WO2021192358A1 - 光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法 - Google Patents

光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2021192358A1
WO2021192358A1 PCT/JP2020/034451 JP2020034451W WO2021192358A1 WO 2021192358 A1 WO2021192358 A1 WO 2021192358A1 JP 2020034451 W JP2020034451 W JP 2020034451W WO 2021192358 A1 WO2021192358 A1 WO 2021192358A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical fiber
radiation
sensor
laser light
photons
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/034451
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
上野　雄一郎
田所　孝広
克宜 上野
修一 畠山
渋谷　徹
敬介 佐々木
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Publication of WO2021192358A1 publication Critical patent/WO2021192358A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber type radiation monitor and a method of using the same.
  • the radiation monitor is an indispensable measuring device in applications such as nuclear power plants, medical radiation inspection and radiation therapy. In these applications, ionization chambers with good stability and reproducibility are widely used for measuring radiation dose.
  • semiconductor detectors which are relatively easy to miniaturize, have been used to measure radiation levels instead of ionization chambers.
  • the semiconductor detector needs to apply a voltage.
  • an optical fiber type radiation monitor has been developed in which a scintillator element is used for the sensor, photons generated from the scintillator element are transmitted by an optical fiber, and the radiation amount is measured remotely.
  • the sensor can be miniaturized and it is not necessary to apply a voltage to the sensor.
  • the optical fiber type radiation monitor is also suitable for measuring the radiation amount in the patient's body at the time of radiotherapy or for measuring the radiation amount in the harsh environment of the nuclear power plant.
  • Patent Document 1 describes a radiation detection unit having a radiation detection element that generates light having a predetermined wavelength, a light emitting unit that generates light having a wavelength different from the predetermined wavelength, and a light emitting unit that transmits light having a predetermined wavelength.
  • a wavelength selection unit that blocks light with a wavelength different from the light of the same wavelength, an optical fiber that transmits light, an optical detection unit that converts light transmitted through the wavelength selection unit into an electric pulse, and an electric pulse count rate
  • a radiation monitor having a counting device for counting and an analysis display device for determining at least the presence or absence of deterioration of the light emitting unit based on the counting rate and the light intensity of the light emitting unit is described (see summary).
  • Patent Document 1 describes a radiation detection unit that generates light having a predetermined wavelength, a light emitting unit that generates light having a wavelength different from that of a predetermined wavelength, and a light emitting unit that transmits light having a predetermined wavelength and having a predetermined wavelength.
  • An optical fiber type radiation monitor having a wavelength selection unit (optical filter) that blocks light of different wavelengths is described. That is, in the optical fiber type radiation monitor described in Patent Document 1, an optical filter is installed in the light transmission path.
  • Patent Document 1 describes the possibility that by installing an optical filter in an optical transmission line, the intensity of light transmitted to the optical detection unit (photoelectric converter) is attenuated and the monitoring sensitivity is reduced. Not listed.
  • the present invention provides an optical fiber type radiation monitor and a usage method that suppresses attenuation of the intensity of light transmitted to the photoelectric converter, does not reduce the monitoring sensitivity, and measures the radiation amount with high accuracy. do.
  • a sensor that generates a photon depending on the radiation amount of the incident radiation, an optical fiber that transmits the photon generated by the sensor, and an optical fiber transmit the signal.
  • the photoelectric converter that converts the photon to be converted into an electric signal
  • the counting device that counts the electric signal converted by the photoelectric converter and outputs the counted value of the electric signal, and the sensor are irradiated with laser light via an optical fiber.
  • the light emitting unit the light emitting timing control unit that controls the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit, and outputs the laser light irradiation timing signal
  • the light emitting timing control unit that receives the laser light irradiation timing signal output by the light emitting timing control unit.
  • the count value of the electric signal is used. It is characterized by having a correction device that performs correction processing based on the correction data and calculates a radiation amount or a dose rate of radiation, and a display device that displays the radiation amount or the dose rate of radiation.
  • the method of using the optical fiber type radiation monitor of the present invention includes a generation step of generating photons depending on the radiation amount of the incident radiation in the sensor and a sensor in the optical fiber.
  • the correction device receives the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit and the sensor light emission is attenuated after the laser light is irradiated.
  • an optical fiber type radiation monitor and a method of using it which suppresses attenuation of the intensity of light transmitted to a photoelectric converter, does not reduce monitoring sensitivity, and measures radiation amount with high accuracy. can do.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing explaining the structure of the radiation monitor 1 described in Example 1.
  • FIG. It is a conceptual diagram explaining the generation process of the photon by the radiation incident on the sensor 10 described in Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing explaining the relationship between the dose rate of radiation and the photon count rate described in Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing explaining the relationship between the photon count rate and the electric pulse count rate described in Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing explaining the relationship between the intensity of the laser beam and the number of photons described in Example 1.
  • FIG. It is a time chart explaining the laser light irradiation timing, the sensor light emission and the attenuation measurement which describe in Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing explaining the structure of the radiation monitor 2 described in Example 2.
  • FIG. It is a conceptual diagram explaining the generation process of the photon by the radiation incident on the sensor 10 described in Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing explaining the relationship between the dose rate of radiation and the photon count rate
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the radiation monitor 1 described in the first embodiment.
  • the radiation monitor 1 described in Example 1 is an optical fiber type radiation monitor (hereinafter referred to as "radiation monitor").
  • the radiation monitor 1 includes a sensor 10, an optical fiber 20, a photoelectric converter 30, a counting device 40, a light emitting unit 50, a light emitting timing control unit 60, a correction device 70, and a display device 80.
  • the sensor 10 has a radiation emitting element that generates photons (hereinafter referred to as "photons”) that depend on (correspond to) the radiation amount of the incident radiation.
  • the radiation emitting element generates photons when radiation is incident on it. That is, when radiation is incident, the sensor 10 generates (emissions or fluorescence) photons depending on the radiation amount of the incident radiation.
  • the radiation amount of the radiation incident on the sensor 10 and the number of photons generated by the sensor 10 have linearity. That is, the dose rate of the radiation incident on the sensor 10 and the number of photons per unit time generated by the sensor 10 (hereinafter referred to as "photon counting rate”) have linearity.
  • the radiation emitting material used for the radiation emitting element has, for example, a material such as transparent yttrium aluminum garnet (YAG) as a base material, and ytterbium, neodymium, cerium, praseodymium and the like as additives to this material. Has at least one or more rare earth elements.
  • YAG transparent yttrium aluminum garnet
  • ytterbium, neodymium, cerium, praseodymium and the like as additives to this material.
  • the linearity between the dose rate of the radiation incident on the sensor 10 and the photon counting rate can be further improved. Then, even when radiation having a high dose rate is incident on the radiation monitor 1, the linearity between the radiation dose rate and the photon counting rate can be maintained, and the radiation dose rate can be accurately measured.
  • the radiation emitting material represented by the general formula (1) may be used for the radiation emitting element.
  • a and B are rare earth elements having a 4f-4f electron transition, and at least one of Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Tb. It is a rare earth element.
