説明

放射線検出器

【課題】 全方向から入射される放射線を効率的に、しかも同時に(リアルタイムで)検出することができる放射線検出器を得ること。
【解決手段】 放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段で検出された信号より放射線情報を演算する演算処理手段と、前記演算処理手段で演算された放射線情報を表示する表示手段を有する放射線検出器であって、
前記放射線検出手段は、略球体の外壁面に形成した放射線が入射可能な入射面と、前記略球体の内部に封入された前記入射面から入射した放射線に対応した蛍光を発するシンチレータと、前記略球体の外壁面に設けた前記シンチレータから放射された蛍光が前記略球体の外部から透過せず、拡散反射する拡散反射面と、前記略球体の外周部の一部に設けた前記シンチレータから放射された蛍光を検出する光検出部とを有していること。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はx線、r線、α線、β線等の放射線をシンチレータで可視光に変換し、該可視光を光検出器で検出することによって放射線量を検出する放射線検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力発電所や放射線量を利用する施設では被写体又は周囲から入射されてくる放射線量を検出するための放射線検出器が用いられている。放射線検出器としては被検体から放射された放射線(例えばx線、α線、β線、r線)の発光作用を利用したシンチレータを用いた放射線検出器が知られている。
【0003】
この放射線検出器では、放射線の入射エネルギーに比例して発光されたシンチレータからの可視光を光電子像倍管やフォトダイオード等の光検出器で光強度やパルスを検出して放射線の強度(エネルギー)と頻度を検出している。
【0004】
放射線検出器として外径が円柱形状よりなり、アルミ等の軽金属からなる容器に、放射線の入射側から順にシンチレータ層、シンチレータ層から放射される蛍光x線をカットする金属ガラス層、シンチレータ層から発せられた蛍光を検出する光電変換部からなる放射線検出器が知られている(特許文献1、2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平05−087934号公報
【特許文献2】特開2001−208850号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
シンチレータを用いた放射線検出器では、放射線が入射する光検出面を被写体に対向させて被検体から放射される放射線量を検出している。放射線検出器の検出部は外形が筒形状(円柱形状)で放射線が入射する光入射面は平面形状よりなっている。
【0007】
平面形状の放射線入射面から入射した放射線が内部に設けたシンチレータに吸収されるとシンチレータから閃光や蛍光を発する。このときシンチレータから発した螢光を光検出器で検出している。シンチレータから放射される蛍光はシンチレータに入射する放射線のエネルギーに比例する。被検体からの放射線の検出精度を高めるには被検体から放射される放射線を効率良く光検出器に入射させる必要がある。
【0008】
従来は放射線が入射する光入射面は平面形状であるため、被検体から放射される放射線を検出するには、放射線検出面を常に被検体に対向していなければならなかった。被検体に放射線検出面を対向させる方法では、あらゆる角度から入射する放射線を迅速に検出することが困難であった。また水中や空間等において全方向(全方位角方向)から入射する放射線を検出するのが困難であった。
【0009】
またシンチレータから発せられる蛍光の光強度は弱いため、シンチレータから発せられる蛍光を効率的に可視光検出用の光検出器で検出する必要がある。放射線検出部が円柱形状よりなる放射線検出器では、放射線検出面が平板状であるため、シンチレータから発光された光のうち光検出部側に発せられた光は光検出部に入射し、検出される。
【0010】
しかしながら光検出部と反対側又は光検出部側ではない方向に発せられた光は検出されない。
【0011】
このため検出効率が低く、放射線量を高精度に検出するのが困難であった。またシンチレータ層が薄いと、放射線がシンチレータに吸収されずに透過してしまい、放射線を検出することができない場合が生じてくる。
【0012】
