JP2008249730A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大面積の位置識別型測定に対応可能であり、かつバックグラウンド補償を行なうことができる放射線検出装置を提供すること。
【解決手段】放射線の入射に起因して光を生じるシンチレータ（１）と、このシンチレータ（１）の側面に配置され、内部に蛍光体を含む第１のライトガイド（２）と、前記放射線が前記シンチレータ（１）に入射する面に対して反対側に配置され、内部に蛍光体を含む第２のライトガイド（３）と、前記第１のライトガイド（２）と前記第２のライトガイド（３）の各端面に配置され、蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段（４）と、から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力プラントをはじめとする放射線取り扱い施設で用いられる一次元または二次元放射線強度分布を測定する放射線検出装置に関する。

図２３は、特許文献１に開示されているＸ線撮像装置の基本構成を示す図である。以下、図２３を基に放射線強度の二次元分布を測定する手法を示す。まず、放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ１のＸ線入射面の裏側に、蛍光ファイバ１７（波長シフトファイバ）を直交するように多数配置して、Ｘ−Ｙ２次元のマトリックス情報を出力できるようにしておく。蛍光ファイバ１７は、シンチレーション光を吸収し、より長い波長の蛍光を放出し、それを伝送することができる。

放射線の入射位置でシンチレーション光が発生すると、交差した蛍光ファイバ１７にその一部が吸収され蛍光変換される。蛍光は蛍光ファイバ１７内を伝播し、蛍光ファイバ１７の端面に装着された光検出器で検出される。そして、光検出されたＸ，Ｙ方向の蛍光ファイバ１７の交点を放射線の入射位置として同定する。
特開平７−７２５６５号公報

前述した例では、蛍光ファイバ１７を「密」に並べることで蛍光ファイバ１７の直径にほぼ等しい高い位置分解能を得られるが、逆に蛍光ファイバ１７の本数を少なくして、互いの間隔を空けて「疎」に並べた場合には、蛍光ファイバ１７へのシンチレーション光の遭遇確率が低くなり、その結果、信号検出確率が著しく低下することになる。

Ｘ線撮像の場合には、比較的高い分解能が求められるため問題にはならないが、一般的な原子力プラント等における放射性物質の分布、放射線強度の分布を測定する場合には、Ｘ線撮像の場合に比べて粗い分解能でより広い面積を測定できることが好ましいことが多い。

たとえば、最小分割エリアを１０ｃｍ角程度とした数十ｃｍ四方の領域の一括分布測定などを想定し、特開平７−７２５６５号公報の手法を適用した場合、蛍光ファイバ１７の本数を減らして「疎」な配置にした場合、実効的な検出感度が達成できず、また「密」に並べた場合は、おびただしい数量の光検出器及び信号処理回路が必要になり現実的ではない。

また、原子力施設などで使用される検出器については、測定対象以外のバックグラウンドで放射線成分が常に存在するため、これらの補正を行なえることも重要であり、大面積の測定とバックグラウンド放射線に対する補正、補償とを両立することが必須である。

本発明の目的は、大面積の位置識別型測定に対応可能であり、かつバックグラウンド補償を行なうことができる放射線検出装置を提供することにある。

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の放射線検出装置は以下の如く構成されている。

（１）本発明の放射線検出装置は、放射線の入射に起因して光を生じ同一平面内に配置された複数の矩形のシンチレータと、前記各シンチレータの両側面に配置され内部に蛍光体を含む第１のライトガイドと、前記第１のライトガイドの各端面に配置され蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段と、からなる第１の放射線検出層と、前記第１の放射線検出層と同じ構成要素からなり、かつ放射線が前記第１の放射線検出層における前記シンチレータに入射する面に対して反対側にて平行に配置された第２の放射線検出層と、から構成されている。

（２）本発明の放射線検出装置は、上記（１）に記載の装置において、前記第２の放射線検出層に対して前記第１の放射線検出層と反対側に、かつ前記第１の放射線検出層と前記第２の放射線検出層における前記シンチレータの長手方向に対して直交するよう配置された複数の第２のライトガイドと、前記各第２のライトガイドの端面に配置され蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段と、を備えている。

（３）本発明の放射線検出装置は、上記（１）または（２）に記載の装置において、二つの前記シンチレータ間に介在する前記第１のライトガイド内に、前記二つのシンチレータ間の光伝播を阻止する手段を備えている。

