線計測装置の一実施形態を示すブロック図である。 本願発明に係る放射線イメージング装置の一実施形態を示すブロック図である。 本実施例１において作成したＧＰＳシンチレータの写真である。 本実施例１において、ＺｎＳシンチレータ、ＧＰＳシンチレータの単結晶および本発明に係るＧＰＳシンチレータプレートを用いてα線の計測を行った計測結果を示すグラフである。 本実施例１において、平均粒径の異なるＧＰＳシンチレータプレートを用いてα線の計測を行った計測結果を示すグラフである。 本実施例１におけるＧＰＳシンチレータのγ線の計測結果と、ＧＰＳシンチレータの厚さとの関係を示すグラフである。 本実施例１において、本発明に係るＧＰＳシンチレータプレートを用いてα線として２４１Ａｍ（アメリシウム）線源とγ線として１３７Ｃｓ（セシウム）線源とを計測した計測結果を示すグラフである。 本実施例２における各シンチレータプレートにより計測されたα線の集光強度と計数の関係を示すグラフである。 本実施例２における各シンチレータプレートにより計測されたα線の集光強度と計数との関係に基づいて求められたピークトータル比と分解能の逆数の関係を示すグラフである。 本実施例２におけるピークトータル比および分解能の逆数の算出方法を示す模式図である。 本実施例２における試験片ｄ）の研磨面の光学顕微鏡写真である。 本実施例２における試験片ｅ）の研磨面の光学顕微鏡写真である。 本実施例２における試験片ｉ）の研磨面の光学顕微鏡写真である。 本実施例３における放射線イメージング装置を示す写真である。 本実施例３における放射線イメージング装置により計測した放射能強度分布を示す３次元グラフである。 本実施例４における測定試料の設置状態を示す写真である。 本実施例４において、従来品のＺｎＳシンチレータにより計測された中性子の分布を示す放射線イメージング装置の出力画像である。 本実施例４において、従来品のＬｉ６ガラスシンチレータにより計測された中性子の分布の一部を抜き出した放射線イメージング装置の出力画像である。 本実施例４において、従来品のＺｎＳシンチレータにより計測された中性子の分布の一部を抜き出した放射線イメージング装置の出力画像である。 本実施例４において、本発明に係るＧＰＳシンチレータにより計測された中性子の分布の一部を抜き出した放射線イメージング装置の出力画像である。
　以下、本発明に係るシンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法の一実施形態について図面を用いて説明する。
　まず、シンチレータプレートの一実施形態について説明する。図１は、本実施形態のシンチレータプレート１を示す断面拡大図である。本実施形態のシンチレータプレート１は、放射線により励起するシンチレータ２からなるシンチレータ粉末２１と、このシンチレータ粉末２１を敷き詰めて形成されるシンチレータ層２２と、このシンチレータ層２２を固定する基板３とから構成されている。また、本実施形態では、シンチレータ粉末２１を基板３に固定して前記シンチレータ層２２を形成するために適当な接着剤４が使用されている。
　前記シンチレータ２は、入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発する物質からなる。例えば、Ｇｄ２Ｓｉ２Ｏ７シンチレータ（ＧＰＳシンチレータ）、ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータ、ＹＡＰシンチレータ、ＣｓＩシンチレータ等が挙げられる。
　前記ＧＰＳシンチレータは、Ｇｄ２Ｓｉ２Ｏ７からなる物質であり、活性物質としてＣｅを添加する場合がある。本実施形態では、Ｇｄ２ＳｉＯ３、ＣｅＯ２およびＳｉＯ２の粉末をＴＳＳＧ（Top seeded solution growth）法を用いて結晶化させることにより製造している。なお、ＧＰＳシンチレータの製造方法は、ＴＳＳＧ法に限定されるものではなく、固相反応法やゾル・ゲル法等から適宜選択することができる。
　また、本実施形態では、このシンチレータ２を粉末状にして使用される。そのシンチレータ粉末２１の平均粒径ｄは、シンチレータ２の種類と測定対象となる放射線の種類とに基づいて、以下に説明するように所定の大きさが選択される。
　例えば、測定対象となる放射線が電荷を有する荷電粒子であって、シンチレータ２に入射することでその荷電粒子によって励起してシンチレーション光を生じさせる直接電離放射線である場合、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄは、シンチレーション光の発生効率を上げるため、当該シンチレータ２内における飛程以上に形成されていることが好ましい。直接電離放射線の例としては、α線、電子線、イオンビーム等がある。本発明における電子線は、β線を含む概念である。なお、飛程とは、直接電離を起こさせることのできる電荷を備えたα線等の放射線が、ある物質に入射した場合に進むことのできる距離のことであって、本実施形態では、シンチレータ２の種類と放射線の種類との組み合わせにより定まる値である。したがって、直接電離放射線を測定対象とする場合には、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄを飛程以上に形成してシンチレーション光を発生させる確率を高めることが好ましい。また、測定対象となる放射線が電子である場合は、正面方向に飛んだ投影飛程を用いることが好ましい。
　一方、放射線が電荷を備えた直接電離放射線ではなく、間接電離放射線の場合、つまり、シンチレータ２に入射することで前記放射線がシンチレータ２内での原子もしくは原子核に衝突等する相互作用により荷電粒子を発し、その荷電粒子により励起されたシンチレーション光を生じさせる間接電離放射線の場合、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄは、シンチレーション光の発生効率を上げるため、シンチレータ２内における前記間接電離放射線の平均自由行程以上に形成されることが好ましい。間接電離放射線の例としては、中性子線、γ線等がある。平均自由行程とは、電荷を備えない中性子線等の間接電離放射線が、ある物質に入射した場合に相互作用により反応を起こすまでの平均距離のことであり、本実施形態ではシンチレータ２の種類と放射線の種類とにより定まる値である。したがって、間接電離放射線を測定対象とする場合には、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄを少なくとも平均自由行程以上に形成してシンチレーション光を発生させる確率を高めることが好ましい。
　なお、所定の平均粒径を備えたシンチレータ粉末２１の選別方法は、特に限定されるものではなく、例えば、篩を用いる方法や粒径の違いによる沈殿速度の差を用いる方法等から適宜選択される。また、後述の微粉粒子除去行程で説明するように、選別後にリン酸液やアルコール、または水等の液体に浸して攪拌し、シンチレータ粉末２１と、このシンチレータ粉末２１に付着したシンチレータ２の微粉粒子をそれぞれ拡散させて、その上澄みを捨てることで、シンチレータ粉末２１から前記微粉粒子を除去してもよい。
　シンチレータ層２２は、シンチレータ粉末２１を敷き詰めて接着材等により固定されることにより形成される。このとき、シンチレータ層２２は、シンチレータ粉末２１を複数段に重ねて多段状（多層状）に形成してもよいが、後述するようにシンチレータ層２２の所定の最大厚さよりも薄くする必要がある。さらに、多段状（多層状）にした場合、発光したシンチレーション光が粉末間で反射や拡散を生じてしまうため、これを抑制すべく、図２に示すように、前記シンチレータ粉末２１を一段で敷き詰めた単層状に形成することが好ましい。但し、この単層状のシンチレータ層２２は本発明において厳密に解する必要はなく、例えば隣接するシンチレータ粉末２１間の隙間を埋めるようにして他のシンチレータ粉末２１が積載されていたとしても、所望の作用効果を生じる限り単層状に形成されているものに含まれる。