本発明は、全方向から入射される放射線を効率的に、しかも同時に(リアルタイムで)検出することができる放射線検出器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の放射線検出器は、放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段で検出された信号より放射線情報を演算する演算処理手段と、前記演算処理手段で演算された放射線情報を表示する表示手段を有する放射線検出器であって、
前記放射線検出手段は、略球体の外壁面に形成した放射線が入射可能な入射面と、前記略球体の内部に封入された前記入射面から入射した放射線に対応した蛍光を発するシンチレータと、前記略球体の外壁面に設けた前記シンチレータから放射された蛍光が前記略球体の外部から透過せず、拡散反射する拡散反射面と、前記略球体の外周部の一部に設けた前記シンチレータから放射された蛍光を検出する光検出部とを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、全方向から入射される放射線を効率的に、しかも同時に(リアルタイムで)検出することができる放射線検出器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の放射線検出器の要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の放射線検出器(放射線モニター)は、略全方位から入射されてくる放射線r線、α線、β線等の放射線を検出する放射線検出手段(検出体)11と、放射線検出手段11で検出された信号より放射線情報(放射線量)を演算する演算処理手段17と、演算処理手段17で演算された放射線情報を表示する表示手段18を有する。
【0017】
放射線検出手段11は、球体又は略球体11bの外壁面に形成した放射線が入射可能な入射面(検出面)11aと、略球体の内部に封入された入射面11aから入射した放射線に対応した蛍光を発するシンチレータ12と、略球体11bの外壁面に設けたシンチレータ12から放射された蛍光が略球体11bの外部から透過せず、拡散反射する拡散反射面13と、略球体11bの外周部の一部に設けたシンチレータ12から放射された蛍光を検出するシリコンフォトダイオードや光電子像倍管を含む光検出部15とを有している。
【0018】
図1は本発明の放射線検出器の要部概略図である。11は放射線検出手段(被検体)11であり、球形状よりなり外壁は略全方位からの放射線(r線、α線、β線、x線)が入射可能な検出面11aを形成している。
【0019】
放射線検出手段11の内部は放射線が入射したときに閃光や蛍光等の可視光(以下「蛍光」と総称する)を放射するシンチレータ結晶(発光物質)12が充填されている。シンチレータ結晶12としては、例えばヨウ化ナトリウムNaI(TI)、ヨウ化セシウムCsI(TI),CaF(Eu),BaF等が用いられる。ここでTIは蛍光中心のタリウムが少量ドープされていることを表わす。
【0020】
本実施例では、r線に対し吸収の大きいCsI(T1)を用いている。シンチレータ結晶12は吸収とエネルギーに略比例した蛍光(可視光)を発する。
【0021】
放射線検出手段11は放射線が検出面11aから入射したとき、内部に充填されているシンチレータで吸収され、放射線検出手段11の外部に出射しない程度の直径よりなっている。r線の最大値が600KEVまで検出するときは、20mm程度としている。球形状の外壁(放射線の入射面)11aは放射線のみが通過し、可視光が不透過となる物質、例えば炭酸カルシウム(CaCO)が施されている。
【0022】
放射線がシンチレータに吸収されて放射線のエネルギーの大きさに比例した蛍光は全方位に放射される。このときの蛍光を効率良く検出しないと、放射線検出手段11に入射した放射線量を高精度に検出するのが難しくなる。
【0023】
そこで本実施例において球体の内部のシンチレータは可視域(波長400nm〜波長700nm)が透過できる物質を用い、内部全部をシンチレータで充填している。直径の寸法は放射線が入射したとき球体から出射せず、シンチレータが放射線を吸収し、シンチレータから十分な蛍光が発せられる程度に設定している。球体は完全なる球形状でなくても、放射線が検出素子を配置した領域以外の略全方位から入射し、内壁で蛍光が略完全拡散して光電変換部で検出される積分球の光学作用をする程度の形状であれば、どのような形状であっても良い。例えばナス形状、楕円球体、長方球体等であっても良い。
【0024】