  • the mass of the additive B added to the radiation emitting material is preferably 1 ⁇ 10 -3 to 30% by mass with respect to the total mass of the radiation emitting material. Thereby, the light emission intensity of the sensor 10 can be improved.
  • the high-density base material ATaO 4 and the additive B have a rare earth element having a 4f-4f electron transition, so that the base material ATaO 4 is imparted by radiation.
  • the energy to be used is used for the excitation energy of the additive B with high efficiency. Thereby, the sensitivity of the sensor 10 can be improved.
  • the optical fiber 20 connects the sensor 10 and the photoelectric converter 30.
  • the optical fiber 20 transmits the photons generated by the sensor 10 to the photoelectric converter 30.
  • the optical fiber 20 is made of, for example, quartz or plastic.
  • the photoelectric converter 30 is connected to the sensor 10 via an optical fiber 20.
  • the photoelectric converter 30 converts the transmitted photons into an electric signal (hereinafter referred to as "electric pulse").
  • the photoelectric converter 30 converts each photon transmitted by the optical fiber 20 into an electric pulse one by one. Then, the photoelectric converter 30 transmits one electric pulse to one photon.
  • the photon counting rate and the number of electric pulses per unit time transmitted by the photoelectric converter 30 have linearity.
  • a photomultiplier tube or an avalanche photodiode is used for the photoelectric converter 30, for example.
  • a photomultiplier tube, an avalanche photodiode, or the like in the photoelectric converter 30 the transmitted photons can be converted into amplified electric pulses.
  • the counting device 40 is connected to the photoelectric converter 30 via a signal line.
  • the counting device 40 counts the transmitted electric pulses. That is, the counting device 40 counts the transmitted electric pulses one by one, and outputs the counting value (the number of electric pulses) of the electric pulses counted by the counting device 40.
  • a sensor 10 When measuring the radiation amount, a sensor 10, an optical fiber 20, a photoelectric converter 30, and a counting device 40 are used, and a preset one-to-one corresponding electric pulse counting value (or electric pulse counting) is used.
  • the radiation amount is measured based on the relationship between the rate) and the radiation amount (or the dose rate of radiation).
  • the sensor 10 In the case of correction, the sensor 10, the optical fiber 20, the photoelectric converter 30, the counting device 40, the light emitting unit 50, the light emitting timing control unit 60, and the correction device 70 are used.
  • the light emitting unit 50 is, for example, a laser light generator that generates laser light, and is connected to the sensor 10 via an optical fiber 20. Then, the light emitting unit 50 irradiates the sensor 10 with a laser beam via the optical fiber 20. That is, the laser light generated by the light emitting unit 50 is irradiated to the sensor 10, and the sensor 10 is irradiated with the laser light to generate photons depending on the irradiated laser light.
  • the intensity of the laser beam applied to the sensor 10 and the number of photons have linearity. That is, the intensity of the laser beam applied to the sensor 10 and the photon counting rate have linearity.
  • the energy of the laser beam needs to be higher than the energy of the photons generated by the sensor 10. That is, the wavelength of the laser beam needs to be shorter than the wavelength of the photons generated by the sensor 10.
  • the light emitting timing control unit 60 is connected to the light emitting unit 50 via a signal line.
  • the light emitting timing control unit 60 controls the light emitting timing (laser light irradiation timing) in which the light emitting unit 50 generates the laser light, that is, the laser light irradiation timing of the laser light irradiated by the light emitting unit 50, and the light emitting timing signal (laser light). Irradiation timing signal) is output.
  • the correction device 70 is connected to the light emission timing control unit 60 and the counting device 40 via a signal line.
  • the correction device 70 receives the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit 60 from the light emission timing control unit 60, receives the count value of the electric pulse output by the counting device 40 from the counting device 40, and irradiates the laser light. Correction data is created based on the timing and the count value of the electric pulse.
  • the correction device 70 stores the correction data to be created, and when the correction data to be stored is used to measure the radiation amount, the count value (or electricity) of the electric pulse is taken into consideration in consideration of the deterioration of the sensor 10. Pulse count rate) is corrected.
  • the correction device 70 when measuring the radiation amount, performs a correction process based on the count value of the electric pulse and the correction data, and calculates the radiation amount (or the radiation dose rate).
  • the correction device 70 is not particularly limited as long as it can perform arithmetic processing, and a personal computer or the like is used as the correction device 70.
  • the display device 80 displays the radiation amount (or the dose rate of radiation). Further, the display device 10 displays an abnormality of the sensor 10 or the like.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a process of photon generation due to radiation incident on the sensor 10 described in the first embodiment.
  • the energy of the radiation r causes the electrons in the ground state (energy level L1) in the sensor 10 to transition to the excited state (energy level L3) having a high energy level (energy level L3).
  • the electrons in the excited state with a high energy level (energy level L3) transition to the excited state with a low energy level (energy level L2) (see arrow b1 in FIG. 2).
  • the sensor 10 generates a photon (p) having an energy corresponding to the difference in energy between the energy level L3 and the energy level L2.
  • the electrons of the energy level L1 in the sensor 10 transition to the energy level L3 due to the energy of the laser light (arrows in FIG. 2). See a1). Then, the electron at the energy level L3 transitions to the energy level L2 (see arrow b1 in FIG. 2).
  • the sensor 10 generates a photon (p) having an energy corresponding to the difference in energy between the energy level L3 and the energy level L2.
  • FIG. 3A is an explanatory diagram illustrating the relationship between the radiation dose rate and the photon count rate described in Example 1.
  • the radiation dose rate and the photon counting rate have a linearity (proportional relationship).
  • FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating the relationship between the photon counting rate and the electric pulse counting rate described in the first embodiment.
  • the photon count rate and the electric pulse count rate have a linearity (proportional relationship).
  • the electric pulse counting rate is based on the relationship between the radiation dose rate and the photon counting rate (see FIG. 3A) and the relationship between the photon counting rate and the electric pulse counting rate (see FIG. 3B).
  • the relationship between the radiation dose rate and the radiation dose rate is obtained, and the radiation dose is measured based on the relationship between the preset one-to-one electric pulse count rate and the radiation dose rate.
  • FIG. 3C is an explanatory diagram illustrating the relationship between the intensity of the laser beam and the number of photons described in Example 1.
  • the intensity of the laser beam and the number of photons have a linearity (proportional relationship).
  • the sensor 10 without deterioration is irradiated with a laser beam of a predetermined intensity, the number of photons is measured, and the relationship between the intensity of the laser beam and the number of photons is grasped.
  • the proportional relationship (a) can be grasped by irradiating at least two intensity laser beams (see a in FIG. 3C). Then, this number of photons is converted into a photon count rate.
  • the sensor 10 before measuring the radiation amount is irradiated with a laser beam of a predetermined intensity, the number of photons is measured, and the relationship between the intensity of the laser beam and the number of photons is grasped.
  • the proportional relationship (b) can be grasped by irradiating at least two intensity laser beams (see b in FIG. 3C). Then, this number of photons is converted into a photon count rate.
  • the deterioration of the sensor 10 can be grasped by the sensor 10 before measuring the radiation amount as the difference in the slope of the photon count rate.
