放射線方向性検出器及び放射線モニタリング方法、装置
【課題】検出器の軽量化、放射線の検出効率の向上、半周又は全周方向の計測による検出情報の精緻化、設定の簡易化による操作性の向上を図る。
【解決手段】放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器であって、周方向から入射する放射線に対して互いに影を形成するよう、周方向に少なくとも一部を重ねて配設された、同じ材質からなり、あるシンチレータの発光が他のシンチレータに入射しないようにされた複数のシンチレータ（４１、４２、４３）（１０１、１０２、１０３）と、各シンチレータと光学的に接合された受光面を有する受光素子（５１、５２、５３）（１１１、１１２、１１３）とを備え、各シンチレータにおける、直接入射する放射線と他のシンチレータの影になって間接的に入射する放射線の割合の組合せが、周方向における入射方向により異なるようにする。
【解決手段】放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器であって、周方向から入射する放射線に対して互いに影を形成するよう、周方向に少なくとも一部を重ねて配設された、同じ材質からなり、あるシンチレータの発光が他のシンチレータに入射しないようにされた複数のシンチレータ（４１、４２、４３）（１０１、１０２、１０３）と、各シンチレータと光学的に接合された受光面を有する受光素子（５１、５２、５３）（１１１、１１２、１１３）とを備え、各シンチレータにおける、直接入射する放射線と他のシンチレータの影になって間接的に入射する放射線の割合の組合せが、周方向における入射方向により異なるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力産業、放射線医療、放射線工業計測、非破壊検査等のように、放射性物質や放射線を使用する分野で、周方向から入射するガンマ線やベータ線等の放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器、及び、放射線モニタリング方法、装置に係り、特に、原子力発電所等の原子力設備の周囲で環境への放射線の漏れを検知するモニタリングポストに用いるのに好適な、広い指向性を有する放射線方向性検出器、及び、該検出器を用いた放射線モニタリング方法、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーベイメータやモニタリングポストとして用いる従来のガンマ線検出器は、単位時間当たりの計数である計数率、あるいは、単位時間当たりの線量である線量率を求めるものであった。
【０００３】
そこで、放射線の飛来する方向という重要な情報を計測するためには、ガンマ線検出器に大きく重い鉛製のコリメータを装着し、該鉛コリメータを通過した一方向からのガンマ線のみに感度を得る方法が採られていた。しかしながら、この方法では、鉛製のコリメータが重量物となり、検出器が大きくなって、可搬性が損なわれるという問題があった。又、検出器の一部からしかガンマ線が入射しないため、その場の（全方向から入射する）放射線の計数率、線量率が求まらないという問題もあった。
【０００４】
このような問題を解決する目的で、例えば特許文献１に記載されているように、図１に示す如く、前方に５ｍｍ等の平板状の薄いプラスチックシンチレータ３２、その後方にＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ３４を接合し、ガンマ線が入射した時に生じる電気パルスの大きさや、立上り、立下り等の形状特性の関係から、指向性を生じさせる放射線検出器３０も開発されている。図３において、３６は光電変換素子、３８は遮光ケースである。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６６２７５号公報
【非特許文献１】放医研ＮＥＷＳ ９月号、Ｎｏ．９４、２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、（１）プラスチックシンチレータ３２は密度が小さく、例えばＣｓ１３７の６６２ｋｅＶのガンマ線が前方から入射した場合、前記プラスチックシンチレータ３２が反応する確率は、例えばモンテカルロシミュレーション法の公開コードＥＧＳ４を用いた計算結果では、高々５％程度であり、９５％は何の反応も起さず後方のＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ３４に入り、原理的に計算できない状態となる。即ち、ガンマ線の検出効率が小さいという問題が発生する。又、（２）入射角度によって応答の感度が大きく異なる。即ち、プラスチックシンチレータ３２と対面する前方方向には感度が高いが、２０度以上、横方向になると急激に感度が低下するため、広い指向性が必要なモニタリングポスト等には向かない。更に、（３）指向性設定の際には、電気パルスの大きさや形状という複雑な要素を認識する別途操作が必要である。又、（４）検出器の後方には全く感度が無い。更に、（５）その場の放射線の計数率、線量率が求まらないという問題もあった。
【０００７】
このような問題を解決するべく、発明者は、参考文献１に示すような放射線検出器を開発した。本発明は、同一課題に対して参考文献１とは別方法の装置によって解決を図ったものである。
【０００８】
本発明は、参考文献１と同様に、検出器の軽量化、放射線の検出効率の向上、半周又は全周方向の計測による検出情報の精緻化、設定の簡易化による操作性の向上を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器であって、周方向から入射する放射線に対して互いに影を形成するよう、周方向に少なくとも一部を重ねて配設された、同じ材質からなり、あるシンチレータの発光が他のシンチレータに入射しないようにされた複数のシンチレータと、各シンチレータと光学的に接合された受光面を有する受光素子とを備え、各シンチレータにおける、直接入射する放射線と他のシンチレータの影になって間接的に入射する放射線の割合の組合せが、周方向における入射方向により異なるようににして、前記課題を解決したものである。
【００１０】
又、前記シンチレータを２つとし、０度から１８０度の半周に亘る入射方向を検出可能としたものである。
【００１１】
あるいは、前記シンチレータを３つ以上とし、０度から３６０度の全周に亘る入射方向を検出可能としたものである。
【００１２】
又、前記シンチレータを、単一のシンチレータを周方向に複数に分割して形成したものとして、特性を揃えると共に、製造を容易としたものである。
【００１３】
又、前記各シンチレータに、それぞれ増幅率が互いに異なる増幅器を接続し、該増幅器に単一のＡ／Ｄ変換器を接続し、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器を接続して、安価に分析可能としたものである。
【００１４】
又、前記各シンチレータに、それぞれ増幅器を接続し、各増幅器に、変換率が互いに異なるＡ／Ｄ変換器を接続し、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器を接続して、同じく安価に分析可能としたものである。