放射線検出手段11の内壁13は放射線が通過し、シンチレータ結晶12から全方位に発せられた蛍光が完全拡散反射する塗料(部材)、例えばCaCOやBaCO(炭酸バリウム)等からなる塗料が施されており、積分球の役割を果たしている。このような積分球を利用することにより、放射線を高感度で検出している。
【0025】
放射線検出手段11の球形状の直径は、放射線が外周面(検出面)11aから入射したとき内部のシンチレータ結晶12に入射し、シンチレータ結晶12が光エネルギーを吸収したときに蛍光を発する程度の長さよりなっている。
【0026】
例えばシンチレータとしてCsIを用いたとする。放射線としてのガンマ線の最大エネルギーが600KEVであれば放射線検出手段11の直径は20mmであれば良い。
【0027】
14は放射線検出手段11の一部に形成した光入射面であり、光入射面14にはシンチレータ結晶12から発せられた蛍光及びシンチレータ結晶12で発せられ内壁13で拡散反射された蛍光が入射する。これによって、シンチレータ結晶12からら全方位に発せられた蛍光を効果的に平板状の光入射面14に入射するようにしている。
【0028】
光検出器15の光入射面14は接着剤で球体11bに接着され固定されている。
【0029】
15は光電子像倍管やシリコンフォトダイオード等からなる増幅機能を有する光検出部であり、入射面14から入射された光を検出し、パルス信号(電気信号)として取り出す。光検出部15は保護と遮光のため、ケース(ハウジング)16に収納されている。
【0030】
17は演算処理手段であり、光検出部15から出射される信号を増幅、A/D変換等の処理をする。そして例えばパルス信号の強度より、検出面11aに入射した放射線の入射エネルギー(放射線量)と頻度を求めている。演算処理手段17で得られた情報は通信部19を介して外部へ送信される。又はケース16の一部に設けた表示手段18に演算処理手段17で演算された放射線量(放射線エネルギー)や放射線の頻度や放射線の種類等がリアルタイムに表示される。
【0031】
本実施例は放射線の検出面11aの形状を球形状又は略球形状として被検体に検出面を向けなくても略全方位からの放射線が検出面11aから入射できるようにして放射線情報を効果的に検出している。放射線検出手段11の球形状の直径は、検出対象とする放射線量の強さに応じて種々と変えたものを用いている。
【0032】
例えば、放射線量が100KEV〜1MeVのときは、直径10mm〜50mm程度としている。
【0033】
以上のように、本実施例によれば全方向から入射される放射線を効率的に、しかも同時に(リアルタイムで)検出することができる放射線検出器がえられる。
【0034】
本実施例の放射線検出器は、原子力発電での放射線モニター、核医学での核物質のモニター、各種工業製品の計測、非破壊検査でのモニター等に適用できる。
【符号の説明】
【0035】
11 放射線検出器 11a 入射面 11b 球体
12 シンチレータ 13 拡散反射面 14 光入射面
15 光検出部 16 ケース 17 演算処理手段
18 表示手段 19 通信部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段で検出された信号より放射線情報を演算する演算処理手段と、前記演算処理手段で演算された放射線情報を表示する表示手段を有する放射線検出器であって、
前記放射線検出手段は、略球体の外壁面に形成した放射線が入射可能な入射面と、前記略球体の内部に封入された前記入射面から入射した放射線に対応した蛍光を発するシンチレータと、前記略球体の外壁面に設けた前記シンチレータから放射された蛍光が前記略球体の外部から透過せず、拡散反射する拡散反射面と、前記略球体の外周部の一部に設けた前記シンチレータから放射された蛍光を検出する光検出部とを有していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項2】
前記球体の外壁面は放射線が透過し、可視光を遮光する部材が形成されており、前記球体の外壁面に形成した拡散反射面は可視光を完全拡散反射する完全拡散反射部材より形成されていることを特徴とする請求項1の放射線検出器。

【図1】
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【公開番号】特開2013−3120(P2013−3120A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−138040(P2011−138040)
【出願日】平成23年6月22日(2011.6.22)
【出願人】(511152452)株式会社オプトメカトロ (1)
【Fターム(参考)】