  • the correction data is the difference in the slope of the photon counting rate or the difference in the slope of the electric pulse counting rate converted from the difference in the slope of the photon counting rate.
  • the correction data is integrated with the photon counting rate converted from the measured radiation dose rate, and the electric pulse counting rate is corrected. This makes it possible to measure the radiation amount with high accuracy.
  • FIG. 4 is a time chart for explaining the laser light irradiation timing, sensor light emission, and attenuation measurement described in the first embodiment.
  • the time chart shown in FIG. 4 shows the laser beam irradiation timing of the laser beam generated by the light emitting unit 50, the sensor emission in which the sensor 10 generates photons when the laser beam is irradiated, and the attenuation controlled by the correction device 70. It shows the relationship with the measurement.
  • the laser light is irradiated to the sensor 10 in a pulsed manner (for example, a pulse width of 1 ⁇ s) and periodically (for example, at intervals of several ms) (laser light irradiation timing).
  • a pulsed manner for example, a pulse width of 1 ⁇ s
  • periodically for example, at intervals of several ms
  • the sensor 10 generates photons when irradiated with laser light (sensor light emission).
  • the number of photons generated by the sensor 10 peaks during irradiation with laser light and attenuates after irradiation with laser light (immediately after light emission). That is, the sensor 10 continues to emit light even after the irradiation of the laser beam.
  • the emission lifetime (fluorescence lifetime) of the sensor 10 is preferably 1 ⁇ s or more, and when Nd (neodymium): YAG is used for the radiation emitting element, it is 230 ⁇ s.
  • the correction device 70 counts the number of photons when the sensor emission is attenuated after the laser beam is irradiated (attenuation measurement). By counting the number of photons when the sensor emission is attenuated, the number of photons can be accurately measured without being affected by the reflection of the laser beam, that is, directly affected by the laser beam. Then, the radiation amount can be measured with high accuracy.
  • the correction device 70 receives the laser beam irradiation timing signal from the light emission timing control unit 60, receives the count value of the electric pulse from the counting device 40, counts the number of photons at the time of attenuation of the sensor light emission, and obtains the correction data. create. That is, when creating the correction data, the radiation amount can be measured with high accuracy by removing the laser beam or the like that becomes noise and measuring only the sensor emission.
  • the noise generated by irradiating the laser light is the main wavelength component of the laser light itself, the laser light other than the main wavelength component such as the harmonic component, and the optical fiber 20 due to the laser light being irradiated. It is possible that the light emitted from the laser.
  • An optical fiber type radiation monitor in which an optical filter is installed in an optical transmission path uses a difference in wavelength to remove noise, so that the laser light itself can be removed, but the harmonics of the laser light can be removed. It may not be possible to remove the components and the light emitted from the optical fiber 20.
  • such noise that could not be removed in the past and that is generated by irradiating the laser beam can be removed and can be corrected with high accuracy.
  • the correction data can be created online and / or offline.
  • the timing (measurement timing) at which the correction device 70 counts the number of photons at the time of attenuation of the sensor light emission after irradiation of the laser light is, for example, several ms.
  • the measurement timing is shorter than the laser light irradiation timing interval and longer than the light emission life of the sensor 10. This makes it possible to accurately measure the number of photons.
  • the measurement timing is the period for measuring the number of photons for creating correction data (correction data collection period).
  • the correction device 70 measures the number of photons in a preset correction data collection period based on the laser beam irradiation timing signal and the pulse width.
  • the radiation monitor 1 described in the first embodiment has the following constituent requirements.
  • -Sensor 10 that generates photons that depend on the amount of incident radiation (generation process)
  • -The optical fiber 20 that transmits the photons generated by the sensor 10 (transmission process)
  • Photon converter 30 that converts photons transmitted by the optical fiber 20 into electric pulses (conversion step)
  • Countern converter 30 that converts photons transmitted by the optical fiber 20 into electric pulses (conversion step)
  • Countering device 40 that counts the electric pulses converted by the photoelectric converter 30 and outputs the counted value of the electric pulses (counting process).
  • the light emitting unit 50 that irradiates the sensor 10 with laser light via the optical fiber 20 (irradiation step).
  • the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit 50 is controlled, and the laser light irradiation timing signal is output (control step).
  • the light emitting timing control unit 60 -Receives the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit 60, receives the count value of the electric pulse output by the counting device 40, and corrects data based on the laser light irradiation timing signal and the count value of the electric pulse.
  • Correction device 70 -Display device 80 that displays the radiation amount (or radiation dose rate) (display process) Then, when measuring the radiation amount, the correction device 70 corrects the electric pulse count rate based on the photon count rate converted from the measured radiation dose rate and the correction data (correction step).
  • the correction device 70 creates the correction data based on the number of photons counted when the sensor emission is attenuated after the irradiation of the laser beam (creation step).
  • the correction device 70 when measuring the radiation amount, performs a correction process based on the count value of the electric pulse and the correction data, and calculates the radiation amount (or the radiation dose rate) (calculation step). ).
  • the sensor 10 used for the radiation monitor 1 can be miniaturized, and it is not necessary to apply a voltage to the sensor 10.
  • the radiation amount can be measured easily and accurately by using the correction data, considering the time-dependent change in the deterioration of the sensor 10, and correcting the electric pulse count rate. ..
  • the attenuation of the intensity of the light transmitted to the photoelectric converter 30 is suppressed without being affected by the reflection of the laser light, the monitoring sensitivity is not lowered, and the number of photons is increased. It can be measured accurately, and the radiation amount can be measured with high accuracy.
  • the noise generated by irradiating the laser beam which could not be removed in the past, can be removed, can be corrected with high accuracy, and radiation can be performed with high accuracy.
  • the amount can be measured.
  • the deterioration of the sensor 10 is caused. In consideration, it can be preferably used.
  • the sensitivity of the radiation monitor 1 is improved, it can be used in a low dose field such as an area monitor of a medical institution or a research institution, and the applicable range is greatly expanded.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the radiation monitor 2 described in the second embodiment.
  • the radiation monitor 2 described in the second embodiment is different from the radiation monitor 1 described in the first embodiment in that it has a shutter 90.
  • the shutter 90 is connected to the sensor 10 via the optical fiber 20. Further, the shutter 90 is connected to the photoelectric converter 30 via the optical fiber 20. That is, the shutter 90 is installed in the photon transmission line in front of the photoelectric converter 30. The shutter 90 opens and closes to allow the photons generated by the sensor 10 to pass through, or to block the photons generated by the sensor 10 (opening and closing step).
  • the shutter 90 is connected to the light emission timing control unit 60 via a signal line.
  • the light emission timing control unit 60 controls the opening / closing timing of the shutter 90.
  • the light emitting timing control unit 60 controls the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit 50, and also controls the opening / closing timing of the shutter 90. That is, the light emitting timing control unit 60 controls the shutter 90 and the light emitting unit 50 in synchronization.
  • the light emission timing control unit 60 controls the shutter 90 to open at the same time when the irradiation of the laser beam is completed.