【００１５】
あるいは、前記各シンチレータに、それぞれ増幅器を接続し、各増幅器に、それぞれＡ／Ｄ変換器を接続し、各Ａ／Ｄ変換器、それぞれ波高分析器を接続して、高精度の分析を可能としたものである。
【００１６】
本発明は、又、前記の放射線方向性検出器を用いることを特徴とする放射線モニタリング方法を提供するものである。
【００１７】
又、前記の放射線方向性検出器を備えたことを特徴とする放射線モニタリング装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、０度から１８０度の半周あるいは０度から３６０度の全周範囲において、入射方向を直接数値で得ることができ、しかも方向による感度も安定している検出器を得ることができる。又、比率を設定することにより任意の指向性を持たせることができ、警報付のサーベイメータを実現できる。更に、鉛製のコリメータが不要であるため、軽量化でき可搬性に優れている。又、複数の検出器に対する入射方向を知ることにより、線源の位置を特定することもできる。従って、放射線管理、防護、モニタリングの観点から、平常時、非常時において有効な検出装置となり得る。特に、同じシンチレータを用いた場合には、線量評価も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
本発明の第１実施形態にかかるガンマ線方向性検出器の検出部４０は、図２（斜視図）、図３（Ａ）（平面図）、図３（Ｂ）（正面から見た断面図）及び図４（接合シンチレータの分解斜視図）に示す如く、高密度で発光効率の高い１２０度の頂角を持つ扇形シンチレータ４１、４２、４３を接合して円柱状に形成された接合シンチレータ４４と、該接合シンチレータ４４と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子５１、５２、５３を備えている。
【００２１】
各扇形シンチレータ４１、４２、４３の境界面には、あるシンチレータの発光が、他のシンチレータに入射するのを防止するための反射材４５、４６が介装されている。このように反射材を用いた場合は、あるシンチレータの発光を、そのシンチレータ内に反射して戻すことができ、検出効率が高い。なお、シンチレータ間の干渉を防止する方法は、これに限定されず、例えば吸収材を用いたり、間を空けて空気を介在させ、シンチレータ内面で全反射するようにしても良い。
【００２２】
前記検出部４０の外周は、ガンマ線は透過するが光を通さない筒状ケース（図示省略）で覆われている。
【００２３】
前記検出部４０には、図５に詳細に示す如く、前記シンチレータ４１と受光素子５１で構成される検出器６１、前記シンチレータ４２と受光素子５２で構成される検出器６２、前記シンチレータ４３と受光素子５３で構成される検出器６３が内蔵され、各検出器６１、６２、６３に電力を供給する電源装置６０と、各検出器６１、６２、６３の出力信号を入力し、増幅の後、Ａ／Ｄ変換してスペクトルを得る制御装置７０と、前記スペクトルから光電ピークを計数するピーク計算ソフト８１、及び、それぞれのシンチレータ４１、４２、４３に起因する光電ピークの計数値の比率Ｒを求め、入射方向を出力する比率計算ソフト８２がインストールされたコンピュータ（ＣＰＵ）８０と、該ＣＰＵ８０により計算された入射方向を表示する入射方向表示器９０と、予め警報を発生する入射方向の範囲を前記比率Ｒにより設定するための警報設定器９１と、前記比率Ｒが該範囲に入ったときに警報を発生する警報器９２とが接続されている。
【００２４】
前記制御装置７０は、例えば図６に示す如く、増幅率が互いに異なる、シンチレータと同じ３つの増幅器７１、７２、７３と、単一のＡ／Ｄ変換器７４と、シンチレータ数と同じ３チャネル以上のマルチチャネル波高分析器７７を備えている。
【００２５】
以下、第１実施形態の作用を説明する。
【００２６】
本実施形態では、１種類のシンチレータを１２０度の頂角を持つ３つのシンチレータ４１、４２、４３に分割し、分割面に反射材４５、４６を塗布し、互いに接続して１つの接合シンチレータ４４を形成し、且つ、各シンチレータ４１、４２、４３をそれぞれ受光素子５１、５２、５３の受光面と光学的に結合して検出部４０を構成している。
【００２７】
前記高密度の扇形シンチレータ４１、４２、４３としては、例えば、ガンマ線に対して検出効率の高いＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いて、０度から３６０度の全周方向に対して有効に指向性を有する検出器を構成することができる。
【００２８】
このように、シンチレータ４１、４２、４３に、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いれば、プラスチックシンチレータと比較してガンマ線に対して検出効率が高く、光電効果の確率も高くなる。
【００２９】
今、図７（Ａ）の平面図における接合シンチレータ４４の周方向の位置を、接合シンチレータ４４の左方向を０度とし、反時計周りに廻って同右方向を１８０度と、１周した方向を３６０度する。図７（Ａ）に示す如く、接合シンチレータ４４の６０度方向からガンマ線が入射すると、あるものはシンチレータ４１で光電効果を起し、あるものはシンチレータ４１では反応せずに透過し、シンチレータ４２、４３で光電効果を起す。各シンチレータ４１、４２、４３の光電効果による光パルスは、対応する受光素子５１、５２、５３でそれぞれ電荷パルスに変換され、制御装置７０に出力される。
【００３０】
制御装置７０を構成する、増幅器７１、７２、７３と、Ａ／Ｄ変換器７４と、波高分析器７７を含む全体の処理手順を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
ガンマ線やベータ線等の放射線がシンチレータ４１、４２、４３に入射すると発光し光パルスを生じる（ステップ１０００）。この光パルスを受光素子５１、５２、５３で検出して光電変換し（ステップ１０１０）、その微弱なアナログ電気出力信号を増幅器７１、７２、７３で所定の増幅率で増幅し（ステップ１０２０）、更に、その増幅信号をＡ／Ｄ変換器７４でＡ／Ｄ変換することで光パルスの強度に対応したデジタル信号を得（ステップ１０３０）、そのデジタル信号をマルチチャネル波高分析器７７で分析して、ピーク４１Ｐ、４２Ｐ、４３Ｐを得る（ステップ１０４０）。
【００３２】
ここで、受光素子は、一つの光電子増倍管で構成されたものに限らず、多数の光電子増倍管で構成されていて多数のシンチレータの発光を同時に検出し、その各受光素子位置を示す電気信号を出力するマルチアノード光電子増倍管等も含む。
【００３３】
前記シンチレータ４１、４２、４３は全て同じ材質なので、そのままでは後段の波高分析器７７で識別できない。そこで、本実施形態では、図６に示した如く、制御装置７０内の増幅器７１、７２、７３の増幅率を変えることで、Ａ／Ｄ変換器７４でＡ／Ｄ変換した後に、単一のマルチチャネル波高分析器７７で識別を可能とし、コストダウンを図っている。なお、単一のマルチチャネル波高分析器の代わりに、シンチレータに対応する数のシングルチャネル波高分析器を用いても良い。