　また、シンチレータ層２２は、シンチレータ粉末２１の充填率を高める方が検出精度の点からより好ましい。よって、所定の平均粒径ｄのシンチレータ粉末２１を敷き詰める際には、シンチレータ粉末２１同士の隙間を少なくするためにある程度押し固めるとよい。また、必要に応じて、図３に示すように、単層状に敷き詰められた前記各シンチレータ粉末２１の間に生じる隙間に、前記放射線の種類によって定められる前記シンチレータ粉末２１の平均粒径以上の平均粒径を有する他の前記シンチレータ粉末２１を埋設するのが好ましい。なお、各シンチレータ粉末の間に生じる隙間を埋める処理は、図３に示すように、各シンチレータ粉末２１が離れて接着されることにより生じる隙間のみならず、図４に示すように、前記シンチレータ粉末２１と隣接する他の前記シンチレータ粉末２１の間に生じる上方側の隙間を埋める処理も好ましい。
　次に、シンチレータ層２２の厚さについて規定する。シンチレータ層２２の厚さは、測定対象となる放射線を入射させてシンチレーション光を励起させるとともに、測定対象外の放射線により励起されるシンチレーション光を抑制し、測定対象の放射線と測定対象外の放射線とを弁別可能にする必要がある。以下、測定対象となる放射線に対するシンチレータ層の厚さの設定方法について具体例を挙げて説明する。
　まず、測定対象となる放射線がα線である場合について説明する。図５に示すように、測定対象となる放射線が２３９Ｐｕ（プルトニウム）から発せられる５．５ＭｅＶのα線であって、シンチレータ２がＧＰＳシンチレータである場合、その飛程は約１７μｍである。一方、自然界に存在してα線を発するラドン子孫核種が発する７．７ＭｅＶのα線である場合の飛程は約２７μｍである。よって、測定対象となる放射線がプルトニウム２３８から発せられるα線である場合、測定誤差を考慮して、シンチレータ粉末２１の厚さは２０μｍ以上とすることが好ましい。
　一方、自然界にはβ線やγ線等の測定対象外の放射線が存在しており、例えば、ラドン子孫核種は、α線より多くのβ線やγ線を放出している。このようなβ線やγ線がシンチレータ２に入射すれば、α線と同様、シンチレーション光を発してしまう。この場合、後述する実施例１３の結果（図１４参照）が示すように、例えば測定対象外となる放射線がγ線である場合、シンチレータ２の厚さが大きくなるにつれて、シンチレータ２内でのγ線のエネルギー付与が増大し、シンチレーション光を計数する集光強度の範囲が広くなる傾向にある。このような傾向はβ線でも同様である。よって、シンチレータ２の厚さは、測定対象外の放射線によるシンチレータ２へのエネルギー付与を小さくして、α線によるシンチレーション光と弁別できる程度に厚さを小さくすることが好ましい。すなわち、本発明に係るシンチレータプレート１では、シンチレータ２の厚みを可能な限り薄くすることで、測定対象外の放射線をできる限り透過させてシンチレータ２へのエネルギー付与を小さくし、シンチレーション光の発光を抑えて測定対象の放射線と測定対象外の放射線とを弁別し易くしている。
　よって、測定対象となる放射線による飛程や測定対象外の放射線との弁別から考慮すると、測定対象となる放射線がプルトニウムから発せられるα線である場合は、シンチレータ層２２の厚さは２０μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。
　次に、測定対象となる放射線が中性子線である場合について説明する。図６は、ＧＰＳシンチレータにおけるシンチレータ層２２の厚さとエネルギーの吸収とを示すグラフである。ここで、エネルギーの吸収とは、シンチレータに入射した放射線が相互作用により反応する確率を示すものであり、エネルギーの吸収の値が１になると放射線のすべてが反応したことを示している。また、平均自由行程は、エネルギーの吸収が（１－１／ｅ）となる厚さと定義される。ここでｅは、ネイピアの数である。よって、平均自由行程は、エネルギーの吸収が約０．６３、すなわちシンチレータ２内において反応を起こす確率が約６３％になる厚さであり、図６に示すように、ＧＰＳシンチレータ場合の平均自由行程は約３０μｍである。
　また、シンチレータ層２２の厚さは、α線等と同様に、弁別できる程度に測定対象外の放射線によるシンチレータ２へのエネルギー付与を低くする厚さ以下にすることが好ましい。図６に示すように、中性子線の場合、平均自由行程の５倍となる約１５０μｍの厚さで反応を起こす確率は約９９．３％となる。一方、５９ＫｅＶより弱いエネルギーを持つγ線の場合、シンチレータ層２２の厚さが増す毎にエネルギーの吸収が高くなるが、シンチレータ層２２の厚さが約１５０μｍでは反応を起こす確率が５０％程度に押さえることができる。よって、シンチレータ層２２の厚さが約１５０μｍ以下の場合では、γ線の有するエネルギーよりも、中性子線の有するエネルギーの多くがシンチレーション光に変換されることになる。
　よって、測定対象となる放射線が中性子線である場合、シンチレータ層２２の厚さは測定誤差などを考慮して３０μｍ以上１５０μｍ以下であることが望ましい。
　さらに、測定対象となる放射線がＸ線である場合、核医学画像診断法の陽電子放射断層撮影装置等で用いられることを考慮すると、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄは、３００μｍより大きく形成されることが好ましく、シンチレータ層２２の厚さは３００μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましい。
　次に、基板３について説明する。シンチレータ層２２を固定する基板３は、素材や大きさについて特に限定されるものではないが、硬くて平坦な面を形成可能な素材により形成されていることが好ましく、例えばシンチレーション光の透過を妨げないように透明なガラスや化学合成樹脂等が挙げられる。また、測定対象となる放射線が中性子の場合、α線等と比較して透過性が高いため、基板３には様々な素材を用いることができる。例えば、アルミニウム板、シリコン板、アルミナ板等が使用可能であり、シンチレータ層２２側を後述する光電子増倍管５１等のシンチレーション光の受信部に密着させる構成にしてもよい。さらに、必要に応じてシンチレータ層２２と基板３との間に反射面を形成してもよい。また、シンチレータ粉末２１を層状に接着させてシンチレータ層２２を形成するための接着剤４は、特に限定されるものではないが、耐放射能の性質を有するものを用いることが好ましい。
　なお、シンチレータプレート１は、シンチレータ層２２を基板３に固定したものに限定されるものではなく、所定の強度を維持できるのであれば基板３に固定せずにシンチレータ層２２それ自体をシンチレータプレート１として用いてもよい。
　次に、本発明に係るシンチレータプレート製造方法の一実施形態について説明する。図７は、本実施形態のシンチレータプレートの製造方法の各工程を示す模式図である。また、図８は、各工程の手順を示すフローチャートである。
　本実施形態のシンチレータプレート製造方法は、図７および図８に示すように、使用するシンチレータ粉末２１から前記微粉粒子を除去する微粉粒子除去工程Ｓ１と、粘着性物質の表面に使用する前記シンチレータ粉末２１を敷き詰めて接着することによりシンチレータ層２２を形成するシンチレータ層形成工程Ｓ２と、このシンチレータ層を基板に固定する基板固定工程Ｓ３と、前記粘着性物質を除去する粘着性物質除去工程Ｓ４と、前記シンチレータ層の表面を当該シンチレータ層が所定の厚さになるまで研磨するシンチレータ層研磨工程Ｓ５とを有する。以下、各工程について詳細に説明する。
　シンチレータ粉末２１は、単結晶状のシンチレータ２を粉砕し、篩等を使用し絵予め所定の平均粒径に選別されている。ただし、篩等による選別では、シンチレータ粉末２１に付着したシンチレータ２の微粉粒子までは選別できない場合がある。そこで、本実施形態では、微粉粒子除去工程Ｓ１により、微粉粒子の除去を行っている。
　微粉粒子除去工程Ｓ１は、使用するシンチレータ粉末２１をリン酸液やアルコール、または水等の液体に浸して超音波洗浄装置等を使って攪拌することにより、シンチレータ粉末２１に付着している微粉粒子を引き離し、それぞれを液体中に拡散させる。そして、粒子径の違いによる沈降速度の差を利用して、所定の時間経過後に上澄みを除去することにより前記シンチレータ粉末から前記微粉粒子を除去するようになっている。つまり、微粉粒子の重量に対する表面積が大きく、その微粉粒子が受ける浮力や運動速度に比例して運動を妨げる抵抗力により、シンチレータ粉末２１よりも前記微粉粒子の沈降速度が遅い現象を利用して除去する。