  • the shutter 90 opens under the control of the light emission timing control unit 60 during the correction data acquisition period, and transmits photons to the photoelectric converter 30. Also when measuring the radiation amount, the shutter 90 opens and the photons pass through (measurement step). Then, the correction data is created in the same manner as in the first embodiment.
  • the radiation monitor 2 described in the second embodiment is installed in front of the photoelectric converter 30 in addition to the radiation monitor 1 described in the first embodiment, and the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit 60 is output.
  • the correction device 70 receives the count value of the electric pulse output by the counting device 40, and creates correction data based on the count value of the electric pulse (creation step).
  • the correction device 70 creates correction data based on the number of photons counted when the shutter 90 is open (creation step).
  • the correction device 70 performs a correction process based on the count value of the electric pulse and the correction data, and calculates the radiation amount (or the radiation dose rate) (calculation step). ).
  • the shutter 90 closes when the sensor emits light, opens when the sensor emission is attenuated after irradiation with the laser light, removes the laser light which becomes noise, and measures only the sensor emission.
  • the amount of radiation can be measured with high accuracy.
  • the radiation monitor 2 described in the second embodiment is basically the same as the radiation monitor 1 described in the first embodiment. Further, in Example 2, the same effect as in Example 1 can be obtained.
  • the light emitting timing control unit 60 controls the shutter 90 and the light emitting unit 50 in synchronization, so that the correction device 70 does not need to control the correction data collection period.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been specifically described in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

本発明は、光電変換器に伝送される光の強度の減衰を抑制し、モニタリングの感度が低下することがなく、高精度に放射線量を計測する光ファイバ式放射線モニタを提供する。本発明の光ファイバ式放射線モニタは、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生するセンサと、センサが発生するフォトンを伝送する光ファイバと、光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器が変換する電気信号を計数し、電気信号の計数値を出力する計数装置と、センサに、光ファイバを介して、レーザ光を照射する発光部と、発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する発光タイミング制御部と、発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置が出力する電気信号の計数値を受取り、レーザ光照射タイミング信号と電気信号の計数値とに基づいて、補正データを作成し、放射線量を計測する場合には、電気信号の計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する補正装置と、放射線量又は放射線の線量率を表示する表示装置と、を有することを特徴とする。

Description

光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法
　本発明は、光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法に関する。
　放射線モニタは、原子力発電プラント、医療用の放射線検査や放射線治療などの用途において、必須の計測装置である。これらの用途において、放射線量の計測には、安定性や再現性が良好な電離箱が広く使用されている。
　特に、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合には、低侵襲性であることが重要であり、センサの小型化や電圧の印加が不要なセンサが重要である。また、原子力発電プラントの過酷環境下で放射線量を計測する場合にも、計測場所の制限などから、センサの小型化や電圧の印加が不要なセンサが重要である。
　近年、電離箱に代わり、放射線量の計測に、小型化が比較的容易な半導体検出器が使用されている。しかし、半導体検出器であっても、信号処理系までを含めると、小型化には限界があり、また、半導体検出器は、電圧の印加が必要である。
　そこで、センサにシンチレータ素子を使用し、シンチレータ素子から発生する光子を光ファイバにより伝送し、遠隔にて放射線量を計測する光ファイバ式放射線モニタが開発されている。光ファイバ式放射線モニタは、センサの小型化が可能であると共に、センサへの電圧の印加も不要である。このように、光ファイバ式放射線モニタは、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合や原子力発電プラントの過酷環境下で放射線量を計測する場合にも好適である。
　一方、光ファイバ式放射線モニタを、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合や原子力発電プラントの過酷環境下で放射線量を計測する場合に使用する際には、高精度な計測が要求されると共に、センサの劣化を考慮して、補正が必要であり、定期的な校正が必要である。
　こうした本技術分野の背景技術として、特開２０１８－３６２０４号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、所定の波長の光を発生する放射線検出素子を有する放射線検出部と、所定の波長と相違する波長の光を発生する発光部と、所定の波長の光を透過させ、所定の波長の光と相違する波長の光を遮断する波長選択部と、光を伝送する光ファイバと、波長選択部を透過した光を電気パルスに変換する光検出部と、電気パルスの計数率を計数する計数装置と、計数率と発光部の光の強度とに基づいて、少なくとも発光部の劣化の有無を判定する解析表示装置と、を有する放射線モニタが記載されている（要約参照）。
特開２０１８－３６２０４号公報
　特許文献１には、所定の波長の光を発生する放射線検出部と、所定の波長と相違する波長の光を発生する発光部と、所定の波長の光を透過させ、所定の波長の光と相違する波長の光を遮断する波長選択部（光フィルタ）と、を有する光ファイバ式放射線モニタが記載されている。つまり、特許文献１に記載されている光ファイバ式放射線モニタは、光の伝送路に光フィルタを設置する。
　しかし、特許文献１には、光の伝送路に光フィルタを設置することにより、光検出部（光電変換器）に伝送される光の強度が減衰し、モニタリングの感度が低下する可能性については記載されていない。
　そこで、本発明は、光電変換器に伝送される光の強度の減衰を抑制し、モニタリングの感度が低下することがなく、高精度に放射線量を計測する光ファイバ式放射線モニタ及び使用方法を提供する。
　上記した課題を解決するため、本発明の光ファイバ式放射線モニタは、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生するセンサと、センサが発生するフォトンを伝送する光ファイバと、光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器が変換する電気信号を計数し、電気信号の計数値を出力する計数装置と、センサに、光ファイバを介して、レーザ光を照射する発光部と、発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する発光タイミング制御部と、発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置が出力する電気信号の計数値を受取り、レーザ光照射タイミング信号と電気信号の計数値とに基づいて、補正データを作成し、放射線量を計測する場合には、電気信号の計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する補正装置と、放射線量又は放射線の線量率を表示する表示装置と、を有することを特徴とする。