【００３４】
即ち、それぞれの電荷パルスは増幅器７１，７２，７３に入り、増幅器７１の増幅率の比率を１００％とすると、増幅器７２は例えば５０％、増幅器７３は例えば２５％として、Ａ／Ｄ変換器７４に入る。ここで、増幅器における電荷パルス量と波高値の関係（＝増幅率）、及び、Ａ／Ｄ変換器における波高値とデジタル数値の関係（＝変換率）は、いずれも任意に設定可能とすることができる。
【００３５】
次にＡ／Ｄ変換機７４でデジタル化されて、波高分析器７７でスペクトル７７Ｓが得られる。なお、図６に示した波高分析器７７では、理解を容易とするため波高分析した結果のスペクトルを表示しているが、実際には、波高分析器７７でスペクトルを表示する機能は無くても良い。
【００３６】
次に、既に実用化されているピーク計算ソフト８１で各ピークの計数値を求め、例えばシンチレータ４１によるピーク４１Ｐ、シンチレータ４２によるピーク４２Ｐ、シンチレータ４３によるピーク４３Ｐの計数を求める。その計数値をＡ、Ｂ、Ｃとして、比率計算ソフト８２でその合計値を求め、比率Ｒ＝（Ａ／Ｔ，Ｂ／Ｔ，Ｃ／Ｔ）を計算する。図７（Ａ）に示した如く、入射方向６０度からガンマ線が入射すると、シンチレータ４１に対して影となるもの、即ち遮蔽材になるものは無く、ガンマ線が直接入射するため、ピーク４１Ｐの計数値は最も大きくなり、シンチレータ４１の影になるシンチレータ４２、４３のピーク４２Ｐ、４３Ｐの計数値は小さくなる。例えばＲ＝（３／５、１／５、１／５）が得られる。
【００３７】
次に図７（Ｂ）のように、入射方向３００度からガンマ線が入射すると、シンチレータ４３に対して影となるもの、即ち遮蔽材になるものは無く、ガンマ線が直接入射するためのピーク４３Ｐの計数値は最も大きくなり、シンチレータ４３の影になるシンチレータ４１、４２で計数されるピーク４１Ｐ、４２Ｐの計数値は小さくなって、例えばＲ＝（１／５、１／５、３／５）が得られる。
【００３８】
０度から３６０度の範囲で、各比率Ｒは、この例では１／５から３／５の範囲となる。
【００３９】
このように０度方向から３６０度方向に対して直接入射と間接入射の割合が変わり、それに伴い、各比率Ｒが、図９のグラフ４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇのように変化する。従って、逆に、この比率Ｒの組合せを求めることによって、ガンマ線の入射方向を知ることができる。
【００４０】
更に、警報設定器９１で警報を発生する比率Ｒの範囲を設定すれば、その方向からガンマ線が入射した場合に、警報器９２から警報を発生することが可能である。
【００４１】
本実施形態においては、シンチレータの数を３としているので、０度から３６０度の全周方向の検出が可能である。なお、シンチレータ数は３に限定されず、０度から１８０度の半周方向の検出で良い場合は、シンチレータの数は２でも良い。又、４以上としても良い。
【００４２】
接合シンチレータ４４の形状も、円柱形状に限定するものではなく、四角柱や、図１０（Ａ）に例示する六角柱等の多角柱、楕円柱、又は、図１０（Ｂ）に例示するような中空のドーナッツ状とし、その内側に受光素子５１、５２、５３を配置したものであってもよい。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態に係るガンマ線方向性検出器を説明すると、第１実施形態に係るガンマ線方向性検出器では増幅器７１、７２、７３の増幅率を変えたが、本実施形態では、図１１に示す如く、一定（例えば全て１００％）とし、Ａ／Ｄ変換器７４、７５、７６の変換率を変えることでＡ／Ｄ変換した後に、単一のマルチチャネル波高分析器７７で識別を可能とし、コストダウンを図っている。
【００４４】
次に、図１２を用いて信号処理の更に他の方法が採用された第３実施形態を説明すると、受光素子４１、４２、４３で電荷パルスが作られ、それぞれの電荷パルスは、図１２に示す如く、同じ増増率（例えば１００％）の増幅器７１、７２、７３に入り、それぞれ独立したＡ／Ｄ変換器７４、７５、７６に入る。次にデジタル化されたシングルチャネル波高分析器７７、７８、７９でスペクトルが得られる。次に、既に実用化されているピーク計算ソフト８２でその合計値Ｔを求め、比率Ｒ＝（Ａ／Ｔ、Ｂ／Ｔ、Ｃ／Ｔ）を計算する。以下、前述のようにガンマ線入射方向が分かり、警報設定が可能である。
【００４５】
次に、本発明の第４実施形態に係るガンマ線方向性検出器を説明すると、その検出部１００は、図１３（Ａ）（平面図）及び図１３（Ｂ）（正面から見た断面図）に示す如く、円柱状シンチレータ１０１と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子１１１、円柱状シンチレータ１０２と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子１１２、円柱状シンチレータ１０３と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子１１３を周方向に配置したものである。
【００４６】
作用は、図９の曲線形状が複雑化する他は第１実施形態と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【実施例】
【００４７】
図１、図４に示した第１実施形態において、直径７５ｍｍで厚さ５０ｍｍの頂角１２０度の扇形柱のＮａＩ（Ｔ１）シンチレータ４１、４２、４３に薄いアルミ箔を光の反射材４５、４６として貼り、各シンチレータを結合し、接合シンチレータ４４とし、２５ｍｍ径の光電子増倍管を受光素子５１、５２、５３として検出部４０を構成した。検出部４０のケースの材質は、シンチレータが発した光に対して外乱となる可視光線や紫外線を遮蔽するアルミニウム、あるいはステンレス等である。
【００４８】
電源装置６０から検出部６１、６２、６３に８００Ｖ程度の高電圧を供給した。
【００４９】
ここで、一般のサーベイメータ等の校正に使用したり、工業計測装置、非破壊検査装置等で使用される代表的なガンマ線源であるＣｓ１３７を用意した。放射能強度は微弱な３．７ＭＢｑとした。
【００５０】
前記線源をシンチレータ接合面中心から１００ｃｍの位置に設置し、円柱軸に対する周方向において、０度から３６０度まで回転させ、各方向につき３００秒間計数した。この条件は、実際的には、通常の強度３７ＧＢｑの線源が１０ｍ離れた位置にあり、３秒間計数する場合と、接合シンチレータ４４に入射するガンマ線数は同じとなる。
【００５１】
６０度からガンマ線が入射した場合について動作を説明する。同時に飛来するガンマ線の多くはＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ４１で反応し、その反応の中で光電効果によって一定の強度の光パルスが発生する。該光パルスは、受光素子である光電子増倍管５１でその強度に比例した電荷パルスに変換され出力される。この出力は制御装置７０内の増幅器７１で比例増幅される。該増幅器７１からの出力は、図１４に示すスペクトル中の高チャネル領域にピーク４１Ｐを作る。一方、ガンマ線のあるものはシンチレータ４１を透過し、シンチレータ４２、４３において、前述の光電効果を起し、スペクトルの中、低チャネル領域にピーク４２Ｐ、４３Ｐを作る。従って、ＣＰＵ８０に内蔵された汎用のピーク計算ソフト８１によって、ピークを認識し、これらのピークの計数値を求めることができる。そして、該ＣＰＵ８０に内蔵された比率計算ソフト８１によって、比率Ｒを計算する。
