放射線検出装置
【課題】装置の小型化を図りつつ、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することが可能な放射線検出装置を提供すること。
【解決手段】放射線検出装置ＲＤは、側面部２及び底面部３を有する収容容器１と、側面部２を囲むように収容容器１に配置された第一シンチレータ１０と、収容部１に配置され、第一シンチレータ１０よりも小さい第二シンチレータ２０と、第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する複数の第一半導体光検出素子３０，３１と、第二シンチレータ２０からのシンチレーション光を検出する第二半導体光検出素子４０と、対応する第一半導体光検出素子３０，３１からの出力信号に基づいてシンチレーション光の発光を計数して計数信号を出力する複数の第一計数部５１と、第二半導体光検出素子４０からの出力信号の波高値を計測して波高値計測信号を出力する波高値計測部７１と、を備えている。
【解決手段】放射線検出装置ＲＤは、側面部２及び底面部３を有する収容容器１と、側面部２を囲むように収容容器１に配置された第一シンチレータ１０と、収容部１に配置され、第一シンチレータ１０よりも小さい第二シンチレータ２０と、第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する複数の第一半導体光検出素子３０，３１と、第二シンチレータ２０からのシンチレーション光を検出する第二半導体光検出素子４０と、対応する第一半導体光検出素子３０，３１からの出力信号に基づいてシンチレーション光の発光を計数して計数信号を出力する複数の第一計数部５１と、第二半導体光検出素子４０からの出力信号の波高値を計測して波高値計測信号を出力する波高値計測部７１と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物からの放射線を検出する放射線検出装置として、複数の放射線測定手段が配置されたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された放射線検出装置によれば、被測定物からの放射線を複数の方向から検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５６３３４１号公報（特開昭６３−３０８５９０号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線測定手段として、放射線の入射によりシンチレーション光を発生するシンチレータと、シンチレータからのシンチレーション光を検出する光電子増倍管と、を有するものが知られている。シンチレータと光電子増倍管とを有する複数の放射線測定手段が配置された放射線検出装置では、装置の大型化が避けられない。
【０００５】
光電子増倍管に代えて半導体光検出素子が用いられる場合、装置の大型化は回避することができる。しかしながら、半導体光検出素子の数が増加するに伴い、半導体光検出素子からの出力信号を処理する信号処理回路の数も増加してしまう。信号処理回路には、たとえば、測定対象となる所定のエネルギーを有する放射線を選別するための波高分析器、及び、波高分析器から出力されたパルス信号を計数する計数器などが含まれる。また、信号処理回路の数の増加により、信号処理回路による消費電力の増大や、処理する信号量の増加に伴う信号処理時間の増大といった問題点も生じてしまう。
【０００６】
本発明は、装置の小型化を図りつつ、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することが可能な放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放射線検出装置は、側面部及び底面部を有し、側面部と底面部とで被測定物の収容空間を画成する収容部と、少なくとも側面部を囲むように収容部に配置された第一シンチレータと、収容部に配置され、第一シンチレータよりも小さい第二シンチレータと、第一シンチレータからのシンチレーション光を検出する複数の第一半導体光検出素子と、第二シンチレータからのシンチレーション光を検出する少なくとも一つの第二半導体光検出素子と、複数の第一半導体光検出素子毎に設けられ、対応する第一半導体光検出素子からの出力信号に基づいてシンチレーション光の発光を計数して計数信号を出力する複数の計数手段と、第二半導体光検出素子からの出力信号の波高値を計測して波高値計測信号を出力する波高値計測手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る放射線検出装置では、第一半導体光検出素子が第一シンチレータからのシンチレーション光を検出し、第二半導体光検出素子が第二シンチレータからのシンチレーション光を検出しているので、装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
計数手段は、対応する第一半導体光検出素子からの出力信号に基づいて第一シンチレータからのシンチレーション光の発光を計数し、計数信号を出力する。波高値計測手段は、第二シンチレータからのシンチレーション光を検出する少なくとも一つの第二半導体光検出素子からの出力信号を受け、当該出力信号の波高値を計測し、波高値計測信号を出力する。これにより、計数手段からの出力に基づいて計数値が得られ、波高値計測信号からの出力に基づいて波高値が得られることとなる。一般に、波高値を計測する処理には、十分なＳＮ比と精度とが要求されるため、波高値計測手段は、消費電力も大きく、また、信号処理時間も長くなってしまう。本発明では、複数の第一半導体光検出素子からの出力信号の波高値を計測する必要がないことから、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。計数処理は、ＳＮ比への要求が比較的高くないため、計数手段は、簡易で且つ高速処理可能な構成を採用できる。したがって、複数の計数手段が備えられていても、消費電力と信号処理時間との増大は抑制される。
【００１０】
一般に、第一シンチレータよりも小さい第二シンチレータは、第一シンチレータに比して、発光量が高い。したがって、第二半導体光検出素子でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測手段による波高値の計測精度が向上する。
【００１１】
第一シンチレータが、側面部に配置された第一部分と、底面部に配置された第二部分と、からなり、複数の第一光検出器が、第一部分と第二部分とにそれぞれ配置されていてもよい。この場合、第一シンチレータ（第一部分及び第二部分）からのシンチレーション光を確実に検出することができる。
【００１２】
第一シンチレータが、側面部に配置された第一部分と、底面部に配置された第二部分と、からなり、複数の第一光検出器が、第一部分と第二部分との角部に配置されていてもよい。この場合、比較的少ない数の第一光検出器で第一シンチレータ（第一部分及び第二部分）からのシンチレーション光を効率よく検出することができる。
【００１３】
第一シンチレータが、側面部に配置された第一部分からなり、複数の第一光検出器が、第一部分の端部に配置されていてもよい。この場合、比較的少ない数の第一光検出器で第一シンチレータからのシンチレーション光を検出することができる。
【００１４】
第二シンチレータが、底面部に配置されていてもよい。この場合、被測定物と第二シンチレータとの間隔が比較的短くなり、第二半導体光検出素子でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測手段による波高値の計測精度が向上する。
【００１５】
第一シンチレータが、プラスチックシンチレータであってもよい。この場合、側面部の形状に対応した第一シンチレータを容易に得ることができる。
【００１６】
プラスチックシンチレータが、側面部を取り囲む筒状部を有していてもよい。
【００１７】
第二シンチレータが、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータであってもよい。この場合、第二シンチレータの発光量が更に高くなり、第二半導体光検出素子でのシンチレータ光の検出精度と波高値計測手段による波高値の計測精度とがより一層向上する。
【００１８】
第一半導体光検出素子と第二半導体光検出素子とが、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードと、それぞれのアバランシェフォトダイオードに対して直列に接続されたクエンチング抵抗と、を有しているフォトダイオードアレイであってもよい。この場合、装置の小型化を図りつつ、フォトンカウンティング測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、装置の小型化を図りつつ、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することが可能な放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【図２】第一及び第二シンチレータの位置を説明するための図である。
【図３】フォトダイオードアレイの平面図である。
【図４】フォトダイオードアレイの斜視図である。
【図５】図４に示したフォトダイオードアレイのV−V矢印断面図（ａ）と、その回路図（ｂ）である。
【図６】本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】シンチレータ、半導体光検出素子、及びフレキシブル基板を示す分解斜視図である。
【図８】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ための斜視図である。
【図９】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ためのブロック図である。
【図１０】第二シンチレータに入射した放射線のエネルギーの算出処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】半導体光検出素子の平面図である。
【図１２】第二シンチレータ、第二半導体光検出素子、及びフレキシブル基板を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【図１４】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【図１５】第一計数部及び第二計数部の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２２】
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。図２は、第一及び第二シンチレータの位置を説明するための図である。
【００２３】
放射線検出装置ＲＤは、図１に示されるように、収容容器１と、第一シンチレータ１０と、第二シンチレータ２０と、複数の第一半導体光検出素子３０，３１と、少なくとも一つの第二半導体光検出素子４０と、信号処理部ＳＰと、遮蔽容器ＳＣと、を備えている。
【００２４】
収容容器１は、一端が開口した有底容器であり、側面部２及び底面部３を有している。収容容器１では、側面部２と底面部３とで被測定物Ｍの収容空間４が画成されている。収容容器１は、被測定物Ｍを収容する収容部として機能する。側面部２は、筒形状（本実施形態では、円筒形状）を呈している。収容容器１（側面部２及び底面部３）は、たとえばプラスチックやアルミニウムなどからなる。
【００２５】
底面部３は、その中央に収容空間４内に突出する突出部５を有している。突出部５は、図１にも示されるように、被測定物Ｍを載置する台として機能する。突出部５には、収容容器１の内側、すなわち収容空間４側に窪んだ窪み部６が設けられている。窪み部６は、収容容器１の開口方向とは反対方向に開口している。窪み部６内には、第二シンチレータ２０が配置される。
【００２６】
遮蔽容器ＳＣは、一端が開口した有底筒体ＳＣａと、有底筒体ＳＣａの開口を塞ぐ蓋体ＳＣｂと、を有している。遮蔽容器ＳＣは、放射線を遮蔽する材料（たとえば、鉛、鉄、又はタングステンなど）からなる。遮蔽容器ＳＣでは、有底筒体ＳＣａと蓋体ＳＣｂとで、収容容器１、第一シンチレータ１０、第二シンチレータ２０、第一半導体光検出素子３０，３１、第二半導体光検出素子４０、及び信号処理部ＳＰが収容される空間が画成されている。
蓋体ＳＣｂは、有底筒体ＳＣａに開閉自在に取り付けられている。
【００２７】
第一シンチレータ１０は、側面部２と底面部３とを囲むように収容容器１の外側に配置されている。第一シンチレータ１０は、側面部２に配置された第一部分１１と、底面部３に配置された第二部分１２と、からなる。第一シンチレータ１０では、第一部分１１と第二部分１２とが一体に形成されており、第一シンチレータ１０は、一端が開口した有底形状を呈する。第一シンチレータ１０は、プラスチックシンチレータなどからなる。
【００２８】
第一部分１１は、側面部２に対応して、筒形状（本実施形態では、円筒形状）を呈している。すなわち、第一部分１１は、側面部２を取り囲む筒状部である。第二部分１２は、平面視で円形状を呈しており、中央、すなわち、窪み部６（突出部５）に対応する位置に、開口が形成されている。したがって、窪み部６は、第一シンチレータ１０が配置された状態で、第一シンチレータ１０から露出している。
【００２９】
第二シンチレータ２０は、底面部３の窪み部６内に配置されている。第二シンチレータ２０は、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータである。第二シンチレータ２０は、第一シンチレータ１０よりも小さい。したがって、第二シンチレータ２０は、第一シンチレータ１０よりも発光量が高く、高感度を有している。第二シンチレータ２０が結晶性を有するシンチレータである場合、第二シンチレータ２０は、ＣｓＩ又はＮａＩなどの結晶性材料からなる。第二シンチレータ２０がセラミックシンチレータである場合、第二シンチレータ２０は、無機蛍光体の焼結体などからなる。