　また、上記した課題を解決するため、本発明の光ファイバ式放射線モニタの使用方法は、センサにて、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生する発生工程と、光ファイバにて、センサが発生するフォトンを伝送する伝送工程と、光電変換器にて、光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する変換工程と、計数装置にて、光電変換器が変換する電気信号を計数し、電気信号の計数値を出力する計数工程と、発光部にて、光ファイバを介して、センサにレーザ光を照射する照射工程と、発光タイミング制御部にて、発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する制御工程と、補正装置にて、発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する作成工程と、放射線量を計測する場合には、補正装置にて、電気信号の計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する演算工程と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、光電変換器に伝送される光の強度の減衰を抑制し、モニタリングの感度が低下することがなく、高精度に放射線量を計測する光ファイバ式放射線モニタ及び使用方法を提供することができる。
　なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により明らかにされる。
実施例１に記載する放射線モニタ１の構成を説明する説明図である。 実施例１に記載するセンサ１０に入射する放射線によるフォトンの発生過程を説明する概念図である。 実施例１に記載する放射線の線量率とフォトン計数率との関係を説明する説明図である。 実施例１に記載するフォトン計数率と電気パルス計数率との関係を説明する説明図である。 実施例１に記載するレーザ光の強度とフォトン数との関係を説明する説明図である。 実施例１に記載するレーザ光照射タイミング、センサ発光及び減衰計測を説明するタイムチャートである。 実施例２に記載する放射線モニタ２の構成を説明する説明図である。
　以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。
　まず、実施例１に記載する放射線モニタ１の構成を説明する。
　図１は、実施例１に記載する放射線モニタ１の構成を説明する説明図である。
　実施例１に記載する放射線モニタ１は、光ファイバ式放射線モニタ（以下「放射線モニタ」と呼称する。）である。
　放射線モニタ１は、センサ１０、光ファイバ２０、光電変換器３０、計数装置４０、発光部５０、発光タイミング制御部６０、補正装置７０、及び表示装置８０を有する。
　センサ１０は、入射する放射線の放射線量に依存（相当）する光子（以下「フォトン」と呼称する。）を発生する放射線発光素子を有する。放射線発光素子は、放射線が入射されることにより、フォトンを発生する。つまり、センサ１０は、放射線が入射されることにより、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生（発光又は蛍光）する。
　そして、センサ１０に入射する放射線の放射線量と、センサ１０が発生するフォトンの数（フォトン数）とは、線形性を有する。つまり、センサ１０に入射する放射線の線量率と、センサ１０が発生する単位時間当たりのフォトン数（以下「フォトン計数率」と呼称する。）とは、線形性を有する。
　放射線発光素子に使用される放射線発光材料は、例えば、母材として、透明イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）などの材料を有し、この材料に、添加物として、イッテルビウム、ネオジム、セリウム、プラセオジウムなどの少なくとも１種類以上の希土類元素を有する。
　このように、放射線発光素子が、少なくとも１種類以上の希土類元素を有することにより、センサ１０に入射する放射線の線量率とフォトン計数率との線形性を、更に向上させることができる。そして、放射線モニタ１に、高い線量率の放射線が入射する場合であっても、放射線の線量率とフォトン計数率との線形性を維持し、放射線の線量率を正確に計測することができる。
　また、放射線発光素子に、一般式（１）に示される放射線発光材料を、使用してもよい。
　ＡＴａＯ４：Ｂ・・・・・一般式（１）
　一般式（１）において、Ａ及びＢは、４ｆ－４ｆ電子遷移を有する希土類元素であり、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｂの少なくとも１種類以上の希土類元素である。
　そして、放射線発光材料に添加される添加物Ｂの質量は、放射線発光材料の総質量に対して、1×10-3～30質量％であることが好ましい。これにより、センサ１０の発光強度を向上させることができる。
　一般式（１）に示される放射線発光材料は、高密度の母材ＡＴａＯ４及び添加物Ｂが、４ｆ－４ｆ電子遷移を有する希土類元素を有することにより、放射線の入射により母材ＡＴａＯ４に付与するエネルギーが、高効率で添加物Ｂの励起エネルギーに使用される。これにより、センサ１０の感度を向上させることができる。
　光ファイバ２０は、センサ１０と光電変換器３０とを接続する。光ファイバ２０は、センサ１０が発生するフォトンを、光電変換器３０に、伝送する。光ファイバ２０は、例えば、石英やプラスチックなどにより、構成される。
　光電変換器３０は、光ファイバ２０を介して、センサ１０と接続する。光電変換器３０は、伝送されるフォトンを電気信号（以下「電気パルス」と呼称する。）に変換する。光電変換器３０は、光ファイバ２０が伝送する１個１個のフォトンを、１個１個の電気パルスに、変換する。そして、光電変換器３０は、１個のフォトンに対して、１個の電気パルスを発信する。
　つまり、センサ１０が発生するフォトン数と、光電変換器３０が発信する電気パルス数とは、線形性を有する。そして、フォトン計数率と、光電変換器３０が発信する単位時間当たりの電気パルス数（以下「電気パルス計数率」と呼称する。）とは、線形性を有する。
　光電変換器３０には、例えば、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードなどが使用される。光電変換器３０に、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードなどを使用することにより、伝送されるフォトンを、増幅した電気パルスに、変換することができる。
　計数装置４０は、信号線を介して、光電変換器３０と接続する。計数装置４０は、発信される電気パルスを計数する。つまり、計数装置４０は、発信される１個１個の電気パルスを計数し、計数装置４０が計数する電気パルスの計数値（電気パルス数）を出力する。
　放射線量を計測する場合には、センサ１０、光ファイバ２０、光電変換器３０、及び計数装置４０が使用され、事前に設定される一対一に対応する電気パルスの計数値（又は、電気パルス計数率）と放射線量（又は、放射線の線量率）との関係に基づいて、放射線量を計測する。
　一方、放射線量を計測する場合には、センサ１０の劣化を考慮して、電気パルスの計数値（又は、電気パルス計数率）を補正（補正処理）する必要がある。
　補正する場合には、センサ１０、光ファイバ２０、光電変換器３０、計数装置４０、発光部５０、発光タイミング制御部６０、及び補正装置７０を使用する。
　発光部５０は、例えば、レーザ光を発生するレーザ光発生装置であり、光ファイバ２０を介して、センサ１０と接続する。そして、発光部５０は、光ファイバ２０を介して、センサ１０にレーザ光を照射する。つまり、発光部５０が発生するレーザ光は、センサ１０に照射され、センサ１０は、レーザ光が照射されることにより、照射されるレーザ光に依存するフォトンを発生する。
　そして、センサ１０に照射されるレーザ光の強度と、フォトン数とは、線形性を有する。つまり、センサ１０に照射されるレーザ光の強度と、フォトン計数率とは、線形性を有する。
　また、レーザ光のエネルギーは、センサ１０が発生するフォトンのエネルギーよりも高い必要がある。つまり、レーザ光の波長は、センサ１０が発生するフォトンの波長よりも短い必要がある。
　発光タイミング制御部６０は、信号線を介して、発光部５０と接続する。発光タイミング制御部６０は、発光部５０がレーザ光を発生する発光タイミング（レーザ光照射タイミング）、つまり、発光部５０が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、発光タイミング信号（レーザ光照射タイミング信号）を出力する。
　補正装置７０は、信号線を介して、発光タイミング制御部６０及び計数装置４０と接続する。補正装置７０は、発光タイミング制御部６０から、発光タイミング制御部６０が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置４０から、計数装置４０が出力する電気パルスの計数値を受取り、レーザ光照射タイミングと電気パルスの計数値とに基づいて、補正データを作成する。
　また、補正装置７０は、作成する補正データを記憶し、記憶する補正データを使用し、放射線量を計測する場合には、センサ１０の劣化を考慮して、電気パルスの計数値（又は、電気パルス計数率）を補正する。
　また、補正装置７０は、放射線量を計測する場合には、電気パルスの計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量（又は、放射線の線量率）を算出する。
　なお、補正装置７０は、演算処理を実施することができるものであれば、特に限定されず、補正装置７０には、例えば、パーソナルコンピュータなどが使用される。
　表示装置８０は、放射線量（又は、放射線の線量率）を表示するものである。また、表示装置１０は、センサ１０の異常などを表示する。