　シンチレータ層形成工程Ｓ２は、粘着シート等の粘着性物質の表面に所定の平均粒径のシンチレータ粉末２１を敷き詰めて接着し、シンチレータ層２２を形成する工程である。本実施形態では、図７に示すように、シート状の粘着性物質を用いているがこれに限るものではなく、別途、接着材を塗布して接着させてもよい。
　また、本実施形態におけるシンチレータ層形成工程では、シンチレータ層２２におけるシンチレータ粉末２１のムラを無くして充填率を高めるとともに、シンチレータ粉末２１を単層状に敷き詰めることが好ましい。このため、粘着性物質の表面にシンチレータ粉末２１を一旦敷き詰めた後に、刷毛によりシンチレータ層２２の表面を掃いたり、粘着性物質に衝撃を加えて落とす等の処理を行う。これにより前記粘着性物質に接着されていないシンチレータ粉末２１を除去するとともに、接着されている各前記シンチレータ粉末の隙間に所定の平均粒径の前記シンチレータ粉末２１を再び敷き詰めるようになっている。本実施形態では、このような工程を少なくとも一回以上繰り返している。
　また、本実施形態におけるシンチレータ層形成工程Ｓ２では、シンチレータ粉末２１を粘着性物質の表面に敷き詰めた後で、エポキシ樹脂等の適当な接着剤４を用いてシンチレータ粉末２１を固定してシンチレータ層２２を形成している。
　基板固定工程Ｓ３は、前記シンチレータ層２２を基板３に固定する工程である。本実施形態では、図７に示すように、粘着性物質の表面に形成されたシンチレータ層２２の上に基板３を接着剤４等により貼り付けて固定している。なお、基板３を用いずにシンチレータプレート１を形成する場合は本工程を省略すればよい。この場合、粘着性物質に基板３の役割を持たせてもよいし、前記粘着性物質も剥がしてシンチレータ層２２のみで構成してもよい。また、シンチレータ層２２の両面を研磨する場合は、基板３を固定する前にその表面を研磨し、その研磨された面に基板３を固定すればよい。
　粘着性物質除去工程Ｓ４は、前記シンチレータ層２２に接着されている前記粘着性物質を除去する工程である。粘着性シートに接着しているのであれば、単に剥離すればよい。なお、粘着性物質がシンチレータ層２２への放射線の入射やシンチレーション光の透過に影響が無い場合は、本工程を省略して、粘着性物質を除去せずにシンチレータプレート１として使用してもよい。
　シンチレータ層研磨工程Ｓ５は、前記シンチレータ層２２を当該シンチレータ層２２が所定の厚さになるまで研磨する工程である。本実施形態では、前記粘着性物質除去工程Ｓ４により前記粘着性物質を除去して露出した前記シンチレータ層の表面を耐水研磨紙を用いて研磨を行っている。なお、シンチレータ層２２の研磨に用いられるものは耐水研磨紙に限定されるものではなく、砥石や液状研磨材等から適宜選択してよい。
　また、シンチレータ層２２の両面を研磨する場合は、シンチレータ層形成工程Ｓ２によりシンチレータ層２２を形成した後に、まず粘着性物質のない方の表面を研磨し、その研磨された面に基板３を固定し、その後、粘着性物質を除去して露出された面を研磨すればよい。
　次に、本実施形態における放射線計測装置５について説明する。図９に示すように、本実施形態における放射線計測装置５は、主として、上述のシンチレータプレート１と、このシンチレータプレート１から発せられるシンチレーション光を電気的信号に変換する信号変換部５１と、前記電気的信号を増幅させる増幅器５２と、電気的信号の上限値と下限値を設定して測定対象となる放射線と測定対象外の放射線との弁別を行う放射線弁別部５３と、弁別された上限値から下限値の間の範囲における電気的パルス信号を計数する計数部５４と、その計数から測定対象となる放射線が入射したか否かを判別する放射線判別部５５とから構成される。以下、各構成について詳細に説明する。
　信号変換部５１は、先端にシンチレータプレート１を備えており、このシンチレータプレート１に放射線が入射することにより励起されるシンチレーション光を受信し、このシンチレーション光を電気的信号に変換するものであって、本実施形態では光電子増倍管５１が用いられている。また、前記光電子増倍管５１からは、シンチレーション光を受信することでパルス状の電気的パルス信号に変換するようになっている。
　増幅器５２は、前記光電子増倍管５１に接続されており、受信した前記電気的パルス信号を任意に増幅させるものである。なお、前記光電子増倍管５１からの電気的パルス信号が、弁別を十分に行われる程度に大きい場合には、この増幅器５２は設けなくともよい。
　放射線弁別部５３は、前記増幅器５２に接続されており、上限値と下限値を設定して測定対象となる放射線と測定対象外の放射線との弁別を行うものである。本実施形態においては、いわゆるフィルターとして機能し、電気的パルス信号の上限値および下限値の間のシンチレーション光のみを計数部５４に送ることで、測定対象となる放射線を測定対象外の放射線と弁別するようになっている。
　本実施形態では、プルトニウムからのα線とラドン子孫核種からのα線とを弁別するため、上限値はプルトニウムからのα線により得られるエネルギーの値より僅かに大きい値とした。また、測定環境中に存在する、例えばラドン子孫核種からのβ線やγ線と弁別させるため、下限値はβ線やγ線により得られるエネルギーの値より僅かに大きい値とした。
　計数部５４は、放射線弁別部５３に接続されており、放射線弁別部５３により弁別された電気的パルス信号を計数するものである。本実施形態では、所定の間隔の集光強度毎に電気的パルス信号を計数するようになっている。
　放射線判別部５５は、計数部５４に接続されており、前記計数部５４により計測された数値から測定対象となる放射線が入射したか否かを判別する。具体的には、閾値を設定し、計数値と閾値とを比較して、計数値がその閾値を越えたら放射線が検出されたと判断するようになっている。
　また、本実施形態の放射線イメージング装置６について説明する。図１０に示すように、本実施形態の放射線イメージング装置６は、核医学画像診断法における陽電子放射断層撮影装置等に用いられるものであり、主として、任意の放射線を照射する線源装置６１と、上述のシンチレータプレート１と、前記線源装置６１から発せられる放射線がシンチレータプレート１に入射することにより発せられるシンチレーション光の分布を測定するシンチレーション光分布測定器６２と、このシンチレーション光分布測定器６２により受信されたシンチレーション光の分布を画像データとして出力する出力装置６３とから構成されている。また、放射線イメージング装置６は、陽電子放射断層撮影装置の他、物体表面に付着した放射性物質の汚染分布の測定装置等にも用いることができる。
　線源装置６１は、任意の放射線を放射状に照射するものであり、本実施形態では、Ｘ線を放射するようになっている。なお、放射性物質の汚染分布の測定装置等においては、線源装置６１を備える必要はない。
　シンチレーション光分布測定器６２は、シンチレータプレート１を備え、線源装置６１から放射される放射線を受信可能な位置に設けられており、線源装置６１により照射された放射線を受信し、その放射線の分布を測定するようになっている。シンチレーション光の分布を測定する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、シンチレーション光を検知する受信器を複数並べてシンチレーション光の分布を計測するもの等が用いられる。
　出力装置６３は、前記シンチレーション光分布測定器６２に接続されており、受信したシンチレーション光の分布を画像データとして出力するものである。なお、出力する方法は特に限定されるものではなく、液晶ディスプレー等に表示したり、写真として出力することができる。
　次に、本実施形態の各構成における作用について説明する。
