JP2732701B2 - シンチレーション検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は例えば原子力施設で用いられる放射線モニタ
装置に利用されるシンチレーション検出器に係り、特に
大面積の放射線検出器として、ゲートモニタ装置（体表
面モニタ装置）、物品搬出モニタ装置、ランドリモニタ
装置等の大きな面積を有する測定対象物あるいは人体の
表面汚染モニタ装置として利用されるシンチレーション
検出器に関するものである。

（従来の技術） 近年、例えば原子力施設においては、ゲートモニタ装
置（体表面モニタ装置）、物品搬出モニタ装置、ランド
リモニタ装置等の大きな面積を有する測定対象物あるい
は人体の表面汚染モニタ装置として、大面積の放射線検
出器であるシンチレーション検出器が多く利用されてい
る。

第８図は、この種の従来のシンチレーション検出器の
構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を、同図
（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示
している。

すなわち、従来のシンチレーション検出器は、検出面
側が外部光を入れないで放射線のみを取り入れるために
遮光膜１で覆われ、放射線が入射されると発光する平板
状のシンチレータ２を透明板３に固定し、シンチレータ
２からの光を受光してその光量に応じた電気的信号に変
換して取り出すフォトマル4a,4bと共に、ケース５内に
収納して構成されている。

ここで、従来のシンチレータ２は、第９図（ａ）およ
び（ｂ）にその平面図およびＡ−Ａ断面図を示すよう
に、全面一様なシンチレータ板にて構成されている。

しかしながら、このような従来のシンチレーション検
出器では、その検出効率特性が第10図（ａ）に示すよう
に、検出面の中心部が高く、検出面の端部になるにつれ
て低下する特性を有している。そして、このような検出
効率特性を有したシンチレーション検出器を用いて、人
体表面、あるいは物品表面の汚染を測定した場合には、
同じ表面汚染を有する個所が２箇所あっても、検出器の
出力にそれぞれ差ができる。このため、結果として測定
むらが発生して均一な測定を行なうことができない。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来のシンチレーション検出器におい
ては、検出面の中心部のみが高い検出効率特性となって
測定むらが発生し、均一な測定を行なうことができない
という問題があった。

本発明の目的は、検出面の中心部のみが高い検出効率
特性となるのを防止することができ、測定むらが発生す
ることなく均一な測定を行なうことが可能な極めて信頼
性の高いシンチレーション検出器を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、放射線が入
射されると発光する平板状のシンチレータと、シンチレ
ータからの光を受光し、その光量に応じた電気的信号に
変換して取り出すフォトマルとを備えて構成されるシン
チレーション検出器において、 （ａ）平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの
分割した単位シンチレータを検出場所に応じて異なる材
質で構成するか、 （ｂ）平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの
分割した単位シンチレータを検出場所に応じて異なる厚
さで構成するか、 （ｃ）平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの
分割した単位シンチレータ間にすき間を設けて、そのす
き間寸法を検出場所に応じて異なる値とするか、 （ｄ）平板状のシンチレータに複数個の穴を設け、かつ
その単位面積当たりの開口率を場所に応じて異なる値と
するか、 （ｅ）平板状のシンチレータとフォトマルとの間に光マ
スクを設置し、かつその単位面積当たりの光開口率を場
所に応じて異なる値とするようにしている。

（作用） 従って、本発明のシンチレーション検出器において
は、平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの分
割した単位シンチレータを検出場所に応じて異なる材質
で構成するか、平板状のシンチレータを複数に分割し、
かつこの分割した単位シンチレータを検出場所に応じて
異なる厚さで構成するか、平板状のシンチレータを複数
に分割し、かつこの分割した単位シンチレータ間にすき
間を設けて、そのすき間寸法を検出場所に応じて異なる
値とするか、平板状のシンチレータに複数個の穴を設
け、かつその単位面積当たりの開口率を場所に応じて異
なる値とするか、あるいは平板状のシンチレータとフォ
トマルとの間に光マスクを設置し、かつその単位面積当
たりの光開口率を場所に応じて異なる値とすることによ
り、フォトマルの受光面およびその近傍部分での単位面
積当たりの発光量よりも、受光面およびその近傍部分以
外の部分での単位面積当たりの発光量を大きくするよう
に発光量を補正することができるため、板全体が一様な
発光特性を有するシンチレータを使用して、フォトマル
で電気的信号に変換する方式の検出器の有する、“検出
面の中心側が高感度となる特性”を補償することが可能
となり、検出面全体で平坦な検出効率特性を得ることが
できる。これにより、測定むらが発生することなく均一
な測定を行なうことができる。

（実施例） まず、本発明の考え方について説明する。

本発明は、シンチレータの発光量、あるいはシンチレ
ータからフォトマルへの光の伝達性が変わることによ
り、検出効率特性が変化する性質を利用するものであ
る。すなわち、板全体が一様な発光特性を有する従来の
シンチレータを使用し、フォトマルで電気的信号に変換
する方式のシンチレーション検出器の有する、“中心側
が高感度となる検出効率特性”を補償することにより、
検出面全体で平坦な検出効率特性を確保しようとするも
のである。