　次に、実施例１に記載するセンサ１０に入射する放射線によるフォトンの発生過程を説明する。
　図２は、実施例１に記載するセンサ１０に入射する放射線によるフォトンの発生過程を説明する概念図である。
　センサ１０は、放射線ｒが入射されると、放射線ｒのエネルギーにより、センサ１０における基底状態（エネルギー準位Ｌ１）の電子は、エネルギー準位の高い励起状態（エネルギー準位Ｌ３）に遷移する（図２中、矢印ａ１参照）。そして、エネルギー準位の高い励起状態（エネルギー準位Ｌ３）にある電子は、エネルギー準位の低い励起状態（エネルギー準位Ｌ２）に遷移する（図２中、矢印ｂ１参照）。センサ１０は、エネルギー準位Ｌ３とエネルギー準位Ｌ２とのエネルギーの差分に相当するエネルギーを有するフォトン（ｐ）を発生する。
　また、センサ１０は、発光部５０が発生するレーザ光が照射されると、レーザ光のエネルギーにより、センサ１０におけるエネルギー準位Ｌ１の電子は、エネルギー準位Ｌ３に遷移する（図２中、矢印ａ１参照）。そして、エネルギー準位Ｌ３にある電子は、エネルギー準位Ｌ２に遷移する（図２中、矢印ｂ１参照）。センサ１０は、エネルギー準位Ｌ３とエネルギー準位Ｌ２とのエネルギーの差分に相当するエネルギーを有するフォトン（ｐ）を発生する。
　次に、実施例１に記載する放射線の線量率とフォトン計数率との関係を説明する。
　図３Ａは、実施例１に記載する放射線の線量率とフォトン計数率との関係を説明する説明図である。
　図３Ａに示すように、放射線の線量率とフォトン計数率とは線形性（比例関係）を有する。
　次に、実施例１に記載するフォトン計数率と電気パルス計数率との関係を説明する。
　図３Ｂは、実施例１に記載するフォトン計数率と電気パルス計数率との関係を説明する説明図である。
　図３Ｂに示すように、フォトン計数率と電気パルス計数率とは線形性（比例関係）を有する。
　このように、放射線の線量率とフォトン計数率との間には、一対一対の対応関係があり、また、フォトン計数率と電気パルス計数率との間には、一対一対の対応関係がある。つまり、放射線の線量率と電気パルス計数率との間にも、一対一対の対応関係がある。これにより、電気パルス計数率を、放射線の線量率に、換算することができる。
　そして、放射線量を計測する場合には、放射線の線量率とフォトン計数率との関係（図３Ａ参照）及びフォトン計数率と電気パルス計数率との関係（図３Ｂ参照）から、電気パルス計数率と放射線の線量率との関係を求め、事前に設定される一対一に対応する電気パルス計数率と放射線の線量率との関係に基づいて、放射線量を計測する。
　次に、実施例１に記載するレーザ光の強度とフォトン数との関係を説明する。
　図３Ｃは、実施例１に記載するレーザ光の強度とフォトン数との関係を説明する説明図である。
　図３Ｃに示すように、レーザ光の強度とフォトン数とは線形性（比例関係）を有する。
　センサ１０の劣化を考慮して、電気パルス計数率を補正する場合には、次の（１）～（４）の工程を実行する。
　（１）まず、事前に、劣化のないセンサ１０に、所定の強度のレーザ光を照射し、フォトン数を計測し、レーザ光の強度とフォトン数との関係を把握する。この際、少なくとも２つの強度のレーザ光を照射することにより、比例関係（ａ）を把握することができる（図３Ｃのａ参照）。そして、このフォトン数をフォトン計数率に変換する。
　そして、この比例関係（ａ）は、劣化のないセンサ１０における、放射線の線量率とフォトン計数率との関係と、同様である。ここで、「劣化のないセンサ１０」とは、センサ１０の初期状態の意味である。
　（２）次に、放射線量を計測する前のセンサ１０に、所定の強度のレーザ光を照射し、フォトン数を計測し、レーザ光の強度とフォトン数との関係を把握する。この際、少なくとも２つの強度のレーザ光を照射することにより、比例関係（ｂ）を把握することができる（図３Ｃのｂ参照）。そして、このフォトン数をフォトン計数率に変換する。
　（３）次に、比例関係（ａ）と比例関係（ｂ）とを比較する。センサ１０の劣化により、比例関係（ａ）と比例関係（ｂ）との傾き（比例定数）に差異が発生する。フォトン数をフォトン計数率に変換した場合も、同様に、レーザ光の強度に対するフォトン計数率の傾き（以下「フォトン計数率の傾き」と呼称する。）に差異が発生する。
　つまり、放射線量を計測する前のセンサ１０に、センサ１０の劣化を、フォトン計数率の傾きの差異として、把握することができる。
　（４）最後に、フォトン計数率の傾きの差異に基づいて、電気パルス計数率を補正する。なお、フォトン計数率の傾きの差異、又は、フォトン計数率の傾きの差異から換算される電気パルス計数率の傾きの差異が、補正データである。
　そして、放射線量を計測する場合には、例えば、計測される放射線の線量率から換算されるフォトン計数率に、補正データを積算し、電気パルス計数率を補正する。これにより、高精度に放射線量を計測することができる。
　次に、実施例１に記載するレーザ光照射タイミング、センサ発光及び減衰計測を説明する。
　図４は、実施例１に記載するレーザ光照射タイミング、センサ発光及び減衰計測を説明するタイムチャートである。
　図４に示すタイムチャートは、発光部５０で発生するレーザ光のレーザ光照射タイミングと、レーザ光が照射されることにより、センサ１０がフォトンを発生するセンサ発光と、補正装置７０が制御する減衰計測と、の関係を示すものである。
　レーザ光は、パルス状（例えば、１μｓのパルス幅）に、周期的（例えば、数ｍｓ間隔）に、センサ１０に照射される（レーザ光照射タイミング）。
　センサ１０は、レーザ光が照射されることにより、フォトンを発生する（センサ発光）。センサ１０が発生するフォトン数は、レーザ光の照射中にピークとなり、レーザ光の照射後（発光直後から）に減衰する。つまり、センサ１０は、レーザ光の照射後も、発光が継続する。そして、例えば、センサ１０の発光寿命（蛍光寿命）は、１μｓ以上であることが好ましく、放射線発光素子に、Ｎｄ（ネオジム）：ＹＡＧを、使用する場合には、２３０μｓである。
　補正装置７０は、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に、フォトン数を計数する（減衰計測）。センサ発光の減衰時にフォトン数を計数することにより、レーザ光の反射の影響、つまり、レーザ光の直接的な影響を受けることなく、正確にフォトン数を計測することができる。そして、高精度に放射線量を計測することができる。
　このように、補正装置７０は、発光タイミング制御部６０からレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置４０から電気パルスの計数値を受取り、センサ発光の減衰時のフォトン数を計数し、補正データを作成する。つまり、補正データを作成する場合に、ノイズとなるレーザ光などを除去し、センサ発光のみを計測することにより、高精度に放射線量を計測することができる。
　ここで、レーザ光を照射することにより発生するノイズには、レーザ光の主波長成分自体、高調波成分などの主波長成分以外のレーザ光、及びレーザ光が照射されることによる、光ファイバ２０の発光などが考えられる。光の伝送路に光フィルタを設置する光ファイバ式放射線モニタは、波長の違いを利用して、ノイズを除去するものであるため、レーザ光自体を除去することはできるが、レーザ光の高調波成分や光ファイバ２０の発光などは除去することができない場合がある。
　実施例１によれば、こうした、従来、除去することができなかった、レーザ光を照射することにより発生する、ノイズを除去することができ、高精度に補正することができる。
　なお、補正データは、オンライン及び／又はオフラインにて、作成することができる。
　また、補正装置７０が、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時のフォトン数を計数するタイミング（計測タイミング）は、例えば、数ｍｓである。計測タイミングは、レーザ光照射タイミングの間隔よりは短く、センサ１０の発光寿命よりは長い。これにより、正確にフォトン数を計測することができる。
　つまり、計測タイミングは、補正データを作成するためのフォトン数を計測する期間（補正データ収集期間）である。
　なお、補正装置７０は、レーザ光照射タイミング信号及びパルス幅に基づき、予め設定される補正データ収集期間で、フォトン数を計測する。
　このように、実施例１に記載される放射線モニタ１は、以下の構成要件を有する。
・入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生する（発生工程）センサ１０
・センサ１０が発生するフォトンを伝送する（伝送工程）光ファイバ２０
・光ファイバ２０が伝送するフォトンを電気パルスに変換する（変換工程）光電変換器３０
・光電変換器３０が変換する電気パルスを計数し、電気パルスの計数値を出力する（計数工程）計数装置４０
・センサ１０に、光ファイバ２０を介して、レーザ光を照射する（照射工程）発光部５０
・発光部５０が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する（制御工程）発光タイミング制御部６０
・発光タイミング制御部６０が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置４０が出力する電気パルスの計数値を受取り、レーザ光照射タイミング信号と電気パルスの計数値とに基づいて、補正データを作成する（作成工程）補正装置７０
・放射線量（又は、放射線の線量率）を表示する（表示工程）表示装置８０
　そして、補正装置７０は、放射線量を計測する場合には、計測される放射線の線量率から換算されるフォトン計数率と補正データとに基づいて、電気パルス計数率を補正する（補正工程）。
　更に、補正装置７０は、補正データを作成する場合には、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に、計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する（作成工程）。
　また、補正装置７０は、放射線量を計測する場合には、電気パルスの計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量（又は、放射線の線量率）を算出する（演算工程）。
　このように、実施例１によれば、放射線モニタ１に使用するセンサ１０の小型化を実現し、センサ１０への電圧の印加も不要となる。
