放射線検出部材の製造方法及び放射線検出装置
【課題】実施形態は、安価な平板形状のプラスチックシンチレータを使用して、ライトガイドにプラスチックシンチレータを確実かつ容易に溶着することのできる放射線検出部材の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータの放射線入射面全面をマスキングして、プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布するレーザー吸収剤塗布工程Ｓ２と、棒状のライトガイドの各側面にプラスチックシンチレータをマスク面が上側となるように配置し、ライトガイドにプラスチックシンチレータをレーザー溶着する溶着工程Ｓ３と、を有する。
【解決手段】実施形態によれば、放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータの放射線入射面全面をマスキングして、プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布するレーザー吸収剤塗布工程Ｓ２と、棒状のライトガイドの各側面にプラスチックシンチレータをマスク面が上側となるように配置し、ライトガイドにプラスチックシンチレータをレーザー溶着する溶着工程Ｓ３と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線検出部材の製造方法、及びこの製造方法により製造される放射線検出部材を備えた放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、放射能汚染の有無を検査するための主な装置としては、表面汚染サーベイメータがある。この表面汚染サーベイメータは、検査対象機器などの表面に密接させて測定し易いように、その検出部は広く平坦な構造となっている。
【０００３】
一方、細管や機器などのボルト穴に対しては、これら被検出部の大きさや形状から、その内表面を直接測定することができない。そのため、被検査面が露出するように切断作業などのような多大な労力を要して測定する必要があった。
【０００４】
したがって、細管や機器などのボルト穴に挿通可能とするため、棒状に形成された放射線検出部材が求められている。しかし、このような放射線検出部材では、製造に手間がかかるとともに、遮光方法やその遮光膜の強度などに問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載された技術は、プラスチックシンチレータプレート上に熱転写シートを重合させた状態で加熱処理すると、熱転写シートから皮膜が剥離し、プラスチックシンチレータプレート上に貼り付けられる。上記皮膜は、保護層、アルミニウム層及び接着層を有する。そして、上記皮膜がプラスチックシンチレータプレートと接着によって一体化することで、遮光膜の強度を向上させたプラスチックシンチレータ部材を簡易に実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４７５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１に記載されたシンチレータ部材の製造方法では、接着層を介在させてプラスチックシンチレータプレート表面に皮膜を貼る構成であることから、その接着層が蛍光を吸収するため集光量が減少することになる。また、上記接着層は、数μｍ程度の厚みが必要と考えられ、これは放射線(α線やβ線)の透過を阻害することから、物理的に強い遮光膜が実現できる一方で、蛍光や放射線の減衰が大きくなって、放射線感度が低下すると考えられる。
【０００８】
皮膜の表面強度は、鉛筆硬度で２Ｈ〜３Ｈ程度と推測され、細管切断部に生じた金属のバリなどが測定時に検出面へと接触した場合、遮光層の損傷を免れないと思われる。
【０００９】
プラスチックシンチレータは、γ線の反応を抑制する目的からできるだけ薄く加工するものの、円筒形などのように加工が困難な形状にするとコストが増大するため、安価な平板形状のプラスチックシンチレータとライトガイドを組み合わせた構成がある。このプラスチックシンチレータとライトガイドの接着方法には、従来から光学接着剤が使用されている。しかしながら、この光学接着剤は、一般に粘性率が低く浸透し易いため、塗布が困難で望ましい仕上がり品質が得られにくく、さらに接着剤が硬化するには、固定状態のまま半日〜１日程度の時間を要するといった問題がある。
【００１０】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、安価な平板形状のプラスチックシンチレータを使用して、ライトガイドにプラスチックシンチレータを確実かつ容易に溶着する放射線検出部材の製造方法及び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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る放射線検出部材の製造方法は、放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータの放射線入射面全面をマスキングして、前記プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布するレーザー吸収剤塗布工程と、棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをマスク面が上側となるように配置し、前記ライトガイドに前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着する溶着工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の実施形態に係る放射線検出装置は、プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布し、棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着した放射線検出部材と、前記放射線検出部材の一方の端面に光学的に接続され、前記プラスチックシンチレータから前記ライトガイド内に入射した蛍光を信号パルスに変換する光電子増倍管と、前記光電子増倍管により変換された信号パルスを増幅する信号増幅部と、前記信号増幅部により増幅した信号パルスとノイズとを弁別する波高弁別部と、前記信号増幅部により増幅した信号パルスを計数するカウンタ部と、前記カウンタ部により計数された数値情報に基づいて汚染の有無を判定処理する汚染判定処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、安価な平板形状のプラスチックシンチレータを使用して、ライトガイドにプラスチックシンチレータを確実かつ容易に溶着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図２】本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態においてプラスチックシンチレータの研磨加工工程を示す概略斜視図である。
【図３】一実施形態においてプラスチックシンチレータ表面にレーザー吸収剤を塗布する工程を示す概略斜視図である。
【図４】一実施形態においてプラスチックシンチレータをライトガイドに溶着する工程を示す概略斜視図である。
【図５】一実施形態においてプラスチックシンチレータをライトガイドに溶着する工程を示す概略斜視図である。
【図６】図５のＶＩ方向矢視図である。
【図７】一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に蛍光反射層を直接成膜する工程を示す概略斜視図である。
【図８】一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に成膜した蛍光反射層の上に遮光層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【図９】一実施形態においてプラスチックシンチレータに接着する保護ガイドを示す斜視図である。
【図１０】図９のＸ方向矢視図である。
【図１１】一実施形態においてプラスチックシンチレータに保護ガイドを接着し、細い紐で緊締する工程を示す概略斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ方向矢視図である。
【図１３】一実施形態において放射線検出部材の先端に保護キャップを接着する工程を示す概略斜視図である。
【図１４】一実施形態において遮光層、保護ガイド及び保護キャップに保護層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明に係る放射線検出部材の製造方法により製造された放射線検出部材を備える放射線検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る放射線検出部材の製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は、細径管やボルト穴などのような細径部に対してその内表面汚染を直接検査することができるように放射線検出部材を細径部に挿入可能な棒状に形成した例について説明する。
