ピクセル型二次元イメージ検出器
【課題】入射ピクセル以外への蛍光の漏洩を極力低減したピクセル型二次元イメージ検出器を提供する。
【解決手段】重粒子線または中性子検出用の蛍光体シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝を、横軸方向反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝を設けて格子状蛍光検出体を構成し、この検出体の前面にのみ、あるいは前面と背面に蛍光体シートを配置した構造を持つ二次元重粒子イメージ検出器または二次元中性子イメージ検出器。
【解決手段】重粒子線または中性子検出用の蛍光体シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝を、横軸方向反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝を設けて格子状蛍光検出体を構成し、この検出体の前面にのみ、あるいは前面と背面に蛍光体シートを配置した構造を持つ二次元重粒子イメージ検出器または二次元中性子イメージ検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばα線などの重粒子線（陽子以上の質量を持つ粒子）、あるいは中性子を蛍光体を用いて検出し、重粒子線や中性子の入射強度に関する二次元画像を高精度に作成することができるピクセル型の二次元イメージ検出器に関する。ここで対象としている二次元イメージ検出器の技術は、原子力分野、医療分野のみならず宇宙分野でも有用な技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、重粒子線、特にα線の二次元イメージ検出器としては、蛍光体粒子線検出シートと波長シフトファイバとを組み合わせた粒子線検出器が使用されている。また、原子炉／加速器を用いた中性子源などを利用した中性子散乱実験に使用される中性子二次元イメージ検出器としては、中性子シンチレータ、あるいは蛍光体と中性子コンバータを組み合わせた蛍光体中性子検出シートと波長シフトファイバを組み合わせた検出器が使用されている。
【０００３】
これらの二次元イメージ検出器では、クロスファイバ読み取り方式を用いて位置情報を得るようにしている。重粒子線の位置蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により入射位置を決定する方法、クロスファイバ読み取り方式を改良しシンチレータの背面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し同時計数法により入射位置を決定する方法、あるいは波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置しその上部と下部にシンチレータを配置した方法などが使用されてきた（例えば、下記の特許文献１及び２、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８７０７７号公報
【特許文献２】特開２００２−０７１８１６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｎｕｃｌ． Ｉｎｓｔｒ． Ａｎｄ Ｍｅｔｈ．， Ａ４３０（１９９９） ３１１−３２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の方法では波長シフトファイバが面上に配置されているため、大面積の二次元イメージ検出器を構成するために手間がかかるという欠点と、ピクセルの境界がないため、蛍光体シートから放出される蛍光が散乱されて広がって、多くの波長シフトファイバに入射するため、入射位置のピクセル以外の周囲のピクセルに蛍光が広がるという欠点があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、重粒子線や中性子によって発生させられた蛍光が、入射ピクセル以外へ漏洩することを低減させることによって、重粒子線や中性子の入射強度に関する二次元画像を高精度に作成することができるピクセル型の二次元イメージ検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、重粒子線を測定する検出体としては、多結晶の粉体である蛍光体をバインダでガラス板等の透明な基板にバインダで塗布した蛍光体重粒子線検出シートを使用する。また、中性子を測定する検出体としては多結晶の粉体である蛍光体と中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合しアルミニウム板等の金属基板にバインダで塗布、あるいは焼結して構成した蛍光体中性子検出シートを使用する。これらの検出シートは、入射ピクセル以外のピクセルに漏洩することをできるだけ低減できるように半透明になっている。さらにまた、これらの検出シートの厚さを０．７ｍｍ以下に設定し、漏洩面積を小さくすることによって、一層検出精度を上げることができる。
【０００９】
本発明に係る二次元イメージ検出器の内で、最も簡潔な構造を持つピクセル型二次元イメージ検出器においては、これらの検出シートから放出される蛍光を検出し、重粒子線あるいは中性子の入射位置を決定する手段として、重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝または穴をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝または穴をあけた構造とした格子状蛍光検出体を用いる。
【００１０】
上述の最も簡単な構成においては、縦軸検出用波長シフトファイバ及び横軸検出用波長シフトファイバが各ピクセルに対して１本設けられているが、より検出感度を上げたい場合には、必要に応じて各ピクセルに対してそれぞれ２本以上設けても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上述のようにマトリクス状ピクセルを構成している格子状蛍光検出体の前面あるいは前面と背面の両面に、上記半透明で薄い検出体シートを配置して重粒子線あるいは中性子のイメージ検出を行うようにしたので、入射ピクセル以外への蛍光の漏洩を顕著に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】重粒子線検出媒体を用いた本発明の一実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図２】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図３】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図４】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図５】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図６】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図７】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図８】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図９】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図１０】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図１１】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図１２】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）ともに中性子二次元イメージ検出器の周囲ピクセルへの蛍光の影響を示す図
【図１４】中性子二次元イメージ検出器の周囲ピクセルへの蛍光の影響を立体的に示す図。
【図１５】検出シートを格子状蛍光検出体の前面のみ、前面と後面の両面に配置した場合の熱中性子に対する検出効率を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器は、
蛍光体粒子線検出シートからの蛍光を反射させるため、縦軸方向に等間隔に配列された縦軸方向反射板列と、該縦軸方向反射板列と同一の機能を有し、縦軸方向と直角の横軸方向に等間隔に配列された横軸方向反射板列と、縦軸方向における蛍光を検出するため、ピクセルの各縦軸間隔の均等分割位置に設けられた少なくとも１本の縦軸検出用波長シフトファイバと、横軸方向における蛍光を検出するため、ピクセルの各横軸間隔の均等分割位置に設けられた少なくとも１本の横軸検出用波長シフトファイバとから成る格子状蛍光検出体、及び
格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に、重粒子線または中性子が入射することにより蛍光を放出する前記蛍光体粒子線検出シートから構成され、縦軸方向反射板と横軸方向反射板で囲まれる領域によって各ピクセルを構成しているピクセル型二次元イメージ検出器であって、
さらに、前記縦軸方向反射板列の上半分または下半分の位置で、前記縦軸検出用波長シフトファイバをそれぞれの溝または穴に１本づつ通すために、当該縦軸反射板列に設けられた複数個の当該溝または穴と、前記横軸方向反射板列の下半分または上半分の位置で、前記横軸検出用波長シフトファイバをそれぞれの溝または穴に１本づつ通すために、当該横軸反射板列に設けられた複数個の当該溝または穴を備え、
かつ前記蛍光体粒子線検出シートが半透明のシートであって、
縦軸検出用波長シフトファイバと横軸検出用波長シフトファイバとから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ検出し、これらの検出信号を同時に計数測定することにより粒子線の入射位置を決定するようになっている。
【００１４】
以上の基本構成を実際に実施した例を図１から図１５を参照しながら以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）
【００１６】
実施例１として、重粒子線検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を図１に示す。
【００１７】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した、半透明の薄い蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００１８】
次に格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図１に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００１９】
この格子状構造体を作る方法として、縦軸方向に配列する反射板に横軸方向に配列する反射板の間隔の長さと同じ間隔で、反射板の厚さより１００μｍ大きい幅の溝を反射板の奥行き幅の半分の長さ作り、横軸方向に配列する反射板に縦軸方向に配列する反射板の間隔の長さと同じ間隔で、反射板の厚さより１００μｍ大きい幅の溝を縦軸反射板の奥行き幅の半分の長さ作り、縦軸反射板と横軸反射板を作製した溝を使って交叉させることにより作製した。以下の実施例においても同様の方法を用いて格子状構造体を作る。
【００２０】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００２１】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００２２】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００２３】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
【００２４】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００２５】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例２）
【００２６】
