シンチレーション検出器
【課題】より正確にβ線を検出することを可能とするシンチレーション検出器を提供する。
【解決手段】サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器１０であって、β線およびγ線に感応して光を発する板状のシンチレータ１２と、これに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状のシンチレータ１３と、両者間を遮光する板状の遮光体１４と、シンチレータ１２に対して遮光体１４とは反対側に設けられた、サンプルガスが導入されるガス導入室１５と、２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部１７，１８とを有し、シンチレータ１２および遮光体１４は、シンチレータ１２に入射したβ線がシンチレータ１３に入射しないように構成され、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、γ線透過性を有するものが提供される。
【解決手段】サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器１０であって、β線およびγ線に感応して光を発する板状のシンチレータ１２と、これに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状のシンチレータ１３と、両者間を遮光する板状の遮光体１４と、シンチレータ１２に対して遮光体１４とは反対側に設けられた、サンプルガスが導入されるガス導入室１５と、２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部１７，１８とを有し、シンチレータ１２および遮光体１４は、シンチレータ１２に入射したβ線がシンチレータ１３に入射しないように構成され、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、γ線透過性を有するものが提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータを用いてβ線を検出するためのシンチレーション検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
核燃料再処理施設から大気中に放出される気体廃棄物中には、放射性クリプトン（85Ｋｒ）が含まれる。このため、再処理施設の周辺には、いわゆるモニタリングポストとして、大気中の85Ｋｒ濃度を測定するためのクリプトンガスモニタが設置されている。
【０００３】
図１２は、従来のクリプトンガスモニタ５０の概略構成図である。図１２において、クリプトンガスモニタ５０は、β線検出用のプラスチックシンチレータ５１を有する。このプラスチックシンチレータ５１の両側には、それぞれ、大気が導入されるガス導入室５２，５３が形成されるとともに、光電子増倍管（PMT: PhotoMultiplier Tube）５４，５５が配置されている。２つのＰＭＴ５４，５５の出力はコインシデンス回路５６に接続されており、コインシデンス回路５６の出力は測定器５７に接続されている。
【０００４】
このクリプトンガスモニタ５０では、図１３に示されるようにガス導入室内の85Ｋｒから放出されるβ線がプラスチックシンチレータ５１に入射すると、プラスチックシンチレータ５１が当該β線に感応して光を発する。この光は、２つのＰＭＴ５４，５５により電流パルスであるβ線検出パルスに変換されてコインシデンス回路５６に出力される。コインシデンス回路５６は、ＰＭＴ５４，５５の出力信号から熱雑音を除去してβ線検出パルスを取り出し、測定器５７に出力する。測定器５７は、β線検出パルスをカウントし、その結果から大気中の85Ｋｒ濃度を算出する。
【０００５】
しかし、上記プラスチックシンチレータ５１は、γ線に対しても感度を有し、図１４に示されるように宇宙線（γ線）が入射した場合にも発光する。このため、上記クリプトンガスモニタ５０では、宇宙線をも検出してしまい、β線だけを正確に検出することができない。
【０００６】
特許文献１には、プラスチックシンチレータを用いてβ線を検出するシンチレーション検出器において、バックグラウンドとしてのγ線の影響を除去してβ線だけを正確に検出するようにしたものが開示されている。
【０００７】
図１５は、特許文献１に開示されているシンチレーション検出器６０の概略構成図である。このシンチレーション検出器６０は、筐体６１を有し、その測定面側と反対面側とには、それぞれ同一仕様のプラスチックシンチレータ６２，６３が取り付けられている。両プラスチックシンチレータ６２，６３の中間位置には、γ線透過性のβ線遮蔽体６４が設けられている。また、プラスチックシンチレータ６２に対しては一対のＰＭＴ６５，６６が配置され、プラスチックシンチレータ６３に対しては一対のＰＭＴ６７，６８が配置されている。
【０００８】
上記構成では、測定面側のＰＭＴ６５，６６では、測定面側から入射する放射線のうちβ線とバックグラウンドとしてのγ線との両方が検出される。一方、反対面側のＰＭＴ６７，６８では、放射線のうちバックグラウンドとしてのγ線のみが検出される。そして、測定面側で検出されたβ線およびγ線の両方の検出信号から反対面側で検出されたγ線検出信号が差し引かれることにより、正味のβ線検出信号が得られる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１−２８７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記特許文献１に記載されたシンチレーション検出器６０には、次の問題がある。すなわち、宇宙線（γ線）成分を効果的に除去するためには、宇宙線の到来方向（天頂方向）に対して測定面を垂直に配置するのが良いが、このような配置では、プラスチックシンチレータ６２，６３に入射する宇宙線（すなわちノイズ）の量が多く、β線の検出感度に不利である。一方、プラスチックシンチレータ６２，６３に入射する宇宙線の量を少なくするためには、宇宙線の到来方向に対して測定面を平行に配置するのが良いが、このような配置では、図１５の矢線Ｘのようにプラスチックシンチレータ６２に入射した宇宙線がプラスチックシンチレータ６３に入射せず、宇宙線成分を除去することができない。
【００１１】
そこで、本発明は、より正確にβ線を検出することを可能とするシンチレーション検出器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るシンチレーション検出器は、サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、β線およびγ線に感応して光を発する板状の第１のシンチレータと、前記第１のシンチレータに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状の第２のシンチレータと、前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、前記第１のシンチレータに対して前記遮光体とは反対側に設けられた、前記サンプルガスが導入されるガス導入室と、前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、前記第１のシンチレータおよび前記遮光体は、前記第１のシンチレータに入射したβ線が前記第２のシンチレータに入射しないように構成され、前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、γ線透過性を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るシンチレーション検出器は、サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、互いに略平行に近接して配置された、β線およびγ線に感応して光を発する板状の２つのシンチレータと、前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、前記サンプルガスが導入される２つのガス導入室と、前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されるとともに、γ線透過性を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の好適な態様では、前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、互いに密着して配置される。
【００１５】
また、本発明の好適な態様では、前記２つのシンチレータは、天頂方向に略平行に配置される。
【００１６】
本発明に係る放射線検出装置は、上記いずれかのシンチレーション検出器を備えた放射線検出装置であって、前記２つの光検出部は、それぞれ一対の光電子増倍管を含み、前記放射線検出装置は、それぞれ対応する前記一対の光電子増倍管の出力信号について同時計数を行う２つの同時計数器と、前記２つの同時計数器の出力信号について非同時計数を行う非同時計数器と、をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より正確にβ線を検出することを可能とするシンチレーション検出器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係るクリプトンガスモニタ１の全体構成を示す概略図である。このクリプトンガスモニタ１は、空気中の放射性クリプトン（85Ｋｒ）の濃度を測定する装置であり、例えば核燃料再処理施設の周辺でモニタリングポストとして用いられる。
【００２０】