【００５２】
次に３００度からガンマ線が入射した場合を考える。この場合、シンチレータ４３に直接ガンマ線が入射するため、大きなピーク４３Ｐが生じ、大きな計数値となる。逆に、シンチレータ４１、４２には間接的にガンマ線が入射するためピーク４１Ｐ、４２Ｐは小さくなる。同様に比率Ｒを計算することができる。
【００５３】
このような比率Ｒと入射方向の関係は図９に示した如く、グラフ４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇが得られる。測定によって比率Ｒ＝（Ａ／Ｔ、Ｂ／Ｔ、Ｃ／Ｔ）が求まるので、グラフより入射方向が特定できる。
【００５４】
又、警報設定器９１で比率Ｒの範囲を設定すれば、その範囲に比率Ｒが入った場合、警報器９２で警報を発生する。
【００５５】
このように、入射方向を数値で得ると共に、警報を発生する機能を有する。
【００５６】
本実施例ではＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いているが、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ、あるいは、ＢＧＯシンチレータや他のシンチレータで置き換えることも可能である。
【００５７】
前記結合シンチレータ４４の直径は、実施例のように７５ｍｍとするのが、６６２ｋｅＶの137ＣＳを中心とする５０〜２０００ｋｅＶの広範囲のエネルギを検出できて望ましいが、高エネルギ（１３３３ｋｅＶ）の60Ｃｏ等を検出する場合は、大径の１００ｍｍとし、逆に低エネルギ（６０ｋｅＶ）の241Ａｍ等を検出する場合は、小径の５０ｍｍとすることが、図９に示したグラフの振幅を大きくできて望ましい。
【００５８】
又、各シンチレータと受光素子の受光面との光学的な接合は、直接接合する構成が構造的には容易であるが、光ファイバ等を介して間接接合することも可能である。
【００５９】
本発明の検出器は、図１５（Ａ）（平面図）及び図１５（Ｂ）（正面図）に示す如く、三脚やポール等の固定手段２０２の上に取り付け、原子力設備２１０の周囲に多数設ける広指向性のガンマ線モニタリングポスト２０４として使用することができる。又、やはり広指向性のガンマ線サーベイメータとして使用することもできる。
【００６０】
なお、検出対象はガンマ線に限定されず、マイカ等を用いることによって、ベータ線の方向検出にも適用できる。この場合には、表面汚染の場所を迅速に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】特許文献１に記載された放射線検出器を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態の構成を示す斜視図
【図３】同じく（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図
【図４】同じくシンチレータ部分の分解斜視図
【図５】同じく測定装置の構成を示すブロック図
【図６】同じく制御装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の測定原理を説明するための平面図
【図８】第１実施形態の作用を示すフローチャート
【図９】同じく入射方向と比率の関係の例を示す線図
【図１０】接合シンチレータの変形例を示す平面図
【図１１】本発明の第２実施形態の測定装置の構成を示すブロック図
【図１２】同じく第３実施形態の測定装置の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の第４実施形態の構成を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図
【図１４】第１実施形態の実施例のスペクトル図
【図１５】本発明の応用例の構成を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図
【符号の説明】
【００６２】
４０…検出部
４１、４２、４３…扇形シンチレータ
４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇ…グラフ
４１Ｐ、４２Ｐ、４３Ｐ…ピーク
４４…接合シンチレータ
４５、４６…反射材
５１、５２、５３、１１１、１１２、１１３…受光素子
６１、６２、６３…検出器
７０…制御装置
７１、７２、７３…増幅器
７４、７５、７６…Ａ／Ｄ変換器
７７、７８、７９…波高分析器
８０…コンピュータ（ＣＰＵ）
８１…ピーク計算ソフト
８２…比率計算ソフト
９０…入射方向表示器
１０１、１０２、１０３…円柱状シンチレータ
２００…検出器
２０２…固定手段
２０４…モニタリングポスト
２１０…原子力設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力産業、放射線医療、放射線工業計測、非破壊検査等のように、放射性物質や放射線を使用する分野で、周方向から入射するガンマ線やベータ線等の放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器、及び、放射線モニタリング方法、装置に係り、特に、原子力発電所等の原子力設備の周囲で環境への放射線の漏れを検知するモニタリングポストに用いるのに好適な、広い指向性を有する放射線方向性検出器、及び、該検出器を用いた放射線モニタリング方法、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーベイメータやモニタリングポストとして用いる従来のガンマ線検出器は、単位時間当たりの計数である計数率、あるいは、単位時間当たりの線量である線量率を求めるものであった。
【０００３】
そこで、放射線の飛来する方向という重要な情報を計測するためには、ガンマ線検出器に大きく重い鉛製のコリメータを装着し、該鉛コリメータを通過した一方向からのガンマ線のみに感度を得る方法が採られていた。しかしながら、この方法では、鉛製のコリメータが重量物となり、検出器が大きくなって、可搬性が損なわれるという問題があった。又、検出器の一部からしかガンマ線が入射しないため、その場の（全方向から入射する）放射線の計数率、線量率が求まらないという問題もあった。
【０００４】
このような問題を解決する目的で、例えば特許文献１に記載されているように、図１に示す如く、前方に５ｍｍ等の平板状の薄いプラスチックシンチレータ３２、その後方にＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ３４を接合し、ガンマ線が入射した時に生じる電気パルスの大きさや、立上り、立下り等の形状特性の関係から、指向性を生じさせる放射線検出器３０も開発されている。図３において、３６は光電変換素子、３８は遮光ケースである。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６６２７５号公報