【００１６】
（一実施形態）
図１は本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の放射線検出部材の製造方法は、順に研磨加工工程Ｓ１、レーザー吸収剤塗布工程Ｓ２、溶着工程Ｓ３、蛍光反射層形成工程Ｓ４、樹脂層形成工程Ｓ５、保護ガイド接着工程Ｓ６、キャップ接着工程Ｓ７、及び保護層形成工程Ｓ８を有する。
【００１８】
本実施形態のプラスチックシンチレータは、β線の検出を目的としており、バックグラウンド線種の一つであるγ線の反応確率を抑制するため、薄く加工する必要がある。その厚みは通常０．１ｍｍ〜０．４ｍｍで、好ましくは０．２ｍｍである。
【００１９】
また、プラスチックシンチレータの表面には、製造過程で生じたと考えられる数μｍ程度から１０μｍを超えるような複数の突起物が存在している。この状態で、シンチレータの表面に積層薄膜を直接形成すると、その積層薄膜から突起物が突き出した状態となり、この部分がピンホールとなって遮光することができないことがある。この突起物は本発明者らの実験により、純水や中性洗剤などによる洗浄やエアーの吹付けなどでは除去することができないことが判明している。
【００２０】
次に、上記各工程を図面に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
（研磨加工工程Ｓ１）
そこで先ずは、研磨加工工程Ｓ１でプラスチックシンチレータ表面の突起物を除去しなければならない。
【００２２】
図２は本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態においてプラスチックシンチレータの研磨加工工程を示す概略斜視図である。
【００２３】
図２に示すように、研磨加工工程Ｓ１は、放射線の入射によって蛍光を発する長尺平板形状のプラスチックシンチレータ１の放射線入射面全面を研磨加工する工程である。
【００２４】
具体的には、研磨加工工程Ｓ１では、図２に示すようにプラスチックシンチレータ１と、プラスチックシンチレータ保護板２と、バフ部材３と、このバフ部材３を回転駆動させるためのバフ部材回転機４と、図示しない研磨剤とが使用される。
【００２５】
プラスチックシンチレータ１は、薄く加工され、外部から加えられる力に対して脆くなっているため、プラスチックシンチレータ保護板２の上に固定する。このプラスチックシンチレータ保護板２は、例えば清潔で平坦なガラス板を使用し、その上に大きめ（例えば一辺２００ｍｍの正方形）のプラスチックシンチレータ１を載置する。このプラスチックシンチレータ１は、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む合成樹脂から成形されている。
【００２６】
ここで、プラスチックシンチレータ１の裏側に水などが浸透しないようにプラスチックシンチレータ１の端部全体をシールテープ（例えば、住友スリーエム社製のカートンテープ）で固定することが望ましい。このカートンテープは、例えばポリプロピレンフィルムのベースとゴム系粘着剤を組み合わせたテープである。
【００２７】
また、本実施形態による放射線検出部材の製造に係る作業環境は、できるだけ埃の少ないことが必要であり、好ましくはＩＳＯクラス６（クラス１０００：米国連邦規格）以下の作業環境である。
【００２８】
バフ部材３とバフ部材回転機４は、例えば住友スリーエム社製のフォームバフィングパッド１３２５８や１３２５７などと、バフィングサンダー９０２５を使用することができる。
【００２９】
また、上記研磨剤は、例えばシリコン系潤滑液を含有しない住友スリーエム社のポリッシュエクストラファイン（商品名）などを使用することができる。因みに、上記シリコン系潤滑液を含有していると、プラスチックシンチレータ１が研磨剤を弾いてしまい、研磨加工が困難になるからである。
【００３０】
次に、研磨加工工程Ｓ１についてより具体的に説明する。
【００３１】
まず、バフ部材回転機４にバフ部材３を装着し、研磨剤を１００ｃｍ2あたり、２〜４ｇ程度を目安にバフ部材３に付着させて、このバフ部材３をプラスチックシンチレータ１の表面に軽く押し当ててバフ部材回転機４を駆動させる。研磨加工時間の目安は、１箇所(バフの面サイズ相当)あたり２０秒〜６０秒程度とすることで、プラスチックシンチレータ１の表面の突起物を除去する効果が得られ、かつプラスチックシンチレータ１に深い傷が生じにくい。
【００３２】
また、プラスチックシンチレータ１の表面の突起物を除去しにくい場合は、例えばバフ部材３の硬さの異なるものを２種類用意しておき、初めに硬めの方のバフ部材(例えば、住友スリーエム社製のフォームバフィングパッド１３２５８（商品名）)を用いて突起物の除去を目的とした研磨加工を行い、続いて柔らかめの方のバフ部材(例えば、住友スリーエム社製のフォームバフィングパッド１３２５７（商品名）)を用いて傷を軽減するための研磨加工を行うことで、突起物を除去するとともに、傷の抑制も可能となるため効果的である。
【００３３】
そして、研磨加工後は、プラスチックシンチレータ１の表面を洗浄処理する。研磨剤に含まれる砥粒は、プラスチックシンチレータ１の表面に強く密着している場合があり、洗浄後に砥粒が残った状態であると、この残った砥粒が新たな突起物となってしまう可能性がある。
【００３４】
このため、砥粒を除去するには、中性洗剤で砥粒を浮かせて純水などで洗い流す方法が効果的である。上記中性洗剤には、プラスチックシンチレータ１への物性的影響を考慮し、非イオン性の界面活性剤を選択することが好ましく、さらに水に界面活性剤を０．５〜１ｗｔ％程度含有させて使用することが好ましい。洗浄後は、清潔なエアーで表面の水分を吹き飛ばしてから乾燥させることが好ましい。
【００３５】
（レーザー吸収剤塗布工程Ｓ２）
図３は一実施形態においてプラスチックシンチレータ表面にレーザー吸収剤を塗布する工程を示す概略斜視図である。
【００３６】
図３に示すように、レーザー吸収剤塗布工程Ｓ２は、プラスチックシンチレータ１の放射線入射面全面をマスキングして、プラスチックシンチレータ１の表面にレーザー吸収剤７を塗布する工程である。
【００３７】
具体的には、図３に示すようにレーザー吸収剤塗布工程Ｓ２は、先ずプラスチックシンチレータ１を使用する大きさに切断加工して、研磨加工した面を下にしてマスク部材５の上に並べて載置する。このマスク部材５は、清潔で吸湿性を有するケプラー布などを用いることが好ましい。
【００３８】
この状態で、霧吹き容器６にレーザー吸収剤７を入れてプラスチックシンチレータ１の表面に噴射させながら塗布する。
【００３９】
ここで、プラスチックシンチレータ１の蛍光波長は、約４２０ｎｍ前後であるから、紫外線レーザーの吸収剤は、プラスチックシンチレータ１の蛍光を吸収してしまうことから適用することができない。よって、プラスチックシンチレータ１に塗布するレーザー吸収剤７は、蛍光の減衰が生じない赤外線吸収剤（例えば、Ｇｅｎｔｅｘ社のクリアウェルド（登録商標）など）を使用することができる。このクリアウェルド（登録商標）は、塗布後数秒（７秒程度）で乾燥し、赤外線吸収剤の成分だけがプラスチックシンチレータ１の表面に残留する。そのため、赤外線吸収剤は、プラスチックシンチレータ１をマスク部材５上から直ぐに移動させることができるので扱い易い。
【００４０】
因みに、従来では、光学接着剤を用いてプラスチックシンチレータ１をライトガイド８に接着している。その光学接着剤は、一般に粘性率が低く浸透し易いため、塗布が困難で仕上がり品質が得られにくく、さらに接着剤を硬化には固定状態のまま半日〜１日程度の時間を要する。
【００４１】
（溶着工程Ｓ３）
図４及び図５は一実施形態においてプラスチックシンチレータをライトガイドに溶着する工程を示す概略斜視図である。図６は図５のＶＩ方向矢視図である。なお、図４〜図６では、溶着工程Ｓ３におけるライトガイドを分かり易くするため、太径に形成しているが、実際には、その径の数分の一程度の径である。
【００４２】
図４〜図６に示すように、溶着工程Ｓ３は、多角柱（四角柱）形状を成し、長尺の各側面が平坦面である棒状のライトガイド８の各側面にプラスチックシンチレータ１をマスク面が上側となるようにそれぞれ配置し、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１をレーザーにより溶着する工程である。
【００４３】
具体的には、図４〜図６に示すようにライトガイド８は、例えば波長変換材（Wavelength Shifting Bar）を使用することができる。プラスチックシンチレータ１から波長変換材であるライトガイド８内に入射した蛍光は、プラスチックシンチレータ１の蛍光を吸収して、より長波長の蛍光をその内部で再発光する。その再発光した蛍光は、その多くが全反射成分と成り得るため、長尺の棒状放射線検出部材に適用し易い。
【００４４】