上記手段を講じた結果、以下のような作用を奏する。

（１） 本発明の放射線検出装置によれば、シンチレータが２層になっているが、第１の検出層から放出されたシンチレーション光により第２の検出層のシンチレータが発光することはない。このため、２層のシンチレータは同じ向きに並べてあり、検出装置としては一次元の位置識別能力を持つ。また、放射線の検出が２層にわたり行なわれるため、２層間の検出の同時性、非同時性、対象放射線の透過力の違いなどを考慮することで、線種弁別、エネルギー弁別を行なうことができ、バックグラウンド成分の補正、補償が可能である。

特に重要なことは、シンチレータ内部のいずれの場所で発光が生じても、その光は第１の検出層のシンチレータ内を一様に拡散するため、側面に配置したライトガイドで確実に捉えることができるところにある。また、位置情報を得るために重要な、シンチレーション光の第２の検出層のライトガイドへの入射効率についても、第１の検出層のシンチレータの光放出側と第２の検出層のライトガイドの光受光側との交差する有効面が広く、かつ二つの層を接近して配置することができるため、第１の検出層のシンチレータからの放出光についても、発光場所に関わらず幾何学的に効率良く蛍変換をすることができる。この２つの基本的な作用は、本発明にすべて共通である。

（２）本発明の放射線検出装置によれば、上記（１）に対して、２枚（２層）のシンチレータの発光位置情報を二次元化するための第２のライトガイドが付加されているため、バックグラウンドの補正、補償に加えて二次元での位置識別を実現できる。

（３）本発明の放射線検出装置によれば、第１のライトガイドで蛍光変換されず、かつ吸収されなかったシンチレーション光が隣接するシンチレータ内に入りこむこと（クロストーク）を防ぎ、位置識別情報の誤成分を低減するとともに、反射により第１のライトガイド内を通過する実効的な距離が長くなることで蛍光変換される確率を高め、かつ集光量を増大、即ち放射線検出効率を増大させるという作用を持たせることができる。

本発明の放射線検出装置によれば、大面積での位置識別型測定が可能になり、最小限の装置構成により、様々なバックグラウンド条件下での補正、補償を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各実施の形態において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図１の放射線検出装置は、放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ１、内部に蛍光体を含む第１のライトガイド２、内部に蛍光体を含む第２のライトガイド３、及び光検出器４から構成されている。

１枚のシンチレータ１の二つの側面には、それぞれ第１のライトガイド２が接続されており、放射線がシンチレータ１に入射する面に対して反対側（図中シンチレータ１の下方）にシンチレータ１の面と平行になるよう３枚の第２のライトガイド３が並設されている。また、第１のライトガイド２と第２のライトガイド３の端面には、それぞれ光検出器４が接続されている。

以下、本放射線検出装置の動作原理を説明する。シンチレータ１に放射線が入射すると、シンチレータ１の中でシンチレーション光が発生する。シンチレーション光は、シンチレータ１の内部を伝播して、第１のライトガイド２に吸収される内部伝播光と、発光と同時に外部に放射する成分とに分かれる。

第１のライトガイド２に到達し蛍光変換された光は、第１のライトガイド２の内部に捕獲・伝送され、端面に装着した光検出器４に入射される。一方、シンチレータ１に捕獲されずに空気中に放射されたシンチレーション光は、すぐ下側に配置された第２のライトガイド３に当たり、ここで蛍光変換される。第２のライトガイド３内で発生した蛍光は、第２のライトガイド３内に捕獲・拡散され、端面に装着された光検出器４で検出される。

シンチレータ１のどこでシンチレーション光が発生しても、側面に配置された第１のライトガイド２を介して信号検出がなされるが、空気中に放射される光は発光ポイントから出され、三つの第２のライトガイド３のいずれかに遭遇することになる。よって、シンチレータ１と三つの第２のライトガイド３の各信号の同時性を検査することで、一次元（３領域）の位置情報が得られることになる。

シンチレータ１は、平板形状のものを使用する。第１のライトガイド２と第２のライトガイド３としては、波長シフタと称される蛍光物質を含む樹脂を加工したもの、あるいは光ファイバ等を用いることができる。