【非特許文献１】放医研ＮＥＷＳ ９月号、Ｎｏ．９４、２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、（１）プラスチックシンチレータ３２は密度が小さく、例えばＣｓ１３７の６６２ｋｅＶのガンマ線が前方から入射した場合、前記プラスチックシンチレータ３２が反応する確率は、例えばモンテカルロシミュレーション法の公開コードＥＧＳ４を用いた計算結果では、高々５％程度であり、９５％は何の反応も起さず後方のＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ３４に入り、原理的に計算できない状態となる。即ち、ガンマ線の検出効率が小さいという問題が発生する。又、（２）入射角度によって応答の感度が大きく異なる。即ち、プラスチックシンチレータ３２と対面する前方方向には感度が高いが、２０度以上、横方向になると急激に感度が低下するため、広い指向性が必要なモニタリングポスト等には向かない。更に、（３）指向性設定の際には、電気パルスの大きさや形状という複雑な要素を認識する別途操作が必要である。又、（４）検出器の後方には全く感度が無い。更に、（５）その場の放射線の計数率、線量率が求まらないという問題もあった。
【０００７】
このような問題を解決するべく、発明者は、参考文献１に示すような放射線検出器を開発した。本発明は、同一課題に対して参考文献１とは別方法の装置によって解決を図ったものである。
【０００８】
本発明は、参考文献１と同様に、検出器の軽量化、放射線の検出効率の向上、半周又は全周方向の計測による検出情報の精緻化、設定の簡易化による操作性の向上を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器であって、周方向から入射する放射線に対して互いに影を形成するよう、周方向に少なくとも一部を重ねて配設された、同じ材質からなり、あるシンチレータの発光が他のシンチレータに入射しないようにされた複数のシンチレータと、各シンチレータと光学的に接合された受光面を有する受光素子とを備え、各シンチレータにおける、直接入射する放射線と他のシンチレータの影になって間接的に入射する放射線の割合の組合せが、周方向における入射方向により異なるようににして、前記課題を解決したものである。
【００１０】
又、前記シンチレータを２つとし、０度から１８０度の半周に亘る入射方向を検出可能としたものである。
【００１１】
あるいは、前記シンチレータを３つ以上とし、０度から３６０度の全周に亘る入射方向を検出可能としたものである。
【００１２】
又、前記シンチレータを、単一のシンチレータを周方向に複数に分割して形成したものとして、特性を揃えると共に、製造を容易としたものである。
【００１３】
又、前記各シンチレータに、それぞれ増幅率が互いに異なる増幅器を接続し、該増幅器に単一のＡ／Ｄ変換器を接続し、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器を接続して、安価に分析可能としたものである。
【００１４】
又、前記各シンチレータに、それぞれ増幅器を接続し、各増幅器に、変換率が互いに異なるＡ／Ｄ変換器を接続し、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器を接続して、同じく安価に分析可能としたものである。
【００１５】
あるいは、前記各シンチレータに、それぞれ増幅器を接続し、各増幅器に、それぞれＡ／Ｄ変換器を接続し、各Ａ／Ｄ変換器、それぞれ波高分析器を接続して、高精度の分析を可能としたものである。
【００１６】
本発明は、又、前記の放射線方向性検出器を用いることを特徴とする放射線モニタリング方法を提供するものである。
【００１７】
又、前記の放射線方向性検出器を備えたことを特徴とする放射線モニタリング装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、０度から１８０度の半周あるいは０度から３６０度の全周範囲において、入射方向を直接数値で得ることができ、しかも方向による感度も安定している検出器を得ることができる。又、比率を設定することにより任意の指向性を持たせることができ、警報付のサーベイメータを実現できる。更に、鉛製のコリメータが不要であるため、軽量化でき可搬性に優れている。又、複数の検出器に対する入射方向を知ることにより、線源の位置を特定することもできる。従って、放射線管理、防護、モニタリングの観点から、平常時、非常時において有効な検出装置となり得る。特に、同じシンチレータを用いた場合には、線量評価も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
本発明の第１実施形態にかかるガンマ線方向性検出器の検出部４０は、図２（斜視図）、図３（Ａ）（平面図）、図３（Ｂ）（正面から見た断面図）及び図４（接合シンチレータの分解斜視図）に示す如く、高密度で発光効率の高い１２０度の頂角を持つ扇形シンチレータ４１、４２、４３を接合して円柱状に形成された接合シンチレータ４４と、該接合シンチレータ４４と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子５１、５２、５３を備えている。
【００２１】
各扇形シンチレータ４１、４２、４３の境界面には、あるシンチレータの発光が、他のシンチレータに入射するのを防止するための反射材４５、４６が介装されている。このように反射材を用いた場合は、あるシンチレータの発光を、そのシンチレータ内に反射して戻すことができ、検出効率が高い。なお、シンチレータ間の干渉を防止する方法は、これに限定されず、例えば吸収材を用いたり、間を空けて空気を介在させ、シンチレータ内面で全反射するようにしても良い。
【００２２】
前記検出部４０の外周は、ガンマ線は透過するが光を通さない筒状ケース（図示省略）で覆われている。
【００２３】
前記検出部４０には、図５に詳細に示す如く、前記シンチレータ４１と受光素子５１で構成される検出器６１、前記シンチレータ４２と受光素子５２で構成される検出器６２、前記シンチレータ４３と受光素子５３で構成される検出器６３が内蔵され、各検出器６１、６２、６３に電力を供給する電源装置６０と、各検出器６１、６２、６３の出力信号を入力し、増幅の後、Ａ／Ｄ変換してスペクトルを得る制御装置７０と、前記スペクトルから光電ピークを計数するピーク計算ソフト８１、及び、それぞれのシンチレータ４１、４２、４３に起因する光電ピークの計数値の比率Ｒを求め、入射方向を出力する比率計算ソフト８２がインストールされたコンピュータ（ＣＰＵ）８０と、該ＣＰＵ８０により計算された入射方向を表示する入射方向表示器９０と、予め警報を発生する入射方向の範囲を前記比率Ｒにより設定するための警報設定器９１と、前記比率Ｒが該範囲に入ったときに警報を発生する警報器９２とが接続されている。
【００２４】
前記制御装置７０は、例えば図６に示す如く、増幅率が互いに異なる、シンチレータと同じ３つの増幅器７１、７２、７３と、単一のＡ／Ｄ変換器７４と、シンチレータ数と同じ３チャネル以上のマルチチャネル波高分析器７７を備えている。
【００２５】