【００３０】
複数の第一半導体光検出素子３０，３１は、第一シンチレータ１０に光学的に接続されており、第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する。本実施形態では、放射線検出装置ＲＤは、８個の第一半導体光検出素子３０，３１を備えている。４個の第一半導体光検出素子３０が第一シンチレータ１０の第一部分１１に配置され、４個の第一半導体光検出素子３１が第一シンチレータ１０の第二部分１２に配置されている。第一半導体光検出素子３０は、主に、第一シンチレータ１０の第二部分１２からのシンチレーション光を検出する。第一半導体光検出素子３１は、主に、第一シンチレータ１０の第一部分１１からのシンチレーション光を検出する。
【００３１】
４個の第一半導体光検出素子３０は、図２にしめされるように、等間隔（たとえば、９０°間隔など）で配置されている。４個の第一半導体光検出素子３１も、等間隔（たとえば、９０°間隔など）で配置されている。第一半導体光検出素子３０と第一半導体光検出素子３１とは、同じ角度位置に配置されている。第一半導体光検出素子３０と第一半導体光検出素子３１とは、異なる角度位置に配置されていてもよい。
【００３２】
第二半導体光検出素子４０は、第二シンチレータ２０に光学的に接続されており、第二シンチレータ２０からのシンチレーション光を検出する。本実施形態では、放射線検出装置ＲＤは、１個の第二半導体光検出素子４０を備えている。
【００３３】
ここで、図３〜図５を参照して、第一及び第二半導体光検出素子３０，３１，４０の構成について説明する。図３は、フォトダイオードアレイの平面図である。図４は、フォトダイオードアレイの斜視図であり、図５は、図４に示したフォトダイオードアレイのV−V矢印断面図（ａ）と、その回路図（ｂ）である。
【００３４】
第一及び第二半導体光検出素子３０，３１，４０は、フォトダイオードアレイＰＤＡからなる。フォトダイオードアレイＰＤＡは、矩形形状を呈する半導体基板１Ｎを備えている。半導体基板１Ｎは、Ｎ型（第１導電型）の半導体基板である。
【００３５】
フォトダイオードアレイＰＤＡは、半導体基板１Ｎに形成された複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤを備えている。それぞれのアバランシェフォトダイオードＡＰＤには、クエンチング抵抗（抵抗層）Ｒ１が直列に接続されている。複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤが形成された領域は、外周配線ＷＬによって囲まれている。外周配線ＷＬの外側には遮光層ＳＬなどを設けることができる。遮光層ＳＬは、たとえば金属などからなる。
【００３６】
外周配線ＷＬの外形は、矩形環状であって、各辺がＸ軸又はＹ軸に沿って延びている。外周配線ＷＬは、Ｘ軸に沿って延びた電極パッドＰに接続されている。外周配線ＷＬには、複数の信号読出線ＴＬが電気的に接続されている。複数の信号読出線ＴＬは、それぞれがＹ軸に沿って延びており、外周配線ＷＬの少なくとも２箇所（Ｙ軸に沿った両端に位置する部位）間をそれぞれが接続している。
【００３７】
個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤは、半導体基板１Ｎの一方の表面側に形成されたＰ型（第２導電型）の第一半導体領域１ＰＡと、第一半導体領域１ＰＡ内に形成され且つ第一半導体領域１ＰＡよりも高い不純物濃度を有するＰ型（第２導電型）の第二半導体領域１ＰＢと、を有している。アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、半導体基板１Ｎに電気的に接続された第一電極Ｅ１と、第二半導体領域１ＰＢ上に形成された表面電極Ｅ３と、を有している。第一半導体領域１ＰＡの平面形状は、四角形である。第二半導体領域１ＰＢは、第一半導体領域の内側に位置し、平面形状は四角形である。第一半導体領域１ＰＡの深さは、第二半導体領域１ＰＢよりも深い。
【００３８】
フォトダイオードアレイＰＤＡは、個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤ毎に、第一半導体領域１ＰＡの外側の半導体基板１Ｎ上に、絶縁層Ｌ（図５の（ａ）参照）を介して形成された金属層からなる第一反射体Ｅ２と、表面電極Ｅ３に、その一方端が連続し、第一半導体領域１ＰＡ上の絶縁層Ｌの表面に沿って延びたクエンチング抵抗Ｒ１と、を備えている。図４では、構造の明確化のため、図５の（ａ）に示した絶縁層Ｌの記載を省略している。
【００３９】
第一反射体Ｅ２は、平面形状がＬ字型の金属層からなる反射体Ｅ２１からなる。半導体基板１Ｎ上に位置する反射体Ｅ２１（Ｅ２）と、第一開口を有する環状の表面電極Ｅ３とは、電気的に隔離されている。すなわち、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのアノードとカソードには、それぞれ電極が設けられるが、一方の表面電極Ｅ３は、第一反射体Ｅ２から電気的に分離している。これにより、第一反射体Ｅ２は、表面電極Ｅ３とは明確に区別され、反射に適した箇所にこれを配置するための設計の自由度が増加している。個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤに接続されるクエンチング抵抗Ｒ１の他方端は、必要に応じてクエンチング抵抗Ｒ１に連続した配線電極を介して、共通の信号読出線ＴＬに電気的に接続されている。
【００４０】
図４においては、隣接する一対のアバランシェフォトダイオード（第一半導体領域１ＰＡの直下の領域）は、共に、クエンチング抵抗Ｒ１を介して、信号読出線ＴＬに接続されている。１つの信号読出線ＴＬには、複数対のアバランシェフォトダイオードが、それぞれクエンチング抵抗Ｒ１を介して接続されている。
【００４１】
クエンチング抵抗Ｒ１は、これが接続される表面電極Ｅ３よりも抵抗率が高く、また、第一反射体Ｅ２よりも抵抗率が高い。具体的には、クエンチング抵抗Ｒ１は、ポリシリコンからなり、残りの電極及び反射体は全てアルミニウムなどの金属からなる。半導体基板がＳｉからなる場合には、電極材料としては、アルミニウムの他に、ＡｕＧｅ／Ｎｉなどもよく用いられる。Ｓｉを用いた場合におけるＰ型不純物としてはＢなどの３族元素が用いられ、Ｎ型不純物としては、Ｎ、Ｐ又はＡｓなどの５族元素が用いられる。半導体の導電型であるＮ型とＰ型は、互いに置換して素子を構成しても、当該素子を機能させることができる。これらの不純物の添加方法としては、拡散法やイオン注入法を用いることができる。
【００４２】
絶縁層Ｌの材料としては、ＳｉＯ２又はＳｉＮを用いることができる。絶縁層Ｌの形成方法としては、これが例えばＳｉＯ２からなる場合には、熱酸化法やスパッタ法を用いることができる。
【００４３】
上述の構造の場合、Ｎ型の半導体基板１ＮとＰ型の第一半導体領域１ＰＡとの間に、ＰＮ接合が構成されることで、アバランシェフォトダイオードＡＰＤが形成されている。半導体基板１Ｎは、基板裏面に形成された第一電極Ｅ１に電気的に接続され、第一半導体領域１ＰＡは、第二半導体領域１ＰＢを介して、表面電極Ｅ３に接続されている。クエンチング抵抗Ｒ１はアバランシェフォトダイオードＡＰＤに対して直列に接続されている（図５の（ｂ）参照）。
【００４４】
フォトダイオードアレイＰＤＡにおいては、個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤをガイガーモードで動作させる。ガイガーモードでは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのブレークダウン電圧よりも大きな逆方向電圧（逆バイアス電圧）をアバランシェフォトダイオードＡＰＤのアノード／カソード間に印加する。すなわち、アノードには（−）電位Ｖ１を、カソードには（＋）電位Ｖ２を印加する。これらの電位の極性は相対的なものであり、一方の電位をグランド電位とすることも可能である。
【００４５】
アノードはＰ型の第一半導体領域１ＰＡであり、カソードはＮ型の半導体基板１Ｎである。アバランシェフォトダイオードＡＰＤに光（フォトン）が入射すると、基板内部で光電変換が行われて光電子が発生する。図５の（ａ）に示した第一半導体領域１ＰＡのＰＮ接合界面の近傍領域ＡＶＣにおいて、アバランシェ増倍が行われ、増幅された電子群は電極Ｅ１に向けて流れる。
【００４６】
第一反射体Ｅ２は、第二半導体領域１ＰＢに対して、相対的に低不純物濃度の第一半導体領域１ＰＡの外側の半導体基板１Ｎの表面上に設けられている。半導体基板１Ｎの露出面の領域は、光入射に対しては、殆ど検出に寄与しないデッドスペースである。第一反射体Ｅ２は、入射した光を反射し、第二反射体（たとえば、金属パッケージ内面など）に入射させる。第二反射体は、入射した光を再度反射させ、再反射された光を、有効にアバランシェフォトダイオードＡＰＤに導く。
【００４７】
個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤに接続されたクエンチング抵抗Ｒ１の他方端は、半導体基板１Ｎの表面に沿って共通の信号読出線ＴＬに電気的に接続されている。複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤは、ガイガーモードで動作しており、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、共通の信号読出線ＴＬに接続されている。このため、複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤに同時にフォトンが入射した場合、複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤの出力は全て共通の信号読出線ＴＬに入力され、全体としては入射フォトン数に応じた高強度の信号として計測される。信号読出線ＴＬには、信号読み出し用の電圧降下が生じる負荷抵抗を接続してもよい。
【００４８】
上述の構造は、表面入射型のフォトダイオードアレイの構造であるが、裏面入射型のフォトダイオードアレイの構造を採用してもよい。この場合には、半導体基板１Ｎの厚みを薄くして、裏面側の電極Ｅ１を透明電極とすればよい。また、裏面側の電極Ｅ１を、半導体基板１Ｎの別の位置（例えば基板表面側）に配置してもよい。
【００４９】
信号処理部ＳＰは、図６に示されるように、信号処理部ＳＰは、複数の第一計数部（本実施形態では、８つの第一計数部）５１と、第二計数部６１と、波高値計測部７１と、制御部８１と、を有している。図６は、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。
【００５０】
各第一計数部５１は、アンプ５２、電圧比較器５３、閾値設定部５４、及び計数器５５を有している。第一計数部５１は、第一半導体光検出素子３０，３１毎に設けられており、第一計数部５１には、対応する第一半導体光検出素子３０，３１からの信号が入力される。
【００５１】
アンプ５２は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号を増幅及び波形整形した後、当該信号を電圧比較器５３に入力する。電圧比較器５３は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号と、閾値設定部５４から入力されている基準電圧（所定の第一閾値）とをそれぞれ比較する。電圧比較器５３は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号が基準電圧よりも大きい場合、パルス信号を計数器５５に出力する。
【００５２】
計数器５５は、パルス信号を計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、第一計数部５１は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号のうち、基準電圧よりも大きい信号を計数し、計数信号を制御部８１に出力する。計数信号は、パルス信号の計数値を情報として含んでいる。
【００５３】
第二計数部６１は、アンプ６２、電圧比較器６３、閾値設定部６４、及び計数器６５を有している。第二計数部６１は、第二半導体光検出素子４０に設けられており、第二計数部６１には、第二半導体光検出素子４０からの信号が入力される。
【００５４】
アンプ６２は、第二半導体光検出素子４０からの信号を増幅及び波形整形した後、当該信号を電圧比較器６３に入力する。電圧比較器６３は、第二半導体光検出素子４０からの信号と、閾値設定部６４から入力されている基準電圧（所定の第二閾値）とをそれぞれ比較する。電圧比較器６３は、第二半導体光検出素子４０からの信号が基準電圧よりも大きい場合、パルス信号を計数器６５に出力する。
【００５５】
計数器６５は、パルス信号を計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、第二計数部６１は、第二半導体光検出素子４０からの信号のうち、基準電圧よりも大きい信号を計数し、計数信号を制御部８１に出力する。計数信号は、パルス信号の計数値を情報として含んでいる。
【００５６】
波高値計測部７１は、アンプ６２からの信号、すなわち第二半導体光検出素子４０からの信号が入力される。波高値計測部７１は、入力された信号の波高値を計測し、波高値計測信号を制御部８１に出力する。具体的には、波高値計測部７１は、入力された信号のピーク値を波高値として検出するピーク検出器と、Ａ／Ｄコンバータと、を有し、検出したピーク値を記録する。波高値計測信号は、入力された信号のピーク値を情報として含んでいる。