図１に示す第１のライトガイド２は、波長シフタを含む樹脂を角柱状に研磨加工したものであり、光ファイバ状のものに比べて柔軟性はないが、任意の太さに加工することが可能である。また、第１のライトガイド２は樹脂との屈折率差の大きい空気層に囲まれているため、内部捕獲・伝送効率が高い上、シンチレーションの蛍光変換確率を高めるために太くすることができる。シンチレータ１の形状や光検出器４の接続位置などに制約がある場合には、第１のライトガイド２に光ファイバ状のものを使用すると良い。

波長シフタの種類については、シンチレータ１の発光波長帯と波長シフタの吸収波長帯とが重なるようなものを選択する必要がある。蛍光変換作用により第１のライトガイド２や第２のライトガイド３で発生した蛍光の一部は、内部捕獲され端面まで伝送されるため、そこに光検出器４を配置することで蛍光を検出することができる。

一般的な４００ｎｍ帯で発光するプラスチックシンチレータに対しては、バイクロン社製ＢＣ−４８２Ａやクラレ社製Ｙ−７をはじめ、波長シフタ及びそれを含む数種類の光ファイバが市販されている。

第１のライトガイド２や第２のライトガイド３と光検出器４とを密接に結合するためには、一般的に光学結合剤が用いられる。この光学結合剤は、空気層の介在を防いで反射損失を低減するものである。また特に図示はしていないが、シンチレータ１や第２のライトガイド３の開放側面には、反射材を塗布あるいは装着しておく。これは、集光量を確保する上で有用な一般的な対策である。

図２乃至図８は、光検出器の配置例を示す図である。なお、図２乃至図６は平面図、図７及び図８は正面図である。第１のライトガイド２に接続する光検出器４の配置方法としては、図２に示すように全ての第１のライトガイド２の全ての端面に接続する方法がある。この方法では、検出部４の本数は多いが検出効率の観点から最も有利である。

また、図３、図４に示すように、一つの第１のライトガイド２に対して片端面のみに光検出器４を配置することも可能である。この場合、図５に示すように、光検出器４を配置しない開放端に蛍光を反射する反射体５を装着しておくことは、集光量を確保する上で有効な手段である。この反射体５としては、鏡面反射体、乱反射体のいずれも適用できる。

また図４に示すように、第１のライトガイド２の長さをシンチレータ１の側面の長さよりも短くした上で、光検出器４を配置することも可能である。実装スペースの観点から、このような処置をする必要が生じる場合がある。この場合、集光量の減少割合ｆは、
ｆ＝１−（第１のライトガイド２とシンチレータ１の側面とが接触する長さ）
／（シンチレータ１の側面長）
と予測しておけば良い。この場合も、前述した反射体５を加えた図６に示す体系が実用的である。

さらに、シンチレータ１と第１のライトガイド２の接続については、いくつかの具体例が考えられる。図１に示したような空気との屈折率差を利用した第１のライトガイド２を使用する場合には、図７の（ａ）に示すように、単純にシンチレータ１と第１のライトガイド２とをつき合わせるか、あるいは図７の（ｂ）に示すように、第１のライトガイド２に溝をほり、そこにシンチレータ１を嵌め込む方法が考えられる。溝を使う方法は実装を考えた場合、固定しやすいという利点がある。

また、前述したように第１のライトガイド２は、場合によっては空気層に包囲された角柱以外のものも使用可能であり、図８の（ａ），（ｂ）に示すように、円柱状のものでも良い。なお、図８の（ａ）は単純にシンチレータ１と第１のライトガイド２とをつき合わせる場合を示しており、図８の（ｂ）は第１のライトガイド２に溝をほり、そこにシンチレータ１を嵌め込む場合を示している。また、図８の（ｃ）に示すように、第１のライトガイド２にクラッドのついたファイバ状のものを使用してもよい。

（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図９の放射線検出装置は、放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ１、内部に蛍光体を含む第１のライトガイド２、内部に蛍光体を含む第２のライトガイド３、及び光検出器４から構成されている。

同一平面内に配置された三つのシンチレータ１の各２辺には、それぞれ第１のライトガイド２が接続されており、放射線が三つのシンチレータ１に入射する面に対して反対側（図中シンチレータ１の下方）には、各シンチレータ１と面が平行になり、かつその長手方向が各シンチレータ１の長手方向に直交するよう、三つの第２のライトガイド３が同一平面内に並設されている。また、各第１のライトガイド２と各第２のライトガイド３には、光検出器４が接続されている。