実施例２として、中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器について図２を用いて説明する。実施例２の二次元イメージ検出器の構成は、検出シートの構造を除いて基本的に実施例１と同じである。
【００２７】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が４：１）を用いる。この検出シートは半透明であり、その厚さは０．４５ｍｍである。
【００２８】
次に格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図１に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００２９】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００３０】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００３１】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００３２】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに上記ＡＳＴ社製０．４５ｍｍ厚の中性子検出シートを配置する。
【００３３】
２本の波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣは合体して光検出器に接続される。合体された波長シフトファイバから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００３４】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
【００３５】
本中性子イメージ検出器の周囲ピクセルへの蛍光の影響を調べるために、パルス中性子を用いて、ＹＡＧ結晶の中性子散乱実験を行った。３ｍｍ ｘ ３ｍｍ ｘ ３ｍｍのサイズのＹＡＧ結晶を用い、中性子ビームと直角方向に本実施例の中性子イメージ検出器を５０ｃｍの距離設置して単結晶の散乱を測定した。その結果、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、１ピクセルのみ中性子散乱によるピークになることがわかった。確認のため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の断面分布を図１４に示す。一点以外はバックグラウンド計数である。Ｘ軸及びＹ軸とも他のピクセルへの影響がほとんどないことが確認できた。
【００３６】
また、本実施例において、中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして１０Ｂ２Ｏ３を用い焼結して作製した厚さ０．２５ｍｍのＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３中性子検出シート（ＺｎＳ：ＡｇとＨ３１０ＢＯ３の混合比が３：２）を２枚用い、格子状蛍光検出体の前面と後面の両面に配置し、熱中性子に対する検出効率を測定した。同時計測時間を０．１μｓから３μｓまで変化させて測定した検出効率の結果を図１５に示す。その結果、同時計測時間１μｓの場合前面のみの場合３０％の検出効率が前面と後面の両面に配置した場合４８％に増加し、１．６倍向上することが確認された。
（実施例３）
【００３７】
実施例３として、重粒子線検出シートを用いた他のピクセル型二次元イメージ検出器について、図３を参照して述べる。
【００３８】
実施例１及び２よりさらにピクセルサイズを大きくするため、縦軸及び横軸の反射板の間隔を大きくした場合、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバでは、蛍光体重粒子線検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００３９】
また、反射板の波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、上部に配置されたは波長フトファイバのみに蛍光が吸収されてしまい下部に配置された波長シフトファイバによる蛍光の収集が減少し同時計数測定を行った際の計数損失が大きくなる。また、波長シフトファイバは重粒子線計測のバックグラウンドとなるガンマ線に有感であることから波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、その太さに応じて増加する。以上の要因のため、縦軸及び横軸の反射板の間隔に比較して、波長シフトファイバが円形の時にはその直径が小さい場合、波長シフトファイバが正方形の時にはその一辺の長さが小さい場合、蛍光体重粒子線検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００４０】
本実施例では、ピクセルサイズを大きくするため、反射板の縦軸及び横軸の間隔が９ｍｍの場合について述べる。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ５８５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００４１】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００４２】
次に格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は９ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は９ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ５８５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００４３】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では３ｍｍの位置と６ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径０．８ｍｍとする。
【００４４】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。
【００４５】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００４６】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００４７】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が５７６ｍｍｘ５７６ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例４）
【００４８】
実施例４として、本発明による中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図４を参照して述べる。
【００４９】
実施例１及び２よりさらにピクセルサイズを大きくするため、縦軸及び横軸の反射板の間隔を大きくした場合、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバでは、蛍光体中性子検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００５０】
また、反射板の波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、上部に配置されたは波長フトファイバのみに蛍光が吸収されてしまい下部に配置された波長シフトファイバによる蛍光の収集が減少し同時計数測定を行った際の計数損失が大きくなる。また、波長シフトファイバは中性子計測のバックグラウンドとなるガンマ線に有感であることから波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、その太さに応じて増加する。以上の要因のため、縦軸及び横軸の反射板の間隔に比較して、波長シフトファイバが円形の時にはその直径が小さい場合、波長シフトファイバが正方形の時にはその一辺の長さが小さい場合、蛍光体中性子検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００５１】
本実施例では、ピクセルサイズを大きくするため、反射板の縦軸及び横軸の間隔が９ｍｍの場合について述べる。
【００５２】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚使用する。
【００５３】
次に格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は９ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は９ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ５８５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００５４】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では３ｍｍの位置と６ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径０．８ｍｍとする。
【００５５】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。
【００５６】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００５７】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面及び背面の両面に上記ＡＳＴ社製０．４５ｍｍ厚の中性子検出シート２枚を配置する。
【００５８】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００５９】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が５７６ｍｍｘ５７６ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例５）
【００６０】
実施例５として、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を重粒子線検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図５を参照して述べる。
【００６１】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【００６２】
この実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバからの２つの蛍光信号を同時計数処理して重粒子線の位置を決定している。重粒子線が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、重粒子線が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【００６３】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００６４】
次に格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は６ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は６ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３９０ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００６５】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２ｍｍの位置と４ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００６６】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００６７】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００６８】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