【００５７】
制御部８１は、第一及び第二計数部５１，６１からそれぞれ出力された計数信号に基づいて、放射線の到来方向を検出する。また、制御部８１は、波高値計測部７１から出力された波高値計測信号に基づいて、第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出する。制御部８１には、モニタが接続されており、制御部８１は、算出結果をモニタ（図示省略）に表示する。
【００５８】
制御部８１は、たとえばＣＰＵ、記憶部、Ａ／Ｄコンバータ、及びＤ／Ａコンバータなどを有して構成されている。記憶部は、ＣＰＵによる信号処理部ＳＰの制御及びエネルギー算出に必要なプログラム及びデータを格納して記憶している。制御部８１は、外部からの駆動電圧の印加によって起動される。起動後、ＣＰＵは、記憶部に格納されたプログラムを実行して、放射線の到来方向を検出し、また、放射線検出装置ＲＤに入射した放射線のエネルギーを算出する。Ａ／Ｄコンバータは、アナログ信号である計数信号及び波高値計測信号などをディジタル信号に変換し、ＣＰＵに転送する。Ｄ／Ａコンバータは、ＣＰＵによって生成されたディジタル制御信号をアナログ制御信号に変換し、制御部８１の外部に供給する。
【００５９】
各シンチレータ１０，２０と対応する半導体光検出素子３０，３１，４０とは、光学接着剤により光学的に接続されている。半導体光検出素子３０，３１，４０は、図７に示されるように、フレキシブル基板ＦＳに実装されている。図７は、半導体光検出素子４０がフレキシブル基板ＦＳに実装されている例を示している。
【００６０】
半導体光検出素子３０，３１，４０の出力信号が、フレキシブル基板ＦＳに形成された配線（図示省略）を通して、入射した放射線が有するエネルギーに応じた信号として信号処理部ＳＰへ出力される。フレキシブル基板ＦＳには、対応する計数部５１，６１及び波高値計測部７１を含む回路が搭載されていてもよい。この場合、計数部５１，６１及び波高値計測部７１からの出力信号が、フレキシブル基板ＦＳに形成された配線を介して、制御部８１に入力される。
【００６１】
以上のように、本実施形態では、第一半導体光検出素子３０，３１が第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出し、第二半導体光検出素子４０が第二シンチレータ２０からのシンチレーション光を検出しているので、装置の小型化を図ることができる。
【００６２】
各計数部５１，６１は、対応する半導体光検出素子３０，３１，４０からの出力信号に基づいてシンチレータ１０，２０からのシンチレーション光の発光を計数し、計数信号を出力する。波高値計測部７１は、第二半導体光検出素子４０からの出力信号を受け、当該出力信号の波高値（ピーク値）を計測し、波高値計測信号を出力する。これにより、計数部５１，６１からの出力に基づいて計数値が得られ、波高値計測部７１からの出力に基づいて波高値が得られることとなる。一般に、波高値を計測する処理には、十分なＳＮ比と精度とが要求されるため、波高値計測部７１は、消費電力も大きく、また、信号処理時間も長くなってしまう。放射線検出装置ＲＤでは、第一半導体光検出素子３０，３１からの出力信号の波高値を計測する必要がないことから、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。計数処理は、ＳＮ比への要求が比較的高くないため、計数部５１，６１は、簡易で且つ高速処理可能な構成を採用できる。したがって、複数の計数部５１，６１が備えられていても、放射線検出装置ＲＤでは、消費電力と信号処理時間との増大は抑制される。
【００６３】
第一シンチレータ１０よりも小さい第二シンチレータ２０は、第一シンチレータ１０に比して、発光量が高い。したがって、第二半導体光検出素子４０でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測部７１による波高値の計測精度が向上する。
【００６４】
本実施形態では、第一シンチレータ１０が、側面部２に配置された第一部分１１と、底面部３に配置された第二部分１２と、からなり、第一半導体光検出素子３０が第一部分１１に配置され、第一半導体光検出素子３１が第二部分１２に配置されている。これにより、第一シンチレータ１０（第一部分１１及び第二部分１２）からのシンチレーション光を確実に検出することができる。
【００６５】
本実施形態では、第二シンチレータ２０が、底面部３に配置されている。これにより、被測定物と第二シンチレータ２０との間隔が比較的短くなり、第二半導体光検出素子４０でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測部７１による波高値の計測精度が向上する。
【００６６】
本実施形態では、第一シンチレータ１０が、プラスチックシンチレータである。これにより、側面部２の形状に対応した第一シンチレータ１０を容易に得ることができる。
【００６７】
本実施形態では、第二シンチレータ２０が、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータである。これにより、第二シンチレータ２０の発光量が更に高くなり、第二半導体光検出素子４０でのシンチレータ光の検出精度と波高値計測部７１による波高値の計測精度とがより一層向上する。
【００６８】
本実施形態では、第一半導体光検出素子３０，３１と第二半導体光検出素子４０とが、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤと、それぞれのアバランシェフォトダイオードＡＰＤに対して直列に接続されたクエンチング抵抗Ｒ１と、を有しているフォトダイオードアレイＰＤＡである。これにより、放射線検出装置ＲＤでは、装置の小型化を図りつつ、フォトンカウンティング測定が可能となる。
【００６９】
本実施形態では、底面部３が突出部５を有している。被測定物Ｍが液体又は液状の物質である場合、被測定物Ｍは、突出部５の側面と第一部分１１とで画成される空間に位置することとなる。したがって、被測定物Ｍからの放射線は、突出部５の側面を通して第二シンチレータ２０に入射すると共に、第一部分１１及び第二部分１２を通して第一シンチレータ１０に入射する。このように、各シンチレータ１０，２０への入射方向が増えるため、放射線検出装置ＲＤの検出感度が向上する。
【００７０】
続いて、図８及び図９を参照して、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置ＲＤの構成を説明する。図８は、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ための斜視図である。図９は、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ためのブロック図である。
【００７１】
変形例に係る放射線検出装置ＲＤは、図８及び図９に示されるように、収容容器１と、第一シンチレータ１０と、第二シンチレータ２０と、複数の第一半導体光検出素子３１と、複数の第二半導体光検出素子４０と、信号処理部ＳＰと、遮蔽容器（図示省略）と、を備えている。
【００７２】
第一シンチレータ１０は、複数の部分（本実施形態では、４つの部分）１０ａに分割されており、これらの部分１０ａが収容容器１の側面部２を囲むように配置されている。第一シンチレータ１０の部分１０ａ毎に第一半導体光検出素子３１が設けられている。
【００７３】
第二シンチレータ２０は、複数の部分（本実施形態では、４つの部分）２０ａに分割されており、これらの部分２０ａが収容容器１の側面部２に配置されている。第二シンチレータ２０の部分２０ａ毎に第二半導体光検出素子４０が設けられている。
【００７４】
信号処理部ＳＰは、複数の第一計数部（本実施形態では、４つの第一計数部）５１と、複数の第二計数部（本実施形態では、４つの第二計数部）６１と、信号選択部９１と、加算部９５と、波高値計測部７１と、制御部８１と、を有している。
【００７５】
信号選択部９１は、４つの第二半導体光検出素子４０からの信号を選択して出力する。信号選択部９１は、第二半導体光検出素子４０（第二計数部６１）毎に設けられた複数のスイッチ素子（本実施形態では、４つのスイッチ素子）９２を有している。スイッチ素子９２の一方の端子には、アンプ６２からの出力が接続されている。スイッチ素子９２は、制御部８１からの選択制御信号により、その開閉が制御される。
【００７６】
加算部９５は、４つの第二半導体光検出素子４０からの信号のうち信号選択部９１により選択された信号を加算し、加算信号を出力する。加算部９５は、複数の抵抗器（本実施形態では、４つの抵抗器）９３と、アンプ９６と、抵抗器９７と、を有している。抵抗器９３は、スイッチ素子９２の他方の端子に直列接続されている。アンプ９６の入力端子は、抵抗器９３を介して、スイッチ素子９２の他方の端子と接続され、抵抗器９７を介して自己の出力端子と接続されている。
【００７７】
波高値計測部７１は、加算部９５からの加算信号が入力される。波高値計測部７１は、入力された加算信号の波高値を計測し、波高値計測信号を制御部８１に出力する。具体的には、波高値計測部７１は、入力された加算信号のピーク値を波高値として検出するピーク検出器と、Ａ／Ｄコンバータと、を有し、検出したピーク値を記録する。波高値計測信号は、入力された加算信号のピーク値を情報として含んでいる。
【００７８】
制御部８１は、４つの第二計数部６１からそれぞれ出力された計数信号に基づいて、信号選択部９１（スイッチ素子９２）の開閉を制御する。また、制御部８１は、波高値計測部７１から出力された波高値計測信号に基づいて、第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出する。制御部８１には、モニタが接続されており、制御部８１は、算出結果をモニタ（図示省略）に表示する。
【００７９】
続いて、図１０に基づいて、第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーの算出処理動作を説明する。図１０は、第二シンチレータに入射した放射線のエネルギーの算出処理動作を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
まず、各第二計数部６１が、第二半導体光検出素子４０からの信号のうち、基準電圧よりも大きい信号を計数し、計数信号を制御部８１に出力する（Ｓ１０１）。放射線は、第二シンチレータ２０に常時入射している。したがって、計数数を可能な限り増やすために、各第二計数部６１は、並列で計数を行う。
【００８１】
次に、制御部８１は、各第二計数部６１から出力された計数信号それぞれに基づいて、各計数信号に含まれるパルス信号の計数値のうち最小の計数値が所定の第二閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。最小の計数値が上記第二閾値以上である場合、制御部８１は、最小の計数値の情報を含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応するスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する（Ｓ１０５）。これにより、最小の計数値の情報を含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号のみが、アンプ６２を介して加算部９５に入力されることとなる。
【００８２】
次に、最小の計数値を情報として含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号が、加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される（Ｓ１０７）。そして、波高値計測部７１は、波高値計測信号を制御部８１に出力する。この間、各第二計数部６１は、計数を継続している。
【００８３】
次に、制御部８１は、入力された波高値計測信号に情報として含まれるピーク値に基づいて、各第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出し、加算する（Ｓ１０９）。そして、制御部８１は、算出結果をモニタに表示する。このとき、制御部８１は、モニタに、計測値が正確でない可能性がある旨を表示する。
【００８４】
Ｓ１０３にて、最小の計数値が上記第二閾値よりも小さい場合、制御部８１は、各計数信号に含まれるパルス信号の計数値を合算し、単位時間当たりの計数値の合算値を求め、当該合算値を第二閾値と比較し、第二閾値よりも合算値が少ないか否かを判定する（Ｓ１１１）。単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値よりも少ない場合、制御部８１は、すべてのスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する（Ｓ１１３）。これにより、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号が、アンプ６２を介して加算部９５に入力されることとなる。
【００８５】
次に、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号が、加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される（Ｓ１１５）。そして、波高値計測部７１は、波高値計測信号を制御部８１に出力する。この間も、各第二計数部６１は、計数を継続している。
【００８６】