但し、ライトガイド８内で再発光した蛍光が全反射条件を満たしてライトガイド８内に捕獲することができるかは、ライトガイド８とその外周囲の物質の持つ屈折率差で決まる臨界角（スネルの法則）に依存する。より多くの蛍光を全反射させるには、ライトガイド８の外周囲物質の屈折率ができるだけ小さいことが必要である。この場合、外周部の物質は、空気層（屈折率１．００）であることが好ましく、具体的にはライトガイド８とプラスチックシンチレータ１の表面同士を全て溶着せずに、ライトガイド８とプラスチックシンチレータ１との間に空気層が介在することができる状態を作り出すことが好ましい。
【００４５】
そのため、図４に示すように溶着方法は、ライトガイド８の各側面に、適切な大きさに切断加工したプラスチックシンチレータ１を研磨加工面が上側となるように載置する。
【００４６】
そして、図５に示すようにレーザー装置９（例えば、ＹＡＧレーザーなど）で点溶着する。このレーザー溶着は、材料の表面を汚さずにスポット溶着（直径１ｍｍ程度）することができる。これに対し、光学接着剤では、材料の表面を汚さずに接着することが困難であった。この溶着点１０は、プラスチックシンチレータ１の軸方向の中央を回避して、できるだけプラスチックシンチレータ１の端部に沿って行うことが好ましい。プラスチックシンチレータ１の端部は、その下側となるライトガイド８の形状にも依存するものの、蛍光の散乱が生じやすく、その部位に溶着点１０を設けることでライトガイド８内の蛍光全反射を阻害しにくくなる。
【００４７】
この溶着方法によれば、図６に示すようにライトガイド８とプラスチックシンチレータ１との間に空気層１１を介在させることができる。
【００４８】
（蛍光反射層形成工程Ｓ４）
図７は一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に蛍光反射層を直接成膜する工程を示す概略斜視図である。
【００４９】
図７に示すように、蛍光反射層形成工程Ｓ４は、ライトガイド８を周方向に回転させながらプラスチックシンチレータ１の表面とライトガイド８の先端面に蛍光反射層１５を蒸着形成する工程である。
【００５０】
放射線の入射によってプラスチックシンチレータ１の内部で発光した蛍光は、等方的角度に一様に広がる。このため、放射線入射方向（上側方向）に放出される蛍光成分を反射させてライトガイド８方向（下側方向）に導くことで、蛍光量が増加する。
【００５１】
また、ライトガイド８内で再発光し、全反射条件を満たせずに外に放出された蛍光についても同様に反射させることで、蛍光の減少を抑制することができる。蛍光の反射効果を高めるには、図７に示すようにプラスチックシンチレータ１の表面に蛍光反射層１５を直接形成することが好ましい。
【００５２】
すなわち、図７に示すように蛍光反射層１５を成膜するには、プラスチックシンチレータ１をその側面に溶着したライトガイド８と、ライトガイド８を周方向に回転させる回転装置１２と、スパッタリング装置１３と、ターゲット１４とが主に用いられる。スパッタリング装置１３は、図示しないがスパッタリングに必要な機能が全て備わっているものとする。ここで、蛍光反射層１５の材料であるターゲット１４は、アルミニウムを使用することができる。
【００５３】
プラスチックシンチレータ１の表面に蛍光反射層１５を直接成膜するには、回転装置１２によりライトガイド８を周方向に回転させながら、スパッタリング装置１３を用いてプラスチックシンチレータ１の表面とライトガイド８の先端面にアルミニウムの蛍光反射層１５を成膜する。
【００５４】
スパッタリング装置１３を使用してプラスチックシンチレータ１の表面にアルミニウムを成膜する場合、成膜時間に応じてプラスチックシンチレータ１に熱応力が生じて変形する可能性がある。
【００５５】
これを防止するには、成膜温度を４０℃以下に保つことが望ましい。アルミニウムの膜厚は、通常０．０７μｍ〜０．５μｍで、望ましくは０．１８μｍである。また、スパッタリング装置１３を使用して、プラスチックシンチレータ１の表面に図示しないが例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を成膜後、アルミニウムを成膜すると二酸化ケイ素がバインダーの効果を奏してプラスチックシンチレータ１とアルミニウムとの接着性を高めることができる。二酸化ケイ素の成膜厚さは、通常１０ｎｍ〜１００ｎｍで、望ましくは３０ｎｍである。
【００５６】
（樹脂層形成工程Ｓ５）
図８は一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に成膜した蛍光反射層の上に遮光層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【００５７】
図８に示すように、樹脂層形成工程Ｓ５は、蛍光反射層１５の表面上に遮光機能を有する色素を含有した遮光層１８を形成する工程である。
【００５８】
ところで、アルミニウムの蒸着膜には、不純物などの影響により確率的にピンホールが生じる可能性がある。このピンホールを塞ぐには、アルミニウムの蒸着膜表面に、自然光などを遮光する機能を有した色素を含有する遮光層１８を設けることが好ましい。
【００５９】
遮光層１８を成膜する方法は、回転装置１２に蛍光反射層１５を形成済みのライトガイド８を装着し、このライトガイド８を周方向に回転させながら、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂溶液１６を入れた霧吹き容器６から、ライトガイド８の表面にＵＶ硬化樹脂溶液１６を塗布する。
【００６０】
このＵＶ硬化樹脂溶液１６を塗布した後、乾燥工程を介してＵＶ光源装置１７からＵＶ光を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させることで、遮光層１８が形成される。これにより、物理的に強い遮光膜を形成することができる。ここで、色素を含有する遮光層１８の材料としては、例えばカーボンブラックを重量比１５％程度含有したＵＶ硬化樹脂を使用することができる。カーボンブラック以外には、例えばチタンブラックを用いることができる。遮光層１８の膜厚は、通常１μｍ〜５μｍで、好ましくは２〜３μｍである。
【００６１】
（保護ガイド接着工程Ｓ６）
図９は一実施形態においてプラスチックシンチレータに接着する保護ガイドを示す斜視図である。図１０は図９のＸ方向矢視図である。図１１は一実施形態においてプラスチックシンチレータに保護ガイドを接着し、細い紐で緊締する工程を示す概略斜視図である。図１２は図１１のＸＩＩ方向矢視図である。
【００６２】
図９及び図１０に示すように、保護ガイド接着工程Ｓ６は、プラスチックシンチレータ１の継ぎ目部位の数に応じて、その継ぎ目部位に被せるようにライトガイド８の軸方向に沿って保護ガイド１９を接着する工程である。
【００６３】
ところで、ライトガイド８の軸方向に沿ってプラスチックシンチレータ１の端部同士が隣り合う部位は、隙間によって遮光されておらず、また強度も弱い状態となっている。このため、遮光するとともに、強度を確保するため、この隙間部分の上に保護ガイド１９を被せることが好ましい。
【００６４】
図９及び図１０に示すように、保護ガイド１９を接着するには、保護ガイド１９に遮光機能を有する上述したカーボンブラックなどの色素を含有した遮光性接着剤２０を塗布して、プラスチックシンチレータ１の幅方向の端部同士が隣り合う継ぎ目部位に被せて接着する。
【００６５】
保護ガイド１９は、上記継ぎ目部位を遮光するとともに、その遮光状態を維持し、さらに放射線検出部材自身を保護するため、測定対象である細管内やボルト穴内に挿入した際に、内部で放射線検出部材を周方向に回転させても、引っ掛かるなどの障害が生じないように、その表面は円形状であることが好ましい。
【００６６】
保護ガイド１９は、例えばライトガイド８の径方向断面が四角形であれば、直線丸棒に１／４の削り込みを入れて、その削り込み部分に遮光性接着剤２０を適量塗布した後、上記継ぎ目部位に被せて接着すればよい。
【００６７】
また、保護ガイド１９の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウムなどの金属、または合成樹脂などを使用することができる。遮光性接着剤２０には、例えばセメダイン株式会社製のセメダインスーパーＸブラック（商品名）などを使用することができる。
【００６８】
さらに、図１１及び図１２に示すように、保護ガイド１９が遮光層１８から剥離しないように、保護ガイド１９の長手方向両端部の２箇所を緊締紐２１で周方向に緊締することが好ましい。このため、保護ガイド１９の端部２箇所の表面には緊締し易いように削り込みを形成しておくことが好ましい。なお、緊締紐２１には、例えばアラミド繊維から成る細い紐が用いられる。この材料を使用することにより、劣化しにくく、かつ一旦緊締した緊締紐２１が緩みにくくなる。
【００６９】
（キャップ接着工程Ｓ７）
図１３は一実施形態において放射線検出部材の先端に保護キャップを接着する工程を示す概略斜視図である。
【００７０】
図１３に示すように、キャップ接着工程Ｓ７は、遮光層１８を形成したライトガイド８の先端面に遮光性を有し先端が球面に形成された保護キャップ２２をライトガイド８の先端部位に被せて接着する工程である。
【００７１】