　シンチレータプレート１は、測定対象となる放射線が入射すると、その放射線により励起されてシンチレーション光を発する。例えば、測定対象が直接電離放射線のα線である場合、シンチレータはα線の有する荷電粒子により、シンチレータ２中の電子と電気的な引力や反発力が働き、この影響で電子が励起される。そして、励起された電子が再結合するときに光が発せられる。本実施形態におけるシンチレータ層２２はα線の飛程以上の厚さを有しているため、入射したα線のエネルギーの殆どがシンチレーション光となり発光する。
　本実施形態のシンチレータ層２２は、シンチレータ粉末２１を一段の単層状に形成されているため、シンチレータ層２２内において、シンチレーション光の反射や拡散を効果的に抑制することができる。また、それ程大きな粒径のシンチレータ粉末２１でなくても、単層状に敷き詰められたシンチレータ粉末２１とこれに隣接する他のシンチレータ粉末２１との間に生じる隙間にシンチレータ粉末２１を埋設することで、シンチレータ層２２におけるシンチレータ粉末２１の充填率が向上し、単結晶に近い効果を奏する構成になる。
　本実施形態の放射線計測装置５における光電子増倍管５１は、シンチレータプレート１が発光したシンチレーション光を受信し、電気的パルス信号に変換する。また、増幅器５２は、光電子増倍管５１で変換された電気的パルス信号を任意の大きさに増幅する。
　放射線弁別部５３は、増幅器５２から受けた電気的パルス信号を上限値と下限値と比較して測定対象の放射線であるか、測定対象外の放射線であるかを弁別する。そして、計数部５４は、放射線弁別部５３によってフィルタリングされたシンチレーション光を所定間隔の集光強度毎に計数する。放射線判別部５５は、前記シンチレーション光の計数値が所定の閾値を越えたら測定対象とする放射線が測定されたと判断する。そして、適当な出力手段によって放射線測定の結果を出力する。
　次に、本実施形態の放射線イメージング装置６について説明する。線源装置６１は、シンチレータプレート１に向けて任意の放射線を照射する。この線源装置６１とシンチレータプレート１との間には、人体など内部のイメージングを行う任意物体Ｏが配置される。このような任意物体Ｏに放射線が透過すると骨と肉等の放射線の透過率が異なる場所を通過した際、シンチレータプレート１に到達する放射線量に差が生じる。
　シンチレータプレート１では、この放射線量の差によりシンチレーション光の発光に差が生じる。シンチレーション光分布測定器６２は、そのシンチレーション光の分布を計測し、出力装置６３により任意の状態で出力を行う。
　以上のような本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
１．シンチレータ層２２がシンチレータ２の種類と放射線の種類とから特定される所定の平均粒径以上のシンチレータ粉末２１で構成されているとともに、前記シンチレータ層２２の厚さを所定範囲内に形成されることにより、より高い確率で弁別できるシンチレーション光を取得することができる。
２．シンチレータ層２２においてシンチレータ粉末２１を単層状に敷き詰めることにより、多段状のシンチレータ粉末２１において生じてしまうようなシンチレーション光の反射や拡散を抑制することができる。
３．所定の粒径のシンチレータ粉末２１を基板に敷き詰めて所定の厚さに研磨することによってシンチレータ層２２を形成すればよいため、製造コストを大幅に抑制しつつ容易に大面積化することができ、かつ精度のよいシンチレータプレート１を製造できる。
４．本実施形態のシンチレータプレート１を用いることにより、放射線計測装置５および放射線イメージング装置６の測定精度を向上させられる。
　本実施例１では、本発明に係るシンチレータプレート１を作製し、そのシンチレータプレート１を用いてα線を計測した。
『シンチレータプレートの作製』
　本実施例１では、ＧＰＳシンチレータを用いて試験用のシンチレータプレート１を作製した。ＧＰＳシンチレータは、ＴＳＳＧ法を使った結晶合成により作製した素材を粉砕し、所定のメッシュを有する篩を使って粒径を揃えた。基板には図１１に示すような２５ｍｍ角の矩形状のガラス板を用い、その中心（図１１における点線で示す範囲）にシンチレータ粉末２１を敷き詰めてエポキシ樹脂からなる接着材４により固定した。
『従来のシンチレータとの比較』
　まず、従来の特許文献１に記載の発明に相当するＺｎＳシンチレータプレートと、ＧＰＳシンチレータの単結晶体で構成されたシンチレータプレートと、本発明に係るシンチレータプレート１とを用いてα線の計測を行った。ＺｎＳシンチレータのプレートは、本実施例１のＧＰＳシンチレータと同様にガラスの基板に対し、約１０ｍｇ／ｃｍ２の厚さに塗布することにより作製した。また、ＧＰＳシンチレータの単結晶体は約１．４ｍｍのものを使用した。さらに、本実施例１では、平均粒径ｄが約５０μｍのＧＰＳのシンチレータ粉末を用いてシンチレータ層２２を形成し、その片側表面を研磨することによって、シンチレータ層２２の厚さが約１００μｍ、約５０μｍ、および約３０μｍとなる３種類のシンチレータプレート１を用意した。
　それぞれのプレートにプルトニウムの代替として２４１Ａｍ（アメリシウム）を線源とする５．５ＭｅＶのα線を照射し、集光強度と計数の関係について計測した。
　図１２は、測定結果を示すグラフである。ＺｎＳシンチレータプレートでは、集光強度に対してなだらかな分布を有しており鋭いピークは見られない。よって、当該ＺｎＳシンチレータプレートでは、α線の測定は可能であるが、エネルギー分解能が低いため、プルトニウムやラドン子孫核種等の複数の核種から発生した、それぞれエネルギーの異なるα線同士を弁別するには問題が残っている。
　一方、ＧＰＳシンチレータの単結晶では、鋭いピークが立っており、α線を精度良く計測できたことを示している。同様に、本発明に係るＧＰＳシンチレータプレートは、プレートの厚さが約１００μｍおよび約５０μｍの場合は、単結晶より若干劣るものの、鋭いピークが測定できている。なお、本実施例１では、約３０μｍの場合は、鋭いピークが得られなかった。
　以下、本実施例１では、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄとシンチレータの厚さについて、より詳細な実験を行った。
『シンチレータ粉末の平均粒径についての検討』
　まず、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄと測定精度についての検討を行った。シンチレータプレート１は、シンチレータ粉末２１の粒径ｄが約２５μｍ以上約４５μｍ以下のものと、約４５μｍ以上約７５μｍ以下のものと、約７５μｍ以上約１０６μｍ以下のものの３種類を用意し、それぞれに２４１Ａｍ（アメリシウム）を線源とする５．５ＭｅＶのα線を照射し、集光強度と計数の関係について計測した。
　図１３は、計測結果を示すグラフである。シンチレータ粉末２１の粒径ｄが約２５μｍ以上約４５μｍ以下である場合、集光強度のピーク値が現れてα線が検出されていることがわかる。しかし、集光強度の分布は他の２種類のシンチレータプレートと比較してなだらかであり、弁別の精度は劣っているといえる。また、粒径ｄが約４５μｍ以上約７５μｍ以下である場合、集光強度のピークが集光強度の高い値に寄っており、粒径ｄが約２５μｍ以上約４５μｍ以下である場合よりも弁別の精度は向上するといえる。さらに、粒径ｄが約７５μｍ以上約１０６μｍ以下の場合、他の２種類のシンチレータプレートと比較して、集光強度のピークが集光強度の高い値に寄っているとともに、その幅も狭くなっており、弁別の精度向上が充分に期待できる。
　よって、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄを大きくすることにより、集光強度の高い側の弁別の精度向上が期待できる。
『シンチレータの厚さについての検討』
　次に、α線の測定と測定環境中に存在するγ線との弁別を行うためにシンチレータ２の厚さについて検討を行った。本実施例１では、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄが５０μｍのものを使用してシンチレータプレート１を作製し、その表面を研磨することで、シンチレータ２の厚さが１００μｍのものと、シンチレータ２の厚さが５０μｍｍのものと、シンチレータ２の厚さが３０μｍのものの３種類を用意した。これら各シンチレータプレート１に対してセシウムＣｓを線源とする６６２ｋｅＶのγ線を照射し、集光強度と計数の関係について計測を行った。また、比較のため、約１．４ｍｍに形成されたＧＰＳシンチレータの単結晶体についても計測を行った。