以下、第１実施形態の作用を説明する。
【００２６】
本実施形態では、１種類のシンチレータを１２０度の頂角を持つ３つのシンチレータ４１、４２、４３に分割し、分割面に反射材４５、４６を塗布し、互いに接続して１つの接合シンチレータ４４を形成し、且つ、各シンチレータ４１、４２、４３をそれぞれ受光素子５１、５２、５３の受光面と光学的に結合して検出部４０を構成している。
【００２７】
前記高密度の扇形シンチレータ４１、４２、４３としては、例えば、ガンマ線に対して検出効率の高いＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いて、０度から３６０度の全周方向に対して有効に指向性を有する検出器を構成することができる。
【００２８】
このように、シンチレータ４１、４２、４３に、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いれば、プラスチックシンチレータと比較してガンマ線に対して検出効率が高く、光電効果の確率も高くなる。
【００２９】
今、図７（Ａ）の平面図における接合シンチレータ４４の周方向の位置を、接合シンチレータ４４の左方向を０度とし、反時計周りに廻って同右方向を１８０度と、１周した方向を３６０度する。図７（Ａ）に示す如く、接合シンチレータ４４の６０度方向からガンマ線が入射すると、あるものはシンチレータ４１で光電効果を起し、あるものはシンチレータ４１では反応せずに透過し、シンチレータ４２、４３で光電効果を起す。各シンチレータ４１、４２、４３の光電効果による光パルスは、対応する受光素子５１、５２、５３でそれぞれ電荷パルスに変換され、制御装置７０に出力される。
【００３０】
制御装置７０を構成する、増幅器７１、７２、７３と、Ａ／Ｄ変換器７４と、波高分析器７７を含む全体の処理手順を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
ガンマ線やベータ線等の放射線がシンチレータ４１、４２、４３に入射すると発光し光パルスを生じる（ステップ１０００）。この光パルスを受光素子５１、５２、５３で検出して光電変換し（ステップ１０１０）、その微弱なアナログ電気出力信号を増幅器７１、７２、７３で所定の増幅率で増幅し（ステップ１０２０）、更に、その増幅信号をＡ／Ｄ変換器７４でＡ／Ｄ変換することで光パルスの強度に対応したデジタル信号を得（ステップ１０３０）、そのデジタル信号をマルチチャネル波高分析器７７で分析して、ピーク４１Ｐ、４２Ｐ、４３Ｐを得る（ステップ１０４０）。
【００３２】
ここで、受光素子は、一つの光電子増倍管で構成されたものに限らず、多数の光電子増倍管で構成されていて多数のシンチレータの発光を同時に検出し、その各受光素子位置を示す電気信号を出力するマルチアノード光電子増倍管等も含む。
【００３３】
前記シンチレータ４１、４２、４３は全て同じ材質なので、そのままでは後段の波高分析器７７で識別できない。そこで、本実施形態では、図６に示した如く、制御装置７０内の増幅器７１、７２、７３の増幅率を変えることで、Ａ／Ｄ変換器７４でＡ／Ｄ変換した後に、単一のマルチチャネル波高分析器７７で識別を可能とし、コストダウンを図っている。なお、単一のマルチチャネル波高分析器の代わりに、シンチレータに対応する数のシングルチャネル波高分析器を用いても良い。
【００３４】
即ち、それぞれの電荷パルスは増幅器７１，７２，７３に入り、増幅器７１の増幅率の比率を１００％とすると、増幅器７２は例えば５０％、増幅器７３は例えば２５％として、Ａ／Ｄ変換器７４に入る。ここで、増幅器における電荷パルス量と波高値の関係（＝増幅率）、及び、Ａ／Ｄ変換器における波高値とデジタル数値の関係（＝変換率）は、いずれも任意に設定可能とすることができる。
【００３５】
次にＡ／Ｄ変換機７４でデジタル化されて、波高分析器７７でスペクトル７７Ｓが得られる。なお、図６に示した波高分析器７７では、理解を容易とするため波高分析した結果のスペクトルを表示しているが、実際には、波高分析器７７でスペクトルを表示する機能は無くても良い。
【００３６】
次に、既に実用化されているピーク計算ソフト８１で各ピークの計数値を求め、例えばシンチレータ４１によるピーク４１Ｐ、シンチレータ４２によるピーク４２Ｐ、シンチレータ４３によるピーク４３Ｐの計数を求める。その計数値をＡ、Ｂ、Ｃとして、比率計算ソフト８２でその合計値を求め、比率Ｒ＝（Ａ／Ｔ，Ｂ／Ｔ，Ｃ／Ｔ）を計算する。図７（Ａ）に示した如く、入射方向６０度からガンマ線が入射すると、シンチレータ４１に対して影となるもの、即ち遮蔽材になるものは無く、ガンマ線が直接入射するため、ピーク４１Ｐの計数値は最も大きくなり、シンチレータ４１の影になるシンチレータ４２、４３のピーク４２Ｐ、４３Ｐの計数値は小さくなる。例えばＲ＝（３／５、１／５、１／５）が得られる。
【００３７】
次に図７（Ｂ）のように、入射方向３００度からガンマ線が入射すると、シンチレータ４３に対して影となるもの、即ち遮蔽材になるものは無く、ガンマ線が直接入射するためのピーク４３Ｐの計数値は最も大きくなり、シンチレータ４３の影になるシンチレータ４１、４２で計数されるピーク４１Ｐ、４２Ｐの計数値は小さくなって、例えばＲ＝（１／５、１／５、３／５）が得られる。
【００３８】
０度から３６０度の範囲で、各比率Ｒは、この例では１／５から３／５の範囲となる。
【００３９】
このように０度方向から３６０度方向に対して直接入射と間接入射の割合が変わり、それに伴い、各比率Ｒが、図９のグラフ４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇのように変化する。従って、逆に、この比率Ｒの組合せを求めることによって、ガンマ線の入射方向を知ることができる。
【００４０】
更に、警報設定器９１で警報を発生する比率Ｒの範囲を設定すれば、その方向からガンマ線が入射した場合に、警報器９２から警報を発生することが可能である。
【００４１】
本実施形態においては、シンチレータの数を３としているので、０度から３６０度の全周方向の検出が可能である。なお、シンチレータ数は３に限定されず、０度から１８０度の半周方向の検出で良い場合は、シンチレータの数は２でも良い。又、４以上としても良い。
【００４２】
接合シンチレータ４４の形状も、円柱形状に限定するものではなく、四角柱や、図１０（Ａ）に例示する六角柱等の多角柱、楕円柱、又は、図１０（Ｂ）に例示するような中空のドーナッツ状とし、その内側に受光素子５１、５２、５３を配置したものであってもよい。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態に係るガンマ線方向性検出器を説明すると、第１実施形態に係るガンマ線方向性検出器では増幅器７１、７２、７３の増幅率を変えたが、本実施形態では、図１１に示す如く、一定（例えば全て１００％）とし、Ａ／Ｄ変換器７４、７５、７６の変換率を変えることでＡ／Ｄ変換した後に、単一のマルチチャネル波高分析器７７で識別を可能とし、コストダウンを図っている。
【００４４】