すなわち、シンチレータ１と第２のライトガイド３は、３行３列のマトリックスを構成している。そして、光検出器４による各シンチレータ１に接続された第１のライトガイド２端での信号検出情報と第２のライトガイド３での信号検出情報の同時性を調べることで、９区画（３×３）の位置識別能力を持たせることができる。

図１０及び図１１は、第１のライトガイド２とシンチレータ１の配置例を示す正面図である。シンチレータ１を複数枚並べて配置する際、図１０に示すように、各シンチレータ１について両側にそれぞれ第１のライトガイド２を設ける方法がある。

しかしながら、図１１に示すように、二つのシンチレータ１の集光を一つの第１のライトガイド２で共通化して行なう方法も考えられる。第１のライトガイド２の断面積の大きさと使用する光検出器４の受感面の大きさの兼ね合いを考慮した場合、図１１の方法によれば、最も効率良く第１のライトガイド２の光を受光でき、光検出器４の数も抑制することができる。

（第３の実施の形態）
図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図１２の放射線検出装置は、シンチレータ１の内部に捕獲・拡散する光をシンチレータ１の側面に配置した第１のライトガイド２で集光する体系を、同じ向きに平行に重ねることで二層化構造としたものである。

本第３の実施の形態によれば、一層目、二層目でそれぞれ異なる線種を認識することが可能であるとともに、一次元の位置識別が可能である。

（第４の実施の形態）
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図１３の放射線検出装置では、第３の実施の形態で図１２に示した構造に対して、さらに二層目（下層）に対して一層目（上層）の反対側（二層目の三つのシンチレータ１の下方）に、三つの第２のライトガイド３が、各シンチレータ１と面が平行をなし、かつその長手方向が各シンチレータ１の長手方向に直交するよう（すなわち、各第１のライトガイド２に直交するよう）並設されている。さらに、各第２のライトガイド３には、光検出器４が接続されている。

本第４の実施の形態によれば、図９に示した場合と同様、シンチレータ１の層一つと第２のライトガイド３の層一つとが対をなし、二次元検出器として動作する。しかしながら、図９の装置を２倍にすることなく、第２のライトガイド３は二つのシンチレータ１の層に対して、共通に位置検出のための一次元情報を提供することができる。

従来では、バックグラウンド補正、補償のために二次元検出器を２層化する場合、倍の装置構成となることが必須であったが、本構成によれば第２のライトガイド３を共有化できるため、簡素な構造で二次元測定を行ないつつ、二次元でのバックグラウンド補正・補償機能を実現することができる。

（第５の実施の形態）
図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図１４の放射線検出装置では、第２の実施の形態で図９に示した構造に対して、さらに一層目のシンチレータ１側に面した各第２のライトガイド３の表面に、それぞれ平板状のシンチレータ（プラスチックシンチレータ）１を密着して配置している。

第２のライトガイド３はシンチレータ１が張り合わされているため、図１４中上部に位置するシンチレータ１から空気中に放射される光を受けて蛍光を発するとともに、張り合わされたシンチレータ１自身に放射線が入射した場合にも蛍光が発生する。

このようにシンチレータ１を２層用いているため、線種やエネルギーなどの違いを利用した一次元でのバックグラウンド補正、補償を行なえる上、第２のライトガイド３にて発生要因の異なる蛍光を共通する光検出器４で検出することにより、構成部品を低減し、装置全体を簡素化することができる。

すなわち本第５の実施の形態によれば、より簡素な構造で二次元測定を行ないつつ、一次元でのバックグラウンド補正・補償機能を実現することができる。

（第６の実施の形態）
図１５は、本発明の第６の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図である。図１５の放射線検出装置では、第５の実施の形態で図１４に示した構造と同様、各第２のライトガイド３の表面にそれぞれ平板状のシンチレータ（プラスチックシンチレータ）１を密着して張り合わせるが、張り合わせる面の位置が、図１４の場合とは逆であり、一層目のシンチレータ１側に向いた面と反対側、即ち裏面である。この場合、二つのシンチレータ１の層の間に、第２のライトガイド３が介在するため、放射線の透過の度合いが異なってくる。