Ｓ１１１にて、単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値以上である場合、制御部８１は、単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値よりも少なくなる、計数信号の組み合わせを求める。制御部８１は、求めた計数信号の組み合わせに基づいて、当該計数信号を出力した第二計数部６１に対応するスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する（Ｓ１１７）。これにより、単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値よりも少なくなる組み合わせの計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号のみが、アンプ６２を介して加算部９５に入力されることとなる。
【００８７】
次に、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号のうち信号選択部９１（スイッチ素子９２）にて選択された信号が、加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される（Ｓ１１９）。そして、波高値計測部７１は、波高値計測信号を制御部８１に出力する。この間も、各第二計数部６１は、計数を継続している。
【００８８】
次に、制御部８１は、入力された波高値計測信号に情報として含まれるピーク値に基づいて、各第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出し、加算する（Ｓ１２１）。
【００８９】
そして、制御部８１は、連続計測が否かを判定し（Ｓ１２３）、連続計測である場合、Ｓ１０３に戻り、処理を継続する。制御部８１は、連続計測ではない場合、処理を終える。
【００９０】
制御部８１は、マニュアルモードにより、第二半導体光検出素子４０が選択されている場合、選択された第二半導体光検出素子４０に対応するスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する。これにより、選択された第二半導体光検出素子４０からの信号のみが、アンプ６２及び加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される。
【００９１】
以上のように、本変形例においても、本実施形態と同様に、装置の小型化を図ることができると共に、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。
【００９２】
本変形例では、第二計数部６１は、対応する第二半導体光検出素子４０からの信号に基づいて基準電圧以上である信号を計数し、計数信号を出力する。制御部８１は、各第二計数部６１からの計数信号に基づいて、信号選択部９１（スイッチ素子９２）を制御し、信号選択部９１は、出力する信号を選択する。加算部９５は、各第二半導体光検出素子４０からの信号のうち信号選択部９１により選択された信号を加算し、加算信号を出力する。波高値計測部７１は、加算部９５からの加算信号を受け、当該加算信号の波高値（ピーク値）を計測し、波高値計測信号を出力する。これにより、第二計数部６１からの出力に基づいて計数値が得られ、波高値計測部７１からの出力に基づいて波高値が得られることとなる。
【００９３】
変形例に係る放射線検出装置ＲＤでは、各第二半導体光検出素子４０からの信号すべての波高値を常に計測する必要がないことから、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。第二計数部６１での計数処理は、ＳＮ比への要求が比較的高くないため、簡易で且つ高速処理可能な構成を採用できる。したがって、複数の第二計数部６１を備えていても、消費電力と信号処理時間との増大は抑制される。
【００９４】
制御部８１は、計数値の合算値が第二閾値よりも少ない場合、各第二半導体光検出素子４０からの信号すべてを出力するように信号選択部９１（スイッチ素子９２）を制御している。波高値を計測する処理は、計数値が所定値以上の計数／秒になると、計測精度が悪化するが、計数値が上記所定値よりも少ない場合、計測精度が悪化することはない。したがって、放射線検出装置ＲＤでは、計測精度が悪化することなく、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号の波高値を計測することができる。
【００９５】
制御部８１は、計数値の合算値が第二閾値以上である場合、計数値の合算値が第二閾値よりも少なくなるように第二半導体光検出素子４０からの信号を選択して出力するように信号選択部９１を制御している。この場合でも、上述したように、放射線検出装置ＲＤでは、計測精度が悪化することなく、第二半導体光検出素子４０からの信号の波高値を計測することができる。
【００９６】
制御部８１は、最も少ない計数値が第二閾値以上である場合、最も少ない計数値を情報として含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号を選択して出力するように信号選択部９１を制御している。この場合にも、上述したように、計測精度の悪化を抑制することができる。
【００９７】
制御部８１は、波高値計測信号に基づいて、放射線のエネルギーを算出している。これにより、放射線検出装置ＲＤでは、放射線のエネルギーを適切に算出することかできる。
【００９８】
ところで、第二シンチレータ２０の部分２０ａ毎に設けられる第二半導体光検出素子４０は、図１０に示されるように、同一の基板上に形成することができる。図１１では、４つの第二半導体光検出素子４０が一つの基板上に形成されている。すなわち、図１１に示された半導体光検出素子では、一つの第二半導体光検出素子４０が、４分割された光感応領域うちの一つの領域として機能する。
【００９９】
第二シンチレータ２０と第二半導体光検出素子４０とフレキシブル基板ＦＳとは、図１２に示されるように、接続されている。すなわち、４分割された第二シンチレータ２０の分割中心（中心軸）と、光感応領域が４分割された半導体光検出素子の分割中心（中心軸）とが一致した状態で、第二シンチレータ２０と半導体光検出素子（第二半導体光検出素子４０）とは、光学接着剤により光学的に接続されている。これにより、放射線の到来方向を識別することが可能となる。各第二計数部６１からの計数信号に基づいて、どの部分２０ａ（第二半導体光検出素子４０）におけるどの分割部分に放射線が入射したのかを識別することができ、この識別結果により、放射線の方向性を検出することが可能となる。
【０１００】
フレキシブル基板ＦＳに、第二計数部６１、信号選択部９１、加算部９５、及び波高値計測部７１を含む回路が搭載されていてもよい。フレキシブル基板ＦＳは、第二計数部６１、信号選択部９１、加算部９５、及び波高値計測部７１を含む回路と、制御部８１とを電気的に接続する。この場合、第二半導体光検出素子４０と上記回路とは、同一基板上に形成されていてもよい。もちろん、第二半導体光検出素子４０と上記回路とをそれぞれ異なるチップで形成してもよい。この場合、第二半導体光検出素子４０と上記回路とは、チップオンチップにより電気的に接続されていてもよく、また、配線基板上にそれぞれが実装されることにより電気的に接続されていてもよい。更には、第二半導体光検出素子４０と上記回路とは、フレキシブル基板ＦＳ上に形成された配線を介して電気的に接続されていてもよい。
【０１０１】
次に、図１３及び図１４を参照して、更なる変形例に係る放射線検出装置ＲＤの構成を説明する。図１３及び図１４は、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【０１０２】
図１３に示された変形例では、各第一半導体光検出素子３０が、第一シンチレータ１０の第一部分１１と第二部分１２との角部に配置されている。本変形例では、第一半導体光検出素子３０は、第一部分１１と第二部分１２とからのシンチレーション光を検出する。本変形例によれば、比較的少ない数の第一半導体光検出素子３０で第一シンチレータ１０（第一部分１１及び第二部分１２）からのシンチレーション光を効率よく検出することができる。
【０１０３】
図１４に示された変形例では、第一シンチレータ１０が、第一部分１１のみからなる。各第一半導体光検出素子３０が、第一シンチレータ１０の第一部分１１の端部に配置されている。本変形例では、第一半導体光検出素子３０は、第一部分１１からのシンチレーション光を検出する。本変形例によっても、比較的少ない数の第一半導体光検出素子３０で第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出することができる。
【０１０４】
続いて、図１５を参照して、第一計数部５１及び第二計数部６１の変形例を説明する。図１５は、第一計数部及び第二計数部の変形例を示すブロック図である。
【０１０５】
第一計数部５１は、図１５に示されるように、電圧比較器５６と閾値設定部５７とを更に有していてもよい。閾値設定部５７は、閾値設定部５４から入力される基準電圧（下限基準電圧）よりも高い基準電圧（上限基準電圧）を電圧比較器５６に出力する。電圧比較器５６は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号が上限基準電圧よりも低い場合、パルス信号を計数器５５に出力する。計数器５５は、電圧比較器５３と電圧比較器５６とからパルス信号が出力された際に、当該パルス信号を一つのパルス信号として計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、計数器５５は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号のうち、上限基準電圧よりも低く且つ下限基準電圧よりも大きい信号を計数する。
【０１０６】
第二計数部６１も、図１５に示されるように、電圧比較器６６と閾値設定部６７とを更に有していてもよい。閾値設定部６７は、閾値設定部６４から入力される基準電圧（下限基準電圧）よりも高い基準電圧（上限基準電圧）を電圧比較器６６に出力する。電圧比較器６６は、第二半導体光検出素子４０からの信号が上限基準電圧よりも低い場合、パルス信号を計数器６５に出力する。計数器６５は、電圧比較器６３と電圧比較器６６とからパルス信号が出力された際に、当該パルス信号を一つのパルス信号として計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、計数器６５は、第二半導体光検出素子４０からの信号のうち、上限基準電圧よりも低く且つ下限基準電圧よりも大きい信号を計数する。
【０１０７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【０１０８】
底面部３は、必ずしも突出部５を有している必要はなく、たとえば平板状に形成されていてもよい。
【０１０９】
各シンチレータ１０，２０の数、各半導体光検出素子３０，３１，４０の数、上述した実施形態及び変形例の数に限られない。また、各半導体光検出素子３０，３１，４０の数に対応する各計数部５１，６１の数も、上述した実施形態及び変形例の数に限られない。各シンチレータ１０，２０の分割数も、上述した数に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、食品などからの放射線を検出する放射線検出装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…収容容器、２…側面部、３…底面部、４…収容空間、５…突出部、６…窪み部、１０…第一シンチレータ、１１…第一部分、１２…第二部分、２０…第二シンチレータ、３０，３１…第一半導体光検出素子、４０…第二半導体光検出素子、５１…第一計数部、６１…第二計数部、７１…波高値計測部、ＡＰＤ…アバランシェフォトダイオード、Ｍ…被測定物、ＰＤＡ…フォトダイオードアレイ、Ｒ１…クエンチング抵抗、ＲＤ…放射線検出装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物からの放射線を検出する放射線検出装置として、複数の放射線測定手段が配置されたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された放射線検出装置によれば、被測定物からの放射線を複数の方向から検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５６３３４１号公報（特開昭６３−３０８５９０号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線測定手段として、放射線の入射によりシンチレーション光を発生するシンチレータと、シンチレータからのシンチレーション光を検出する光電子増倍管と、を有するものが知られている。シンチレータと光電子増倍管とを有する複数の放射線測定手段が配置された放射線検出装置では、装置の大型化が避けられない。
【０００５】
光電子増倍管に代えて半導体光検出素子が用いられる場合、装置の大型化は回避することができる。しかしながら、半導体光検出素子の数が増加するに伴い、半導体光検出素子からの出力信号を処理する信号処理回路の数も増加してしまう。信号処理回路には、たとえば、測定対象となる所定のエネルギーを有する放射線を選別するための波高分析器、及び、波高分析器から出力されたパルス信号を計数する計数器などが含まれる。また、信号処理回路の数の増加により、信号処理回路による消費電力の増大や、処理する信号量の増加に伴う信号処理時間の増大といった問題点も生じてしまう。
【０００６】