図１３に示すように、保護キャップ２２は、保護ガイド１９を含めて先端部に被せて接着する。その接着剤は、前述したセメダイン株式会社製のセメダインスーパーＸブラック（商品名）などを使用することができる。保護キャップ２２の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウムなどの金属、または樹脂などを使用することができる。
【００７２】
このように本実施形態では、ライトガイド８の先端面に保護キャップ２２を被せて接着するキャップ接着工程Ｓ７を有することにより、放射線検出部材の先端を保護するとともに、放射線検出部材を細径管やボルト穴などのような細径部に挿入し易くなる。
【００７３】
（保護層形成工程Ｓ８）
図１４は一実施形態において遮光層、保護ガイド及び保護キャップに保護層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【００７４】
保護層形成工程Ｓ８は、遮光層１８、保護ガイド１９及び保護キャップ２２の表面に保護層を形成する工程である。
【００７５】
図１４に示すように、保護層は、例えばＤＬＣ(diamond‐like carbon)を使用することができる。このＤＬＣは、炭素の同素体から成る非晶質（アモルファス）の硬質膜であり、硬質、潤滑性、耐摩耗性、化学的安定性、及び表面平滑性が見込まれるため、ＤＬＣを適用することで、壊れにくい放射線検出部材を実現することができる。
【００７６】
ＤＬＣを成膜するには、例えばプラズマイオン注入成膜装置２３を使用することが好ましい。プラズマイオン注入成膜装置２３は、予めライトガイド８の蛍光取出し面にＤＬＣが成膜されないようにＤＬＣマスク２４を設けておくことで、プラスチックシンチレータ１に熱応力が生じない４０℃以下の温度で放射線検出部材の表面全体にＤＬＣの成膜が可能である。ＤＬＣの膜厚は、通常０．１μｍ〜１．０μｍであって、望ましくは０．３〜０．５μｍである。
【００７７】
このように本実施形態によれば、放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータ１の放射線入射面全面をマスキングして、プラスチックシンチレータ１の表面にレーザー吸収剤７を塗布し、各側面が平坦面に形成された棒状のライトガイド８の各側面にプラスチックシンチレータ１をマスク面が上側となるように配置し、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１をレーザー溶着することにより、安価な平板形状のプラスチックシンチレータ１を使用して、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１を確実かつ容易に溶着することができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、プラスチックシンチレータ１の表面に蛍光反射層１５、遮光層１８、及び強靭な保護層とから成る積層薄膜を直接形成することにより、放射線(α線やβ線)及び蛍光の吸収を抑制することができる。
【００７９】
さらに、本実施形態によれば、プラスチックシンチレータ１を、ポリエチレンナフタレートを含む合成樹脂から成形したことにより、耐熱性及び強度が高くなる。
【００８０】
（放射線検出装置の一実施形態）
図１５は本発明に係る放射線検出部材の製造方法により製造された放射線検出部材を備える放射線検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【００８１】
上述した一連の工程を経て製造された放射線検出部材３３を備えた放射線検出装置は、図１５に示すように光電子増倍管２６、信号増幅部２７、ディスクリ（波高弁別）部２８、カウンタ部２９、表示部３１及び高圧電源部３２を備える。
【００８２】
光電子増倍管２６は、遮光ケース２５の内部において放射線検出部材３３の一方の端面に光学的に接続され、プラスチックシンチレータ１からライトガイド８内に入射した蛍光を信号パルスに変換する。
【００８３】
信号増幅部２７は、光電子増倍管２６により変換された信号パルスを増幅する。ディスクリ（波高弁別）部２８は、信号増幅部２７により増幅した信号パルスとノイズとを弁別する。カウンタ部２９は、増幅した信号パルスの数を数える。汚染判定処理部３０は、カウンタ部により計数された数値情報に基づいて汚染の有無を判定処理する。表示部３１は、汚染判定処理部３０の判定結果を表示する。高圧電源部３２は、光電子増倍管２６に高電圧を印加するためのものである。
【００８４】
このように本実施形態の放射線検出装置によれば、放射線検出部材３３がプラスチックシンチレータ１の表面にレーザー吸収剤７を塗布し、棒状のライトガイド８の各側面にプラスチックシンチレータ１をレーザー溶着したことにより、安価な平板形状のプラスチックシンチレータ１を使用して、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１を確実かつ容易に溶着することができる放射線検出部材を備えた放射線検出装置を提供可能である。
【００８５】
以上のように本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８６】
例えば、上記実施形態では、ライトガイド８を直方体に形成した例について説明したが、これ以外の多角柱又は多角錐など断面多角形のものであればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…プラスチックシンチレータ、２…プラスチックシンチレータ保護板、３…バフ部材、４…バフ部材回転機、５…マスク部材、６…霧吹き容器、７…レーザー吸収剤、８…ライトガイド、９…レーザー装置、１０…溶着点、１１…空気層、１２…回転装置、１３…スパッタリング装置、１４…ターゲット、１５…蛍光反射層、１６…ＵＶ硬化樹脂溶液、１７…ＵＶ光源装置、１８…遮光層、１９…保護ガイド、２０…遮光性接着剤、２１…緊締紐、２２…保護キャップ、２３…プラズマイオン注入成膜装置、２４…ＤＬＣマスク、２５…遮光ケース、２６…光電子増倍管、２７…信号増幅部、２８…ディスクリ部、２９…カウンタ部、３０…汚染判定処理部、３１…表示部、３２…高圧電源部、３３…放射線検出部材
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線検出部材の製造方法、及びこの製造方法により製造される放射線検出部材を備えた放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、放射能汚染の有無を検査するための主な装置としては、表面汚染サーベイメータがある。この表面汚染サーベイメータは、検査対象機器などの表面に密接させて測定し易いように、その検出部は広く平坦な構造となっている。
【０００３】
一方、細管や機器などのボルト穴に対しては、これら被検出部の大きさや形状から、その内表面を直接測定することができない。そのため、被検査面が露出するように切断作業などのような多大な労力を要して測定する必要があった。
【０００４】
したがって、細管や機器などのボルト穴に挿通可能とするため、棒状に形成された放射線検出部材が求められている。しかし、このような放射線検出部材では、製造に手間がかかるとともに、遮光方法やその遮光膜の強度などに問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載された技術は、プラスチックシンチレータプレート上に熱転写シートを重合させた状態で加熱処理すると、熱転写シートから皮膜が剥離し、プラスチックシンチレータプレート上に貼り付けられる。上記皮膜は、保護層、アルミニウム層及び接着層を有する。そして、上記皮膜がプラスチックシンチレータプレートと接着によって一体化することで、遮光膜の強度を向上させたプラスチックシンチレータ部材を簡易に実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４７５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１に記載されたシンチレータ部材の製造方法では、接着層を介在させてプラスチックシンチレータプレート表面に皮膜を貼る構成であることから、その接着層が蛍光を吸収するため集光量が減少することになる。また、上記接着層は、数μｍ程度の厚みが必要と考えられ、これは放射線(α線やβ線)の透過を阻害することから、物理的に強い遮光膜が実現できる一方で、蛍光や放射線の減衰が大きくなって、放射線感度が低下すると考えられる。
【０００８】
皮膜の表面強度は、鉛筆硬度で２Ｈ〜３Ｈ程度と推測され、細管切断部に生じた金属のバリなどが測定時に検出面へと接触した場合、遮光層の損傷を免れないと思われる。
【０００９】
プラスチックシンチレータは、γ線の反応を抑制する目的からできるだけ薄く加工するものの、円筒形などのように加工が困難な形状にするとコストが増大するため、安価な平板形状のプラスチックシンチレータとライトガイドを組み合わせた構成がある。このプラスチックシンチレータとライトガイドの接着方法には、従来から光学接着剤が使用されている。しかしながら、この光学接着剤は、一般に粘性率が低く浸透し易いため、塗布が困難で望ましい仕上がり品質が得られにくく、さらに接着剤が硬化するには、固定状態のまま半日〜１日程度の時間を要するといった問題がある。