一例として、γ線とβ線の混在場を想定する。図１４の場合には最初に通過する１層めのシンチレータ１でエネルギーの一部を失い、残りのエネルギーを２層めのシンチレータ１で失うケースが考えられる。１層めのシンチレータ１を透過可能なエネルギーを持つβ線が入射した場合には、１層めのシンチレータ１と２層めのシンチレータ１の同時計数の確率があるが、図１５のようにこの間に第２のライトガイド３が介在した場合は、発光を伴わないエネルギー損失が第２のライトガイド３の内部で生じる。このため、第１層でのエネルギー損失を差し引いた残りのエネルギーを全て第２のライトガイド３内で失うように、第２のライトガイド３の厚さを調整すると、第２層めのシンチレータ１ではβ線が遮蔽されることになる。こういった効果を利用して、測定対象に応じたバックグラウンド補正、補償を目的として、図１４、図１５の体系を選択することができる。

（第７の実施の形態）
図１６乃至図１８は、本発明の第７の実施の形態に係る第１のライトガイド２とシンチレータ１の配置例を示す正面図である。上述した第１のライトガイド２のレイアウト方法において、図１６に示すように一つのライトガイド２が二つのシンチレータ１に共通している場合、二つのシンチレータ１は互いに光学的に分離されていない。

このため、例えば、図１６中左側のシンチレータ１の光が図１６中中央に位置している第１のライトガイド２に吸収されずに透過し、かつ右側のシンチレータ１に伝播してしまうというような現象が、確率は僅かではあるが存在する。この場合、図１６中最も右側の第１のライトガイド２において、左側のシンチレータ１からの信号を、隣接する右側のシンチレータ１からの信号であると誤検出してしまう可能性がある。

そこで本第７の実施の形態では、図１７に示すように一つのライトガイド２が二つのシンチレータ１に共通している場合、そのライトガイド２中に、相互に光の透過を遮蔽して光伝播を阻止し光を反射する反射体５を入れることにより、二つのシンチレータ１を光学的に分離することができる。反射体５を構成する反射材としては、アルミ蒸着シートや乱反射体である酸化チタンや酸化マグネシウム等を塗布したものを用いることもできる。

しかし、ライトガイド２の内部にこのような反射体５を内包させることは、加工の観点からは困難である。このため図１８に示すように、図中両端に配置されている第１のライトガイド２の半分の厚さを有する二つのライトガイド２１，２１を用いて、これらの間隙に反射体５を挟み込む方法が現実的方策である。

本第７の実施の形態によれば、隣接するシンチレータ１の発光を誤って検出する事象を低減することができる。

（第８の実施の形態）
図１９は、本発明の第８の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図である。本第８の実施の形態を含む以下の説明では、ＡＮＤ処理部、ＯＲ処理部の名称を用いているが、ＡＮＤ処理は入力信号の論理積を取り、同時に信号が検出・出力されているときのみ「真」が出力されるものであり、ＯＲ処理部は入力信号の論理和を取り、いずれかの信号が検出・出力されているときに「真」が出力されるものである。また反転処理部は、信号の論理を反転するものであり、入力信号が検出・出力されているときに「偽」を出力し、検出されていないときに「真」を出力する機能を有する。

図１９では、放射線の入射面側に配置された１層めのシンチレータ１の側面に装着されている各第１のライトガイド２に、図５あるいは図６に示したように、一つずつ光検出器４が接続されていることを前提とする。これら二つの光検出器４の出力が第１のＡＮＤ処理部６に入力されている。

また、２層めのシンチレータ１の側面に装着されている各第１のライトガイド２にも、一つずつ光検出器４が接続されており、それらの出力が第２のＡＮＤ処理部７に入力されている。

第１のＡＮＤ処理部６の出力は、１層めのシンチレータ１での放射線入射・検出タイミングを示す信号であり、第２のＡＮＤ処理部７の出力は、２層めのシンチレータ１での放射線入射・検出タイミングを示す信号である。この光検出器４の配置により、第１のＡＮＤ処理部６あるいは第２のＡＮＤ処理部７を用いることで、２本の第１のライトガイド２に挟まれたシンチレータ１からの信号である旨の情報が得られる。