本発明は、装置の小型化を図りつつ、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することが可能な放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放射線検出装置は、側面部及び底面部を有し、側面部と底面部とで被測定物の収容空間を画成する収容部と、少なくとも側面部を囲むように収容部に配置された第一シンチレータと、収容部に配置され、第一シンチレータよりも小さい第二シンチレータと、第一シンチレータからのシンチレーション光を検出する複数の第一半導体光検出素子と、第二シンチレータからのシンチレーション光を検出する少なくとも一つの第二半導体光検出素子と、複数の第一半導体光検出素子毎に設けられ、対応する第一半導体光検出素子からの出力信号に基づいてシンチレーション光の発光を計数して計数信号を出力する複数の計数手段と、第二半導体光検出素子からの出力信号の波高値を計測して波高値計測信号を出力する波高値計測手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る放射線検出装置では、第一半導体光検出素子が第一シンチレータからのシンチレーション光を検出し、第二半導体光検出素子が第二シンチレータからのシンチレーション光を検出しているので、装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
計数手段は、対応する第一半導体光検出素子からの出力信号に基づいて第一シンチレータからのシンチレーション光の発光を計数し、計数信号を出力する。波高値計測手段は、第二シンチレータからのシンチレーション光を検出する少なくとも一つの第二半導体光検出素子からの出力信号を受け、当該出力信号の波高値を計測し、波高値計測信号を出力する。これにより、計数手段からの出力に基づいて計数値が得られ、波高値計測信号からの出力に基づいて波高値が得られることとなる。一般に、波高値を計測する処理には、十分なＳＮ比と精度とが要求されるため、波高値計測手段は、消費電力も大きく、また、信号処理時間も長くなってしまう。本発明では、複数の第一半導体光検出素子からの出力信号の波高値を計測する必要がないことから、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。計数処理は、ＳＮ比への要求が比較的高くないため、計数手段は、簡易で且つ高速処理可能な構成を採用できる。したがって、複数の計数手段が備えられていても、消費電力と信号処理時間との増大は抑制される。
【００１０】
一般に、第一シンチレータよりも小さい第二シンチレータは、第一シンチレータに比して、発光量が高い。したがって、第二半導体光検出素子でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測手段による波高値の計測精度が向上する。
【００１１】
第一シンチレータが、側面部に配置された第一部分と、底面部に配置された第二部分と、からなり、複数の第一光検出器が、第一部分と第二部分とにそれぞれ配置されていてもよい。この場合、第一シンチレータ（第一部分及び第二部分）からのシンチレーション光を確実に検出することができる。
【００１２】
第一シンチレータが、側面部に配置された第一部分と、底面部に配置された第二部分と、からなり、複数の第一光検出器が、第一部分と第二部分との角部に配置されていてもよい。この場合、比較的少ない数の第一光検出器で第一シンチレータ（第一部分及び第二部分）からのシンチレーション光を効率よく検出することができる。
【００１３】
第一シンチレータが、側面部に配置された第一部分からなり、複数の第一光検出器が、第一部分の端部に配置されていてもよい。この場合、比較的少ない数の第一光検出器で第一シンチレータからのシンチレーション光を検出することができる。
【００１４】
第二シンチレータが、底面部に配置されていてもよい。この場合、被測定物と第二シンチレータとの間隔が比較的短くなり、第二半導体光検出素子でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測手段による波高値の計測精度が向上する。
【００１５】
第一シンチレータが、プラスチックシンチレータであってもよい。この場合、側面部の形状に対応した第一シンチレータを容易に得ることができる。
【００１６】
プラスチックシンチレータが、側面部を取り囲む筒状部を有していてもよい。
【００１７】
第二シンチレータが、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータであってもよい。この場合、第二シンチレータの発光量が更に高くなり、第二半導体光検出素子でのシンチレータ光の検出精度と波高値計測手段による波高値の計測精度とがより一層向上する。
【００１８】
第一半導体光検出素子と第二半導体光検出素子とが、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードと、それぞれのアバランシェフォトダイオードに対して直列に接続されたクエンチング抵抗と、を有しているフォトダイオードアレイであってもよい。この場合、装置の小型化を図りつつ、フォトンカウンティング測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、装置の小型化を図りつつ、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することが可能な放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【図２】第一及び第二シンチレータの位置を説明するための図である。
【図３】フォトダイオードアレイの平面図である。
【図４】フォトダイオードアレイの斜視図である。
【図５】図４に示したフォトダイオードアレイのV−V矢印断面図（ａ）と、その回路図（ｂ）である。
【図６】本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】シンチレータ、半導体光検出素子、及びフレキシブル基板を示す分解斜視図である。
【図８】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ための斜視図である。
【図９】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ためのブロック図である。
【図１０】第二シンチレータに入射した放射線のエネルギーの算出処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】半導体光検出素子の平面図である。
【図１２】第二シンチレータ、第二半導体光検出素子、及びフレキシブル基板を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【図１４】本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【図１５】第一計数部及び第二計数部の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２２】
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。図２は、第一及び第二シンチレータの位置を説明するための図である。
【００２３】
放射線検出装置ＲＤは、図１に示されるように、収容容器１と、第一シンチレータ１０と、第二シンチレータ２０と、複数の第一半導体光検出素子３０，３１と、少なくとも一つの第二半導体光検出素子４０と、信号処理部ＳＰと、遮蔽容器ＳＣと、を備えている。
【００２４】
収容容器１は、一端が開口した有底容器であり、側面部２及び底面部３を有している。収容容器１では、側面部２と底面部３とで被測定物Ｍの収容空間４が画成されている。収容容器１は、被測定物Ｍを収容する収容部として機能する。側面部２は、筒形状（本実施形態では、円筒形状）を呈している。収容容器１（側面部２及び底面部３）は、たとえばプラスチックやアルミニウムなどからなる。
【００２５】
底面部３は、その中央に収容空間４内に突出する突出部５を有している。突出部５は、図１にも示されるように、被測定物Ｍを載置する台として機能する。突出部５には、収容容器１の内側、すなわち収容空間４側に窪んだ窪み部６が設けられている。窪み部６は、収容容器１の開口方向とは反対方向に開口している。窪み部６内には、第二シンチレータ２０が配置される。
【００２６】
遮蔽容器ＳＣは、一端が開口した有底筒体ＳＣａと、有底筒体ＳＣａの開口を塞ぐ蓋体ＳＣｂと、を有している。遮蔽容器ＳＣは、放射線を遮蔽する材料（たとえば、鉛、鉄、又はタングステンなど）からなる。遮蔽容器ＳＣでは、有底筒体ＳＣａと蓋体ＳＣｂとで、収容容器１、第一シンチレータ１０、第二シンチレータ２０、第一半導体光検出素子３０，３１、第二半導体光検出素子４０、及び信号処理部ＳＰが収容される空間が画成されている。
蓋体ＳＣｂは、有底筒体ＳＣａに開閉自在に取り付けられている。
【００２７】
第一シンチレータ１０は、側面部２と底面部３とを囲むように収容容器１の外側に配置されている。第一シンチレータ１０は、側面部２に配置された第一部分１１と、底面部３に配置された第二部分１２と、からなる。第一シンチレータ１０では、第一部分１１と第二部分１２とが一体に形成されており、第一シンチレータ１０は、一端が開口した有底形状を呈する。第一シンチレータ１０は、プラスチックシンチレータなどからなる。
【００２８】
第一部分１１は、側面部２に対応して、筒形状（本実施形態では、円筒形状）を呈している。すなわち、第一部分１１は、側面部２を取り囲む筒状部である。第二部分１２は、平面視で円形状を呈しており、中央、すなわち、窪み部６（突出部５）に対応する位置に、開口が形成されている。したがって、窪み部６は、第一シンチレータ１０が配置された状態で、第一シンチレータ１０から露出している。
【００２９】
第二シンチレータ２０は、底面部３の窪み部６内に配置されている。第二シンチレータ２０は、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータである。第二シンチレータ２０は、第一シンチレータ１０よりも小さい。したがって、第二シンチレータ２０は、第一シンチレータ１０よりも発光量が高く、高感度を有している。第二シンチレータ２０が結晶性を有するシンチレータである場合、第二シンチレータ２０は、ＣｓＩ又はＮａＩなどの結晶性材料からなる。第二シンチレータ２０がセラミックシンチレータである場合、第二シンチレータ２０は、無機蛍光体の焼結体などからなる。
【００３０】
複数の第一半導体光検出素子３０，３１は、第一シンチレータ１０に光学的に接続されており、第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出する。本実施形態では、放射線検出装置ＲＤは、８個の第一半導体光検出素子３０，３１を備えている。４個の第一半導体光検出素子３０が第一シンチレータ１０の第一部分１１に配置され、４個の第一半導体光検出素子３１が第一シンチレータ１０の第二部分１２に配置されている。第一半導体光検出素子３０は、主に、第一シンチレータ１０の第二部分１２からのシンチレーション光を検出する。第一半導体光検出素子３１は、主に、第一シンチレータ１０の第一部分１１からのシンチレーション光を検出する。
【００３１】
４個の第一半導体光検出素子３０は、図２にしめされるように、等間隔（たとえば、９０°間隔など）で配置されている。４個の第一半導体光検出素子３１も、等間隔（たとえば、９０°間隔など）で配置されている。第一半導体光検出素子３０と第一半導体光検出素子３１とは、同じ角度位置に配置されている。第一半導体光検出素子３０と第一半導体光検出素子３１とは、異なる角度位置に配置されていてもよい。
【００３２】
第二半導体光検出素子４０は、第二シンチレータ２０に光学的に接続されており、第二シンチレータ２０からのシンチレーション光を検出する。本実施形態では、放射線検出装置ＲＤは、１個の第二半導体光検出素子４０を備えている。
【００３３】
ここで、図３〜図５を参照して、第一及び第二半導体光検出素子３０，３１，４０の構成について説明する。図３は、フォトダイオードアレイの平面図である。図４は、フォトダイオードアレイの斜視図であり、図５は、図４に示したフォトダイオードアレイのV−V矢印断面図（ａ）と、その回路図（ｂ）である。
【００３４】
第一及び第二半導体光検出素子３０，３１，４０は、フォトダイオードアレイＰＤＡからなる。フォトダイオードアレイＰＤＡは、矩形形状を呈する半導体基板１Ｎを備えている。半導体基板１Ｎは、Ｎ型（第１導電型）の半導体基板である。
【００３５】
フォトダイオードアレイＰＤＡは、半導体基板１Ｎに形成された複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤを備えている。それぞれのアバランシェフォトダイオードＡＰＤには、クエンチング抵抗（抵抗層）Ｒ１が直列に接続されている。複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤが形成された領域は、外周配線ＷＬによって囲まれている。外周配線ＷＬの外側には遮光層ＳＬなどを設けることができる。遮光層ＳＬは、たとえば金属などからなる。
【００３６】
外周配線ＷＬの外形は、矩形環状であって、各辺がＸ軸又はＹ軸に沿って延びている。外周配線ＷＬは、Ｘ軸に沿って延びた電極パッドＰに接続されている。外周配線ＷＬには、複数の信号読出線ＴＬが電気的に接続されている。複数の信号読出線ＴＬは、それぞれがＹ軸に沿って延びており、外周配線ＷＬの少なくとも２箇所（Ｙ軸に沿った両端に位置する部位）間をそれぞれが接続している。
【００３７】