次に、図１２を用いて信号処理の更に他の方法が採用された第３実施形態を説明すると、受光素子４１、４２、４３で電荷パルスが作られ、それぞれの電荷パルスは、図１２に示す如く、同じ増増率（例えば１００％）の増幅器７１、７２、７３に入り、それぞれ独立したＡ／Ｄ変換器７４、７５、７６に入る。次にデジタル化されたシングルチャネル波高分析器７７、７８、７９でスペクトルが得られる。次に、既に実用化されているピーク計算ソフト８２でその合計値Ｔを求め、比率Ｒ＝（Ａ／Ｔ、Ｂ／Ｔ、Ｃ／Ｔ）を計算する。以下、前述のようにガンマ線入射方向が分かり、警報設定が可能である。
【００４５】
次に、本発明の第４実施形態に係るガンマ線方向性検出器を説明すると、その検出部１００は、図１３（Ａ）（平面図）及び図１３（Ｂ）（正面から見た断面図）に示す如く、円柱状シンチレータ１０１と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子１１１、円柱状シンチレータ１０２と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子１１２、円柱状シンチレータ１０３と直角方向に配設され、光学的に結合された受光面を有する受光素子１１３を周方向に配置したものである。
【００４６】
作用は、図９の曲線形状が複雑化する他は第１実施形態と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【実施例】
【００４７】
図１、図４に示した第１実施形態において、直径７５ｍｍで厚さ５０ｍｍの頂角１２０度の扇形柱のＮａＩ（Ｔ１）シンチレータ４１、４２、４３に薄いアルミ箔を光の反射材４５、４６として貼り、各シンチレータを結合し、接合シンチレータ４４とし、２５ｍｍ径の光電子増倍管を受光素子５１、５２、５３として検出部４０を構成した。検出部４０のケースの材質は、シンチレータが発した光に対して外乱となる可視光線や紫外線を遮蔽するアルミニウム、あるいはステンレス等である。
【００４８】
電源装置６０から検出部６１、６２、６３に８００Ｖ程度の高電圧を供給した。
【００４９】
ここで、一般のサーベイメータ等の校正に使用したり、工業計測装置、非破壊検査装置等で使用される代表的なガンマ線源であるＣｓ１３７を用意した。放射能強度は微弱な３．７ＭＢｑとした。
【００５０】
前記線源をシンチレータ接合面中心から１００ｃｍの位置に設置し、円柱軸に対する周方向において、０度から３６０度まで回転させ、各方向につき３００秒間計数した。この条件は、実際的には、通常の強度３７ＧＢｑの線源が１０ｍ離れた位置にあり、３秒間計数する場合と、接合シンチレータ４４に入射するガンマ線数は同じとなる。
【００５１】
６０度からガンマ線が入射した場合について動作を説明する。同時に飛来するガンマ線の多くはＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ４１で反応し、その反応の中で光電効果によって一定の強度の光パルスが発生する。該光パルスは、受光素子である光電子増倍管５１でその強度に比例した電荷パルスに変換され出力される。この出力は制御装置７０内の増幅器７１で比例増幅される。該増幅器７１からの出力は、図１４に示すスペクトル中の高チャネル領域にピーク４１Ｐを作る。一方、ガンマ線のあるものはシンチレータ４１を透過し、シンチレータ４２、４３において、前述の光電効果を起し、スペクトルの中、低チャネル領域にピーク４２Ｐ、４３Ｐを作る。従って、ＣＰＵ８０に内蔵された汎用のピーク計算ソフト８１によって、ピークを認識し、これらのピークの計数値を求めることができる。そして、該ＣＰＵ８０に内蔵された比率計算ソフト８１によって、比率Ｒを計算する。
【００５２】
次に３００度からガンマ線が入射した場合を考える。この場合、シンチレータ４３に直接ガンマ線が入射するため、大きなピーク４３Ｐが生じ、大きな計数値となる。逆に、シンチレータ４１、４２には間接的にガンマ線が入射するためピーク４１Ｐ、４２Ｐは小さくなる。同様に比率Ｒを計算することができる。
【００５３】
このような比率Ｒと入射方向の関係は図９に示した如く、グラフ４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇが得られる。測定によって比率Ｒ＝（Ａ／Ｔ、Ｂ／Ｔ、Ｃ／Ｔ）が求まるので、グラフより入射方向が特定できる。
【００５４】
又、警報設定器９１で比率Ｒの範囲を設定すれば、その範囲に比率Ｒが入った場合、警報器９２で警報を発生する。
【００５５】
このように、入射方向を数値で得ると共に、警報を発生する機能を有する。
【００５６】
本実施例ではＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いているが、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ、あるいは、ＢＧＯシンチレータや他のシンチレータで置き換えることも可能である。
【００５７】
前記結合シンチレータ４４の直径は、実施例のように７５ｍｍとするのが、６６２ｋｅＶの137ＣＳを中心とする５０〜２０００ｋｅＶの広範囲のエネルギを検出できて望ましいが、高エネルギ（１３３３ｋｅＶ）の60Ｃｏ等を検出する場合は、大径の１００ｍｍとし、逆に低エネルギ（６０ｋｅＶ）の241Ａｍ等を検出する場合は、小径の５０ｍｍとすることが、図９に示したグラフの振幅を大きくできて望ましい。
【００５８】
又、各シンチレータと受光素子の受光面との光学的な接合は、直接接合する構成が構造的には容易であるが、光ファイバ等を介して間接接合することも可能である。
【００５９】
本発明の検出器は、図１５（Ａ）（平面図）及び図１５（Ｂ）（正面図）に示す如く、三脚やポール等の固定手段２０２の上に取り付け、原子力設備２１０の周囲に多数設ける広指向性のガンマ線モニタリングポスト２０４として使用することができる。又、やはり広指向性のガンマ線サーベイメータとして使用することもできる。
【００６０】
なお、検出対象はガンマ線に限定されず、マイカ等を用いることによって、ベータ線の方向検出にも適用できる。この場合には、表面汚染の場所を迅速に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】特許文献１に記載された放射線検出器を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態の構成を示す斜視図
【図３】同じく（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図
【図４】同じくシンチレータ部分の分解斜視図
【図５】同じく測定装置の構成を示すブロック図
【図６】同じく制御装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の測定原理を説明するための平面図
【図８】第１実施形態の作用を示すフローチャート
【図９】同じく入射方向と比率の関係の例を示す線図
【図１０】接合シンチレータの変形例を示す平面図
【図１１】本発明の第２実施形態の測定装置の構成を示すブロック図
【図１２】同じく第３実施形態の測定装置の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の第４実施形態の構成を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図