また図１９では、第２のライトガイド３に二つの光検出器４を接続している。第２のライトガイド３にシンチレータ１からの光が入射して発生した蛍光の検出に相当する信号として、二本の光検出器４からの検出器出力が第１のＯＲ処理部８に入力されている。この第１のＯＲ処理部８からの出力により、第２のライトガイド３で蛍光が生じたことを示す情報が得られる。なお、１層めのシンチレータ１は第１のライトガイド２を他のシンチレータと共有しているため、ＡＮＤ処理が必要となっているが、第２のライトガイド３はそれぞれが光学的に独立しているため、ＯＲ処理が可能である。

１層めのシンチレータ１と２層めのシンチレータ１は、同じ方向に揃えて配置されているが、第２のライトガイド３はこれらシンチレータ１と直交して、行と列に相当するように配置されている。従って全体としては、（１層あたりのシンチレータ１の数）×（第２のライトガイド３の数）分の位置識別数が実現される。

このため、第１のＡＮＤ処理部６の出力と第１のＯＲ処理部８の出力とを第３のＡＮＤ処理部９に入力することで、第３のＡＮＤ処理部９の出力として１層めのシンチレータ１と該当する第２のライトガイド３とが交差する領域における１層めシンチレータ１の発光、即ち放射線の入射を検出することができる。同様に、第２のＡＮＤ処理部７の出力と第１のＯＲ処理部８の出力とを入力とする第４のＡＮＤ処理部１０の出力から、２層めのシンチレータ１に係る位置情報の付加された放射線検出情報が得られる。

（第９の実施の形態）
図２０は、本発明の第９の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図である。図２０では、放射線の入射面側に配置されたシンチレータ１の側面に装着されている各第１のライトガイド２に、図５あるいは図６に示すように、一つずつ光検出器４が接続されていることを前提とする。

これら二つの光検出器４からの出力が第１のＡＮＤ処理部６に入力される。第１のＡＮＤ処理部６の出力は、１層めのシンチレータ１での放射線入射・検出タイミングを示す信号である。この光検出器４の配置により、第１のＡＮＤ処理部６を用いることで、２本の第１のライトガイド２に挟まれたシンチレータ１からの信号である旨の情報が得られる。

また図２０では、第２のライトガイド３に二つの光検出器４を接続している。第２のライトガイド３にシンチレータ１からの光が入射して発生した蛍光の検出に相当する信号として、二本の光検出器４からの検出器出力が第１のＯＲ処理部８に入力されている。この第１のＯＲ処理部８からの出力により、第２のライトガイド３で蛍光が生じたことを示す情報が得られる。

第２のライトガイド３は、放射線の入射側に設置されたシンチレータ１と直交して、行と列に相当するように配置されている。従って全体としては、（１層あたりのシンチレータ１の数）×（第２のライトガイドの数）分の位置識別数が実現される。

このため、第１のＡＮＤ処理部６の出力と第１のＯＲ処理部８の出力とを第３のＡＮＤ処理部９に入力することで、第３のＡＮＤ処理部９の出力としてシンチレータ１と該当する第２のライトガイド３とが交差する領域におけるシンチレータ１の発光、即ち放射線の入射を検出することができる。

（第１０の実施の形態）
図２１及び図２２は、本発明の第１０の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図である。第８，９の実施の形態においては、位置識別方式を説明するために、第１のＡＮＤ処理部６の出力は１層めの検出信号としてすべて有効なものとして扱っている。

以下、バックグラウンド補正、補償に対しての実施の形態を説明する。まず、β核種による機器・物品・体などの表面汚染を測定することを想定する。この場合、まず周囲のバックグラウンドγ線成分が補正・補償対象となる。このときの考え方について説明する。

今、放射線入射面側の検出層を第１層、その次の検出層を第２層とすると、第１層では主にβ線、γ線の両方が検出され、第２層では主にγ線が計測される。一定時間計測をし、１層めで検出された計数率を（β＋γ）、２層めで検出された計数率をγ'とすると、
β＝（β＋γ）−ｃ１・γ' （ｃ１＝校正係数）
として、γ線成分を補正したβ線計数率が得られる。

図２１、図２２のいずれの場合でも、第１のＡＮＤ処理部６と第２のＡＮＤ処理部７の出力をそれぞれ一定時間計数して測定時間で除算することで、（β＋γ）とγ'が得られる。この処理手法は最も簡素な方式として適用可能である。