　図１４は、測定結果を示すグラフである。この図１４に示すように、ＧＰＳシンチレータの単結晶を用いた場合、広範囲に渡って集光強度が計数されている。このような広い範囲の集光強度が計数される場合には、他の放射線との弁別が困難になる。
　一方、本実施例１で作製したシンチレータプレート１では、小さい集光強度に分布が集中している。特に、シンチレータ２の厚さが１００μｍ、５０μｍ、３０μｍへと薄くなるにつれて、集光強度の幅が狭くなっている。よって、シンチレータ２の厚さは、薄いほどγ線の影響を抑えることができ、α線を弁別をし易くなることがわかる。
『シンチレータ粉末の平均粒径についてのまとめ』
　次に、ＧＰＳシンチレータのシンチレータ粉末２１の平均粒径ｄが５０μｍのものを用いて、厚さが約５０μｍのシンチレータプレートを作製し、２４１Ａｍ（アメリシウム）を線源とする５．５ＭｅＶのα線とセシウムＣｓを線源とする６６２ｋｅＶのγ線とを照射して、集光強度と計数の関係について計測した。
　図１５は、測定結果を示すグラフである。本実施例１におけるシンチレータプレート１では、α線を検出できているとともに、γ線に対して弁別ができている。よって、弁別するための集光強度の下限値を約１００に設定し、上限値を約６５０に設定することにより、α線とγ線とを確実に弁別することができると考えられる。
　次に、実施例２について説明する。実施例２では、シンチレータ層２２が、単層状のシンチレータ粉末２１により形成されている場合と、多層状のシンチレータ粉末２１により形成されている場合との違いによる検出精度への影響について実験を行った。
『シンチレータプレートの作製』
　本実施例２では、実施例１と同様、ＧＰＳシンチレータを用いて試験用のシンチレータプレート１を作製した。本実施例２でシンチレータプレート１に用いられたシンチレータ粉末２１の粒径は以下の通りである。
　ａ）ｄ＜５μｍ
　ｂ）２５μｍ＜ｄ＜４５μｍ
　ｃ）４５μｍ＜ｄ＜７５μｍ
　ｄ）７５μｍ＜ｄ＜１０６μｍ
　ｅ）７５μｍ＜ｄ＜１０６μｍ（微粉粒子を除去）
　ｆ）１８０μｍ＜ｄ＜２１２μｍ（微粉粒子を除去）
　ｇ）２１２μｍ＜ｄ＜２５０μｍ（微粉粒子を除去）
　ｈ）２５０μｍ＜ｄ＜３００μｍ（微粉粒子を除去）
　ｉ）５００μｍ＜ｄ＜６００μｍ（微粉粒子を除去）
　試験片ａ）～ｄ）については、シンチレータ粉末２１を所定のメッシュの篩を使って粒径を揃えた。また、試験片ｅ）～ｉ）については、篩を使って粒径を揃えた後に、リン酸液に浸して超音波洗浄装置で攪拌し、シンチレータ粉末２１に付着するシンチレータ２の微粉粒子をリン酸液中に拡散させ、その上澄み除去することにより除去した。また、本実施例２における基板３には、実施例１と同様に、２５ｍｍ角の矩形状のガラス板を用いた。
　本実施例２におけるシンチレータプレート１は、前記基板３の上に上記シンチレータ粉末２１を敷き詰めて固定することでシンチレータ層２２を形成し、試験片ａ）～ｈ）については前記シンチレータ層２２の片面を研磨し、試験片ｉ）については前記シンチレータ層２２の両面を研磨することでシンチレータ層２２の厚さを約１００μｍに調整した。
　以上より、本実施例２では、試験片ａ）～ｃ）のシンチレータプレート１のシンチレータ層２２は、シンチレータ粉末２１が多層状に敷き詰められた状態にあり、試験片ｄ）～ｉ）のシンチレータプレート１のシンチレータ層２２は、シンチレータ粉末２１を単層状に敷き詰められた状態にある。
『単層状および多層状のシンチレータ層についての検討』
　本実施例２では、実施例１と同様、それぞれのプレートにプルトニウムの代替として２４１Ａｍ（アメリシウム）を線源とする５．５ＭｅＶのα線を照射し、集光強度と計数の関係について計測した。図１６は、試験片ａ）～ｅ）のシンチレータプレートと比較例としてＧＰＳシンチレータの単結晶を用いたシンチレータプレートによる計測結果を示すグラフである。
　図１６に示すように、ＧＰＳシンチレータの単結晶を用いた場合、集光強度が６００近傍で計数のピークが現れている。
　それに対し、上記試験片ａ）のシンチレータ粉末２１を用いたシンチレータプレート１では、集光強度が２００以上の範囲では殆ど検出されておらず、複数の核種から発生した、それぞれエネルギーの異なるα線同士を弁別することはできない。これは、シンチレータ層２２が所定の厚さ以上の場合であっても、シンチレータ粉末２１の粒径が飛程よりも小さい場合には、十分なシンチレータ光を発することができないためであると思われる。
　試験片ｂ）～ｄ）のシンチレータ粉末２１を用いたシンチレータプレート１では、粒径が大きくなるほど、ピークがはっきり認識される。また、同じ粒径である試験片ｄ）および試験片ｅ）のシンチレータ粉末２１を用いた各シンチレータプレート１による計測結果を比較すると、微粉粒子を除去した試験片ｅ）の方がピークが明瞭に現れている。これらの結果は、試験片ｂ）～ｄ）では、シンチレータ粉末２１が重なり合って形成されているため、シンチレータ光が乱反射を起こして光電子増倍管５１まで到達するシンチレータ光の数が減少しているのに対し、試験片ｅ）では、シンチレータ粉末２１を単層状に敷き詰められているとともに、細かい粉末が除去されているため、シンチレータ粉末２１が重なり合っておらず、シンチレータ光が光電子増倍管５１まで到達しやすいためであると思われる。
　次に、試験片ａ）～ｉ）のシンチレータ粉末２１を用いた各シンチレータプレート１による計測結果について分解能の逆数とピークトータル比とを算出することにより比較した。図１７は、本実施例２における計測結果に基づくピークトータル比と分解能の逆数とをまとめたグラフである。
　本実施例２において、分解能の逆数は、図１７および図１８に示すように、計数の見かけ上のピークの最大値と、この見かけ上のピークの最大値における見かけ上の半値幅との比により算出される値である。つまり、図１７の縦軸に示されている分解能の逆数の値が大きいほど、ピークの幅が鋭いことを表しており、エネルギー弁別性能が高いことを示している。
　また、本実施例２において、ピークトータル比とは、全集光強度における計数に対する、ピークにおける計数の値を示している。つまり、ピークトータル比が大きいほど、図１８におけるテール部分の計数が小さく、ピークでの計数が高いことを表しており、エネルギー弁別性能が高いことを示している。
　図１７に示すように、単結晶のシンチレータプレートの場合、分解能の逆数およびピークトータル比が共に高い値を示しており、エネルギー弁別性能が高いことがわかる。
　一方、試験片ｂ）および試験片ｃ）のように多層状のシンチレータ層で構成されたものは、分解能の逆数およびピークトータル比が低く、単結晶の場合の結果に比べて分解能の逆数は約１０分の１、ピークトータル比は約５分の１と低い値を示しており、エネルギー弁別性能が低かった。
　それに対し、試験片ｄ）～ｉ）の単層状のシンチレータプレートは、試験片ｂ）および試験片ｃ）に対して、分解能の逆数およびピークトータル比が向上した。例えば、試験片ｄ）～ｉ）では、単結晶の場合に比べると、分解能の逆数は６０％程度であり十分なエネルギー弁別性能を維持している。また、ピークトータル比は、シンチレータ粉末２１の平均粒径ｄが大きくなるにつれて、検出効率がよくなる傾向にあり、試験片ｉ）では、単結晶に対する比で、７０％程度のエネルギー弁別性能を維持していることがわかる。
　次に、各シンチレータプレート１のシンチレータ層２２を光学顕微鏡を用いて写真を撮影し、その画像に基づいて精度の相違について検討した。図１９～図２１は、それぞれ試験片ｄ）、ｅ）およびｉ）の各シンチレータ粉末２１を用いたシンチレータプレート１のシンチレータ層２２を撮影した光学顕微鏡写真である。
　図１９に示すように、微粉粒子を除去する前では、微粉粒子がシンチレータ粉末２１の隙間に不規則に混入された状態になっており、光学顕微鏡写真からも光が乱反射している様子が見てとれる。これに対して、図２０に示すように、微粉粒子を除去した試験片ｅ）の場合は、所定のシンチレータ粉末２１が略単層状に敷き詰められており、光の反射や拡散が抑えられていることが観察できる。