図１において、クリプトンガスモニタ１は、放射線検出装置１００を有する。この放射線検出装置１００は、サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出する装置であり、本実施の形態では、大気中の85Ｋｒから放出される低エネルギーβ線を検出する。放射線検出装置１００は、その主要構成要素として、シンチレーション検出器１０を有する。このシンチレーション検出器１０は、シンチレータを用いて放射線を検出するものである。なお、図には示されていないが、シンチレーション検出器１０は、これを外部の放射線から遮蔽するため、鉛等の遮蔽体で蔽われている。
【００２１】
図２および図３は、それぞれシンチレーション検出器１０の概略構成を示す側断面図および上面図である。図２，３に示されるように、シンチレーション検出器１０は、円筒状の筐体１１を有する。筐体１１の中央部分には、２つの矩形平板状のシンチレータ１２，１３が、筐体１１の軸方向に沿って延びるように、互いに略平行に近接して配置されている。
【００２２】
シンチレータ１２，１３の寸法は、互いに略同一であり、次のとおりである。すなわち、矩形平面の一方の辺の長さは、筐体１１の高さと略同一であり、例えば３００ｍｍである。他方の辺の長さは、筐体１１の直径と略同一であり、例えば３５０ｍｍである。厚さは、例えば２ｍｍである。
【００２３】
シンチレータ１２，１３は、β線およびγ線に感応してシンチレーション光を発するものであり、ここではプラスチックシンチレータである。本実施の形態では、シンチレータ１２，１３は、互いに同一仕様であり、略同一の特性を有する。
【００２４】
２つのシンチレータ１２，１３の間には、矩形平板状の遮光体１４が配置されている。この遮光体１４の面形状はシンチレータ１２，１３と略同一であり、単位面積当りの質量は例えば２００ｍｇ／ｃｍ2であり、厚さは例えば０．１〜１．０ｍｍである。遮光体１４は、表面が反射材でコートされており、シンチレータ１２，１３間を遮光する機能と、光を反射する機能とを有する。
【００２５】
シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、本実施の形態では、互いに密着して配置されており、３重のサンドイッチ構造を形成している。
【００２６】
２つのシンチレータ１２，１３を挟んだ両側には、ガス導入室１５，１６が形成されている。ガス導入室１５は、筐体１１およびシンチレータ１２により仕切られた略半円筒状の室であり、ガス導入室１６は、筐体１１およびシンチレータ１３により仕切られた略半円筒状の室である。ガス導入室１５，１６には、不図示のポンプ等によって、サンプルガスとして85Ｋｒを含む外気が導入される。具体的には、図２の矢印Ａで示されるように、ガス導入室１５，１６の一方（図２では上側）の開口から外気が導入され、他方（図２では下側）の開口から排出される。
【００２７】
また、２つのシンチレータ１２，１３を挟んだ両側には、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部１７，１８が配置されている。具体的には、筐体１１のシンチレータ１２に対向する部分には、光検出部１７として、シンチレータ１２の光を検出する一対の光電子増倍管（ＰＭＴ）１７ａ，１７ｂが取り付けられている。また、筐体１１のシンチレータ１３に対向する部分には、光検出部１８として、シンチレータ１３の光を検出する一対のＰＭＴ１８ａ，１８ｂが取り付けられている。ＰＭＴ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、シンチレータ１２または１３の光を電流に交換倍増し、電気的な検出パルスとして出力する変換器である。
【００２８】
上記構成において、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されている。すなわち、シンチレータ１２または遮光体１４は、ガス導入室１５内の85Ｋｒから放出されたβ線を遮蔽し、シンチレータ１３または遮光体１４は、ガス導入室１６内の85Ｋｒから放出されたβ線を遮蔽する。本実施の形態では、85Ｋｒのβ線を遮蔽するβ線遮蔽能を遮光体１４が有し、85Ｋｒのβ線は実質的に遮光体１４で遮蔽される。ただし、シンチレータに十分なβ線遮蔽能を持たせ、シンチレータでβ線を遮蔽してもよい。
【００２９】
また、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、一方のシンチレータに入射したγ線が他方のシンチレータに入射するように、γ線透過性を有する。
【００３０】
また、シンチレータ１２，１３は、宇宙線（γ線）の影響を出来るだけ小さくするため、天頂方向（図２の矢印Ｂ方向）に平行に配置される。
【００３１】
また、上記シンチレーション検出器１０では、85Ｋｒのβ線は、当該β線の入射によるシンチレータの微弱な発光をＰＭＴが受光することにより検出される。そこで、筐体１１の内壁には、反射材がコートされている。また、放射線検出装置１００は、シンチレーション検出器１０が暗室状態となるように構成されている。
【００３２】
再び図１を参照すると、シンチレーション検出器１０のＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力は、それぞれプリアンプ２１ａ，２１ｂを介して、コインシデンス回路２２の入力に接続されている。このコインシデンス回路２２は、２つの入力信号について同時計数を行う（すなわちコインシデンスをとる）回路であり、具体的には２つの入力パルスが同時に入ってきたときのみ出力パルスを出すものである。したがって、コインシデンス回路２２がパルスを出力した場合には、極めて高い確率で、シンチレータ１２の発光がＰＭＴ１７ａ，１７ｂの両方で検出されたといえる。このような作用により、コインシデンス回路２２は、ＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力信号から、熱雑音などのノイズを除去し、シンチレータ１２の発光を示す検出パルスを取り出す。
【００３３】
同様に、ＰＭＴ１８ａ，１８ｂの出力は、それぞれプリアンプ２３ａ，２３ｂを介して、コインシデンス回路２４の入力に接続されている。コインシデンス回路２４は、ＰＴＭ１８ａ，１８ｂの出力信号から、熱雑音などのノイズを除去し、シンチレータ１３の発光に対応する検出パルスを取り出す。
【００３４】
コインシデンス回路２２，２４の出力は、アンチコインシデンス回路２５の入力に接続されている。このアンチコインシデンス回路２５は、２つの入力信号について非同時計数を行う（すなわちアンチコインシデンスをとる）回路であり、具体的には、入力されたパルスのうち、同時に入ってきたパルスを除き、残ったパルスを出力するものである。アンチコインシデンス回路２５の出力は、測定器２００に接続されている。
【００３５】
測定器２００は、上記放射線検出装置１００の出力信号に基づいて大気中の85Ｋｒの濃度を演算する装置である。図１において、測定器２００は、計数回路２１０、演算回路２２０、および表示部２３０を有する。
【００３６】
計数回路２１０は、アンチコインシデンス回路２５の出力パルスを計数するカウンタであり、本実施の形態では、出力パルスの計数率（単位時間当たりのパルス数）を求める。
【００３７】
演算回路２２０は、計数回路２１０により求められた計数率に基づき、大気中の85Ｋｒ濃度を表すパラメータとして、単位体積当たりの放射能量（Ｂｑ／ｃｍ3）を算出する。
【００３８】
表示部２３０は、演算回路２２０により算出された85Ｋｒ濃度を画面上に表示させる。
【００３９】
以下、上記構成を有するクリプトンガスモニタ１の動作について説明する。
【００４０】
（ガス導入室１５内の85Ｋｒのβ線がシンチレータ１２に入射した場合）
図４に示されるように、ガス導入室１５内の85Ｋｒからβ線が放出され、当該β線がシンチレータ１２に入射した場合、シンチレータ１２はβ線に感応してシンチレーション光を発する。このシンチレーション光は、ＰＭＴ１７ａ，１７ｂに受光されるが、遮光体１４に遮光されるためＰＭＴ１８ａ，１８ｂには受光されない。
【００４１】
ＰＭＴ１７ａ，１７ｂは、それぞれ、上記シンチレーション光をβ線検出パルスＰβ１に変換し、当該β線検出パルスＰβ１をプリアンプ２１ａ，２１ｂを介してコインシデンス回路２２に出力する。
【００４２】
コインシデンス回路２２は、プリアンプ２１ａ，２１ｂから上記β線検出パルスＰβ１を受けると、これらは同時入力なので、当該β線検出パルスＰβ１をアンチコインシデンス回路２５に出力する。
【００４３】
ところで、上記β線は、シンチレータ１２または遮光体１４により遮蔽され、シンチレータ１３には入射しない。このため、シンチレータ１３は発光せず、コインシデンス回路２４からは上記β線に対応するパルスは出力されない。
【００４４】
よって、アンチコインシデンス回路２５は、一方のコインシデンス回路２２からのみβ線検出パルスＰβ１の入力を受けることとなり、当該β線検出パルスＰβ１を測定器２００に出力する。
【００４５】
（ガス導入室１６内の85Ｋｒのβ線がシンチレータ１３に入射した場合）
ガス導入室１６内の85Ｋｒからβ線が放出され、当該β線がシンチレータ１３に入射した場合、上記と同様に、一方のシンチレータ１３のみ発光し、この発光に対応するβ線検出パルスＰβ２が測定器２００に出力される。
【００４６】
（シンチレータに宇宙線が入射した場合）
図５に示されるように、シンチレータ１３側から宇宙線が到来し、当該宇宙線がシンチレータ１３に入射した場合、当該宇宙線は、シンチレータ１３および遮光体１４を透過し、反対側のシンチレータ１２にも入射する。これにより、シンチレータ１２，１３の両方が同時に光を発する。
【００４７】
ＰＭＴ１７ａ，１７ｂは、それぞれ、上記シンチレータ１２の光をγ線検出パルスＰγ１に変換し、プリアンプ２１ａ，２１ｂを介してコインシデンス回路２２に出力する。コインシデンス回路２２は、当該γ線検出パルスＰγ１をアンチコインシデンス回路２５に出力する。
【００４８】