　また、実施例１によれば、補正データを使用し、センサ１０の劣化の経時的変化を考慮し、電気パルス計数率を補正することにより、簡易かつ正確に、放射線量を計測することができる。
　また、実施例１によれば、レーザ光の反射の影響を受けることなく、光電変換器３０に伝送される光の強度の減衰を抑制し、モニタリングの感度が低下することがなく、フォトン数を正確に計測することができ、高精度に放射線量を計測することができる。
　更に、実施例１によれば、従来、除去することができなかった、レーザ光を照射することにより発生する、ノイズを除去することができ、高精度に補正することができ、高精度に放射線量を計測することができる。
　また、実施例１によれば、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合や原子力発電プラントの過酷環境下や狭隘部で放射線量を計測する場合であっても、センサ１０の劣化を考慮し、好適に使用することができる。
　そして、実施例１によれば、放射線モニタ１の感度が向上するため、医療機関や研究機関のエリアモニタなどの低線量場における使用も可能となり、適用範囲が大幅に拡大する。
　次に、実施例２に記載する放射線モニタ２の構成を説明する。
　図５は、実施例２に記載する放射線モニタ２の構成を説明する説明図である。
　実施例２に記載する放射線モニタ２は、実施例１に記載する放射線モニタ１と比較して、シャッター９０を有する点で、相違する。
　シャッター９０は、光ファイバ２０を介して、センサ１０と接続する。また、シャッター９０は、光ファイバ２０を介して、光電変換器３０と接続する。つまり、シャッター９０は、光電変換器３０の前段で、フォトンの伝送路に設置される。シャッター９０は、開閉し、センサ１０が発生するフォトンを通過させ、又は、センサ１０が発生するフォトンを遮断する（開閉工程）。
　また、シャッター９０は、信号線を介して、発光タイミング制御部６０と接続する。発光タイミング制御部６０は、シャッター９０の開閉タイミングを制御する。発光タイミング制御部６０は、発光部５０が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御すると共に、シャッター９０の開閉タイミングを制御する。つまり、発光タイミング制御部６０にて、シャッター９０と発光部５０とを、同期して制御する。発光タイミング制御部６０は、レーザ光の照射が終了すると同時に、シャッター９０が開くように制御する。
　シャッター９０は、補正データ収集期間、発光タイミング制御部６０からの制御により、開き、フォトンを光電変換器３０に伝送する。なお、放射線量を計測する場合にも、シャッター９０は、開き、フォトンは通過する（測定工程）。そして、実施例１と同様に、補正データを作成する。
　このように、実施例２に記載する放射線モニタ２は、実施例１に記載する放射線モニタ１に加え、光電変換器３０の前段に設置され、発光タイミング制御部６０が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、センサ１０が発生するフォトンの伝送路を開閉するシャッター９０を有する。なお、シャッター９０は、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に開く。
　そして、補正装置７０は、計数装置４０が出力する電気パルスの計数値を受取り、電気パルスの計数値に基づいて、補正データを作成する（作成工程）。なお、補正装置７０は、補正データを作成する場合には、シャッター９０が開いている場合に計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する（作成工程）。また、補正装置７０は、放射線量を計測する場合には、電気パルスの計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量（又は、放射線の線量率）を算出する（演算工程）。
　つまり、シャッター９０は、補正データを作成する場合、センサ発光時に閉まり、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に開き、ノイズとなるレーザ光などを除去し、センサ発光のみを計測することにより、高精度に放射線量を計測することができる。
　これにより、レーザ光の反射の影響、つまり、レーザ光の直接的な影響を受けることなく、正確にフォトン数を計測することができる。そして、高精度に放射線量を計測することができる。
　なお、その他の構成や各構成の機能については、基本的に、実施例２に記載する放射線モニタ２は、実施例１に記載する放射線モニタ１と同様である。また、実施例２は、実施例１と同様の効果が得られる。
　更に、実施例２では、発光タイミング制御部６０にて、シャッター９０と発光部５０とを同期して制御することにより、補正装置７０における補正データ収集期間の制御が不要となる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。
　また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置換することもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加することもできる。また、各実施例の構成の一部について、それを削除し、他の構成の一部を追加し、他の構成の一部と置換することもできる。
１、２・・・放射線モニタ、１０・・・センサ、２０・・・光ファイバ、３０・・・光電変換器、４０・・・計数装置、５０・・・発光部、６０・・・発光タイミング制御部、７０・・・補正装置、８０・・・表示装置、９０・・・シャッター

Claims (9)

  1. 　入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生するセンサと、
    　前記センサが発生するフォトンを伝送する光ファイバと、
    　前記光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する光電変換器と、
    　前記光電変換器が変換する前記電気信号を計数し、前記電気信号の計数値を出力する計数装置と、
    　前記センサに、前記光ファイバを介して、レーザ光を照射する発光部と、
    　前記発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する発光タイミング制御部と、
    　前記発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、前記計数装置が出力する前記電気信号の計数値を受取り、前記レーザ光照射タイミング信号と前記電気信号の計数値とに基づいて、補正データを作成し、放射線量を計測する場合には、前記電気信号の計数値と前記補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する補正装置と、
    　前記放射線量又は前記放射線の線量率を表示する表示装置と、
    　を有することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  2. 　請求項１に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
    　前記センサは、母材として、透明イットリウム・アルミニウム・ガーネットを使用し、添加物として、イッテルビウム、ネオジム、セリウム、プラセオジウムの少なくとも１種類以上の希土類元素を使用することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  3. 　請求項１に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
    　前記センサは、ＡＴａＯ４：Ｂ（Ａ及びＢは、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｂの少なくとも１種類以上の希土類元素）であることを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  4. 　請求項１又は請求項３に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
    　前記センサは、蛍光寿命が１μｓ以上であることを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  5. 　請求項１又は請求項４に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
    　前記補正装置は、前記補正データを作成する場合には、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に、計数されるフォトン数に基づいて、前記補正データを作成することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  6. 　入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生するセンサと、
    　前記センサが発生するフォトンを伝送する光ファイバと、
    　前記光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する光電変換器と、
    　前記光電変換器が変換する前記電気信号を計数し、前記電気信号の計数値を出力する計数装置と、
    　前記センサに、前記光ファイバを介して、レーザ光を照射する発光部と、
    　前記発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する発光タイミング制御部と、
    　前記光電変換器の前段に設置され、前記発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、前記センサが発生するフォトンの伝送路を開閉するシャッターと、
    　前記計数装置が出力する前記電気信号の計数値を受取り、前記電気信号の計数値に基づいて、補正データを作成し、放射線量を計測する場合には、前記電気信号の計数値と前記補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する補正装置と、