【図１４】第１実施形態の実施例のスペクトル図
【図１５】本発明の応用例の構成を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図
【符号の説明】
【００６２】
４０…検出部
４１、４２、４３…扇形シンチレータ
４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇ…グラフ
４１Ｐ、４２Ｐ、４３Ｐ…ピーク
４４…接合シンチレータ
４５、４６…反射材
５１、５２、５３、１１１、１１２、１１３…受光素子
６１、６２、６３…検出器
７０…制御装置
７１、７２、７３…増幅器
７４、７５、７６…Ａ／Ｄ変換器
７７、７８、７９…波高分析器
８０…コンピュータ（ＣＰＵ）
８１…ピーク計算ソフト
８２…比率計算ソフト
９０…入射方向表示器
１０１、１０２、１０３…円柱状シンチレータ
２００…検出器
２０２…固定手段
２０４…モニタリングポスト
２１０…原子力設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器であって、
周方向から入射する放射線に対して互いに影を形成するよう、周方向に少なくとも一部を重ねて配設された、同じ材質からなり、あるシンチレータの発光が他のシンチレータに入射しないようにされた複数のシンチレータと、
各シンチレータと光学的に接合された受光面を有する受光素子とを備え、
各シンチレータにおける、直接入射する放射線と他のシンチレータの影になって間接的に入射する放射線の割合の組合せが、周方向における入射方向により異なるようにされていることを特徴とする放射線方向性検出器。
【請求項２】
前記シンチレータが２つとされ、０度から１８０度の半周に亘る入射方向を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の放射線方向性検出器。
【請求項３】
前記シンチレータが３つ以上とされ、０度から３６０度の全周に亘る入射方向を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の放射線方向性検出器。
【請求項４】
前記シンチレータが、単一のシンチレータを周方向に複数に分割して形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放射線方向性検出器。
【請求項５】
前記各シンチレータに、それぞれ増幅率が互いに異なる増幅器が接続され、該増幅器に単一のＡ／Ｄ変換器が接続され、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線方向検出器。
【請求項６】
前記各シンチレータに、それぞれ増幅器が接続され、各増幅器に、変換率が互いに異なるＡ／Ｄ変換器が接続され、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線方向検出器。
【請求項７】
前記各シンチレータに、それぞれ増幅器が接続され、各増幅器に、それぞれＡ／Ｄ変換器が接続され、各Ａ／Ｄ変換器に、それぞれ波高分析器が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線方向検出器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の放射線方向性検出器を用いることを特徴とする放射線モニタリング方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の放射線方向性検出器を備えたことを特徴とする放射線モニタリング装置。
【請求項１】
放射線の入射方向を検出するための放射線方向性検出器であって、
周方向から入射する放射線に対して互いに影を形成するよう、周方向に少なくとも一部を重ねて配設された、同じ材質からなり、あるシンチレータの発光が他のシンチレータに入射しないようにされた複数のシンチレータと、
各シンチレータと光学的に接合された受光面を有する受光素子とを備え、
各シンチレータにおける、直接入射する放射線と他のシンチレータの影になって間接的に入射する放射線の割合の組合せが、周方向における入射方向により異なるようにされていることを特徴とする放射線方向性検出器。
【請求項２】
前記シンチレータが２つとされ、０度から１８０度の半周に亘る入射方向を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の放射線方向性検出器。
【請求項３】
前記シンチレータが３つ以上とされ、０度から３６０度の全周に亘る入射方向を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の放射線方向性検出器。
【請求項４】
前記シンチレータが、単一のシンチレータを周方向に複数に分割して形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放射線方向性検出器。
【請求項５】
前記各シンチレータに、それぞれ増幅率が互いに異なる増幅器が接続され、該増幅器に単一のＡ／Ｄ変換器が接続され、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線方向検出器。
【請求項６】
前記各シンチレータに、それぞれ増幅器が接続され、各増幅器に、変換率が互いに異なるＡ／Ｄ変換器が接続され、該Ａ／Ｄ変換器に、各シンチレータに対応した波高分析器が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線方向検出器。
【請求項７】
前記各シンチレータに、それぞれ増幅器が接続され、各増幅器に、それぞれＡ／Ｄ変換器が接続され、各Ａ／Ｄ変換器に、それぞれ波高分析器が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線方向検出器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の放射線方向性検出器を用いることを特徴とする放射線モニタリング方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の放射線方向性検出器を備えたことを特徴とする放射線モニタリング装置。
【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２００６−２０１０８６（Ｐ２００６−２０１０８６Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４５７８（Ｐ２００５−１４５７８）
【出願日】平成１７年１月２１日（２００５．１．２１）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２１日（２００５．１．２１）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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