これと同時に、ＰＭＴ１８ａ，１８ｂは、それぞれ、上記シンチレータ１３の光をγ線検出パルスＰγ２に変換し、プリアンプ２３ａ，２３ｂを介してコインシデンス回路２４に出力する。コインシデンス回路２４は、当該γ線検出パルスＰγ２をアンチコインシデンス回路２５に出力する。
【００４９】
よって、アンチコインシデンス回路２５は、コインシデンス回路２２，２４からγ線検出パルスＰγ１，Ｐγ２を同時に受けることとなり、パルスを出力しない。
【００５０】
なお、シンチレータ１２側から宇宙線が到来した場合にも、上記と同様に、アンチコインシデンス回路２５はパルスを出力しない。
【００５１】
以上のように、放射線検出装置１００は、β線がシンチレータ１２に入射した場合にはβ線検出パルスＰβ１を測定器２００に出力し、β線がシンチレータ１３に入射した場合には、β線検出パルスＰβ２を測定器２００に出力し、γ線がシンチレータ１２または１３に入射した場合には、パルスを出力しない。すなわち、放射線検出装置１００は、測定された放射線の成分から、γ線の成分を取り除き、β線の成分だけを検出して出力する。
【００５２】
測定器２００では、計数回路２１０は、放射線検出装置１００から入力されるβ線検出パルスＰβ１およびＰβ２をカウントし、単位時間当たりのパルス数である計数率を求め、当該計数率を演算回路２２０に渡す。演算回路２２０は、計数回路２１０から受けた計数率に基づいて、大気中の85Ｋｒの濃度（Ｂｑ／ｃｍ3）を算出し、得られた85Ｋｒ濃度を表示部２３０に渡す。表示部２３０は、演算回路２２０から受けた85Ｋｒ濃度を表示画面上に表示させる。
【００５３】
以上のとおり、本実施の形態に係るシンチレーション検出器１０は、β線およびγ線に感応して光を発するシンチレータ１２，１３と、両者間を遮光する遮光体１４と、シンチレータ１２，１３を挟んで両側に設けられた、サンプルガスが導入されるガス導入室１５，１６と、シンチレータ１２，１３を挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部１７，１８と、を有する。そして、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されるとともに、γ線透過性を有する。
【００５４】
上記構成では、一方側のガス導入室の放射性核種から放出されたβ線は、当該一方側のシンチレータに入射し、他方側のシンチレータには入射しない。そして、上記一方側のシンチレータは、上記β線の入射により光を発する。この光は、上記一方側の光検出部にて検出されるが、遮光体１４に遮られ他方側の光検出部には検出されない。一方、シンチレータ１２，１３および遮光体１４のγ線透過性により、γ線は、両方のシンチレータを発光させ、両方の光検出部で検出される。分かり易く言えば、放射性核種から放出されるβ線は片側のシンチレータでのみ検出され、γ線は両方のシンチレータで検出される。
【００５５】
よって、本実施の形態に係るシンチレーション検出器によれば、γ線とβ線の弁別が可能となり、正確にβ線を検出することが可能となる。具体的には、両方のシンチレータによる検出信号のアンチコインシデンスをとることによって、検出信号からγ線の成分を取り除くことができ、β線だけを検出することができる。この結果、感度良く85Ｋｒのβ線を検出することができ、高感度のクリプトンガスモニタを提供することが可能となる。
【００５６】
なお、上記取り除かれるγ線成分としては、宇宙線の成分の他に、内部発生するγ線の成分なども含まれる。また、本実施の形態によれば、γ線成分のみならず、高エネルギーβ線などを除去することも可能である。
【００５７】
また、本実施の形態では、２つの板状のシンチレータ１２，１３は、互いに略平行に近接して配置される。このため、２つのシンチレータが離して配置された場合と比較して、一方のシンチレータに入射したγ線を他方のシンチレータに確実に入射させることができる。これにより、より確実にγ線成分をキャンセルすることが可能となり、より正確にβ線の量を検出することが可能となる。また、シンチレータ１２，１３をγ線（宇宙線）の到来方向に平行に設置した場合であっても、両方のシンチレータで確実にγ線を検出することができる。このため、シンチレータをγ線の到来方向に平行に設置することによるノイズ低減効果と、γ線成分をキャンセルすることによるノイズ低減効果との両立を図ることが可能となり、より正確にβ線を検出することが可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態では、２つのシンチレータ１２，１３および遮光体１４は密着して配置されるので、上記近接配置による効果がより顕著に得られる。
【００５９】
また、本実施の形態では、互いに略同一の特性を有する２つのシンチレータ１２，１３を用いるので、２つのシンチレータ１２，１３でγ線を同様に検出することができ、γ線成分のキャンセルを良好に行うことができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、２つのシンチレータ１２，１３の両方を用いてβ線を検出するので、一方のシンチレータだけでβ線を検出する構成と比較して、β線の検出を効率的に行うことができる。
【００６１】
また、本実施の形態に係る放射線検出装置１００は、上記シンチレーション検出器であって、光検出部１７および１８がそれぞれ一対のＰＭＴ１７ａ，１７ｂおよびＰＭＴ１８ａ，１８ｂを含むシンチレーション検出器を有する。そして、一対のＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力信号について同時計数を行うコインシデンス回路２２と、一対のＰＭＴ１８ａ，１８ｂの出力信号について同時計数を行うコインシデンス回路２４と、２つのコインシデンス回路２２，２４の出力信号について非同時計数を行うアンチコインシデンス回路２５とを有する。
【００６２】
上記構成では、コインシデンス回路２２は、一対のＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力信号から、熱雑音等のノイズを除去して、β線検出パルスおよびγ線検出パルスを出力する。コインシデンス回路２４は、一対のＰＭＴ１８ａ，１８ｂの出力信号から、熱雑音等のノイズを除去して、β線検出パルスおよびγ線検出パルスを出力する。アンチコインシデンス回路２５は、コインシデンス回路２２，２４から入力されるパルスのうち、同時入力されるγ線検出パルスを除去し、β線検出パルスを出力する。
【００６３】
よって、本実施の形態に係る放射線検出装置１００によれば、２つのシンチレータ１２，１３のシンチレーション光に基づいて、熱雑音やγ線の影響を除去しつつ、シンチレータ１２または１３へのβ線の入射を示すパルスを取り出すことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、円筒形のシンチレーション検出器を例示したが、シンチレーション検出器の形状はこれに限られず、例えば、図６，７に示されるように四角筒形状であってもよい。
【００６５】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係るクリプトンガスモニタは、上記クリプトンガスモニタ１と殆ど同じものであるが、円筒状のシンチレータを有するものである。以下、本実施の形態に係るクリプトンガスモニタについて説明するが、上記クリプトンガスモニタ１と共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略する。
【００６６】
図８および図９は、それぞれ本実施の形態に係るシンチレーション検出器３０の概略構成を示す側断面図および上面図である。図８，９に示されるように、シンチレーション検出器３０は、円筒状の筐体３１を有する。この筐体３１の中央部分には、筐体３１と同心の円筒板状のシンチレータ３２が配置されている。このシンチレータ３２の内側には、筐体３１と同心の円筒板状のシンチレータ３３が、シンチレータ３２と略平行に近接して配置されている。そして、２つのシンチレータ３２，３３の間には、円筒板状の遮光体３４が配置されている。シンチレータ３２，３３および遮光体３４は、互いに密着して配置されており、３重のサンドイッチ構造を形成している。
【００６７】
２つのシンチレータ３２，３３を挟んだ両側には、ガス導入室３５，３６が形成されている。ガス導入室３５は、筐体３１とシンチレータ３２とに挟まれたドーナツ状の外周側の室であり、ガス導入室３６は、シンチレータ３３により仕切られた円筒状の内周側の室である。
【００６８】
また、２つのシンチレータ３２，３３を挟んだ両側には、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部３７，３８が配置されている。具体的には、筐体３１には周方向に等間隔で、光検出部３７として、シンチレータ３２の光を検出する４個のＰＭＴ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが取り付けられている。また、シンチレータ３３の内周側には筐体３１の上面部分に、光検出部３８として、シンチレータ３３の光を検出する２個のＰＭＴ３８ａ，３８ｂが取り付けられている。
【００６９】
図１０は、本実施の形態に係る放射線検出装置３００の回路構成図である。図１０において、ＰＭＴ３７ａ，３７ｂの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ａの入力に接続されている。ＰＭＴ３７ｂ，３７ｃの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ｂの入力に接続されている。ＰＭＴ３７ｃ，３７ｄの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ｃの入力に接続されている。ＰＭＴ３７ｄ，３７ａの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ｄの入力に接続されている。また、ＰＭＴ３８ａ，３８ｂの出力は、それぞれコインシデンス回路４２の入力に接続されている。コインシデンス回路４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの出力は、ＯＲ（論理和）回路４３の入力に接続されている。ＯＲ回路４３およびコインシデンス回路４２の出力は、アンチコインシデンス回路４４の入力に接続されている。アンチコインシデンス回路４４の出力は、測定器２００に接続されている。