個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤは、半導体基板１Ｎの一方の表面側に形成されたＰ型（第２導電型）の第一半導体領域１ＰＡと、第一半導体領域１ＰＡ内に形成され且つ第一半導体領域１ＰＡよりも高い不純物濃度を有するＰ型（第２導電型）の第二半導体領域１ＰＢと、を有している。アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、半導体基板１Ｎに電気的に接続された第一電極Ｅ１と、第二半導体領域１ＰＢ上に形成された表面電極Ｅ３と、を有している。第一半導体領域１ＰＡの平面形状は、四角形である。第二半導体領域１ＰＢは、第一半導体領域の内側に位置し、平面形状は四角形である。第一半導体領域１ＰＡの深さは、第二半導体領域１ＰＢよりも深い。
【００３８】
フォトダイオードアレイＰＤＡは、個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤ毎に、第一半導体領域１ＰＡの外側の半導体基板１Ｎ上に、絶縁層Ｌ（図５の（ａ）参照）を介して形成された金属層からなる第一反射体Ｅ２と、表面電極Ｅ３に、その一方端が連続し、第一半導体領域１ＰＡ上の絶縁層Ｌの表面に沿って延びたクエンチング抵抗Ｒ１と、を備えている。図４では、構造の明確化のため、図５の（ａ）に示した絶縁層Ｌの記載を省略している。
【００３９】
第一反射体Ｅ２は、平面形状がＬ字型の金属層からなる反射体Ｅ２１からなる。半導体基板１Ｎ上に位置する反射体Ｅ２１（Ｅ２）と、第一開口を有する環状の表面電極Ｅ３とは、電気的に隔離されている。すなわち、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのアノードとカソードには、それぞれ電極が設けられるが、一方の表面電極Ｅ３は、第一反射体Ｅ２から電気的に分離している。これにより、第一反射体Ｅ２は、表面電極Ｅ３とは明確に区別され、反射に適した箇所にこれを配置するための設計の自由度が増加している。個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤに接続されるクエンチング抵抗Ｒ１の他方端は、必要に応じてクエンチング抵抗Ｒ１に連続した配線電極を介して、共通の信号読出線ＴＬに電気的に接続されている。
【００４０】
図４においては、隣接する一対のアバランシェフォトダイオード（第一半導体領域１ＰＡの直下の領域）は、共に、クエンチング抵抗Ｒ１を介して、信号読出線ＴＬに接続されている。１つの信号読出線ＴＬには、複数対のアバランシェフォトダイオードが、それぞれクエンチング抵抗Ｒ１を介して接続されている。
【００４１】
クエンチング抵抗Ｒ１は、これが接続される表面電極Ｅ３よりも抵抗率が高く、また、第一反射体Ｅ２よりも抵抗率が高い。具体的には、クエンチング抵抗Ｒ１は、ポリシリコンからなり、残りの電極及び反射体は全てアルミニウムなどの金属からなる。半導体基板がＳｉからなる場合には、電極材料としては、アルミニウムの他に、ＡｕＧｅ／Ｎｉなどもよく用いられる。Ｓｉを用いた場合におけるＰ型不純物としてはＢなどの３族元素が用いられ、Ｎ型不純物としては、Ｎ、Ｐ又はＡｓなどの５族元素が用いられる。半導体の導電型であるＮ型とＰ型は、互いに置換して素子を構成しても、当該素子を機能させることができる。これらの不純物の添加方法としては、拡散法やイオン注入法を用いることができる。
【００４２】
絶縁層Ｌの材料としては、ＳｉＯ２又はＳｉＮを用いることができる。絶縁層Ｌの形成方法としては、これが例えばＳｉＯ２からなる場合には、熱酸化法やスパッタ法を用いることができる。
【００４３】
上述の構造の場合、Ｎ型の半導体基板１ＮとＰ型の第一半導体領域１ＰＡとの間に、ＰＮ接合が構成されることで、アバランシェフォトダイオードＡＰＤが形成されている。半導体基板１Ｎは、基板裏面に形成された第一電極Ｅ１に電気的に接続され、第一半導体領域１ＰＡは、第二半導体領域１ＰＢを介して、表面電極Ｅ３に接続されている。クエンチング抵抗Ｒ１はアバランシェフォトダイオードＡＰＤに対して直列に接続されている（図５の（ｂ）参照）。
【００４４】
フォトダイオードアレイＰＤＡにおいては、個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤをガイガーモードで動作させる。ガイガーモードでは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのブレークダウン電圧よりも大きな逆方向電圧（逆バイアス電圧）をアバランシェフォトダイオードＡＰＤのアノード／カソード間に印加する。すなわち、アノードには（−）電位Ｖ１を、カソードには（＋）電位Ｖ２を印加する。これらの電位の極性は相対的なものであり、一方の電位をグランド電位とすることも可能である。
【００４５】
アノードはＰ型の第一半導体領域１ＰＡであり、カソードはＮ型の半導体基板１Ｎである。アバランシェフォトダイオードＡＰＤに光（フォトン）が入射すると、基板内部で光電変換が行われて光電子が発生する。図５の（ａ）に示した第一半導体領域１ＰＡのＰＮ接合界面の近傍領域ＡＶＣにおいて、アバランシェ増倍が行われ、増幅された電子群は電極Ｅ１に向けて流れる。
【００４６】
第一反射体Ｅ２は、第二半導体領域１ＰＢに対して、相対的に低不純物濃度の第一半導体領域１ＰＡの外側の半導体基板１Ｎの表面上に設けられている。半導体基板１Ｎの露出面の領域は、光入射に対しては、殆ど検出に寄与しないデッドスペースである。第一反射体Ｅ２は、入射した光を反射し、第二反射体（たとえば、金属パッケージ内面など）に入射させる。第二反射体は、入射した光を再度反射させ、再反射された光を、有効にアバランシェフォトダイオードＡＰＤに導く。
【００４７】
個々のアバランシェフォトダイオードＡＰＤに接続されたクエンチング抵抗Ｒ１の他方端は、半導体基板１Ｎの表面に沿って共通の信号読出線ＴＬに電気的に接続されている。複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤは、ガイガーモードで動作しており、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、共通の信号読出線ＴＬに接続されている。このため、複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤに同時にフォトンが入射した場合、複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤの出力は全て共通の信号読出線ＴＬに入力され、全体としては入射フォトン数に応じた高強度の信号として計測される。信号読出線ＴＬには、信号読み出し用の電圧降下が生じる負荷抵抗を接続してもよい。
【００４８】
上述の構造は、表面入射型のフォトダイオードアレイの構造であるが、裏面入射型のフォトダイオードアレイの構造を採用してもよい。この場合には、半導体基板１Ｎの厚みを薄くして、裏面側の電極Ｅ１を透明電極とすればよい。また、裏面側の電極Ｅ１を、半導体基板１Ｎの別の位置（例えば基板表面側）に配置してもよい。
【００４９】
信号処理部ＳＰは、図６に示されるように、信号処理部ＳＰは、複数の第一計数部（本実施形態では、８つの第一計数部）５１と、第二計数部６１と、波高値計測部７１と、制御部８１と、を有している。図６は、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。
【００５０】
各第一計数部５１は、アンプ５２、電圧比較器５３、閾値設定部５４、及び計数器５５を有している。第一計数部５１は、第一半導体光検出素子３０，３１毎に設けられており、第一計数部５１には、対応する第一半導体光検出素子３０，３１からの信号が入力される。
【００５１】
アンプ５２は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号を増幅及び波形整形した後、当該信号を電圧比較器５３に入力する。電圧比較器５３は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号と、閾値設定部５４から入力されている基準電圧（所定の第一閾値）とをそれぞれ比較する。電圧比較器５３は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号が基準電圧よりも大きい場合、パルス信号を計数器５５に出力する。
【００５２】
計数器５５は、パルス信号を計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、第一計数部５１は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号のうち、基準電圧よりも大きい信号を計数し、計数信号を制御部８１に出力する。計数信号は、パルス信号の計数値を情報として含んでいる。
【００５３】
第二計数部６１は、アンプ６２、電圧比較器６３、閾値設定部６４、及び計数器６５を有している。第二計数部６１は、第二半導体光検出素子４０に設けられており、第二計数部６１には、第二半導体光検出素子４０からの信号が入力される。
【００５４】
アンプ６２は、第二半導体光検出素子４０からの信号を増幅及び波形整形した後、当該信号を電圧比較器６３に入力する。電圧比較器６３は、第二半導体光検出素子４０からの信号と、閾値設定部６４から入力されている基準電圧（所定の第二閾値）とをそれぞれ比較する。電圧比較器６３は、第二半導体光検出素子４０からの信号が基準電圧よりも大きい場合、パルス信号を計数器６５に出力する。
【００５５】
計数器６５は、パルス信号を計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、第二計数部６１は、第二半導体光検出素子４０からの信号のうち、基準電圧よりも大きい信号を計数し、計数信号を制御部８１に出力する。計数信号は、パルス信号の計数値を情報として含んでいる。
【００５６】
波高値計測部７１は、アンプ６２からの信号、すなわち第二半導体光検出素子４０からの信号が入力される。波高値計測部７１は、入力された信号の波高値を計測し、波高値計測信号を制御部８１に出力する。具体的には、波高値計測部７１は、入力された信号のピーク値を波高値として検出するピーク検出器と、Ａ／Ｄコンバータと、を有し、検出したピーク値を記録する。波高値計測信号は、入力された信号のピーク値を情報として含んでいる。
【００５７】
制御部８１は、第一及び第二計数部５１，６１からそれぞれ出力された計数信号に基づいて、放射線の到来方向を検出する。また、制御部８１は、波高値計測部７１から出力された波高値計測信号に基づいて、第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出する。制御部８１には、モニタが接続されており、制御部８１は、算出結果をモニタ（図示省略）に表示する。
【００５８】
制御部８１は、たとえばＣＰＵ、記憶部、Ａ／Ｄコンバータ、及びＤ／Ａコンバータなどを有して構成されている。記憶部は、ＣＰＵによる信号処理部ＳＰの制御及びエネルギー算出に必要なプログラム及びデータを格納して記憶している。制御部８１は、外部からの駆動電圧の印加によって起動される。起動後、ＣＰＵは、記憶部に格納されたプログラムを実行して、放射線の到来方向を検出し、また、放射線検出装置ＲＤに入射した放射線のエネルギーを算出する。Ａ／Ｄコンバータは、アナログ信号である計数信号及び波高値計測信号などをディジタル信号に変換し、ＣＰＵに転送する。Ｄ／Ａコンバータは、ＣＰＵによって生成されたディジタル制御信号をアナログ制御信号に変換し、制御部８１の外部に供給する。
【００５９】
各シンチレータ１０，２０と対応する半導体光検出素子３０，３１，４０とは、光学接着剤により光学的に接続されている。半導体光検出素子３０，３１，４０は、図７に示されるように、フレキシブル基板ＦＳに実装されている。図７は、半導体光検出素子４０がフレキシブル基板ＦＳに実装されている例を示している。
【００６０】
半導体光検出素子３０，３１，４０の出力信号が、フレキシブル基板ＦＳに形成された配線（図示省略）を通して、入射した放射線が有するエネルギーに応じた信号として信号処理部ＳＰへ出力される。フレキシブル基板ＦＳには、対応する計数部５１，６１及び波高値計測部７１を含む回路が搭載されていてもよい。この場合、計数部５１，６１及び波高値計測部７１からの出力信号が、フレキシブル基板ＦＳに形成された配線を介して、制御部８１に入力される。
【００６１】
以上のように、本実施形態では、第一半導体光検出素子３０，３１が第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出し、第二半導体光検出素子４０が第二シンチレータ２０からのシンチレーション光を検出しているので、装置の小型化を図ることができる。
【００６２】
各計数部５１，６１は、対応する半導体光検出素子３０，３１，４０からの出力信号に基づいてシンチレータ１０，２０からのシンチレーション光の発光を計数し、計数信号を出力する。波高値計測部７１は、第二半導体光検出素子４０からの出力信号を受け、当該出力信号の波高値（ピーク値）を計測し、波高値計測信号を出力する。これにより、計数部５１，６１からの出力に基づいて計数値が得られ、波高値計測部７１からの出力に基づいて波高値が得られることとなる。一般に、波高値を計測する処理には、十分なＳＮ比と精度とが要求されるため、波高値計測部７１は、消費電力も大きく、また、信号処理時間も長くなってしまう。放射線検出装置ＲＤでは、第一半導体光検出素子３０，３１からの出力信号の波高値を計測する必要がないことから、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。計数処理は、ＳＮ比への要求が比較的高くないため、計数部５１，６１は、簡易で且つ高速処理可能な構成を採用できる。したがって、複数の計数部５１，６１が備えられていても、放射線検出装置ＲＤでは、消費電力と信号処理時間との増大は抑制される。
【００６３】
第一シンチレータ１０よりも小さい第二シンチレータ２０は、第一シンチレータ１０に比して、発光量が高い。したがって、第二半導体光検出素子４０でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測部７１による波高値の計測精度が向上する。