通常、放射線検出器における検出面の中心部の検出効
率特性が高くなる原因としては、２つ考えられる その一つは、線源が検出面を望む立体角によるもので
ある。線源から放出される放射線は４π方向に放出さ
れ、検出器に達する量は、その立体角に依存する。そし
て、この立体角は、必然的に線源が検出面中央真上にあ
る時に最大となるため、検出効率もそれに応じて最大と
なる。

もう一つは、シンチレータからフォトマルの受光面
（光電面）へ入射する光量によるものである。検出器に
入射してきた放射線が、シンチレータと相互作用を起こ
し、発光した光が４π方向に放出される。この場合、フ
ォトマルの受光面へ伝達される光の量は、フォトマルの
配置に影響を受けるが、一般的には中心部で多くなる。
このため、検出効率は、やはり検出面の中心部で最大と
なることに寄与する。

従って、本発明では、例えばシンチレータの材質や厚
さを、検出場所すなわちシンチレータの位置に応じて変
えたり、シンチレータからフォトマルへの光の伝達量を
光マスクを設けて変えることにより、検出効率特性の平
坦化を図ろうとするものである。

以下、上記のような考え方に基づいた本発明の一実施
例について、図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明によるシンチレーション検出器の構
成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を、同図
（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示
している。なお、図において、第８図および第９図と同
一要素にはそれぞれ同一符号を付して示している。

本実施例によるシンチレーション検出器は、第１図に
示すように、検出面側が外部光を入れないで放射線のみ
を取り入れるために遮光膜１で覆われ、放射線が入射さ
れると発光する平板状のシンチレータ21を透明板３に固
定し、シンチレータ２からの光を受光してその光量に応
じた電気的信号に変換して取り出すフォトマル4a,4bと
共に、ケース５内に収納して構成している。

ここで、本発明の第１の実施例によるシンチレータ21
としては、第２図（ａ）および（ｂ）にその平面図およ
びＡ−Ａ断面図を示すように、シンチレータ21を縦横に
複数に分割し、かつこの分割した単位シンチレータを検
出場所に応じて発光量の異なる材質で構成する、すなわ
ち検出面端部での発光量の少ないシンチレータ材質を選
定し、フォトマル4a,4bの長手方向に沿って中心に向け
て除々に発光量の多いシンチレータ材質を選定するよう
にしている。

この場合、発光量を変える方法としては、無機シンチ
レータ（各種あり）や有機結晶（各種あり）のシンチレ
ータを選定する方法、あるいはプラスチックシンチレー
タの溶質の種類や配合の量を変える方法等によって実現
することができる。

例えば、プラスチックシンチレータの場合の具体例と
しては、以下に示すような選択をすることが可能であ
る。

すなわち、溶質として、トルエン、フェニルサイクロ
ヘキサン、ポリスチレン、ポリビニルトルエン等を選定
し、 また、第１溶質としては、ターフェニール（TP）、テ
トラフェニールブタジエン（TPB）、デフェニールオキ
サゾル（PPO）、フェニールオキサゾル（PBD）、ディフ
ェニールスチルベン（DPS）、 第２溶質としては、波長転移材（POPOP）、ナフチー
ルフェニールオキサゾル（NPO）の選定や、その濃度配
合によって、シンチレータの発光量を変えたシンチレー
タを作成することができる。

なお、上記材質はシンチレータの一例を示したもので
あり、上記以外の材質であっても、場所に応じて発光量
の異なる材質のものを使用していれば、本発明の範囲に
含まれるものである。

本実施例においては、シンチレータの材質が異なるこ
とにより、放射線がシンチレータと相互作用後に発光す
る単位面積当たりの発光量が変化する。

従って、シンチレータ21の材質を、フォトマル4a,4b
の長手方向に沿って除々に異ならせることにより、シン
チレーション検出器の検出効率特性が平坦となるため、
本シンチレーション検出器を用いて、人体表面、あるい
は物品表面の汚染を測定した場合に、同じ表面汚染を有
する個所が２箇所あっても、検出器の出力にそれぞれ差
ができるようなことがなく、結果として測定むらのない
均一な測定を行なうことができる。

第10図は、以上のように構成したシンチレータ21を備
えたシンチレーション検出器における検出面の検出効率
特性の一例をそれぞれ示すものである。

同図（ｂ）は、線源が検出器に近い部分をフラットに
させた場合の例（本発明の効果を少な目）を示し、また
同図（ｃ）は、線源が検出器から離れた部分をフラット
にさせた場合の例（本発明の効果を多め）を示してい
る。

検出面における中心部と端部の発光量の差が大きい
程、本発明の効果が高まるが、線源と検出面との距離が
異なると図示のように効果に差があり、測定時の距離に
合わせて、本発明の効果を調整することができる。

次に、本発明の他の実施例について図面を参照して説
明する。

第３図は、本発明の第２の実施例によるシンチレータ
の構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を、同図
（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示
している。