【００７０】
このように、本実施の形態では、シンチレータ３２の光る部分によって光を検出するＰＭＴが違うため、隣り合うＰＭＴから発生した信号のコインシデンスをとった後、全てのＰＭＴからの信号のＯＲをとる。この構成により、シンチレータ３２のどの部分が光っても当該光が検出される。
【００７１】
そして、上記第１の実施の形態と同様に、外周側のガス導入室３５内の85Ｋｒから放出されたβ線は外周側のＰＭＴ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄにより検出され、当該β線に対応するβ線検出パルスがＯＲ回路４３からアンチコインシデンス回路４４に入力される。また、内周側のガス導入室３６内の85Ｋｒから放出されたβ線は内周側のＰＭＴ３８ａ，３８ｂにより検出され、当該β線に対応するβ線検出パルスがコインシデンス回路４２からアンチコインシデンス回路４４に入力される。また、シンチレータ３２，３３に入射したγ線は、外周側のＰＭＴおよび内周側のＰＭＴの両方に検出され、当該γ線に対応するγ線検出パルスがＯＲ回路４３およびコインシデンス回路４２から同時にアンチコインシデンス回路４４に入力される。アンチコインシデンス回路４４は、ＯＲ回路４３からのβ線検出パルスとコインシデンス回路４２からのβ線検出パルスとを測定器２００に出力する。
【００７２】
以上のとおり、本実施の形態では、円筒板状のシンチレータ３２，３３が用いられる。このように、シンチレータの形状は、平板に限られず適宜に変更可能である。例えば、図１１に示されるように、四角筒状のシンチレータを有する二重四角筒構造とすることも可能である。
【００７３】
また、本実施の形態では、一方のシンチレータ３２側に４個のＰＭＴが設けられ、他方のシンチレータ３３側に２個のＰＭＴが設けられる。このように、一つのシンチレータに対応するＰＭＴの個数は２個に限られず適宜に変更可能である。また、２つのシンチレータ間で、対応するＰＭＴの個数が異なっていてもよい。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。例えば、検出対象の放射線核種は、85Ｋｒに限られず、例えば放射性キセノン（133Ｘｅ）などであってもよい。また、２つのシンチレータおよび遮光体は、隙間を開けて配置されてもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態では、２つのシンチレータの両方を用いてβ線を検出する構成としたが、一方のシンチレータによりβ線を検出する次のような構成としてもよい。すなわち、シンチレーション検出器は、β線およびγ線に感応して光を発する板状の第１のシンチレータと、当該第１のシンチレータに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状の第２のシンチレータと、２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、第１のシンチレータに対して遮光体とは反対側に設けられた、サンプルガスが導入されるガス導入室と、２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部とを有する。そして、第１のシンチレータおよび遮光体は、第１のシンチレータに入射したβ線が第２のシンチレータに入射しないように構成され、２つのシンチレータおよび遮光体は、γ線透過性を有する。
【００７６】
上記構成では、ガス導入室の放射性核種から放出されたβ線は、第１のシンチレータに入射し、第２のシンチレータには入射しない。そして、第１のシンチレータは、上記β線の入射により光を発する。この光は、第１のシンチレータ側の光検出部にて検出されるが、遮光体に遮られ第２のシンチレータ側の光検出部には検出されない。一方、２つのシンチレータおよび遮光体のγ線透過性により、γ線は、両方のシンチレータを発光させ、両方の光検出部で検出される。分かり易く言えば、放射性核種から放出されるβ線は第１のシンチレータでのみ検出され、γ線は両方のシンチレータで検出される。
【００７７】
よって、上記構成のシンチレーション検出器によれば、上記シンチレーション検出器１０と同様の効果を得ることができる。例えば、γ線とβ線の弁別が可能となり、正確にβ線を検出することが可能となる。また、２つのシンチレータは互いに略平行に近接して配置されるので、２つのシンチレータが離して配置された場合と比較して、より確実にγ線成分をキャンセルすることが可能となる。
【００７８】
なお、上記構成では、第１および第２のシンチレータのγ線に対する感度は、互いに略同一であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施の形態に係るクリプトンガスモニタの全体構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す側断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図４】シンチレータにβ線が入射した場合を示す模式図である。
【図５】シンチレータに宇宙線が入射した場合を示す模式図である。
【図６】四角筒形状を有するシンチレーション検出器の概略構成を示す側断面図である。
【図７】四角筒形状を有するシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図８】第２の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す側断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る放射線検出装置の回路構成図である。
【図１１】二重四角筒形状を有するシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図１２】従来のクリプトンガスモニタの概略構成図である。
【図１３】シンチレータにβ線が入射した場合を示す模式図である。
【図１４】シンチレータに宇宙線が入射した場合を示す模式図である。
【図１５】特許文献１に開示されているシンチレーション検出器の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ クリプトンガスモニタ、１０，３０ シンチレーション検出器、１１，３１ 筐体、１２，１３，３２，３３ シンチレータ、１４，３４ 遮光体、１５，１６，３５，３６ ガス導入室、１７，１８，３７，３８ 光検出部、１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，３７ａ〜３７ｄ，３８ａ，３８ｂ 光電子増倍管（ＰＭＴ）、２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ プリアンプ、２２，２４，４１ａ〜４１ｄ，４２ コインシデンス回路、２５，４４ アンチコインシデンス回路、４３ ＯＲ回路、１００，３００ 放射線検出装置、２００ 測定器、２１０ 計数回路、２２０ 演算回路、２３０ 表示部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータを用いてβ線を検出するためのシンチレーション検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
核燃料再処理施設から大気中に放出される気体廃棄物中には、放射性クリプトン（85Ｋｒ）が含まれる。このため、再処理施設の周辺には、いわゆるモニタリングポストとして、大気中の85Ｋｒ濃度を測定するためのクリプトンガスモニタが設置されている。
【０００３】
図１２は、従来のクリプトンガスモニタ５０の概略構成図である。図１２において、クリプトンガスモニタ５０は、β線検出用のプラスチックシンチレータ５１を有する。このプラスチックシンチレータ５１の両側には、それぞれ、大気が導入されるガス導入室５２，５３が形成されるとともに、光電子増倍管（PMT: PhotoMultiplier Tube）５４，５５が配置されている。２つのＰＭＴ５４，５５の出力はコインシデンス回路５６に接続されており、コインシデンス回路５６の出力は測定器５７に接続されている。
【０００４】
このクリプトンガスモニタ５０では、図１３に示されるようにガス導入室内の85Ｋｒから放出されるβ線がプラスチックシンチレータ５１に入射すると、プラスチックシンチレータ５１が当該β線に感応して光を発する。この光は、２つのＰＭＴ５４，５５により電流パルスであるβ線検出パルスに変換されてコインシデンス回路５６に出力される。コインシデンス回路５６は、ＰＭＴ５４，５５の出力信号から熱雑音を除去してβ線検出パルスを取り出し、測定器５７に出力する。測定器５７は、β線検出パルスをカウントし、その結果から大気中の85Ｋｒ濃度を算出する。
【０００５】
しかし、上記プラスチックシンチレータ５１は、γ線に対しても感度を有し、図１４に示されるように宇宙線（γ線）が入射した場合にも発光する。このため、上記クリプトンガスモニタ５０では、宇宙線をも検出してしまい、β線だけを正確に検出することができない。
【０００６】
特許文献１には、プラスチックシンチレータを用いてβ線を検出するシンチレーション検出器において、バックグラウンドとしてのγ線の影響を除去してβ線だけを正確に検出するようにしたものが開示されている。