【００１０】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、安価な平板形状のプラスチックシンチレータを使用して、ライトガイドにプラスチックシンチレータを確実かつ容易に溶着する放射線検出部材の製造方法及び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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る放射線検出部材の製造方法は、放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータの放射線入射面全面をマスキングして、前記プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布するレーザー吸収剤塗布工程と、棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをマスク面が上側となるように配置し、前記ライトガイドに前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着する溶着工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の実施形態に係る放射線検出装置は、プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布し、棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着した放射線検出部材と、前記放射線検出部材の一方の端面に光学的に接続され、前記プラスチックシンチレータから前記ライトガイド内に入射した蛍光を信号パルスに変換する光電子増倍管と、前記光電子増倍管により変換された信号パルスを増幅する信号増幅部と、前記信号増幅部により増幅した信号パルスとノイズとを弁別する波高弁別部と、前記信号増幅部により増幅した信号パルスを計数するカウンタ部と、前記カウンタ部により計数された数値情報に基づいて汚染の有無を判定処理する汚染判定処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、安価な平板形状のプラスチックシンチレータを使用して、ライトガイドにプラスチックシンチレータを確実かつ容易に溶着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図２】本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態においてプラスチックシンチレータの研磨加工工程を示す概略斜視図である。
【図３】一実施形態においてプラスチックシンチレータ表面にレーザー吸収剤を塗布する工程を示す概略斜視図である。
【図４】一実施形態においてプラスチックシンチレータをライトガイドに溶着する工程を示す概略斜視図である。
【図５】一実施形態においてプラスチックシンチレータをライトガイドに溶着する工程を示す概略斜視図である。
【図６】図５のＶＩ方向矢視図である。
【図７】一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に蛍光反射層を直接成膜する工程を示す概略斜視図である。
【図８】一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に成膜した蛍光反射層の上に遮光層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【図９】一実施形態においてプラスチックシンチレータに接着する保護ガイドを示す斜視図である。
【図１０】図９のＸ方向矢視図である。
【図１１】一実施形態においてプラスチックシンチレータに保護ガイドを接着し、細い紐で緊締する工程を示す概略斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ方向矢視図である。
【図１３】一実施形態において放射線検出部材の先端に保護キャップを接着する工程を示す概略斜視図である。
【図１４】一実施形態において遮光層、保護ガイド及び保護キャップに保護層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明に係る放射線検出部材の製造方法により製造された放射線検出部材を備える放射線検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る放射線検出部材の製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は、細径管やボルト穴などのような細径部に対してその内表面汚染を直接検査することができるように放射線検出部材を細径部に挿入可能な棒状に形成した例について説明する。
【００１６】
（一実施形態）
図１は本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の放射線検出部材の製造方法は、順に研磨加工工程Ｓ１、レーザー吸収剤塗布工程Ｓ２、溶着工程Ｓ３、蛍光反射層形成工程Ｓ４、樹脂層形成工程Ｓ５、保護ガイド接着工程Ｓ６、キャップ接着工程Ｓ７、及び保護層形成工程Ｓ８を有する。
【００１８】
本実施形態のプラスチックシンチレータは、β線の検出を目的としており、バックグラウンド線種の一つであるγ線の反応確率を抑制するため、薄く加工する必要がある。その厚みは通常０．１ｍｍ〜０．４ｍｍで、好ましくは０．２ｍｍである。
【００１９】
また、プラスチックシンチレータの表面には、製造過程で生じたと考えられる数μｍ程度から１０μｍを超えるような複数の突起物が存在している。この状態で、シンチレータの表面に積層薄膜を直接形成すると、その積層薄膜から突起物が突き出した状態となり、この部分がピンホールとなって遮光することができないことがある。この突起物は本発明者らの実験により、純水や中性洗剤などによる洗浄やエアーの吹付けなどでは除去することができないことが判明している。
【００２０】
次に、上記各工程を図面に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
（研磨加工工程Ｓ１）
そこで先ずは、研磨加工工程Ｓ１でプラスチックシンチレータ表面の突起物を除去しなければならない。
【００２２】
図２は本発明に係る放射線検出部材の製造方法の一実施形態においてプラスチックシンチレータの研磨加工工程を示す概略斜視図である。
【００２３】
図２に示すように、研磨加工工程Ｓ１は、放射線の入射によって蛍光を発する長尺平板形状のプラスチックシンチレータ１の放射線入射面全面を研磨加工する工程である。
【００２４】
具体的には、研磨加工工程Ｓ１では、図２に示すようにプラスチックシンチレータ１と、プラスチックシンチレータ保護板２と、バフ部材３と、このバフ部材３を回転駆動させるためのバフ部材回転機４と、図示しない研磨剤とが使用される。
【００２５】
プラスチックシンチレータ１は、薄く加工され、外部から加えられる力に対して脆くなっているため、プラスチックシンチレータ保護板２の上に固定する。このプラスチックシンチレータ保護板２は、例えば清潔で平坦なガラス板を使用し、その上に大きめ（例えば一辺２００ｍｍの正方形）のプラスチックシンチレータ１を載置する。このプラスチックシンチレータ１は、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む合成樹脂から成形されている。
【００２６】
ここで、プラスチックシンチレータ１の裏側に水などが浸透しないようにプラスチックシンチレータ１の端部全体をシールテープ（例えば、住友スリーエム社製のカートンテープ）で固定することが望ましい。このカートンテープは、例えばポリプロピレンフィルムのベースとゴム系粘着剤を組み合わせたテープである。
【００２７】
また、本実施形態による放射線検出部材の製造に係る作業環境は、できるだけ埃の少ないことが必要であり、好ましくはＩＳＯクラス６（クラス１０００：米国連邦規格）以下の作業環境である。
【００２８】
バフ部材３とバフ部材回転機４は、例えば住友スリーエム社製のフォームバフィングパッド１３２５８や１３２５７などと、バフィングサンダー９０２５を使用することができる。
【００２９】
また、上記研磨剤は、例えばシリコン系潤滑液を含有しない住友スリーエム社のポリッシュエクストラファイン（商品名）などを使用することができる。因みに、上記シリコン系潤滑液を含有していると、プラスチックシンチレータ１が研磨剤を弾いてしまい、研磨加工が困難になるからである。
【００３０】
次に、研磨加工工程Ｓ１についてより具体的に説明する。
【００３１】