【００６４】
本実施形態では、第一シンチレータ１０が、側面部２に配置された第一部分１１と、底面部３に配置された第二部分１２と、からなり、第一半導体光検出素子３０が第一部分１１に配置され、第一半導体光検出素子３１が第二部分１２に配置されている。これにより、第一シンチレータ１０（第一部分１１及び第二部分１２）からのシンチレーション光を確実に検出することができる。
【００６５】
本実施形態では、第二シンチレータ２０が、底面部３に配置されている。これにより、被測定物と第二シンチレータ２０との間隔が比較的短くなり、第二半導体光検出素子４０でのシンチレータ光の検出精度が向上すると共に、波高値計測部７１による波高値の計測精度が向上する。
【００６６】
本実施形態では、第一シンチレータ１０が、プラスチックシンチレータである。これにより、側面部２の形状に対応した第一シンチレータ１０を容易に得ることができる。
【００６７】
本実施形態では、第二シンチレータ２０が、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータである。これにより、第二シンチレータ２０の発光量が更に高くなり、第二半導体光検出素子４０でのシンチレータ光の検出精度と波高値計測部７１による波高値の計測精度とがより一層向上する。
【００６８】
本実施形態では、第一半導体光検出素子３０，３１と第二半導体光検出素子４０とが、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤと、それぞれのアバランシェフォトダイオードＡＰＤに対して直列に接続されたクエンチング抵抗Ｒ１と、を有しているフォトダイオードアレイＰＤＡである。これにより、放射線検出装置ＲＤでは、装置の小型化を図りつつ、フォトンカウンティング測定が可能となる。
【００６９】
本実施形態では、底面部３が突出部５を有している。被測定物Ｍが液体又は液状の物質である場合、被測定物Ｍは、突出部５の側面と第一部分１１とで画成される空間に位置することとなる。したがって、被測定物Ｍからの放射線は、突出部５の側面を通して第二シンチレータ２０に入射すると共に、第一部分１１及び第二部分１２を通して第一シンチレータ１０に入射する。このように、各シンチレータ１０，２０への入射方向が増えるため、放射線検出装置ＲＤの検出感度が向上する。
【００７０】
続いて、図８及び図９を参照して、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置ＲＤの構成を説明する。図８は、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ための斜視図である。図９は、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を説明ためのブロック図である。
【００７１】
変形例に係る放射線検出装置ＲＤは、図８及び図９に示されるように、収容容器１と、第一シンチレータ１０と、第二シンチレータ２０と、複数の第一半導体光検出素子３１と、複数の第二半導体光検出素子４０と、信号処理部ＳＰと、遮蔽容器（図示省略）と、を備えている。
【００７２】
第一シンチレータ１０は、複数の部分（本実施形態では、４つの部分）１０ａに分割されており、これらの部分１０ａが収容容器１の側面部２を囲むように配置されている。第一シンチレータ１０の部分１０ａ毎に第一半導体光検出素子３１が設けられている。
【００７３】
第二シンチレータ２０は、複数の部分（本実施形態では、４つの部分）２０ａに分割されており、これらの部分２０ａが収容容器１の側面部２に配置されている。第二シンチレータ２０の部分２０ａ毎に第二半導体光検出素子４０が設けられている。
【００７４】
信号処理部ＳＰは、複数の第一計数部（本実施形態では、４つの第一計数部）５１と、複数の第二計数部（本実施形態では、４つの第二計数部）６１と、信号選択部９１と、加算部９５と、波高値計測部７１と、制御部８１と、を有している。
【００７５】
信号選択部９１は、４つの第二半導体光検出素子４０からの信号を選択して出力する。信号選択部９１は、第二半導体光検出素子４０（第二計数部６１）毎に設けられた複数のスイッチ素子（本実施形態では、４つのスイッチ素子）９２を有している。スイッチ素子９２の一方の端子には、アンプ６２からの出力が接続されている。スイッチ素子９２は、制御部８１からの選択制御信号により、その開閉が制御される。
【００７６】
加算部９５は、４つの第二半導体光検出素子４０からの信号のうち信号選択部９１により選択された信号を加算し、加算信号を出力する。加算部９５は、複数の抵抗器（本実施形態では、４つの抵抗器）９３と、アンプ９６と、抵抗器９７と、を有している。抵抗器９３は、スイッチ素子９２の他方の端子に直列接続されている。アンプ９６の入力端子は、抵抗器９３を介して、スイッチ素子９２の他方の端子と接続され、抵抗器９７を介して自己の出力端子と接続されている。
【００７７】
波高値計測部７１は、加算部９５からの加算信号が入力される。波高値計測部７１は、入力された加算信号の波高値を計測し、波高値計測信号を制御部８１に出力する。具体的には、波高値計測部７１は、入力された加算信号のピーク値を波高値として検出するピーク検出器と、Ａ／Ｄコンバータと、を有し、検出したピーク値を記録する。波高値計測信号は、入力された加算信号のピーク値を情報として含んでいる。
【００７８】
制御部８１は、４つの第二計数部６１からそれぞれ出力された計数信号に基づいて、信号選択部９１（スイッチ素子９２）の開閉を制御する。また、制御部８１は、波高値計測部７１から出力された波高値計測信号に基づいて、第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出する。制御部８１には、モニタが接続されており、制御部８１は、算出結果をモニタ（図示省略）に表示する。
【００７９】
続いて、図１０に基づいて、第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーの算出処理動作を説明する。図１０は、第二シンチレータに入射した放射線のエネルギーの算出処理動作を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
まず、各第二計数部６１が、第二半導体光検出素子４０からの信号のうち、基準電圧よりも大きい信号を計数し、計数信号を制御部８１に出力する（Ｓ１０１）。放射線は、第二シンチレータ２０に常時入射している。したがって、計数数を可能な限り増やすために、各第二計数部６１は、並列で計数を行う。
【００８１】
次に、制御部８１は、各第二計数部６１から出力された計数信号それぞれに基づいて、各計数信号に含まれるパルス信号の計数値のうち最小の計数値が所定の第二閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。最小の計数値が上記第二閾値以上である場合、制御部８１は、最小の計数値の情報を含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応するスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する（Ｓ１０５）。これにより、最小の計数値の情報を含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号のみが、アンプ６２を介して加算部９５に入力されることとなる。
【００８２】
次に、最小の計数値を情報として含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号が、加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される（Ｓ１０７）。そして、波高値計測部７１は、波高値計測信号を制御部８１に出力する。この間、各第二計数部６１は、計数を継続している。
【００８３】
次に、制御部８１は、入力された波高値計測信号に情報として含まれるピーク値に基づいて、各第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出し、加算する（Ｓ１０９）。そして、制御部８１は、算出結果をモニタに表示する。このとき、制御部８１は、モニタに、計測値が正確でない可能性がある旨を表示する。
【００８４】
Ｓ１０３にて、最小の計数値が上記第二閾値よりも小さい場合、制御部８１は、各計数信号に含まれるパルス信号の計数値を合算し、単位時間当たりの計数値の合算値を求め、当該合算値を第二閾値と比較し、第二閾値よりも合算値が少ないか否かを判定する（Ｓ１１１）。単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値よりも少ない場合、制御部８１は、すべてのスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する（Ｓ１１３）。これにより、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号が、アンプ６２を介して加算部９５に入力されることとなる。
【００８５】
次に、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号が、加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される（Ｓ１１５）。そして、波高値計測部７１は、波高値計測信号を制御部８１に出力する。この間も、各第二計数部６１は、計数を継続している。
【００８６】
Ｓ１１１にて、単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値以上である場合、制御部８１は、単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値よりも少なくなる、計数信号の組み合わせを求める。制御部８１は、求めた計数信号の組み合わせに基づいて、当該計数信号を出力した第二計数部６１に対応するスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する（Ｓ１１７）。これにより、単位時間当たりの計数値の合算値が第二閾値よりも少なくなる組み合わせの計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号のみが、アンプ６２を介して加算部９５に入力されることとなる。
【００８７】
次に、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号のうち信号選択部９１（スイッチ素子９２）にて選択された信号が、加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される（Ｓ１１９）。そして、波高値計測部７１は、波高値計測信号を制御部８１に出力する。この間も、各第二計数部６１は、計数を継続している。
【００８８】
次に、制御部８１は、入力された波高値計測信号に情報として含まれるピーク値に基づいて、各第二シンチレータ２０に入射した放射線のエネルギーを算出し、加算する（Ｓ１２１）。
【００８９】
そして、制御部８１は、連続計測が否かを判定し（Ｓ１２３）、連続計測である場合、Ｓ１０３に戻り、処理を継続する。制御部８１は、連続計測ではない場合、処理を終える。
【００９０】
制御部８１は、マニュアルモードにより、第二半導体光検出素子４０が選択されている場合、選択された第二半導体光検出素子４０に対応するスイッチ素子９２を閉じるように選択制御信号を出力する。これにより、選択された第二半導体光検出素子４０からの信号のみが、アンプ６２及び加算部９５を介して波高値計測部７１に入力され、波高値（ピーク値）が計測される。
【００９１】
以上のように、本変形例においても、本実施形態と同様に、装置の小型化を図ることができると共に、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。
【００９２】
本変形例では、第二計数部６１は、対応する第二半導体光検出素子４０からの信号に基づいて基準電圧以上である信号を計数し、計数信号を出力する。制御部８１は、各第二計数部６１からの計数信号に基づいて、信号選択部９１（スイッチ素子９２）を制御し、信号選択部９１は、出力する信号を選択する。加算部９５は、各第二半導体光検出素子４０からの信号のうち信号選択部９１により選択された信号を加算し、加算信号を出力する。波高値計測部７１は、加算部９５からの加算信号を受け、当該加算信号の波高値（ピーク値）を計測し、波高値計測信号を出力する。これにより、第二計数部６１からの出力に基づいて計数値が得られ、波高値計測部７１からの出力に基づいて波高値が得られることとなる。
【００９３】
変形例に係る放射線検出装置ＲＤでは、各第二半導体光検出素子４０からの信号すべての波高値を常に計測する必要がないことから、消費電力と信号処理時間との増大を抑制することができる。第二計数部６１での計数処理は、ＳＮ比への要求が比較的高くないため、簡易で且つ高速処理可能な構成を採用できる。したがって、複数の第二計数部６１を備えていても、消費電力と信号処理時間との増大は抑制される。
【００９４】
制御部８１は、計数値の合算値が第二閾値よりも少ない場合、各第二半導体光検出素子４０からの信号すべてを出力するように信号選択部９１（スイッチ素子９２）を制御している。波高値を計測する処理は、計数値が所定値以上の計数／秒になると、計測精度が悪化するが、計数値が上記所定値よりも少ない場合、計測精度が悪化することはない。したがって、放射線検出装置ＲＤでは、計測精度が悪化することなく、すべての第二半導体光検出素子４０からの信号の波高値を計測することができる。