【０００７】
図１５は、特許文献１に開示されているシンチレーション検出器６０の概略構成図である。このシンチレーション検出器６０は、筐体６１を有し、その測定面側と反対面側とには、それぞれ同一仕様のプラスチックシンチレータ６２，６３が取り付けられている。両プラスチックシンチレータ６２，６３の中間位置には、γ線透過性のβ線遮蔽体６４が設けられている。また、プラスチックシンチレータ６２に対しては一対のＰＭＴ６５，６６が配置され、プラスチックシンチレータ６３に対しては一対のＰＭＴ６７，６８が配置されている。
【０００８】
上記構成では、測定面側のＰＭＴ６５，６６では、測定面側から入射する放射線のうちβ線とバックグラウンドとしてのγ線との両方が検出される。一方、反対面側のＰＭＴ６７，６８では、放射線のうちバックグラウンドとしてのγ線のみが検出される。そして、測定面側で検出されたβ線およびγ線の両方の検出信号から反対面側で検出されたγ線検出信号が差し引かれることにより、正味のβ線検出信号が得られる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１−２８７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記特許文献１に記載されたシンチレーション検出器６０には、次の問題がある。すなわち、宇宙線（γ線）成分を効果的に除去するためには、宇宙線の到来方向（天頂方向）に対して測定面を垂直に配置するのが良いが、このような配置では、プラスチックシンチレータ６２，６３に入射する宇宙線（すなわちノイズ）の量が多く、β線の検出感度に不利である。一方、プラスチックシンチレータ６２，６３に入射する宇宙線の量を少なくするためには、宇宙線の到来方向に対して測定面を平行に配置するのが良いが、このような配置では、図１５の矢線Ｘのようにプラスチックシンチレータ６２に入射した宇宙線がプラスチックシンチレータ６３に入射せず、宇宙線成分を除去することができない。
【００１１】
そこで、本発明は、より正確にβ線を検出することを可能とするシンチレーション検出器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るシンチレーション検出器は、サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、β線およびγ線に感応して光を発する板状の第１のシンチレータと、前記第１のシンチレータに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状の第２のシンチレータと、前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、前記第１のシンチレータに対して前記遮光体とは反対側に設けられた、前記サンプルガスが導入されるガス導入室と、前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、前記第１のシンチレータおよび前記遮光体は、前記第１のシンチレータに入射したβ線が前記第２のシンチレータに入射しないように構成され、前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、γ線透過性を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るシンチレーション検出器は、サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、互いに略平行に近接して配置された、β線およびγ線に感応して光を発する板状の２つのシンチレータと、前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、前記サンプルガスが導入される２つのガス導入室と、前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されるとともに、γ線透過性を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の好適な態様では、前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、互いに密着して配置される。
【００１５】
また、本発明の好適な態様では、前記２つのシンチレータは、天頂方向に略平行に配置される。
【００１６】
本発明に係る放射線検出装置は、上記いずれかのシンチレーション検出器を備えた放射線検出装置であって、前記２つの光検出部は、それぞれ一対の光電子増倍管を含み、前記放射線検出装置は、それぞれ対応する前記一対の光電子増倍管の出力信号について同時計数を行う２つの同時計数器と、前記２つの同時計数器の出力信号について非同時計数を行う非同時計数器と、をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より正確にβ線を検出することを可能とするシンチレーション検出器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係るクリプトンガスモニタ１の全体構成を示す概略図である。このクリプトンガスモニタ１は、空気中の放射性クリプトン（85Ｋｒ）の濃度を測定する装置であり、例えば核燃料再処理施設の周辺でモニタリングポストとして用いられる。
【００２０】
図１において、クリプトンガスモニタ１は、放射線検出装置１００を有する。この放射線検出装置１００は、サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出する装置であり、本実施の形態では、大気中の85Ｋｒから放出される低エネルギーβ線を検出する。放射線検出装置１００は、その主要構成要素として、シンチレーション検出器１０を有する。このシンチレーション検出器１０は、シンチレータを用いて放射線を検出するものである。なお、図には示されていないが、シンチレーション検出器１０は、これを外部の放射線から遮蔽するため、鉛等の遮蔽体で蔽われている。
【００２１】
図２および図３は、それぞれシンチレーション検出器１０の概略構成を示す側断面図および上面図である。図２，３に示されるように、シンチレーション検出器１０は、円筒状の筐体１１を有する。筐体１１の中央部分には、２つの矩形平板状のシンチレータ１２，１３が、筐体１１の軸方向に沿って延びるように、互いに略平行に近接して配置されている。
【００２２】
シンチレータ１２，１３の寸法は、互いに略同一であり、次のとおりである。すなわち、矩形平面の一方の辺の長さは、筐体１１の高さと略同一であり、例えば３００ｍｍである。他方の辺の長さは、筐体１１の直径と略同一であり、例えば３５０ｍｍである。厚さは、例えば２ｍｍである。
【００２３】
シンチレータ１２，１３は、β線およびγ線に感応してシンチレーション光を発するものであり、ここではプラスチックシンチレータである。本実施の形態では、シンチレータ１２，１３は、互いに同一仕様であり、略同一の特性を有する。
【００２４】
２つのシンチレータ１２，１３の間には、矩形平板状の遮光体１４が配置されている。この遮光体１４の面形状はシンチレータ１２，１３と略同一であり、単位面積当りの質量は例えば２００ｍｇ／ｃｍ2であり、厚さは例えば０．１〜１．０ｍｍである。遮光体１４は、表面が反射材でコートされており、シンチレータ１２，１３間を遮光する機能と、光を反射する機能とを有する。
【００２５】
シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、本実施の形態では、互いに密着して配置されており、３重のサンドイッチ構造を形成している。
【００２６】
２つのシンチレータ１２，１３を挟んだ両側には、ガス導入室１５，１６が形成されている。ガス導入室１５は、筐体１１およびシンチレータ１２により仕切られた略半円筒状の室であり、ガス導入室１６は、筐体１１およびシンチレータ１３により仕切られた略半円筒状の室である。ガス導入室１５，１６には、不図示のポンプ等によって、サンプルガスとして85Ｋｒを含む外気が導入される。具体的には、図２の矢印Ａで示されるように、ガス導入室１５，１６の一方（図２では上側）の開口から外気が導入され、他方（図２では下側）の開口から排出される。
【００２７】
また、２つのシンチレータ１２，１３を挟んだ両側には、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部１７，１８が配置されている。具体的には、筐体１１のシンチレータ１２に対向する部分には、光検出部１７として、シンチレータ１２の光を検出する一対の光電子増倍管（ＰＭＴ）１７ａ，１７ｂが取り付けられている。また、筐体１１のシンチレータ１３に対向する部分には、光検出部１８として、シンチレータ１３の光を検出する一対のＰＭＴ１８ａ，１８ｂが取り付けられている。ＰＭＴ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、シンチレータ１２または１３の光を電流に交換倍増し、電気的な検出パルスとして出力する変換器である。
【００２８】
上記構成において、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されている。すなわち、シンチレータ１２または遮光体１４は、ガス導入室１５内の85Ｋｒから放出されたβ線を遮蔽し、シンチレータ１３または遮光体１４は、ガス導入室１６内の85Ｋｒから放出されたβ線を遮蔽する。本実施の形態では、85Ｋｒのβ線を遮蔽するβ線遮蔽能を遮光体１４が有し、85Ｋｒのβ線は実質的に遮光体１４で遮蔽される。ただし、シンチレータに十分なβ線遮蔽能を持たせ、シンチレータでβ線を遮蔽してもよい。
【００２９】
また、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、一方のシンチレータに入射したγ線が他方のシンチレータに入射するように、γ線透過性を有する。