【００６９】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００７０】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【００７１】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３８４ｍｍｘ３８４ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例６）
【００７２】
実施例６として、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を中性子検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図６を参照して述べる。
【００７３】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【００７４】
実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバからの２つの蛍光信号を同時計数処理して中性子の位置を決定している。中性子が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、中性子が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【００７５】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。この検出シートは半透明であり、その厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【００７６】
次に格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は６ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は６ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３９０ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００７７】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２ｍｍの位置と４ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００７８】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００７９】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００８０】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。
【００８１】
この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００８２】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【００８３】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３８４ｍｍｘ３８４ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例７）
【００８４】
実施例７として、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を重粒子線検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図７を参照して述べる。
【００８５】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【００８６】
本実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面から放出する蛍光からの２つの蛍光信号を同時計数処理して重粒子線の位置を決定している。重粒子線が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、重粒子線が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【００８７】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。このため、アフターグローの影響を受けることになる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００８８】
このため、本実施例においては、実施例１における縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面のみから放出される蛍光だけではなく、もう１方の端面からの蛍光も利用するようにしている。
【００８９】
格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００９０】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００９１】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００９２】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００９３】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
【００９４】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。
【００９５】
このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００９６】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【００９７】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例８）
【００９８】
実施例８として、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を中性子検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図８を参照して述べる。
【００９９】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、図に示すように、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【０１００】
本実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面から放出する蛍光からの２つの蛍光信号を同時計数処理して重粒子線の位置を決定している。中性子が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、中性子が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【０１０１】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。この検出シートは半透明であり、その厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【０１０２】
このため、本実施例においては、実施例１における縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面のみから放出する蛍光だけでは、もう１方の端面からの蛍光を利用することが特長である。
【０１０３】
格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【０１０４】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１０５】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【０１０６】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１０７】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。
【０１０８】
出力された各光電気信号は増幅器で増幅された後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。
【０１０９】
このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【０１１０】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【０１１１】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例９）
【０１１２】
実施例９として、図９を参照して重粒子線検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について説明する。
【０１１３】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【０１１４】
この蛍光体重粒子線検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１１５】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１１６】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図９に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１１７】
同様に、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図９に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた蛍光反射底板と横軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き、蛍光反射底板との密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１１８】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例１と同じなので省略する。
【０１１９】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例１０）
【０１２０】
実施例１０として、図１０を参照して、重粒子線検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について説明する。
【０１２１】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【０１２２】
この蛍光体重粒子線検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１２３】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は正方形とし、一辺の長さを１ｍｍとする。
【０１２４】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１０に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１２５】