【００９５】
制御部８１は、計数値の合算値が第二閾値以上である場合、計数値の合算値が第二閾値よりも少なくなるように第二半導体光検出素子４０からの信号を選択して出力するように信号選択部９１を制御している。この場合でも、上述したように、放射線検出装置ＲＤでは、計測精度が悪化することなく、第二半導体光検出素子４０からの信号の波高値を計測することができる。
【００９６】
制御部８１は、最も少ない計数値が第二閾値以上である場合、最も少ない計数値を情報として含む計数信号を出力した第二計数部６１に対応する第二半導体光検出素子４０からの信号を選択して出力するように信号選択部９１を制御している。この場合にも、上述したように、計測精度の悪化を抑制することができる。
【００９７】
制御部８１は、波高値計測信号に基づいて、放射線のエネルギーを算出している。これにより、放射線検出装置ＲＤでは、放射線のエネルギーを適切に算出することかできる。
【００９８】
ところで、第二シンチレータ２０の部分２０ａ毎に設けられる第二半導体光検出素子４０は、図１０に示されるように、同一の基板上に形成することができる。図１１では、４つの第二半導体光検出素子４０が一つの基板上に形成されている。すなわち、図１１に示された半導体光検出素子では、一つの第二半導体光検出素子４０が、４分割された光感応領域うちの一つの領域として機能する。
【００９９】
第二シンチレータ２０と第二半導体光検出素子４０とフレキシブル基板ＦＳとは、図１２に示されるように、接続されている。すなわち、４分割された第二シンチレータ２０の分割中心（中心軸）と、光感応領域が４分割された半導体光検出素子の分割中心（中心軸）とが一致した状態で、第二シンチレータ２０と半導体光検出素子（第二半導体光検出素子４０）とは、光学接着剤により光学的に接続されている。これにより、放射線の到来方向を識別することが可能となる。各第二計数部６１からの計数信号に基づいて、どの部分２０ａ（第二半導体光検出素子４０）におけるどの分割部分に放射線が入射したのかを識別することができ、この識別結果により、放射線の方向性を検出することが可能となる。
【０１００】
フレキシブル基板ＦＳに、第二計数部６１、信号選択部９１、加算部９５、及び波高値計測部７１を含む回路が搭載されていてもよい。フレキシブル基板ＦＳは、第二計数部６１、信号選択部９１、加算部９５、及び波高値計測部７１を含む回路と、制御部８１とを電気的に接続する。この場合、第二半導体光検出素子４０と上記回路とは、同一基板上に形成されていてもよい。もちろん、第二半導体光検出素子４０と上記回路とをそれぞれ異なるチップで形成してもよい。この場合、第二半導体光検出素子４０と上記回路とは、チップオンチップにより電気的に接続されていてもよく、また、配線基板上にそれぞれが実装されることにより電気的に接続されていてもよい。更には、第二半導体光検出素子４０と上記回路とは、フレキシブル基板ＦＳ上に形成された配線を介して電気的に接続されていてもよい。
【０１０１】
次に、図１３及び図１４を参照して、更なる変形例に係る放射線検出装置ＲＤの構成を説明する。図１３及び図１４は、本実施形態の変形例に係る放射線検出装置の構成を示す模式図である。
【０１０２】
図１３に示された変形例では、各第一半導体光検出素子３０が、第一シンチレータ１０の第一部分１１と第二部分１２との角部に配置されている。本変形例では、第一半導体光検出素子３０は、第一部分１１と第二部分１２とからのシンチレーション光を検出する。本変形例によれば、比較的少ない数の第一半導体光検出素子３０で第一シンチレータ１０（第一部分１１及び第二部分１２）からのシンチレーション光を効率よく検出することができる。
【０１０３】
図１４に示された変形例では、第一シンチレータ１０が、第一部分１１のみからなる。各第一半導体光検出素子３０が、第一シンチレータ１０の第一部分１１の端部に配置されている。本変形例では、第一半導体光検出素子３０は、第一部分１１からのシンチレーション光を検出する。本変形例によっても、比較的少ない数の第一半導体光検出素子３０で第一シンチレータ１０からのシンチレーション光を検出することができる。
【０１０４】
続いて、図１５を参照して、第一計数部５１及び第二計数部６１の変形例を説明する。図１５は、第一計数部及び第二計数部の変形例を示すブロック図である。
【０１０５】
第一計数部５１は、図１５に示されるように、電圧比較器５６と閾値設定部５７とを更に有していてもよい。閾値設定部５７は、閾値設定部５４から入力される基準電圧（下限基準電圧）よりも高い基準電圧（上限基準電圧）を電圧比較器５６に出力する。電圧比較器５６は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号が上限基準電圧よりも低い場合、パルス信号を計数器５５に出力する。計数器５５は、電圧比較器５３と電圧比較器５６とからパルス信号が出力された際に、当該パルス信号を一つのパルス信号として計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、計数器５５は、第一半導体光検出素子３０，３１からの信号のうち、上限基準電圧よりも低く且つ下限基準電圧よりも大きい信号を計数する。
【０１０６】
第二計数部６１も、図１５に示されるように、電圧比較器６６と閾値設定部６７とを更に有していてもよい。閾値設定部６７は、閾値設定部６４から入力される基準電圧（下限基準電圧）よりも高い基準電圧（上限基準電圧）を電圧比較器６６に出力する。電圧比較器６６は、第二半導体光検出素子４０からの信号が上限基準電圧よりも低い場合、パルス信号を計数器６５に出力する。計数器６５は、電圧比較器６３と電圧比較器６６とからパルス信号が出力された際に、当該パルス信号を一つのパルス信号として計数して、計数結果を計数信号として制御部８１に出力する。すなわち、計数器６５は、第二半導体光検出素子４０からの信号のうち、上限基準電圧よりも低く且つ下限基準電圧よりも大きい信号を計数する。
【０１０７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【０１０８】
底面部３は、必ずしも突出部５を有している必要はなく、たとえば平板状に形成されていてもよい。
【０１０９】
各シンチレータ１０，２０の数、各半導体光検出素子３０，３１，４０の数、上述した実施形態及び変形例の数に限られない。また、各半導体光検出素子３０，３１，４０の数に対応する各計数部５１，６１の数も、上述した実施形態及び変形例の数に限られない。各シンチレータ１０，２０の分割数も、上述した数に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、食品などからの放射線を検出する放射線検出装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…収容容器、２…側面部、３…底面部、４…収容空間、５…突出部、６…窪み部、１０…第一シンチレータ、１１…第一部分、１２…第二部分、２０…第二シンチレータ、３０，３１…第一半導体光検出素子、４０…第二半導体光検出素子、５１…第一計数部、６１…第二計数部、７１…波高値計測部、ＡＰＤ…アバランシェフォトダイオード、Ｍ…被測定物、ＰＤＡ…フォトダイオードアレイ、Ｒ１…クエンチング抵抗、ＲＤ…放射線検出装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面部及び底面部を有し、前記側面部と前記底面部とで被測定物の収容空間を画成する収容部と、
少なくとも前記側面部を囲むように前記収容部に配置された第一シンチレータと、
前記収容部に配置され、前記第一シンチレータよりも小さい第二シンチレータと、
前記第一シンチレータからのシンチレーション光を検出する複数の第一半導体光検出素子と、
前記第二シンチレータからのシンチレーション光を検出する少なくとも一つの第二半導体光検出素子と、
前記複数の第一半導体光検出素子毎に設けられ、対応する前記第一半導体光検出素子からの出力信号に基づいてシンチレーション光の発光を計数して計数信号を出力する複数の計数手段と、
前記第二半導体光検出素子からの出力信号の波高値を計測して波高値計測信号を出力する波高値計測手段と、を備えていることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記第一シンチレータが、前記側面部に配置された第一部分と、前記底面部に配置された第二部分と、からなり、
前記複数の第一半導体光検出素子が、前記第一部分と前記第二部分とにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記第一シンチレータが、前記側面部に配置された第一部分と、前記底面部に配置された第二部分と、からなり、
前記複数の第一半導体光検出素子が、前記第一部分と前記第二部分との角部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第一シンチレータが、前記側面部に配置された第一部分からなり、
前記複数の第一半導体光検出素子が、前記第一部分の端部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記第二シンチレータが、前記底面部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記第一シンチレータが、プラスチックシンチレータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記プラスチックシンチレータが、前記側面部を取り囲む筒状部を有していることを特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記第二シンチレータが、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記第一半導体光検出素子と前記第二半導体光検出素子とが、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードと、それぞれの前記アバランシェフォトダイオードに対して直列に接続されたクエンチング抵抗と、を有しているフォトダイオードアレイであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項１】
側面部及び底面部を有し、前記側面部と前記底面部とで被測定物の収容空間を画成する収容部と、
少なくとも前記側面部を囲むように前記収容部に配置された第一シンチレータと、
前記収容部に配置され、前記第一シンチレータよりも小さい第二シンチレータと、
前記第一シンチレータからのシンチレーション光を検出する複数の第一半導体光検出素子と、
前記第二シンチレータからのシンチレーション光を検出する少なくとも一つの第二半導体光検出素子と、
前記複数の第一半導体光検出素子毎に設けられ、対応する前記第一半導体光検出素子からの出力信号に基づいてシンチレーション光の発光を計数して計数信号を出力する複数の計数手段と、
前記第二半導体光検出素子からの出力信号の波高値を計測して波高値計測信号を出力する波高値計測手段と、を備えていることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記第一シンチレータが、前記側面部に配置された第一部分と、前記底面部に配置された第二部分と、からなり、
前記複数の第一半導体光検出素子が、前記第一部分と前記第二部分とにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記第一シンチレータが、前記側面部に配置された第一部分と、前記底面部に配置された第二部分と、からなり、
前記複数の第一半導体光検出素子が、前記第一部分と前記第二部分との角部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第一シンチレータが、前記側面部に配置された第一部分からなり、
前記複数の第一半導体光検出素子が、前記第一部分の端部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記第二シンチレータが、前記底面部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記第一シンチレータが、プラスチックシンチレータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記プラスチックシンチレータが、前記側面部を取り囲む筒状部を有していることを特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記第二シンチレータが、結晶性を有するシンチレータ又はセラミックシンチレータであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記第一半導体光検出素子と前記第二半導体光検出素子とが、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードと、それぞれの前記アバランシェフォトダイオードに対して直列に接続されたクエンチング抵抗と、を有しているフォトダイオードアレイであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の放射線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−８８３１９（Ｐ２０１３−８８３１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９９１１（Ｐ２０１１−２２９９１１）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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