一般的に、シンチレータ１にプラスチックシンチレータを用いるのが実用的であるが、β線のエネルギー吸収（付与率）はシンチレータ１ｃｍあたりおよそ２ＭｅＶである。つまり、γ線感度を抑える目的から薄いシンチレータ１を使用すると、β線のエネルギーによってはエネルギーを失いながら突き抜けてしまうことが簡単に予測できる。

今、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍ程度のプラスチックシンチレータでシンチレータ１を構成した場合、β線のエネルギー吸収は２００ｋｅＶ〜４００ｋｅＶである。Ｃｏ−６０のβ線の場合、最大エネルギーが３００ｋｅＶあたりであるため、ほとんどのエネルギーをシンチレータ１で失うことになる。

しかしながら、よりエネルギーの高いβ線成分がバックグラウンドに存在する場合は、先に示したように第１のＡＮＤ処理部６と第２のＡＮＤ処理部７の出力信号の中から計数すべき信号以外を除外することも必要となる。

例えば、壁や床面の表面汚染を測定することを想定する。一般的な床や壁の材料には天然放射性物質であるＫ−４０が含まれるため、エネルギーの比較的高い１．３ＭｅＶのβ線が放出される。一方、原子力施設などで汚染源となり得るＣｏ−６０のβ線は３００ｋｅＶと低い。また、いずれの核種もγ線を放出する。従って、先の例と同様にγ線を補正しつつ、β線の信号の中からより高いエネルギーを持つＫ−４０β線成分をできるだけ除外することを考える。

今、Ｃｏ−６０のβ線成分をβ１、Ｋ−４０のβ線成分をβ２とする。またγ線成分をまとめてγと表すことにする。この場合、一層めの検出信号には（β１＋β２＋γ）が含まれており、二層目の検出信号には（β２＋γ）が含まれている。

しかしながら、β２に関しては、１層めと2層めで同時に検出されている確率が極めて高い。一方、γ線は一定の確率でしかプラスチックと反応（相互作用）を行なわないうえ、薄いシンチレータでの反応断面積は小さいため、１層めと２層めとで同時にγ線が検出される確率は現実的には無視できる。

この現象を生かして、１層めでの検出信号のうち、２層めと同時計数した成分はβ２成分であるとして、あらかじめ除去しておくことが有効である。図２１、図２２において、第１のＡＮＤ処理部６の出力を入力の一つとし、第２のＡＮＤ処理部７の出力を第２の反転処理部１３を通してもう一つの入力とする第５のＡＮＤ処理部１２の出力を第３のＡＮＤ処理部９の入力とすることで、１層めの出力信号から、明らかに２層めでも信号を発生させた高エネルギーβ線成分（β２）を除外することができる。これにより、第３のＡＮＤ処理部９の出力の計数率を調べることで、β２の混入割合を低減させ、より真のβ１成分に近い測定結果が得られる。

また、β２成分は前述したように２層めの検出成分への混入も考慮する必要がある。β２成分を得るには、１層めと２層めの信号出力である第１のＡＮＤ処理部６の出力と第２のＡＮＤ処理部７の出力とを第７のＡＮＤ処理部１５に入力して論理積により同時検出を行なった上で、その出力と、位置情報を付加するための第１のＯＲ処理部８の出力とを第８のＡＮＤ処理部１６に入力し、その出力としてβ２成分を示す情報を得ることができる。

この第８のＡＮＤ処理部１６の出力を利用することで、あらかじめβ１成分のない状態でβ２成分を測定しておき、β２成分の１層めへの混入割合を調べておき、測定時に補正する手法を適用することもできる。

β２成分を除外して測定をするためには、第１のＡＮＤ処理部６の出力を第１の反転処理部１１に通した出力と第２のＡＮＤ処理部７の出力とを第６のＡＮＤ処理部１４に入力し、その出力と、位置情報を付加するための第１のＯＲ処理部８の出力とを第４のＡＮＤ処理部１０に入力し、その出力としてβ２成分を低減したγ線が支配的な出力を得ることができる。

このようにして、第３のＡＮＤ処理部９はβ２の影響を低減して位置情報が付加されているβ１線成分の信号出力、第４のＡＮＤ処理部１０はβ２の影響を低減して位置情報が付加されているγ線成分の信号出力、第８のＡＮＤ処理部１６は主としてβ２成分からなり位置情報が付加されている信号出力となる。