同様に、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１０に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた蛍光反射底板と横軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、蛍光反射底板との密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１２６】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例１と同じなので省略する。
【０１２７】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例１１）
【０１２８】
実施例１１として、中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造実施例２を参照して、図１１をもとに本発明による２次元中性子イメージ検出器を説明する。
【０１２９】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【０１３０】
この蛍光体中性子検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体中性子検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１３１】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１３２】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１１に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１３３】
同様に、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１１に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた中性子検出シートと横軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き中性子検出シートとの密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１３４】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例２と同じなので省略する。
【０１３５】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例１２）
【０１３６】
実施例１２として、図１２を参照して中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について説明する。
【０１３７】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【０１３８】
この蛍光体中性子検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１３９】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は正方形とし、一辺の長さを１ｍｍとする。
【０１４０】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１２に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体中性子検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１４１】
同様に、横軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１２に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた蛍光反射底板と横軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、中性子検出シートとの密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１４２】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例１と同じなので省略する。
【０１４３】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばα線などの重粒子線（陽子以上の質量を持つ粒子）、あるいは中性子を蛍光体を用いて検出し、重粒子線や中性子の入射強度に関する二次元画像を高精度に作成することができるピクセル型の二次元イメージ検出器に関する。ここで対象としている二次元イメージ検出器の技術は、原子力分野、医療分野のみならず宇宙分野でも有用な技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、重粒子線、特にα線の二次元イメージ検出器としては、蛍光体粒子線検出シートと波長シフトファイバとを組み合わせた粒子線検出器が使用されている。また、原子炉／加速器を用いた中性子源などを利用した中性子散乱実験に使用される中性子二次元イメージ検出器としては、中性子シンチレータ、あるいは蛍光体と中性子コンバータを組み合わせた蛍光体中性子検出シートと波長シフトファイバを組み合わせた検出器が使用されている。
【０００３】
これらの二次元イメージ検出器では、クロスファイバ読み取り方式を用いて位置情報を得るようにしている。重粒子線の位置蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により入射位置を決定する方法、クロスファイバ読み取り方式を改良しシンチレータの背面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し同時計数法により入射位置を決定する方法、あるいは波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置しその上部と下部にシンチレータを配置した方法などが使用されてきた（例えば、下記の特許文献１及び２、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８７０７７号公報
【特許文献２】特開２００２−０７１８１６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｎｕｃｌ． Ｉｎｓｔｒ． Ａｎｄ Ｍｅｔｈ．， Ａ４３０（１９９９） ３１１−３２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の方法では波長シフトファイバが面上に配置されているため、大面積の二次元イメージ検出器を構成するために手間がかかるという欠点と、ピクセルの境界がないため、蛍光体シートから放出される蛍光が散乱されて広がって、多くの波長シフトファイバに入射するため、入射位置のピクセル以外の周囲のピクセルに蛍光が広がるという欠点があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、重粒子線や中性子によって発生させられた蛍光が、入射ピクセル以外へ漏洩することを低減させることによって、重粒子線や中性子の入射強度に関する二次元画像を高精度に作成することができるピクセル型の二次元イメージ検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、重粒子線を測定する検出体としては、多結晶の粉体である蛍光体をバインダでガラス板等の透明な基板にバインダで塗布した蛍光体重粒子線検出シートを使用する。また、中性子を測定する検出体としては多結晶の粉体である蛍光体と中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合しアルミニウム板等の金属基板にバインダで塗布、あるいは焼結して構成した蛍光体中性子検出シートを使用する。これらの検出シートは、入射ピクセル以外のピクセルに漏洩することをできるだけ低減できるように半透明になっている。さらにまた、これらの検出シートの厚さを０．７ｍｍ以下に設定し、漏洩面積を小さくすることによって、一層検出精度を上げることができる。
【０００９】
本発明に係る二次元イメージ検出器の内で、最も簡潔な構造を持つピクセル型二次元イメージ検出器においては、これらの検出シートから放出される蛍光を検出し、重粒子線あるいは中性子の入射位置を決定する手段として、重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝または穴をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝または穴をあけた構造とした格子状蛍光検出体を用いる。
【００１０】
上述の最も簡単な構成においては、縦軸検出用波長シフトファイバ及び横軸検出用波長シフトファイバが各ピクセルに対して１本設けられているが、より検出感度を上げたい場合には、必要に応じて各ピクセルに対してそれぞれ２本以上設けても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上述のようにマトリクス状ピクセルを構成している格子状蛍光検出体の前面あるいは前面と背面の両面に、上記半透明で薄い検出体シートを配置して重粒子線あるいは中性子のイメージ検出を行うようにしたので、入射ピクセル以外への蛍光の漏洩を顕著に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】重粒子線検出媒体を用いた本発明の一実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図２】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図３】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図４】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図５】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図６】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図７】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図８】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図９】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図１０】重粒子線検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図１１】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図
【図１２】中性子検出媒体を用いた本発明の他の実施例に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を示す図。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）ともに中性子二次元イメージ検出器の周囲ピクセルへの蛍光の影響を示す図
【図１４】中性子二次元イメージ検出器の周囲ピクセルへの蛍光の影響を立体的に示す図。
【図１５】検出シートを格子状蛍光検出体の前面のみ、前面と後面の両面に配置した場合の熱中性子に対する検出効率を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器は、
蛍光体粒子線検出シートからの蛍光を反射させるため、縦軸方向に等間隔に配列された縦軸方向反射板列と、該縦軸方向反射板列と同一の機能を有し、縦軸方向と直角の横軸方向に等間隔に配列された横軸方向反射板列と、縦軸方向における蛍光を検出するため、ピクセルの各縦軸間隔の均等分割位置に設けられた少なくとも１本の縦軸検出用波長シフトファイバと、横軸方向における蛍光を検出するため、ピクセルの各横軸間隔の均等分割位置に設けられた少なくとも１本の横軸検出用波長シフトファイバとから成る格子状蛍光検出体、及び