まず、バフ部材回転機４にバフ部材３を装着し、研磨剤を１００ｃｍ2あたり、２〜４ｇ程度を目安にバフ部材３に付着させて、このバフ部材３をプラスチックシンチレータ１の表面に軽く押し当ててバフ部材回転機４を駆動させる。研磨加工時間の目安は、１箇所(バフの面サイズ相当)あたり２０秒〜６０秒程度とすることで、プラスチックシンチレータ１の表面の突起物を除去する効果が得られ、かつプラスチックシンチレータ１に深い傷が生じにくい。
【００３２】
また、プラスチックシンチレータ１の表面の突起物を除去しにくい場合は、例えばバフ部材３の硬さの異なるものを２種類用意しておき、初めに硬めの方のバフ部材(例えば、住友スリーエム社製のフォームバフィングパッド１３２５８（商品名）)を用いて突起物の除去を目的とした研磨加工を行い、続いて柔らかめの方のバフ部材(例えば、住友スリーエム社製のフォームバフィングパッド１３２５７（商品名）)を用いて傷を軽減するための研磨加工を行うことで、突起物を除去するとともに、傷の抑制も可能となるため効果的である。
【００３３】
そして、研磨加工後は、プラスチックシンチレータ１の表面を洗浄処理する。研磨剤に含まれる砥粒は、プラスチックシンチレータ１の表面に強く密着している場合があり、洗浄後に砥粒が残った状態であると、この残った砥粒が新たな突起物となってしまう可能性がある。
【００３４】
このため、砥粒を除去するには、中性洗剤で砥粒を浮かせて純水などで洗い流す方法が効果的である。上記中性洗剤には、プラスチックシンチレータ１への物性的影響を考慮し、非イオン性の界面活性剤を選択することが好ましく、さらに水に界面活性剤を０．５〜１ｗｔ％程度含有させて使用することが好ましい。洗浄後は、清潔なエアーで表面の水分を吹き飛ばしてから乾燥させることが好ましい。
【００３５】
（レーザー吸収剤塗布工程Ｓ２）
図３は一実施形態においてプラスチックシンチレータ表面にレーザー吸収剤を塗布する工程を示す概略斜視図である。
【００３６】
図３に示すように、レーザー吸収剤塗布工程Ｓ２は、プラスチックシンチレータ１の放射線入射面全面をマスキングして、プラスチックシンチレータ１の表面にレーザー吸収剤７を塗布する工程である。
【００３７】
具体的には、図３に示すようにレーザー吸収剤塗布工程Ｓ２は、先ずプラスチックシンチレータ１を使用する大きさに切断加工して、研磨加工した面を下にしてマスク部材５の上に並べて載置する。このマスク部材５は、清潔で吸湿性を有するケプラー布などを用いることが好ましい。
【００３８】
この状態で、霧吹き容器６にレーザー吸収剤７を入れてプラスチックシンチレータ１の表面に噴射させながら塗布する。
【００３９】
ここで、プラスチックシンチレータ１の蛍光波長は、約４２０ｎｍ前後であるから、紫外線レーザーの吸収剤は、プラスチックシンチレータ１の蛍光を吸収してしまうことから適用することができない。よって、プラスチックシンチレータ１に塗布するレーザー吸収剤７は、蛍光の減衰が生じない赤外線吸収剤（例えば、Ｇｅｎｔｅｘ社のクリアウェルド（登録商標）など）を使用することができる。このクリアウェルド（登録商標）は、塗布後数秒（７秒程度）で乾燥し、赤外線吸収剤の成分だけがプラスチックシンチレータ１の表面に残留する。そのため、赤外線吸収剤は、プラスチックシンチレータ１をマスク部材５上から直ぐに移動させることができるので扱い易い。
【００４０】
因みに、従来では、光学接着剤を用いてプラスチックシンチレータ１をライトガイド８に接着している。その光学接着剤は、一般に粘性率が低く浸透し易いため、塗布が困難で仕上がり品質が得られにくく、さらに接着剤を硬化には固定状態のまま半日〜１日程度の時間を要する。
【００４１】
（溶着工程Ｓ３）
図４及び図５は一実施形態においてプラスチックシンチレータをライトガイドに溶着する工程を示す概略斜視図である。図６は図５のＶＩ方向矢視図である。なお、図４〜図６では、溶着工程Ｓ３におけるライトガイドを分かり易くするため、太径に形成しているが、実際には、その径の数分の一程度の径である。
【００４２】
図４〜図６に示すように、溶着工程Ｓ３は、多角柱（四角柱）形状を成し、長尺の各側面が平坦面である棒状のライトガイド８の各側面にプラスチックシンチレータ１をマスク面が上側となるようにそれぞれ配置し、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１をレーザーにより溶着する工程である。
【００４３】
具体的には、図４〜図６に示すようにライトガイド８は、例えば波長変換材（Wavelength Shifting Bar）を使用することができる。プラスチックシンチレータ１から波長変換材であるライトガイド８内に入射した蛍光は、プラスチックシンチレータ１の蛍光を吸収して、より長波長の蛍光をその内部で再発光する。その再発光した蛍光は、その多くが全反射成分と成り得るため、長尺の棒状放射線検出部材に適用し易い。
【００４４】
但し、ライトガイド８内で再発光した蛍光が全反射条件を満たしてライトガイド８内に捕獲することができるかは、ライトガイド８とその外周囲の物質の持つ屈折率差で決まる臨界角（スネルの法則）に依存する。より多くの蛍光を全反射させるには、ライトガイド８の外周囲物質の屈折率ができるだけ小さいことが必要である。この場合、外周部の物質は、空気層（屈折率１．００）であることが好ましく、具体的にはライトガイド８とプラスチックシンチレータ１の表面同士を全て溶着せずに、ライトガイド８とプラスチックシンチレータ１との間に空気層が介在することができる状態を作り出すことが好ましい。
【００４５】
そのため、図４に示すように溶着方法は、ライトガイド８の各側面に、適切な大きさに切断加工したプラスチックシンチレータ１を研磨加工面が上側となるように載置する。
【００４６】
そして、図５に示すようにレーザー装置９（例えば、ＹＡＧレーザーなど）で点溶着する。このレーザー溶着は、材料の表面を汚さずにスポット溶着（直径１ｍｍ程度）することができる。これに対し、光学接着剤では、材料の表面を汚さずに接着することが困難であった。この溶着点１０は、プラスチックシンチレータ１の軸方向の中央を回避して、できるだけプラスチックシンチレータ１の端部に沿って行うことが好ましい。プラスチックシンチレータ１の端部は、その下側となるライトガイド８の形状にも依存するものの、蛍光の散乱が生じやすく、その部位に溶着点１０を設けることでライトガイド８内の蛍光全反射を阻害しにくくなる。
【００４７】
この溶着方法によれば、図６に示すようにライトガイド８とプラスチックシンチレータ１との間に空気層１１を介在させることができる。
【００４８】
（蛍光反射層形成工程Ｓ４）
図７は一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に蛍光反射層を直接成膜する工程を示す概略斜視図である。
【００４９】
図７に示すように、蛍光反射層形成工程Ｓ４は、ライトガイド８を周方向に回転させながらプラスチックシンチレータ１の表面とライトガイド８の先端面に蛍光反射層１５を蒸着形成する工程である。
【００５０】
放射線の入射によってプラスチックシンチレータ１の内部で発光した蛍光は、等方的角度に一様に広がる。このため、放射線入射方向（上側方向）に放出される蛍光成分を反射させてライトガイド８方向（下側方向）に導くことで、蛍光量が増加する。
【００５１】
また、ライトガイド８内で再発光し、全反射条件を満たせずに外に放出された蛍光についても同様に反射させることで、蛍光の減少を抑制することができる。蛍光の反射効果を高めるには、図７に示すようにプラスチックシンチレータ１の表面に蛍光反射層１５を直接形成することが好ましい。
【００５２】
すなわち、図７に示すように蛍光反射層１５を成膜するには、プラスチックシンチレータ１をその側面に溶着したライトガイド８と、ライトガイド８を周方向に回転させる回転装置１２と、スパッタリング装置１３と、ターゲット１４とが主に用いられる。スパッタリング装置１３は、図示しないがスパッタリングに必要な機能が全て備わっているものとする。ここで、蛍光反射層１５の材料であるターゲット１４は、アルミニウムを使用することができる。
【００５３】
プラスチックシンチレータ１の表面に蛍光反射層１５を直接成膜するには、回転装置１２によりライトガイド８を周方向に回転させながら、スパッタリング装置１３を用いてプラスチックシンチレータ１の表面とライトガイド８の先端面にアルミニウムの蛍光反射層１５を成膜する。
【００５４】
スパッタリング装置１３を使用してプラスチックシンチレータ１の表面にアルミニウムを成膜する場合、成膜時間に応じてプラスチックシンチレータ１に熱応力が生じて変形する可能性がある。
【００５５】
これを防止するには、成膜温度を４０℃以下に保つことが望ましい。アルミニウムの膜厚は、通常０．０７μｍ〜０．５μｍで、望ましくは０．１８μｍである。また、スパッタリング装置１３を使用して、プラスチックシンチレータ１の表面に図示しないが例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を成膜後、アルミニウムを成膜すると二酸化ケイ素がバインダーの効果を奏してプラスチックシンチレータ１とアルミニウムとの接着性を高めることができる。二酸化ケイ素の成膜厚さは、通常１０ｎｍ〜１００ｎｍで、望ましくは３０ｎｍである。