　また、図２１では、比較的大きなシンチレータ粉末２１を用いてシンチレータ層２２の両面を研磨しているため、各シンチレータ粉末２１がプレート状に形成されているのがわかる。そのため、光電子増倍管５１の検出面と平行な面が形成され、シンチレータ光の乱反射が起こりにくくなっているものと思われる。また、各シンチレータ粉末２１同士の間の隙間が少なくなっており、画像処理による結果では充填率が約７０％と高かいため、単結晶に近い構成になっているといえる。よって、図１７に示すように、本実施例２においては、試験片（ｉ）のシンチレータ粉末２１を用いたシンチレータプレート１では検出効率も７０％を達成している。
『単層状および多層状のシンチレータ層についてのまとめ』
　以上より、シンチレータ層２２におけるシンチレータ粉末２１は、シンチレータ光の乱反射を抑制することによりエネルギー弁別性能が向上することがわかった。そのためには、シンチレータ粉末が重なり合わないことが重要であり、多層状よりも単層状のシンチレータ粉末２１で敷き詰められる方がエネルギー弁別性能が高いといえる。また、平均粒径の大きいシンチレータ粉末２１を単層状に敷き詰めて所定の厚さに研磨する方が光電子増倍管５１の検出面と平行となる面が形成され、プレート表面上にシンチレータが露出している割合が高い。そのため、測定対象のα線のエネルギーは、エネルギーの損失なくシンチレータ３へ付与される。その結果、優れたエネルギー弁別性能が得られるものと思われる。さらに、シンチレータ層２２におけるシンチレータ粉末２１の充填率が高い方がより検出効率が向上することがわかった。
　実施例３では、物体表面に付着した放射性物質の汚染分布の測定装置に用いられる放射線イメージング装置６を作成し、放射能の分布測定を行った。図２２は、作成した放射線イメージング装置６を示す外観図である。
　本実施例３における放射線イメージング装置６は、図２２に示すように、シンチレータプレート１を備えたシンチレーション光分布測定器６２と、分布を画像データとして出力する出力装置６３とから構成されている。
　本実施例３におけるシンチレータプレート１は、ＧＰＳシンチレータプレートを採用している。また、シンチレーション光分布測定器６２には、多チャンネル光電子増倍管（浜松ホトニクス社製）が用いており、５ｃｍ×５ｃｍの略正方向状の検出面積に８×８＝６４の計測点が設けられている。
　本実施例３では、α線放出核種を計測面に対して適当に散布し、その計測面に前記多チャンネル光電子増倍管を向けてセッティングし、全計測点におけるα線の波高スペクトルを同時に計測することにより、α線放出核種から放出される放射能分布の計測を行った。
　図２３は、計測された放射能強度分布であり、シンチレーション光分布測定器６２により計測された各計測点における放射能の強度から各計測点間の値を線形的に算出し、２５６×２５６のデータとして表したものである。グラフの線の高低が放射能の強度を表している。
　図２３に示すように、放射能の強度が高いところと低いところが現れており、α線放出核種を有する場所とα線放出核種を有しない場所との差が明確になっている。よって、計測対象外となる線源が存在しても、十分に弁別可能であることがわかる。
　以上より、本実施例３では、本発明に係るシンチレータプレート１を用いることにより、放射能分布計測が十分に可能であることがわかった。これにより、シンチレータプレート１の大面積化への可能性を示すことができた。
　実施例４では、中性子線の計測を行った。シンチレータとしては、Ｌｉ（リチウム）６シンチレータ、ＺｎＳシンチレータおよび本発明に係るＧＰＳシンチレータを用いた。また、これらのシンチレータを用いて、抵抗分割型の位置検出光電子増倍管を使用した中性子イメージングシステムにより計測を行った。なお、Ｌｉ６ガラスシンチレータは検出精度が高いことで知られている物質である。
　本実施例４では、図２４に示すように測定試料としてカドミウムでＦの文字に形成したプレートを設置し、このプレートに中性子線を照射して、その背後における中性子線の分布の計測を行った。なお、カドミウムは、中性子を吸収する性質を有している。
　図２５は、ＺｎＳシンチレータを用いて計測を行った計測結果である。図２５に示すように、カドミウムにより中性子が吸収され、その背後では中性子が計測されずに「Ｆ」の文字が鮮明に現れた。
　次に、プレートの形状が大小様々であったため、各プレートにより計測された画像に基づき、同じ領域となる部分を抜き出して各プレートの比較を行った。図２６はＬｉ６ガラスシンチレータ、図２７はＺｎＳシンチレータ、図２８はＧＰＳシンチレータを用いた測定結果である。また、図２６から図２８に基づいて、各領域における中性子の総数をカウントした。
　中性子の総数はＬｉ６ガラスシンチレータを用いたものが一番多く１１４，３１９であった。そこで、Ｌｉ６ガラスシンチレータの総数を１００として、他のシンチレータの総数を比較して求めると、ＺｎＳシンチレータが約３０、ＧＰＳシンチレータが約８１であった。
　以上より、本発明に係るシンチレータプレート１は、測定対象が中性子線でも計測できることが証明された。また、放射線イメージングの計測にも有効である。また、本発明に係るＧＰＳシンチレータの検出精度は、ＺｎＳシンチレータよりも高い結果となった。さらに、高い検出精度で知られているＬｉ６ガラスシンチレータに比べても約８１％という高い精度であることがわかる。よって、本発明に係るシンチレータプレートはコスト面だけでなく、精度面においても実用性が高い。
　１　シンチレータプレート
　２　シンチレータ
　３　基板
　４　接着剤
　５　放射線計測装置
　６　放射線イメージング装置
　２１　シンチレータ粉末
　５１　信号変換部（光電子増倍管）
　５２　増幅器
　５３　放射線弁別部
　５４　計数部
　５５　放射線判別部
　６１　線源装置
　６２　シンチレーション光分布測定器
　６３　出力装置

Claims (13)

  1. 　入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線がα線、電子線およびイオンビームのいずれかである場合、前記シンチレータ内における前記放射線の飛程以上の平均粒径からなるシンチレータ粉末を敷き詰めたシンチレータ層を有するシンチレータプレート。
  2. 　前記シンチレータ層の片面または両面を研磨することにより前記シンチレータ層の厚さを２０μｍ以上１００μｍ以下にした請求項１に記載のシンチレータプレート。
  3. 　入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線が中性子線である場合、前記シンチレータ内における前記中性子線の平均自由行程以上の平均粒径からなるシンチレータ粉末を敷き詰めたシンチレータ層を有するシンチレータプレート。
  4. 　前記シンチレータ層の片面または両面を研磨することにより前記シンチレータ層の厚さを３０μｍ以上１５０μｍ以下にした請求項３に記載のシンチレータプレート。
  5. 　入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線がＸ線である場合、３００μｍより大きい平均粒径からなるシンチレータ粉末を敷き詰めたシンチレータ層を有しており、このシンチレータ層の片面または両面を研磨することにより前記シンチレータ層の厚さを３００μｍ以上５００μｍ以下にしたシンチレータプレート。
  6. 　前記シンチレータ層が、前記シンチレータ粉末を一段で敷き詰めてなる単層状に形成されている請求項１から請求項５のいずれかに記載のシンチレータプレート。
  7. 　単層状に敷き詰められた前記シンチレータ粉末とこれに隣接する他の前記シンチレータ粉末との間に生じる隙間には、前記放射線の種類によって定められる前記シンチレータ粉末の平均粒径以上の平均粒径を有する前記シンチレータ粉末が埋設されて前記シンチレータ層が構成されているとともに、このシンチレータ層の片面または両面を研磨されてなる請求項６に記載のシンチレータプレート。