格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に、重粒子線または中性子が入射することにより蛍光を放出する前記蛍光体粒子線検出シートから構成され、縦軸方向反射板と横軸方向反射板で囲まれる領域によって各ピクセルを構成しているピクセル型二次元イメージ検出器であって、
さらに、前記縦軸方向反射板列の上半分または下半分の位置で、前記縦軸検出用波長シフトファイバをそれぞれの溝または穴に１本づつ通すために、当該縦軸反射板列に設けられた複数個の当該溝または穴と、前記横軸方向反射板列の下半分または上半分の位置で、前記横軸検出用波長シフトファイバをそれぞれの溝または穴に１本づつ通すために、当該横軸反射板列に設けられた複数個の当該溝または穴を備え、
かつ前記蛍光体粒子線検出シートが半透明のシートであって、
縦軸検出用波長シフトファイバと横軸検出用波長シフトファイバとから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ検出し、これらの検出信号を同時に計数測定することにより粒子線の入射位置を決定するようになっている。
【００１４】
以上の基本構成を実際に実施した例を図１から図１５を参照しながら以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）
【００１６】
実施例１として、重粒子線検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造を図１に示す。
【００１７】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した、半透明の薄い蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００１８】
次に格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図１に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００１９】
この格子状構造体を作る方法として、縦軸方向に配列する反射板に横軸方向に配列する反射板の間隔の長さと同じ間隔で、反射板の厚さより１００μｍ大きい幅の溝を反射板の奥行き幅の半分の長さ作り、横軸方向に配列する反射板に縦軸方向に配列する反射板の間隔の長さと同じ間隔で、反射板の厚さより１００μｍ大きい幅の溝を縦軸反射板の奥行き幅の半分の長さ作り、縦軸反射板と横軸反射板を作製した溝を使って交叉させることにより作製した。以下の実施例においても同様の方法を用いて格子状構造体を作る。
【００２０】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００２１】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００２２】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００２３】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
【００２４】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００２５】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例２）
【００２６】
実施例２として、中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器について図２を用いて説明する。実施例２の二次元イメージ検出器の構成は、検出シートの構造を除いて基本的に実施例１と同じである。
【００２７】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が４：１）を用いる。この検出シートは半透明であり、その厚さは０．４５ｍｍである。
【００２８】
次に格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図１に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００２９】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００３０】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００３１】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００３２】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに上記ＡＳＴ社製０．４５ｍｍ厚の中性子検出シートを配置する。
【００３３】
２本の波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣは合体して光検出器に接続される。合体された波長シフトファイバから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００３４】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
【００３５】
本中性子イメージ検出器の周囲ピクセルへの蛍光の影響を調べるために、パルス中性子を用いて、ＹＡＧ結晶の中性子散乱実験を行った。３ｍｍ ｘ ３ｍｍ ｘ ３ｍｍのサイズのＹＡＧ結晶を用い、中性子ビームと直角方向に本実施例の中性子イメージ検出器を５０ｃｍの距離設置して単結晶の散乱を測定した。その結果、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、１ピクセルのみ中性子散乱によるピークになることがわかった。確認のため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の断面分布を図１４に示す。一点以外はバックグラウンド計数である。Ｘ軸及びＹ軸とも他のピクセルへの影響がほとんどないことが確認できた。
【００３６】
また、本実施例において、中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして１０Ｂ２Ｏ３を用い焼結して作製した厚さ０．２５ｍｍのＺｎＳ／１０Ｂ２Ｏ３中性子検出シート（ＺｎＳ：ＡｇとＨ３１０ＢＯ３の混合比が３：２）を２枚用い、格子状蛍光検出体の前面と後面の両面に配置し、熱中性子に対する検出効率を測定した。同時計測時間を０．１μｓから３μｓまで変化させて測定した検出効率の結果を図１５に示す。その結果、同時計測時間１μｓの場合前面のみの場合３０％の検出効率が前面と後面の両面に配置した場合４８％に増加し、１．６倍向上することが確認された。
（実施例３）
【００３７】
実施例３として、重粒子線検出シートを用いた他のピクセル型二次元イメージ検出器について、図３を参照して述べる。
【００３８】
実施例１及び２よりさらにピクセルサイズを大きくするため、縦軸及び横軸の反射板の間隔を大きくした場合、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバでは、蛍光体重粒子線検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００３９】
また、反射板の波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、上部に配置されたは波長フトファイバのみに蛍光が吸収されてしまい下部に配置された波長シフトファイバによる蛍光の収集が減少し同時計数測定を行った際の計数損失が大きくなる。また、波長シフトファイバは重粒子線計測のバックグラウンドとなるガンマ線に有感であることから波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、その太さに応じて増加する。以上の要因のため、縦軸及び横軸の反射板の間隔に比較して、波長シフトファイバが円形の時にはその直径が小さい場合、波長シフトファイバが正方形の時にはその一辺の長さが小さい場合、蛍光体重粒子線検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００４０】
本実施例では、ピクセルサイズを大きくするため、反射板の縦軸及び横軸の間隔が９ｍｍの場合について述べる。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ５８５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００４１】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００４２】
次に格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は９ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は９ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ５８５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００４３】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では３ｍｍの位置と６ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径０．８ｍｍとする。
【００４４】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。
【００４５】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００４６】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００４７】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が５７６ｍｍｘ５７６ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例４）
【００４８】
実施例４として、本発明による中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図４を参照して述べる。
【００４９】
実施例１及び２よりさらにピクセルサイズを大きくするため、縦軸及び横軸の反射板の間隔を大きくした場合、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバでは、蛍光体中性子検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００５０】
また、反射板の波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、上部に配置されたは波長フトファイバのみに蛍光が吸収されてしまい下部に配置された波長シフトファイバによる蛍光の収集が減少し同時計数測定を行った際の計数損失が大きくなる。また、波長シフトファイバは中性子計測のバックグラウンドとなるガンマ線に有感であることから波長シフトファイバの太さを円形状ファイバの場合は直径１ｍｍ以上、正方形状ファイバの場合には一辺が１ｍｍ以上とした場合、その太さに応じて増加する。以上の要因のため、縦軸及び横軸の反射板の間隔に比較して、波長シフトファイバが円形の時にはその直径が小さい場合、波長シフトファイバが正方形の時にはその一辺の長さが小さい場合、蛍光体中性子検出シートから放出される蛍光を十分収集することが困難となる。このため、Ｘ軸１本、Ｙ軸１本の波長シフトファイバの数を増加する必要が生ずる。
【００５１】
本実施例では、ピクセルサイズを大きくするため、反射板の縦軸及び横軸の間隔が９ｍｍの場合について述べる。
【００５２】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚使用する。
【００５３】