【００５６】
（樹脂層形成工程Ｓ５）
図８は一実施形態においてプラスチックシンチレータの表面に成膜した蛍光反射層の上に遮光層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【００５７】
図８に示すように、樹脂層形成工程Ｓ５は、蛍光反射層１５の表面上に遮光機能を有する色素を含有した遮光層１８を形成する工程である。
【００５８】
ところで、アルミニウムの蒸着膜には、不純物などの影響により確率的にピンホールが生じる可能性がある。このピンホールを塞ぐには、アルミニウムの蒸着膜表面に、自然光などを遮光する機能を有した色素を含有する遮光層１８を設けることが好ましい。
【００５９】
遮光層１８を成膜する方法は、回転装置１２に蛍光反射層１５を形成済みのライトガイド８を装着し、このライトガイド８を周方向に回転させながら、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂溶液１６を入れた霧吹き容器６から、ライトガイド８の表面にＵＶ硬化樹脂溶液１６を塗布する。
【００６０】
このＵＶ硬化樹脂溶液１６を塗布した後、乾燥工程を介してＵＶ光源装置１７からＵＶ光を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させることで、遮光層１８が形成される。これにより、物理的に強い遮光膜を形成することができる。ここで、色素を含有する遮光層１８の材料としては、例えばカーボンブラックを重量比１５％程度含有したＵＶ硬化樹脂を使用することができる。カーボンブラック以外には、例えばチタンブラックを用いることができる。遮光層１８の膜厚は、通常１μｍ〜５μｍで、好ましくは２〜３μｍである。
【００６１】
（保護ガイド接着工程Ｓ６）
図９は一実施形態においてプラスチックシンチレータに接着する保護ガイドを示す斜視図である。図１０は図９のＸ方向矢視図である。図１１は一実施形態においてプラスチックシンチレータに保護ガイドを接着し、細い紐で緊締する工程を示す概略斜視図である。図１２は図１１のＸＩＩ方向矢視図である。
【００６２】
図９及び図１０に示すように、保護ガイド接着工程Ｓ６は、プラスチックシンチレータ１の継ぎ目部位の数に応じて、その継ぎ目部位に被せるようにライトガイド８の軸方向に沿って保護ガイド１９を接着する工程である。
【００６３】
ところで、ライトガイド８の軸方向に沿ってプラスチックシンチレータ１の端部同士が隣り合う部位は、隙間によって遮光されておらず、また強度も弱い状態となっている。このため、遮光するとともに、強度を確保するため、この隙間部分の上に保護ガイド１９を被せることが好ましい。
【００６４】
図９及び図１０に示すように、保護ガイド１９を接着するには、保護ガイド１９に遮光機能を有する上述したカーボンブラックなどの色素を含有した遮光性接着剤２０を塗布して、プラスチックシンチレータ１の幅方向の端部同士が隣り合う継ぎ目部位に被せて接着する。
【００６５】
保護ガイド１９は、上記継ぎ目部位を遮光するとともに、その遮光状態を維持し、さらに放射線検出部材自身を保護するため、測定対象である細管内やボルト穴内に挿入した際に、内部で放射線検出部材を周方向に回転させても、引っ掛かるなどの障害が生じないように、その表面は円形状であることが好ましい。
【００６６】
保護ガイド１９は、例えばライトガイド８の径方向断面が四角形であれば、直線丸棒に１／４の削り込みを入れて、その削り込み部分に遮光性接着剤２０を適量塗布した後、上記継ぎ目部位に被せて接着すればよい。
【００６７】
また、保護ガイド１９の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウムなどの金属、または合成樹脂などを使用することができる。遮光性接着剤２０には、例えばセメダイン株式会社製のセメダインスーパーＸブラック（商品名）などを使用することができる。
【００６８】
さらに、図１１及び図１２に示すように、保護ガイド１９が遮光層１８から剥離しないように、保護ガイド１９の長手方向両端部の２箇所を緊締紐２１で周方向に緊締することが好ましい。このため、保護ガイド１９の端部２箇所の表面には緊締し易いように削り込みを形成しておくことが好ましい。なお、緊締紐２１には、例えばアラミド繊維から成る細い紐が用いられる。この材料を使用することにより、劣化しにくく、かつ一旦緊締した緊締紐２１が緩みにくくなる。
【００６９】
（キャップ接着工程Ｓ７）
図１３は一実施形態において放射線検出部材の先端に保護キャップを接着する工程を示す概略斜視図である。
【００７０】
図１３に示すように、キャップ接着工程Ｓ７は、遮光層１８を形成したライトガイド８の先端面に遮光性を有し先端が球面に形成された保護キャップ２２をライトガイド８の先端部位に被せて接着する工程である。
【００７１】
図１３に示すように、保護キャップ２２は、保護ガイド１９を含めて先端部に被せて接着する。その接着剤は、前述したセメダイン株式会社製のセメダインスーパーＸブラック（商品名）などを使用することができる。保護キャップ２２の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウムなどの金属、または樹脂などを使用することができる。
【００７２】
このように本実施形態では、ライトガイド８の先端面に保護キャップ２２を被せて接着するキャップ接着工程Ｓ７を有することにより、放射線検出部材の先端を保護するとともに、放射線検出部材を細径管やボルト穴などのような細径部に挿入し易くなる。
【００７３】
（保護層形成工程Ｓ８）
図１４は一実施形態において遮光層、保護ガイド及び保護キャップに保護層を成膜する工程を示す概略斜視図である。
【００７４】
保護層形成工程Ｓ８は、遮光層１８、保護ガイド１９及び保護キャップ２２の表面に保護層を形成する工程である。
【００７５】
図１４に示すように、保護層は、例えばＤＬＣ(diamond‐like carbon)を使用することができる。このＤＬＣは、炭素の同素体から成る非晶質（アモルファス）の硬質膜であり、硬質、潤滑性、耐摩耗性、化学的安定性、及び表面平滑性が見込まれるため、ＤＬＣを適用することで、壊れにくい放射線検出部材を実現することができる。
【００７６】
ＤＬＣを成膜するには、例えばプラズマイオン注入成膜装置２３を使用することが好ましい。プラズマイオン注入成膜装置２３は、予めライトガイド８の蛍光取出し面にＤＬＣが成膜されないようにＤＬＣマスク２４を設けておくことで、プラスチックシンチレータ１に熱応力が生じない４０℃以下の温度で放射線検出部材の表面全体にＤＬＣの成膜が可能である。ＤＬＣの膜厚は、通常０．１μｍ〜１．０μｍであって、望ましくは０．３〜０．５μｍである。
【００７７】
このように本実施形態によれば、放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータ１の放射線入射面全面をマスキングして、プラスチックシンチレータ１の表面にレーザー吸収剤７を塗布し、各側面が平坦面に形成された棒状のライトガイド８の各側面にプラスチックシンチレータ１をマスク面が上側となるように配置し、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１をレーザー溶着することにより、安価な平板形状のプラスチックシンチレータ１を使用して、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１を確実かつ容易に溶着することができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、プラスチックシンチレータ１の表面に蛍光反射層１５、遮光層１８、及び強靭な保護層とから成る積層薄膜を直接形成することにより、放射線(α線やβ線)及び蛍光の吸収を抑制することができる。
【００７９】
さらに、本実施形態によれば、プラスチックシンチレータ１を、ポリエチレンナフタレートを含む合成樹脂から成形したことにより、耐熱性及び強度が高くなる。
【００８０】
（放射線検出装置の一実施形態）
図１５は本発明に係る放射線検出部材の製造方法により製造された放射線検出部材を備える放射線検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【００８１】
上述した一連の工程を経て製造された放射線検出部材３３を備えた放射線検出装置は、図１５に示すように光電子増倍管２６、信号増幅部２７、ディスクリ（波高弁別）部２８、カウンタ部２９、表示部３１及び高圧電源部３２を備える。
【００８２】
光電子増倍管２６は、遮光ケース２５の内部において放射線検出部材３３の一方の端面に光学的に接続され、プラスチックシンチレータ１からライトガイド８内に入射した蛍光を信号パルスに変換する。
【００８３】
信号増幅部２７は、光電子増倍管２６により変換された信号パルスを増幅する。ディスクリ（波高弁別）部２８は、信号増幅部２７により増幅した信号パルスとノイズとを弁別する。カウンタ部２９は、増幅した信号パルスの数を数える。汚染判定処理部３０は、カウンタ部により計数された数値情報に基づいて汚染の有無を判定処理する。表示部３１は、汚染判定処理部３０の判定結果を表示する。高圧電源部３２は、光電子増倍管２６に高電圧を印加するためのものである。