【００３０】
また、シンチレータ１２，１３は、宇宙線（γ線）の影響を出来るだけ小さくするため、天頂方向（図２の矢印Ｂ方向）に平行に配置される。
【００３１】
また、上記シンチレーション検出器１０では、85Ｋｒのβ線は、当該β線の入射によるシンチレータの微弱な発光をＰＭＴが受光することにより検出される。そこで、筐体１１の内壁には、反射材がコートされている。また、放射線検出装置１００は、シンチレーション検出器１０が暗室状態となるように構成されている。
【００３２】
再び図１を参照すると、シンチレーション検出器１０のＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力は、それぞれプリアンプ２１ａ，２１ｂを介して、コインシデンス回路２２の入力に接続されている。このコインシデンス回路２２は、２つの入力信号について同時計数を行う（すなわちコインシデンスをとる）回路であり、具体的には２つの入力パルスが同時に入ってきたときのみ出力パルスを出すものである。したがって、コインシデンス回路２２がパルスを出力した場合には、極めて高い確率で、シンチレータ１２の発光がＰＭＴ１７ａ，１７ｂの両方で検出されたといえる。このような作用により、コインシデンス回路２２は、ＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力信号から、熱雑音などのノイズを除去し、シンチレータ１２の発光を示す検出パルスを取り出す。
【００３３】
同様に、ＰＭＴ１８ａ，１８ｂの出力は、それぞれプリアンプ２３ａ，２３ｂを介して、コインシデンス回路２４の入力に接続されている。コインシデンス回路２４は、ＰＴＭ１８ａ，１８ｂの出力信号から、熱雑音などのノイズを除去し、シンチレータ１３の発光に対応する検出パルスを取り出す。
【００３４】
コインシデンス回路２２，２４の出力は、アンチコインシデンス回路２５の入力に接続されている。このアンチコインシデンス回路２５は、２つの入力信号について非同時計数を行う（すなわちアンチコインシデンスをとる）回路であり、具体的には、入力されたパルスのうち、同時に入ってきたパルスを除き、残ったパルスを出力するものである。アンチコインシデンス回路２５の出力は、測定器２００に接続されている。
【００３５】
測定器２００は、上記放射線検出装置１００の出力信号に基づいて大気中の85Ｋｒの濃度を演算する装置である。図１において、測定器２００は、計数回路２１０、演算回路２２０、および表示部２３０を有する。
【００３６】
計数回路２１０は、アンチコインシデンス回路２５の出力パルスを計数するカウンタであり、本実施の形態では、出力パルスの計数率（単位時間当たりのパルス数）を求める。
【００３７】
演算回路２２０は、計数回路２１０により求められた計数率に基づき、大気中の85Ｋｒ濃度を表すパラメータとして、単位体積当たりの放射能量（Ｂｑ／ｃｍ3）を算出する。
【００３８】
表示部２３０は、演算回路２２０により算出された85Ｋｒ濃度を画面上に表示させる。
【００３９】
以下、上記構成を有するクリプトンガスモニタ１の動作について説明する。
【００４０】
（ガス導入室１５内の85Ｋｒのβ線がシンチレータ１２に入射した場合）
図４に示されるように、ガス導入室１５内の85Ｋｒからβ線が放出され、当該β線がシンチレータ１２に入射した場合、シンチレータ１２はβ線に感応してシンチレーション光を発する。このシンチレーション光は、ＰＭＴ１７ａ，１７ｂに受光されるが、遮光体１４に遮光されるためＰＭＴ１８ａ，１８ｂには受光されない。
【００４１】
ＰＭＴ１７ａ，１７ｂは、それぞれ、上記シンチレーション光をβ線検出パルスＰβ１に変換し、当該β線検出パルスＰβ１をプリアンプ２１ａ，２１ｂを介してコインシデンス回路２２に出力する。
【００４２】
コインシデンス回路２２は、プリアンプ２１ａ，２１ｂから上記β線検出パルスＰβ１を受けると、これらは同時入力なので、当該β線検出パルスＰβ１をアンチコインシデンス回路２５に出力する。
【００４３】
ところで、上記β線は、シンチレータ１２または遮光体１４により遮蔽され、シンチレータ１３には入射しない。このため、シンチレータ１３は発光せず、コインシデンス回路２４からは上記β線に対応するパルスは出力されない。
【００４４】
よって、アンチコインシデンス回路２５は、一方のコインシデンス回路２２からのみβ線検出パルスＰβ１の入力を受けることとなり、当該β線検出パルスＰβ１を測定器２００に出力する。
【００４５】
（ガス導入室１６内の85Ｋｒのβ線がシンチレータ１３に入射した場合）
ガス導入室１６内の85Ｋｒからβ線が放出され、当該β線がシンチレータ１３に入射した場合、上記と同様に、一方のシンチレータ１３のみ発光し、この発光に対応するβ線検出パルスＰβ２が測定器２００に出力される。
【００４６】
（シンチレータに宇宙線が入射した場合）
図５に示されるように、シンチレータ１３側から宇宙線が到来し、当該宇宙線がシンチレータ１３に入射した場合、当該宇宙線は、シンチレータ１３および遮光体１４を透過し、反対側のシンチレータ１２にも入射する。これにより、シンチレータ１２，１３の両方が同時に光を発する。
【００４７】
ＰＭＴ１７ａ，１７ｂは、それぞれ、上記シンチレータ１２の光をγ線検出パルスＰγ１に変換し、プリアンプ２１ａ，２１ｂを介してコインシデンス回路２２に出力する。コインシデンス回路２２は、当該γ線検出パルスＰγ１をアンチコインシデンス回路２５に出力する。
【００４８】
これと同時に、ＰＭＴ１８ａ，１８ｂは、それぞれ、上記シンチレータ１３の光をγ線検出パルスＰγ２に変換し、プリアンプ２３ａ，２３ｂを介してコインシデンス回路２４に出力する。コインシデンス回路２４は、当該γ線検出パルスＰγ２をアンチコインシデンス回路２５に出力する。
【００４９】
よって、アンチコインシデンス回路２５は、コインシデンス回路２２，２４からγ線検出パルスＰγ１，Ｐγ２を同時に受けることとなり、パルスを出力しない。
【００５０】
なお、シンチレータ１２側から宇宙線が到来した場合にも、上記と同様に、アンチコインシデンス回路２５はパルスを出力しない。
【００５１】
以上のように、放射線検出装置１００は、β線がシンチレータ１２に入射した場合にはβ線検出パルスＰβ１を測定器２００に出力し、β線がシンチレータ１３に入射した場合には、β線検出パルスＰβ２を測定器２００に出力し、γ線がシンチレータ１２または１３に入射した場合には、パルスを出力しない。すなわち、放射線検出装置１００は、測定された放射線の成分から、γ線の成分を取り除き、β線の成分だけを検出して出力する。
【００５２】
測定器２００では、計数回路２１０は、放射線検出装置１００から入力されるβ線検出パルスＰβ１およびＰβ２をカウントし、単位時間当たりのパルス数である計数率を求め、当該計数率を演算回路２２０に渡す。演算回路２２０は、計数回路２１０から受けた計数率に基づいて、大気中の85Ｋｒの濃度（Ｂｑ／ｃｍ3）を算出し、得られた85Ｋｒ濃度を表示部２３０に渡す。表示部２３０は、演算回路２２０から受けた85Ｋｒ濃度を表示画面上に表示させる。
【００５３】
以上のとおり、本実施の形態に係るシンチレーション検出器１０は、β線およびγ線に感応して光を発するシンチレータ１２，１３と、両者間を遮光する遮光体１４と、シンチレータ１２，１３を挟んで両側に設けられた、サンプルガスが導入されるガス導入室１５，１６と、シンチレータ１２，１３を挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部１７，１８と、を有する。そして、シンチレータ１２，１３および遮光体１４は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されるとともに、γ線透過性を有する。
【００５４】
上記構成では、一方側のガス導入室の放射性核種から放出されたβ線は、当該一方側のシンチレータに入射し、他方側のシンチレータには入射しない。そして、上記一方側のシンチレータは、上記β線の入射により光を発する。この光は、上記一方側の光検出部にて検出されるが、遮光体１４に遮られ他方側の光検出部には検出されない。一方、シンチレータ１２，１３および遮光体１４のγ線透過性により、γ線は、両方のシンチレータを発光させ、両方の光検出部で検出される。分かり易く言えば、放射性核種から放出されるβ線は片側のシンチレータでのみ検出され、γ線は両方のシンチレータで検出される。
【００５５】
よって、本実施の形態に係るシンチレーション検出器によれば、γ線とβ線の弁別が可能となり、正確にβ線を検出することが可能となる。具体的には、両方のシンチレータによる検出信号のアンチコインシデンスをとることによって、検出信号からγ線の成分を取り除くことができ、β線だけを検出することができる。この結果、感度良く85Ｋｒのβ線を検出することができ、高感度のクリプトンガスモニタを提供することが可能となる。
【００５６】
なお、上記取り除かれるγ線成分としては、宇宙線の成分の他に、内部発生するγ線の成分なども含まれる。また、本実施の形態によれば、γ線成分のみならず、高エネルギーβ線などを除去することも可能である。
【００５７】
また、本実施の形態では、２つの板状のシンチレータ１２，１３は、互いに略平行に近接して配置される。このため、２つのシンチレータが離して配置された場合と比較して、一方のシンチレータに入射したγ線を他方のシンチレータに確実に入射させることができる。これにより、より確実にγ線成分をキャンセルすることが可能となり、より正確にβ線の量を検出することが可能となる。また、シンチレータ１２，１３をγ線（宇宙線）の到来方向に平行に設置した場合であっても、両方のシンチレータで確実にγ線を検出することができる。このため、シンチレータをγ線の到来方向に平行に設置することによるノイズ低減効果と、γ線成分をキャンセルすることによるノイズ低減効果との両立を図ることが可能となり、より正確にβ線を検出することが可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態では、２つのシンチレータ１２，１３および遮光体１４は密着して配置されるので、上記近接配置による効果がより顕著に得られる。