次に格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は９ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は９ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ５８５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００５４】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では３ｍｍの位置と６ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径０．８ｍｍとする。
【００５５】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は０．９ｍｍとし、正方形部の長さは０．９ｍｍとする。
【００５６】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００５７】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面及び背面の両面に上記ＡＳＴ社製０．４５ｍｍ厚の中性子検出シート２枚を配置する。
【００５８】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用及び横軸用の２本の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００５９】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が５７６ｍｍｘ５７６ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例５）
【００６０】
実施例５として、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を重粒子線検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図５を参照して述べる。
【００６１】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【００６２】
この実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバからの２つの蛍光信号を同時計数処理して重粒子線の位置を決定している。重粒子線が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、重粒子線が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【００６３】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００６４】
次に格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は６ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は６ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３９０ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００６５】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２ｍｍの位置と４ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００６６】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００６７】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００６８】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
【００６９】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００７０】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【００７１】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３８４ｍｍｘ３８４ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例６）
【００７２】
実施例６として、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を中性子検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図６を参照して述べる。
【００７３】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【００７４】
実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバからの２つの蛍光信号を同時計数処理して中性子の位置を決定している。中性子が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、中性子が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【００７５】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。この検出シートは半透明であり、その厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【００７６】
次に格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は６ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は６ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３９０ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００７７】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２ｍｍの位置と４ｍｍの位置に２本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図３に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００７８】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００７９】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００８０】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用の２個の光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。
【００８１】
この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００８２】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【００８３】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３８４ｍｍｘ３８４ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例７）
【００８４】
実施例７として、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を重粒子線検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図７を参照して述べる。
【００８５】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【００８６】
本実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面から放出する蛍光からの２つの蛍光信号を同時計数処理して重粒子線の位置を決定している。重粒子線が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、重粒子線が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【００８７】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。このため、アフターグローの影響を受けることになる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【００８８】
このため、本実施例においては、実施例１における縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面のみから放出される蛍光だけではなく、もう１方の端面からの蛍光も利用するようにしている。
【００８９】
格子状蛍光検出体について説明する。重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【００９０】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００９１】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【００９２】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【００９３】
このように作製した格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみに蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを配置する。
【００９４】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。
【００９５】
このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、重粒子線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【００９６】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【００９７】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例８）
【００９８】
実施例８として、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ蛍光体を中性子検出媒体として用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について、図８を参照して述べる。
【００９９】
蛍光体としてＺｎＳを使用した場合、図に示すように、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓと非常に短いが、発光に伴って遅い寿命成分の蛍光が発生する。遅い成分の蛍光寿命は約７０μｓと長くアフターグローと定義されている。
【０１００】
本実施例では、このＺｎＳ：Ａｇのアフターグローの影響を低減する方法について述べる。上記実施例１においては、縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面から放出する蛍光からの２つの蛍光信号を同時計数処理して重粒子線の位置を決定している。中性子が検出器に高計数率で入射するとアフターグローの蛍光が完全に消滅しない状態となり、中性子が入射した位置以外にアフターグローが強い縦軸と横軸の波長シフトファイバの蛍光信号がランダムに同時計数計測が成立しバックグラウンドの位置として決定される。特に、波長シフトファイバを蛍光の検出に用いた場合、蛍光の検出効率が約３％と非常に小さいため、光検出器による蛍光の検出が一つの光毎に計数（フォトンカウンティング）して行う方法が使用されるために、ランダムに計数されるバックグラウンド計数が増加する。