  8. 　前記シンチレータが、ＧＰＳシンチレータ、ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータ、ＹＡＰシンチレータおよびＣｓＩシンチレータのいずれかから選択される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のシンチレータプレート。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の前記シンチレータプレートを備えた放射線計測装置であって、
    　前記シンチレータプレートと、
    　このシンチレータプレートから発せられるシンチレーション光を電気的信号に変換する信号変換部と、
    　測定対象となる放射線の種類に応じて設定される前記電気的信号の強度の上限値および下限値を基準として前記測定対象となる放射線と測定対象外の放射線とを弁別する放射線弁別部と、
    　弁別された前記測定対象である放射線の電気的信号を計数する計数部と、
    　前記計数部により計測された数値と所定の閾値とを比較して測定対象の放射線の有無を判別する放射線判別部と
    　を有する放射線計測装置。
  10. 　請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の前記シンチレータプレートを備えた放射線イメージング装置。
  11. 　請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のシンチレータプレートを製造するシンチレータプレート製造方法であって、
    　粘着性物質の表面に所定の平均粒径のシンチレータ粉末を敷き詰めて接着することによりシンチレータ層を形成するシンチレータ層形成工程と、
    　前記シンチレータ層の片面または両面を当該シンチレータ層が所定の厚さになるまで研磨するシンチレータ層研磨工程と
    を有するシンチレータプレート製造方法。
  12. 　前記シンチレータ層形成工程において、前記粘着性物質の表面に接着されていないシンチレータ粉末を除去するとともに、接着されている各前記シンチレータ粉末の隙間に所定の平均粒径の前記シンチレータ粉末を敷き詰める工程を少なくとも一回以上繰り返す、請求項１１に記載のシンチレータプレート製造方法。
  13. 　前記シンチレータ層形成工程前に、微粉粒子が付着しているシンチレータ粉末を液体に浸して攪拌し、所定の時間経過後に前記微粉粒子上澄みを除去することにより使用するシンチレータ粉末から前記微粉粒子を除去する微粉粒子除去工程を有する、請求項１２に記載のシンチレータプレート製造方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014092202A1 (ja) * 2012-12-12 2014-06-19 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター、中性子検出方法及び中性子検出器
WO2014106652A1 (fr) * 2013-01-07 2014-07-10 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Scintillateur pour la detection de neutrons et/ou de photons gamma et detecteur associe
JP2015049067A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター及び中性子検出器
WO2015064587A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター及び中性子検出器
JP2015151535A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 株式会社オキサイド 単結晶、放射線検出器及び放射線検出器の使用方法
JPWO2015064588A1 (ja) * 2013-10-28 2017-03-09 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター、中性子検出器及び中性子シンチレーターの製造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6200171B2 (ja) * 2012-06-04 2017-09-20 キヤノン株式会社 放射線検出装置及び撮像システム
EP3179481A4 (en) * 2014-08-08 2018-03-28 Toray Industries, Inc. Method for manufacturing display member
US10580547B2 (en) * 2014-08-08 2020-03-03 Toray Industries, Inc. Scintillator panel and radiation detector
EP3362820B1 (de) * 2015-11-11 2022-03-16 Siemens Healthcare GmbH Detektorelement zur erfassung von einfallender röntgenstrahlung
JP2019023579A (ja) * 2017-07-24 2019-02-14 コニカミノルタ株式会社 シンチレータ
KR101982101B1 (ko) * 2017-08-16 2019-05-24 국민대학교 산학협력단 중성자 변환층을 구비하는 박막 구조체, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 중성자 검출기
EP3629064A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-01 Koninklijke Philips N.V. Scintillator array with high detective quantum efficiency
US10954607B1 (en) * 2019-10-22 2021-03-23 Euclid Techlabs, Llc High-efficiency transmission-mode diamond scintillator for quantitative characterization of X-ray beams
CN111610550A (zh) * 2020-05-14 2020-09-01 南昌大学 一种基于二维钙钛矿的多谱闪烁探测器系统及探测方法
CN112280421B (zh) * 2020-09-27 2021-10-22 苏州昊唐兴核高新材料有限公司 一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006258755A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Japan Nuclear Cycle Development Inst States Of Projects ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレーション検出器
JP2007145902A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Hitachi Medical Corp 酸化物蛍光体、放射線検出器およびｘ線ｃｔ装置
WO2007099973A1 (ja) * 2006-03-02 2007-09-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho ビーム検出部材およびそれを用いたビーム検出器