【００５９】
また、本実施の形態では、互いに略同一の特性を有する２つのシンチレータ１２，１３を用いるので、２つのシンチレータ１２，１３でγ線を同様に検出することができ、γ線成分のキャンセルを良好に行うことができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、２つのシンチレータ１２，１３の両方を用いてβ線を検出するので、一方のシンチレータだけでβ線を検出する構成と比較して、β線の検出を効率的に行うことができる。
【００６１】
また、本実施の形態に係る放射線検出装置１００は、上記シンチレーション検出器であって、光検出部１７および１８がそれぞれ一対のＰＭＴ１７ａ，１７ｂおよびＰＭＴ１８ａ，１８ｂを含むシンチレーション検出器を有する。そして、一対のＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力信号について同時計数を行うコインシデンス回路２２と、一対のＰＭＴ１８ａ，１８ｂの出力信号について同時計数を行うコインシデンス回路２４と、２つのコインシデンス回路２２，２４の出力信号について非同時計数を行うアンチコインシデンス回路２５とを有する。
【００６２】
上記構成では、コインシデンス回路２２は、一対のＰＭＴ１７ａ，１７ｂの出力信号から、熱雑音等のノイズを除去して、β線検出パルスおよびγ線検出パルスを出力する。コインシデンス回路２４は、一対のＰＭＴ１８ａ，１８ｂの出力信号から、熱雑音等のノイズを除去して、β線検出パルスおよびγ線検出パルスを出力する。アンチコインシデンス回路２５は、コインシデンス回路２２，２４から入力されるパルスのうち、同時入力されるγ線検出パルスを除去し、β線検出パルスを出力する。
【００６３】
よって、本実施の形態に係る放射線検出装置１００によれば、２つのシンチレータ１２，１３のシンチレーション光に基づいて、熱雑音やγ線の影響を除去しつつ、シンチレータ１２または１３へのβ線の入射を示すパルスを取り出すことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、円筒形のシンチレーション検出器を例示したが、シンチレーション検出器の形状はこれに限られず、例えば、図６，７に示されるように四角筒形状であってもよい。
【００６５】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係るクリプトンガスモニタは、上記クリプトンガスモニタ１と殆ど同じものであるが、円筒状のシンチレータを有するものである。以下、本実施の形態に係るクリプトンガスモニタについて説明するが、上記クリプトンガスモニタ１と共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略する。
【００６６】
図８および図９は、それぞれ本実施の形態に係るシンチレーション検出器３０の概略構成を示す側断面図および上面図である。図８，９に示されるように、シンチレーション検出器３０は、円筒状の筐体３１を有する。この筐体３１の中央部分には、筐体３１と同心の円筒板状のシンチレータ３２が配置されている。このシンチレータ３２の内側には、筐体３１と同心の円筒板状のシンチレータ３３が、シンチレータ３２と略平行に近接して配置されている。そして、２つのシンチレータ３２，３３の間には、円筒板状の遮光体３４が配置されている。シンチレータ３２，３３および遮光体３４は、互いに密着して配置されており、３重のサンドイッチ構造を形成している。
【００６７】
２つのシンチレータ３２，３３を挟んだ両側には、ガス導入室３５，３６が形成されている。ガス導入室３５は、筐体３１とシンチレータ３２とに挟まれたドーナツ状の外周側の室であり、ガス導入室３６は、シンチレータ３３により仕切られた円筒状の内周側の室である。
【００６８】
また、２つのシンチレータ３２，３３を挟んだ両側には、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する光検出部３７，３８が配置されている。具体的には、筐体３１には周方向に等間隔で、光検出部３７として、シンチレータ３２の光を検出する４個のＰＭＴ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが取り付けられている。また、シンチレータ３３の内周側には筐体３１の上面部分に、光検出部３８として、シンチレータ３３の光を検出する２個のＰＭＴ３８ａ，３８ｂが取り付けられている。
【００６９】
図１０は、本実施の形態に係る放射線検出装置３００の回路構成図である。図１０において、ＰＭＴ３７ａ，３７ｂの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ａの入力に接続されている。ＰＭＴ３７ｂ，３７ｃの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ｂの入力に接続されている。ＰＭＴ３７ｃ，３７ｄの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ｃの入力に接続されている。ＰＭＴ３７ｄ，３７ａの出力は、それぞれコインシデンス回路４１ｄの入力に接続されている。また、ＰＭＴ３８ａ，３８ｂの出力は、それぞれコインシデンス回路４２の入力に接続されている。コインシデンス回路４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの出力は、ＯＲ（論理和）回路４３の入力に接続されている。ＯＲ回路４３およびコインシデンス回路４２の出力は、アンチコインシデンス回路４４の入力に接続されている。アンチコインシデンス回路４４の出力は、測定器２００に接続されている。
【００７０】
このように、本実施の形態では、シンチレータ３２の光る部分によって光を検出するＰＭＴが違うため、隣り合うＰＭＴから発生した信号のコインシデンスをとった後、全てのＰＭＴからの信号のＯＲをとる。この構成により、シンチレータ３２のどの部分が光っても当該光が検出される。
【００７１】
そして、上記第１の実施の形態と同様に、外周側のガス導入室３５内の85Ｋｒから放出されたβ線は外周側のＰＭＴ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄにより検出され、当該β線に対応するβ線検出パルスがＯＲ回路４３からアンチコインシデンス回路４４に入力される。また、内周側のガス導入室３６内の85Ｋｒから放出されたβ線は内周側のＰＭＴ３８ａ，３８ｂにより検出され、当該β線に対応するβ線検出パルスがコインシデンス回路４２からアンチコインシデンス回路４４に入力される。また、シンチレータ３２，３３に入射したγ線は、外周側のＰＭＴおよび内周側のＰＭＴの両方に検出され、当該γ線に対応するγ線検出パルスがＯＲ回路４３およびコインシデンス回路４２から同時にアンチコインシデンス回路４４に入力される。アンチコインシデンス回路４４は、ＯＲ回路４３からのβ線検出パルスとコインシデンス回路４２からのβ線検出パルスとを測定器２００に出力する。
【００７２】
以上のとおり、本実施の形態では、円筒板状のシンチレータ３２，３３が用いられる。このように、シンチレータの形状は、平板に限られず適宜に変更可能である。例えば、図１１に示されるように、四角筒状のシンチレータを有する二重四角筒構造とすることも可能である。
【００７３】
また、本実施の形態では、一方のシンチレータ３２側に４個のＰＭＴが設けられ、他方のシンチレータ３３側に２個のＰＭＴが設けられる。このように、一つのシンチレータに対応するＰＭＴの個数は２個に限られず適宜に変更可能である。また、２つのシンチレータ間で、対応するＰＭＴの個数が異なっていてもよい。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。例えば、検出対象の放射線核種は、85Ｋｒに限られず、例えば放射性キセノン（133Ｘｅ）などであってもよい。また、２つのシンチレータおよび遮光体は、隙間を開けて配置されてもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態では、２つのシンチレータの両方を用いてβ線を検出する構成としたが、一方のシンチレータによりβ線を検出する次のような構成としてもよい。すなわち、シンチレーション検出器は、β線およびγ線に感応して光を発する板状の第１のシンチレータと、当該第１のシンチレータに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状の第２のシンチレータと、２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、第１のシンチレータに対して遮光体とは反対側に設けられた、サンプルガスが導入されるガス導入室と、２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部とを有する。そして、第１のシンチレータおよび遮光体は、第１のシンチレータに入射したβ線が第２のシンチレータに入射しないように構成され、２つのシンチレータおよび遮光体は、γ線透過性を有する。
【００７６】
上記構成では、ガス導入室の放射性核種から放出されたβ線は、第１のシンチレータに入射し、第２のシンチレータには入射しない。そして、第１のシンチレータは、上記β線の入射により光を発する。この光は、第１のシンチレータ側の光検出部にて検出されるが、遮光体に遮られ第２のシンチレータ側の光検出部には検出されない。一方、２つのシンチレータおよび遮光体のγ線透過性により、γ線は、両方のシンチレータを発光させ、両方の光検出部で検出される。分かり易く言えば、放射性核種から放出されるβ線は第１のシンチレータでのみ検出され、γ線は両方のシンチレータで検出される。