従って、これらの出力信号を計数して測定結果として計数率を求めた場合、以下のような処理が可能となる。第３のＡＮＤ処理部９の測定結果をＡ（β１）、第４のＡＮＤ処理部１０の測定結果をＡ（γ）、第８のＡＮＤ処理部１６の測定結果をＡ（β２）とすると、より精度の高いβ１の値Ａ（β）は次のような演算で求められることは自明である。

Ａ（β）＝Ａ（β１）−ｃ１・Ａ（γ）−ｃ２・Ａ（β２）
ただし、ｃ１，ｃ２は校正定数、ｃ１は１層めと２層めのγ線検出効率比、ｃ２はβ２に対する１層めと２層めの検出効率比である。

測定対象がγバックグラウンド下でのα線、中性子線である場合なども含めて、図２１、図２２に示した信号処理形態をいずれの場合にも適用できる。

もちろん、必要に応じて第５のＡＮＤ処理部１２や第６のＡＮＤ処理部１４の入力端子に関して、第１の反転処理部１１あるいは第２の反転処理部１３から接続されている端子を開放し、常に「真」とする処置を第５のＡＮＤ処理部１２と第６のＡＮＤ処理部１４のいずれか、あるいは両方同時に施し使用することもあり得る。また、第８のＡＮＤ処理部１６及び第７のＡＮＤ処理部１５は全く使用しないこともあり得る。これらは、測定対象とバックグラウンドの条件により任意に組み合わせて使用可能である。

なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。

本発明の第１の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図。 本発明の第１の実施の形態に係る光検出器の配置例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る光検出器の配置例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る光検出器の配置例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る光検出器の配置例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る光検出器の配置例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る光検出器の配置例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る光検出器の配置例を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図。 本発明の第２の実施の形態に係る第１のライトガイドとシンチレータの配置例を示す正面図。 本発明の第２の実施の形態に係る第１のライトガイドとシンチレータの配置例を示す正面図。 本発明の第３の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図。 本発明の第４の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図。 本発明の第５の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図。 本発明の第６の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示す斜視図。 本発明の第７の実施の形態に係る第１のライトガイドとシンチレータの配置例を示す正面図。 本発明の第７の実施の形態に係る第１のライトガイドとシンチレータの配置例を示す正面図。 本発明の第７の実施の形態に係る第１のライトガイドとシンチレータの配置例を示す正面図。 本発明の第８の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図。 本発明の第９の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図。 本発明の第１０の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図。 本発明の第１０の実施の形態に係る位置識別型放射線検出装置の構成を示すブロック図。 従来例に係るＸ線撮像装置の基本構成を示す図。

符号の説明

１…シンチレータ、２…第１のライトガイド、３…第２のライトガイド、４…光検出器、５…反射体、６…第１のＡＮＤ処理部、７…第２のＡＮＤ処理部、８…第１のＯＲ処理部、９…第３のＡＮＤ処理部、１０…第４のＡＮＤ処理部、１１…第１の反転処理部、１２…第５のＡＮＤ処理部、１３…第２の反転処理部、１４…第６のＡＮＤ処理部、１５…第７のＡＮＤ処理部、１６…第８のＡＮＤ処理部、１７…蛍光ファイバ、２１…ライトガイド。

Claims (3)

1. 放射線の入射に起因して光を生じ同一平面内に配置された複数の矩形のシンチレータと、前記各シンチレータの両側面に配置され内部に蛍光体を含む第１のライトガイドと、前記第１のライトガイドの各端面に配置され蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段と、からなる第１の放射線検出層と、
   前記第１の放射線検出層と同じ構成要素からなり、かつ放射線が前記第１の放射線検出層における前記シンチレータに入射する面に対して反対側にて平行に配置された第２の放射線検出層と、
   を具備したことを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記第２の放射線検出層に対して前記第１の放射線検出層と反対側に、かつ前記第１の放射線検出層と前記第２の放射線検出層における前記シンチレータの長手方向に対して直交するよう配置された複数の第２のライトガイドと、
   前記各第２のライトガイドの端面に配置され蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 二つの前記シンチレータ間に介在する前記第１のライトガイド内に、前記二つのシンチレータ間の光伝播を阻止する手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出装置。

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