    　前記放射線量又は前記放射線の線量率を表示する表示装置と、
    　を有することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  7. 　請求項６に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
    　前記シャッターは、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に開くことを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  8. 　請求項７に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
    　前記補正装置は、前記補正データを作成する場合には、前記シャッターが開いている場合に計数されるフォトン数に基づいて、前記補正データを作成することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
  9. 　センサにて、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生する発生工程と、
    　光ファイバにて、前記センサが発生するフォトンを伝送する伝送工程と、
    　光電変換器にて、前記光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する変換工程と、
    　計数装置にて、前記光電変換器が変換する前記電気信号を計数し、前記電気信号の計数値を出力する計数工程と、
    　発光部にて、前記光ファイバを介して、前記センサにレーザ光を照射する照射工程と、
    　発光タイミング制御部にて、前記発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する制御工程と、
    　補正装置にて、前記発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する作成工程と、
    　放射線量を計測する場合には、補正装置にて、前記電気信号の計数値と前記補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する演算工程と、
    　を有することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタの使用方法。
PCT/JP2020/034451 2020-03-25 2020-09-11 光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法 WO2021192358A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-053789 2020-03-25
JP2020053789A JP7186192B2 (ja) 2020-03-25 2020-03-25 光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021192358A1 true WO2021192358A1 (ja) 2021-09-30

Family

ID=77891683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/034451 WO2021192358A1 (ja) 2020-03-25 2020-09-11 光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7186192B2 (ja)
WO (1) WO2021192358A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08248140A (ja) * 1995-03-15 1996-09-27 Toshiba Corp 放射線測定システム
US6140651A (en) * 1998-02-18 2000-10-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optically stimulated, fast neutron sensor and dosimeter and fiber-optic coupled fast neutron remote sensor and dosimeter
JP2001141830A (ja) * 1999-11-16 2001-05-25 Hitachi Ltd 温度補償型光伝送式放射線計測装置及びその計測システム
JP2006234670A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Toshiba Corp 放射線検出器およびその試験方法
JP2013134157A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Hitachi Ltd 線量率計測システム及び線量率計測方法
WO2018043068A1 (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 株式会社日立製作所 放射線モニタ、及び放射線モニタの解析方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08248140A (ja) * 1995-03-15 1996-09-27 Toshiba Corp 放射線測定システム
US6140651A (en) * 1998-02-18 2000-10-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optically stimulated, fast neutron sensor and dosimeter and fiber-optic coupled fast neutron remote sensor and dosimeter
JP2001141830A (ja) * 1999-11-16 2001-05-25 Hitachi Ltd 温度補償型光伝送式放射線計測装置及びその計測システム
JP2006234670A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Toshiba Corp 放射線検出器およびその試験方法
JP2013134157A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Hitachi Ltd 線量率計測システム及び線量率計測方法
WO2018043068A1 (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 株式会社日立製作所 放射線モニタ、及び放射線モニタの解析方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021156583A (ja) 2021-10-07
JP7186192B2 (ja) 2022-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9006663B2 (en) Radiation dosimeter detection system and method
JP5819024B1 (ja) 線量率測定装置
WO2013099528A1 (ja) 線量率計測システム及び線量率計測方法
JP7161973B2 (ja) 放射線モニタ装置
EP3278143B1 (en) Detector and method of operation
JP2009036752A (ja) 放射線センサ
WO2021192358A1 (ja) 光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法
Qin et al. New model for explaining the over-response phenomenon in percentage of depth dose curve measured using inorganic scintillating materials for optical fiber radiation sensors
JP2017161378A (ja) 放射線モニタ及び放射線測定方法
JP6817162B2 (ja) 放射線モニタ装置および放射線治療装置、ならびに放射線のモニタ方法
JP6420637B2 (ja) 放射線計測装置及びその計測方法
JP2019152436A (ja) 計数方法および放射線検出装置
JP2017096672A (ja) 放射線線量計測装置及び計測方法
US10967201B2 (en) Radiation monitor and method of monitoring radiation
WO2019244394A1 (ja) 放射線モニタとそれを備えた放射線治療装置、および放射線のモニタ方法
CN113466186A (zh) 用于闪烁体余辉的检测装置和方法
JP2019219305A (ja) 放射線モニタ装置およびそれを備えた放射線治療システム、ならびに放射線モニタ方法
Brown et al. A real-time pulsed photon dosimeter
JPH0477274B2 (ja)
WO2020090236A1 (ja) 放射線モニタ及び放射線の測定方法
JP2977746B2 (ja) 蛍光ガラス線量計測定方法及びその測定装置
WO2022224541A1 (ja) 検出器及び放射線モニタ
Andersen Fiber-coupled luminescence dosimetry with inorganic crystals
JPS61189448A (ja) Ｘ線により励起された螢光を測定する装置
JP2023075878A (ja) 紫外光測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20926649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20926649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1