【００７７】
よって、上記構成のシンチレーション検出器によれば、上記シンチレーション検出器１０と同様の効果を得ることができる。例えば、γ線とβ線の弁別が可能となり、正確にβ線を検出することが可能となる。また、２つのシンチレータは互いに略平行に近接して配置されるので、２つのシンチレータが離して配置された場合と比較して、より確実にγ線成分をキャンセルすることが可能となる。
【００７８】
なお、上記構成では、第１および第２のシンチレータのγ線に対する感度は、互いに略同一であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施の形態に係るクリプトンガスモニタの全体構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す側断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図４】シンチレータにβ線が入射した場合を示す模式図である。
【図５】シンチレータに宇宙線が入射した場合を示す模式図である。
【図６】四角筒形状を有するシンチレーション検出器の概略構成を示す側断面図である。
【図７】四角筒形状を有するシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図８】第２の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す側断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る放射線検出装置の回路構成図である。
【図１１】二重四角筒形状を有するシンチレーション検出器の概略構成を示す上面図である。
【図１２】従来のクリプトンガスモニタの概略構成図である。
【図１３】シンチレータにβ線が入射した場合を示す模式図である。
【図１４】シンチレータに宇宙線が入射した場合を示す模式図である。
【図１５】特許文献１に開示されているシンチレーション検出器の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ クリプトンガスモニタ、１０，３０ シンチレーション検出器、１１，３１ 筐体、１２，１３，３２，３３ シンチレータ、１４，３４ 遮光体、１５，１６，３５，３６ ガス導入室、１７，１８，３７，３８ 光検出部、１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，３７ａ〜３７ｄ，３８ａ，３８ｂ 光電子増倍管（ＰＭＴ）、２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ プリアンプ、２２，２４，４１ａ〜４１ｄ，４２ コインシデンス回路、２５，４４ アンチコインシデンス回路、４３ ＯＲ回路、１００，３００ 放射線検出装置、２００ 測定器、２１０ 計数回路、２２０ 演算回路、２３０ 表示部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、
β線およびγ線に感応して光を発する板状の第１のシンチレータと、
前記第１のシンチレータに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状の第２のシンチレータと、
前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、
前記第１のシンチレータに対して前記遮光体とは反対側に設けられた、前記サンプルガスが導入されるガス導入室と、
前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、
前記第１のシンチレータおよび前記遮光体は、前記第１のシンチレータに入射したβ線が前記第２のシンチレータに入射しないように構成され、
前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、γ線透過性を有する、
ことを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項２】
サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、
互いに略平行に近接して配置された、β線およびγ線に感応して光を発する板状の２つのシンチレータと、
前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、
前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、前記サンプルガスが導入される２つのガス導入室と、
前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、
前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されるとともに、γ線透過性を有する、
ことを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたシンチレーション検出器であって、
前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、互いに密着して配置されることを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載されたシンチレーション検出器であって、
前記２つのシンチレータは、天頂方向に略平行に配置されることを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載されたシンチレーション検出器を備えた放射線検出装置であって、
前記２つの光検出部は、それぞれ一対の光電子増倍管を含み、
前記放射線検出装置は、
それぞれ対応する前記一対の光電子増倍管の出力信号について同時計数を行う２つの同時計数器と、
前記２つの同時計数器の出力信号について非同時計数を行う非同時計数器と、
をさらに有する、
ことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１】
サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、
β線およびγ線に感応して光を発する板状の第１のシンチレータと、
前記第１のシンチレータに略平行に近接して配置された、γ線に感応して光を発する板状の第２のシンチレータと、
前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、
前記第１のシンチレータに対して前記遮光体とは反対側に設けられた、前記サンプルガスが導入されるガス導入室と、
前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、
前記第１のシンチレータおよび前記遮光体は、前記第１のシンチレータに入射したβ線が前記第２のシンチレータに入射しないように構成され、
前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、γ線透過性を有する、
ことを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項２】
サンプルガス中の放射性核種から放出されるβ線を検出するためのシンチレーション検出器であって、
互いに略平行に近接して配置された、β線およびγ線に感応して光を発する板状の２つのシンチレータと、
前記２つのシンチレータの間に配置された、両者間を遮光する板状の遮光体と、
前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、前記サンプルガスが導入される２つのガス導入室と、
前記２つのシンチレータを挟んで両側に設けられた、それぞれ対応するシンチレータの光を検出する２つの光検出部と、を有し、
前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、一方のシンチレータに入射したβ線が他方のシンチレータに入射しないように構成されるとともに、γ線透過性を有する、
ことを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたシンチレーション検出器であって、
前記２つのシンチレータおよび前記遮光体は、互いに密着して配置されることを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載されたシンチレーション検出器であって、
前記２つのシンチレータは、天頂方向に略平行に配置されることを特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載されたシンチレーション検出器を備えた放射線検出装置であって、
前記２つの光検出部は、それぞれ一対の光電子増倍管を含み、
前記放射線検出装置は、
それぞれ対応する前記一対の光電子増倍管の出力信号について同時計数を行う２つの同時計数器と、
前記２つの同時計数器の出力信号について非同時計数を行う非同時計数器と、
をさらに有する、
ことを特徴とする放射線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−２２５５６９（Ｐ２００７−２２５５６９Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０２２３（Ｐ２００６−５０２２３）
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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