【０１０１】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。この検出シートは半透明であり、その厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【０１０２】
このため、本実施例においては、実施例１における縦軸１本及び横軸１本の波長シフトファイバの片方の端面のみから放出する蛍光だけでは、もう１方の端面からの蛍光を利用することが特長である。
【０１０３】
格子状蛍光検出体について説明する。中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を図３に示すように等間隔に縦軸方向に配列する。反射板の縦軸方向の間隔は５ｍｍとする。また、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列する。反射板の横軸方向の間隔は５ｍｍとする。反射板の材料は鏡面のアルミニウム板を使用することとし、高さ２ｍｍで長さ３２５ｍｍとし、厚さを０．１５ｍｍとした。
【０１０４】
このように縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１０５】
同様に、横軸方向に配列した反射板の下半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とする。溝は図１に示すように、隣のピクセルに蛍光ができるだけ漏洩しないように半円形正方形状とする。半円形部の直径は１．１ｍｍとし、正方形部の長さは１．１ｍｍとする。
【０１０６】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、短寿命成分の蛍光寿命は３００ｎｓであることから、波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１０７】
波長シフトファイバＢＣＦ−９２ＭＣから波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、一つのチャネルの有感サイズが２ｍｍ ｘ２ｍｍの６４チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ７５４６を用いることができる。縦軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＹ軸決定用パルス信号となる。この２つのＹ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｙ１−１及びＹ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｙ軸の位置が決定し、Ｙ軸パルス信号が出力される。同様に、横軸用波長シフトファイバの両方の端面はそれぞれ２個の光電子増倍管に接続され、蛍光電気信号として出力される。
【０１０８】
出力された各光電気信号は増幅器で増幅された後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、２つのＸ軸決定用パルス信号となる。この２つのＸ軸決定用パルス信号（１番目のピクセルの場合Ｘ１−１及びＸ１−２）について同時計数測定を行い、同時計数が成立した場合Ｘ軸の位置が決定し、Ｘ軸パルス信号が出力される。
【０１０９】
このＹ軸パルス信号及びＸ軸パルス信号について同時計数が成立した場合、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの短寿命成分の蛍光寿命の約３倍の１μｓとする。
【０１１０】
以上のように同時計測測定を３回行うことによりＺｎＳ：Ａｇのアフターグローに起因するランダムに発生するバックグラウンドの発生する確率を低減することを特長とする。
【０１１１】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例９）
【０１１２】
実施例９として、図９を参照して重粒子線検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について説明する。
【０１１３】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【０１１４】
この蛍光体重粒子線検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１１５】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１１６】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図９に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１１７】
同様に、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図９に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた蛍光反射底板と横軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き、蛍光反射底板との密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１１８】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例１と同じなので省略する。
【０１１９】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例１０）
【０１２０】
実施例１０として、図１０を参照して、重粒子線検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について説明する。
【０１２１】
本実施例では重粒子線検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、このＺｎＳ：Ａｇ蛍光体をバインダを用いて３０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で厚さ０．１ｍｍのガラス板に塗布した蛍光体重粒子線検出シートを用いる。また、最下部に配置される蛍光反射底板の材料については鏡面のアルミニウム板を使用する。
【０１２２】
この蛍光体重粒子線検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１２３】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は正方形とし、一辺の長さを１ｍｍとする。
【０１２４】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１０に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１２５】
同様に、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１０に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた蛍光反射底板と横軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、蛍光反射底板との密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１２６】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例１と同じなので省略する。
【０１２７】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、重粒子線に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の重粒子線二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例１１）
【０１２８】
実施例１１として、中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造実施例２を参照して、図１１をもとに本発明による２次元中性子イメージ検出器を説明する。
【０１２９】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【０１３０】
この蛍光体中性子検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体中性子検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１３１】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は円形とし、直径１ｍｍとする。
【０１３２】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１１に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１３３】
同様に、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１１に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように直径は１．１ｍｍの円形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた中性子検出シートと横軸用波長シフトファイバの表面との間には０．５ｍｍの間隔が空き中性子検出シートとの密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１３４】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例２と同じなので省略する。
【０１３５】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
（実施例１２）
【０１３６】
実施例１２として、図１２を参照して中性子検出媒体を用いた本発明に係るピクセル型二次元イメージ検出器の構造について説明する。
【０１３７】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用い、中性子コンバータとして６ＬｉＦを用いバインダ混合し作製した英国ＡＳＴ社製中性子検出シート（ＺｎＳ：Ａｇと６ＬｉＦの混合比が２：１）を用いる。厚さは０．４５ｍｍである。本実施例ではこの中性子検出シートを２枚を格子状蛍光体の前面と後面に配置して使用する。
【０１３８】
この蛍光体中性子検出シートの背後に配置された次に説明する格子状蛍光検出体の縦軸用波長シフトファイバがこの検出シート密着した構成とした場合この密着部分に近い検出シートから放出された蛍光は縦軸用波長シフトファイバに吸収されてしまい、下に配置される横軸用波長シフトファイバに検出される割合が非常に低くなる。この欠点を改善するためには、蛍光体重粒子線検出シートと縦軸用波長シフトファイバとの間に距離をおく必要がある。これを実施例１で実現しようとすると、空けた距離だけの分反射板に隙間ができるため、隣のピクセルへの蛍光の漏洩が生じてしまう。
【０１３９】
波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するサンゴバン社製ＢＣＦ−９２ＭＣを用いる。波長シフトファイバの形状は正方形とし、一辺の長さを１ｍｍとする。
【０１４０】
これを改善するため、本実施例では、縦軸及び横軸の反射板列を構成した格子状構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１２に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより蛍光体中性子検出シートと縦軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、上記した欠点を改善することができる。
【０１４１】