WO2008132849A1 (ja) * 2007-04-24 2008-11-06 Kabushiki Kaisha Toshiba ラジオグラフィ測定装置及びラジオグラフィ測定方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687636A (en) * 1984-01-03 1987-08-18 Hiram Hart Separative scintillation proximity assay
US5912939A (en) * 1997-02-07 1999-06-15 Hirsch; Gregory Soft x-ray microfluoroscope
US6586702B2 (en) * 1997-09-25 2003-07-01 Laser Electro Optic Application Technology Company High density pixel array and laser micro-milling method for fabricating array
US6939604B1 (en) * 2000-10-19 2005-09-06 Arch Development Corporation Doped semiconductor nanocrystals
JP3867524B2 (ja) * 2001-07-05 2007-01-10 株式会社日立製作所 電子線を用いた観察装置及び観察方法
CN100335914C (zh) * 2002-02-08 2007-09-05 株式会社东芝 X射线检测器及x射线检测器的制造方法
US20060022142A1 (en) * 2004-07-12 2006-02-02 Etp Semra Pty. Ltd. Detector surface for low-energy radiation particles
US7145149B2 (en) * 2004-09-21 2006-12-05 Los Alamos National Security, Llc Flexible composite radiation detector
JP2006199727A (ja) 2005-01-18 2006-08-03 Toshiba Ceramics Co Ltd シンチレータおよびそれを用いた放射線検出器
CN101410346B (zh) * 2006-01-30 2013-02-13 莫门蒂夫性能材料股份有限公司 烧结立方卤化物闪烁体材料及其制造方法
US8525120B2 (en) * 2007-08-14 2013-09-03 Hitachi Aloka Medical, Ltd. Radiation measuring device
EP2313744A1 (en) * 2008-04-15 2011-04-27 Mobile Detect Inc. An analog signal measurement system and gamma ray detector with targeted automated gamma spectroscopy
WO2010078224A2 (en) * 2008-12-30 2010-07-08 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Ceramic scintillator body and scintillation device
JP5498908B2 (ja) * 2010-09-29 2014-05-21 株式会社東芝 固体シンチレータ用材料、固体シンチレータ、およびそれを用いた放射線検出器並びに放射線検査装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006258755A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Japan Nuclear Cycle Development Inst States Of Projects ＺｎＳ（Ａｇ）シンチレーション検出器
JP2007145902A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Hitachi Medical Corp 酸化物蛍光体、放射線検出器およびｘ線ｃｔ装置
WO2007099973A1 (ja) * 2006-03-02 2007-09-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho ビーム検出部材およびそれを用いたビーム検出器
WO2008132849A1 (ja) * 2007-04-24 2008-11-06 Kabushiki Kaisha Toshiba ラジオグラフィ測定装置及びラジオグラフィ測定方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014092202A1 (ja) * 2012-12-12 2014-06-19 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター、中性子検出方法及び中性子検出器
JPWO2014092202A1 (ja) * 2012-12-12 2017-01-12 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター、中性子検出方法及び中性子検出器
US9567517B2 (en) 2012-12-12 2017-02-14 Tokuyama Corporation Neutron scintillator, neutron detection method and neutron detector
WO2014106652A1 (fr) * 2013-01-07 2014-07-10 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Scintillateur pour la detection de neutrons et/ou de photons gamma et detecteur associe
FR3000807A1 (fr) * 2013-01-07 2014-07-11 Commissariat Energie Atomique Scintillateur pour la detection de neutrons et/ou de photons gamma et detecteur associe
US9897704B2 (en) 2013-01-07 2018-02-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Scintillator for detecting neutrons and/or gamma photons and associated detector
JP2015049067A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター及び中性子検出器
WO2015064587A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター及び中性子検出器
US9500754B2 (en) 2013-10-28 2016-11-22 Tokuyama Corporation Neutron scintillator and neutron detector
JPWO2015064587A1 (ja) * 2013-10-28 2017-03-09 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター及び中性子検出器
JPWO2015064588A1 (ja) * 2013-10-28 2017-03-09 株式会社トクヤマ 中性子シンチレーター、中性子検出器及び中性子シンチレーターの製造方法
JP2015151535A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 株式会社オキサイド 単結晶、放射線検出器及び放射線検出器の使用方法

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