【００８４】
このように本実施形態の放射線検出装置によれば、放射線検出部材３３がプラスチックシンチレータ１の表面にレーザー吸収剤７を塗布し、棒状のライトガイド８の各側面にプラスチックシンチレータ１をレーザー溶着したことにより、安価な平板形状のプラスチックシンチレータ１を使用して、ライトガイド８にプラスチックシンチレータ１を確実かつ容易に溶着することができる放射線検出部材を備えた放射線検出装置を提供可能である。
【００８５】
以上のように本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８６】
例えば、上記実施形態では、ライトガイド８を直方体に形成した例について説明したが、これ以外の多角柱又は多角錐など断面多角形のものであればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…プラスチックシンチレータ、２…プラスチックシンチレータ保護板、３…バフ部材、４…バフ部材回転機、５…マスク部材、６…霧吹き容器、７…レーザー吸収剤、８…ライトガイド、９…レーザー装置、１０…溶着点、１１…空気層、１２…回転装置、１３…スパッタリング装置、１４…ターゲット、１５…蛍光反射層、１６…ＵＶ硬化樹脂溶液、１７…ＵＶ光源装置、１８…遮光層、１９…保護ガイド、２０…遮光性接着剤、２１…緊締紐、２２…保護キャップ、２３…プラズマイオン注入成膜装置、２４…ＤＬＣマスク、２５…遮光ケース、２６…光電子増倍管、２７…信号増幅部、２８…ディスクリ部、２９…カウンタ部、３０…汚染判定処理部、３１…表示部、３２…高圧電源部、３３…放射線検出部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータの放射線入射面全面をマスキングして、前記プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布するレーザー吸収剤塗布工程と、
棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをマスク面が上側となるように配置し、前記ライトガイドに前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着する溶着工程と、
を有することを特徴とする放射線検出部材の製造方法。
【請求項２】
前記レーザー吸収材は、赤外線吸収材であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項３】
前記レーザー吸収剤塗布工程の前に、前記プラスチックシンチレータの放射線入射面全域を研磨加工する研磨加工工程と、
前記溶着工程の後に、前記ライトガイドを周方向に回転させながら前記プラスチックシンチレータの表面及び前記ライトガイドの先端面に蛍光反射層を蒸着形成する蛍光反射層形成工程と、
前記蛍光反射層の上に遮光機能を有する色素を含有した樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記プラスチックシンチレータの継ぎ目部位の数に応じて、前記継ぎ目部位に被せるように前記ライトガイドの軸方向に沿って保護ガイドを接着する保護ガイド接着工程と、
前記蛍光反射層を形成した前記ライトガイドの先端面に遮光性を有し先端が球面に形成されたキャップを前記ガイド板の先端部位に被せて接着するキャップ接着工程と、
前記蛍光反射層、前記保護ガイド及び前記キャップの表面に保護層を形成する保護層形成工程と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項４】
前記溶着工程において、前記ライトガイドに前記プラスチックシンチレータを部分的に溶着し、前記ライトガイドと前記プラスチックシンチレータとの間に空気層を形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項５】
前記プラスチックシンチレータは、ポリエチレンナフタレートを含む合成樹脂から成形されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項６】
プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布し、棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着した放射線検出部材と、
前記放射線検出部材の一方の端面に光学的に接続され、前記プラスチックシンチレータから前記ライトガイド内に入射した蛍光を信号パルスに変換する光電子増倍管と、
前記光電子増倍管により変換された信号パルスを増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部により増幅した信号パルスとノイズとを弁別する波高弁別部と、
前記信号増幅部により増幅した信号パルスを計数するカウンタ部と、
前記カウンタ部により計数された数値情報に基づいて汚染の有無を判定処理する汚染判定処理部と、
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１】
放射線の入射によって蛍光を発する平板形状のプラスチックシンチレータの放射線入射面全面をマスキングして、前記プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布するレーザー吸収剤塗布工程と、
棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをマスク面が上側となるように配置し、前記ライトガイドに前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着する溶着工程と、
を有することを特徴とする放射線検出部材の製造方法。
【請求項２】
前記レーザー吸収材は、赤外線吸収材であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項３】
前記レーザー吸収剤塗布工程の前に、前記プラスチックシンチレータの放射線入射面全域を研磨加工する研磨加工工程と、
前記溶着工程の後に、前記ライトガイドを周方向に回転させながら前記プラスチックシンチレータの表面及び前記ライトガイドの先端面に蛍光反射層を蒸着形成する蛍光反射層形成工程と、
前記蛍光反射層の上に遮光機能を有する色素を含有した樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記プラスチックシンチレータの継ぎ目部位の数に応じて、前記継ぎ目部位に被せるように前記ライトガイドの軸方向に沿って保護ガイドを接着する保護ガイド接着工程と、
前記蛍光反射層を形成した前記ライトガイドの先端面に遮光性を有し先端が球面に形成されたキャップを前記ガイド板の先端部位に被せて接着するキャップ接着工程と、
前記蛍光反射層、前記保護ガイド及び前記キャップの表面に保護層を形成する保護層形成工程と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項４】
前記溶着工程において、前記ライトガイドに前記プラスチックシンチレータを部分的に溶着し、前記ライトガイドと前記プラスチックシンチレータとの間に空気層を形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項５】
前記プラスチックシンチレータは、ポリエチレンナフタレートを含む合成樹脂から成形されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の放射線検出部材の製造方法。
【請求項６】
プラスチックシンチレータの表面にレーザー吸収剤を塗布し、棒状のライトガイドの各側面に前記プラスチックシンチレータをレーザー溶着した放射線検出部材と、
前記放射線検出部材の一方の端面に光学的に接続され、前記プラスチックシンチレータから前記ライトガイド内に入射した蛍光を信号パルスに変換する光電子増倍管と、
前記光電子増倍管により変換された信号パルスを増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部により増幅した信号パルスとノイズとを弁別する波高弁別部と、
前記信号増幅部により増幅した信号パルスを計数するカウンタ部と、
前記カウンタ部により計数された数値情報に基づいて汚染の有無を判定処理する汚染判定処理部と、
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−７２６８２（Ｐ２０１３−７２６８２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０４６１（Ｐ２０１１−２１０４６１）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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