同様に、横軸方向に配列した反射板の上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置、本実施例では２．５ｍｍの位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための空けた構造とする。穴は図１２に示すように、隣のピクセルに蛍光が漏洩しないように一辺が１．１ｍｍの正方形とし、その中心位置は反射板上部より１ｍｍとする。このような構成にすることにより最下部に置かれた蛍光反射底板と横軸用波長シフトファイバの表面との間には約０．５ｍｍの間隔が空き、中性子検出シートとの密着による蛍光集光率の低下を改善することができる。
【０１４２】
このように作製した格子状蛍光検出体の使用方法等以降については実施例１と同じなので省略する。
【０１４３】
縦軸用として反射板を６５枚使用し、波長シフトファイバを６４本使用すると共に、横軸用として反射板を６５枚使用し波長シフトファイバを６４本使用すると、縦軸６４チャネル及び横軸６４チャネル、中性子に対する有感部分が３２０ｍｍｘ３２０ｍｍの大面積の中性子二次元イメージ検出器とすることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバと横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項２】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に中性子が入射することにより蛍光を放出する半透明の蛍光体中性子検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバと横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項３】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバと２本の横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項４】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体中性子検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバと２本の横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項５】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用いた蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する、半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、２本の横軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項６】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に中性子が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体中性子検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、２本の横軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項７】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、また、横軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項８】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に中性子が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体中性子検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、また、横軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項において、前記溝の代わりに、波長シフトファイバが円形をしている場合には、円状の穴を縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分に、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分に形成することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項において、前記溝の代わりに、波長シフトファイバが正方形をしている場合には、正方形状の穴を縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分に、正方形状の穴を横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分に形成することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項１】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバと横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項２】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に中性子が入射することにより蛍光を放出する半透明の蛍光体中性子検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバと横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項３】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバと２本の横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項４】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体中性子検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバと２本の横軸検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ光検出器で検出して、縦軸パルス信号と横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項５】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用いた蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する、半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、２本の横軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項６】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための２つの溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔を３分の１に分割した２つの位置に蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に中性子が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体中性子検出シートを配置し、２本の縦軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、２本の横軸検出用波長シフトファイバからの蛍光をそれぞれ光検出器で検出して２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項７】
重粒子線が入射すると蛍光を放出する蛍光体重粒子線検出シートからの蛍光を反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に重粒子線が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体重粒子線検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、また、横軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより重粒子線の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項８】
中性子が入射すると蛍光を放出する蛍光体に中性子コンバータである６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した蛍光体中性子検出シートからの蛍光反射する反射板を等間隔に縦軸方向に配列し、この反射板列に直角に蛍光を反射する反射板を等間隔に横軸に配列し反射板列を構成した格子状ピクセル構造体において、縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分の位置で、かつ縦軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する縦軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造とし、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分の位置で、かつ横軸間隔の中心位置に１本の蛍光を検出する横軸検出用波長シフトファイバを通すための溝をあけた構造として格子状蛍光検出体を構成し、この格子状蛍光検出体の前面のみ、あるいは前面と背面の両面に中性子が入射することにより蛍光を放出する半透明の前記蛍光体中性子検出シートを配置し、縦軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に縦軸パルス信号とし、また、横軸検出用波長シフトファイバの両端から波長変換されて放出される蛍光をそれぞれ２つの光検出器で検出し、２つのパルス信号とし同時計数測定を行い成立した時に横軸パルス信号とし、この縦軸パルス信号と横軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより中性子の入射位置を決定することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項において、前記溝の代わりに、波長シフトファイバが円形をしている場合には、円状の穴を縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分に、横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分に形成することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項において、前記溝の代わりに、波長シフトファイバが正方形をしている場合には、正方形状の穴を縦軸方向に配列した反射板の上半分または下半分に、正方形状の穴を横軸方向に配列した反射板の下半分または上半分に形成することを特徴としたピクセル型二次元イメージ検出器。
【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２０１１−１４１２３９（Ｐ２０１１−１４１２３９Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１８２（Ｐ２０１０−３１８２）
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（３９００２１１８６）株式会社秩父富士 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（３９００２１１８６）株式会社秩父富士 (54)
【Ｆターム（参考）】
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