すなわち、本実施例のシンチレータ22としては、シン
チレータ22を縦横に複数に分割し、かつこの分割した単
位シンチレータを、検出場所に応じて異なる厚さで構成
するようにしたものである。

本実施例においては、シンチレータの厚さが大きくな
ることにより、放射線がシンチレータと相互作用を起こ
す単位面積当りの確率が増加することと、相互作用後に
発光する発光量が厚さが厚いほど多くなる（放射線の飛
跡が長くなる）。

従って、シンチレータ22の厚さを、中心部で薄くし、
フォトマル4a,4bの長手方向に沿って除々に端部で厚く
することにより、上記実施例の場合と同様の作用効果を
得ることができる。

すなわち、平板状のシンチレータを用いている場合に
は、斜め方向からの放射線入射があるため、検出場所に
よって検出効率が異なるが、本実施例では、これをシン
チレータの厚さで補償することにより、測定むらを無く
すことができる。

第４図は、本発明の第３の実施例によるシンチレータ
の構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を、同図
（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示
している。

すなわち、本実施例のシンチレータ23としては、シン
チレータ22を縦横に複数に分割し、かつこの分割した単
位シンチレータ間のすき間を、検出場所に応じて異なる
寸法として構成するようにしたものである。

本実施例においては、単位シンチレータ間のすき間の
大小を設けることにより、放射線がシンチレータ23と相
互作用を起こす単位面積当りの確率を変えることができ
る。

従って、シンチレータ23のすき間を、中心部ですき間
寸法を大きくし、フォトマル4a,4bの長手方向に沿って
端部で徐々に小さくすることにより、上記実施例の場合
と同様の作用効果を得ることができる。

第５図は、本発明の第４の実施例によるシンチレータ
の構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を、同図
（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示
している。

すなわち、本実施例のシンチレータ24としては、シン
チレータ24に複数個の穴を設け、その単位面積当りの開
口率を検出場所に応じて異なる値として構成するように
したものである。

本実施例においては、シンチレータ24の単位面積当り
の開口率の大小を設けることにより、放射線がシンチレ
ータ24と相互作用を起こす確率を変えることができる。

従って、シンチレータ24の単位面積当りの開口率を、
中心部で開口率を大きくし、フォトマル4a,4bの長手方
向に沿って端部で徐々に小さくすることにより、上記実
施例の場合と同様の作用効果を得ることができる。

次に、第６図は、本発明によるシンチレーション検出
器の他の構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図
を、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそ
れぞれ示している。なお、図において、第８図および第
９図と同一要素にはそれぞれ同一符号を付して示してい
る。

本実施例によるシンチレーション検出器は、第６図に
示すように、検出面側が外部光を入れないで放射線のみ
を取り入れるために遮光膜１で覆われ、放射線が入射さ
れると発光する平板状のシンチレータ21を透明板３に固
定し、シンチレータ２からの光を受光してその光量に応
じた電気的信号に変換して取り出すフォトマル4a,4bと
共に、ケース５内に収納している。さらに、シンチレー
タ２とフォトマル4a,4bとの間（図では、透明板３とフ
ォトマル4a,4bとの間）に、光マスク６を設置して構成
している。

ここで、本実施例による光マスク６としては、第７図
（ａ）および（ｂ）にその平面図およびＡ−Ａ断面図を
示すように、光マスク６の単位面積当りの光開口率を、
検出場所に応じて異なる値として構成するようにしてい
る。

本実施例の光マスク６を備えたシンチレーション検出
器においては、光マスク６の単位面積当りの光開口率の
大小を設けることにより、光の伝達の程度を場所に応じ
て変えることができる。

従って、光マスク６の単位面積当りの光開口率を、中
心部で光開口率を少なくし、フォトマル4a,4bの長手方
向に沿って端部で徐々に多くすることにより、上記実施
例の場合と同様の作用効果を得ることができる。

尚、上記各実施例では、検出場所の中心部の発光量や
光の伝達量を少なくし、端部で多くする場合について説
明をしたが、フォトマル4a,4bの配置やフォトマル4a,4b
の受光面（光電面）の向きに応じて、必ずしも中心部が
最高感度にならず、中心部からずれた位置が最高感度と
なることもある。そして、このような場合も、検出面全
体が平坦な検出効率特性となるようにするためにも、本
発明は極めて有効な手段となるものである。すなわち、
フォトマル4a,4bの配置によって発生する検出効率特性
の分布を補償するように、単位面積当たりの発光量や光
の伝達量を調整することにより、検出効率特性の平坦化
を実現することができる。

また、上記各実施例では、改良したシンチレータ、あ
るいは光マスクを備えた場合について説明をしたが、シ
ンチレータ2,21,22,23,24とフォトマル4a,4bとの間に存
在する透明板３を加工したり、あるいは光マスク６の反
射率や形状を加工し、単位面積当たりの光の伝達量を場
所に応じて変えるようにすることも、光マスクを設ける
ことに相当し、いずれも本発明の範囲に含まれるもので
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、平板状のシンチ
レータを複数に分割し、かつこの分割した単位シンチレ
ータを検出場所に応じて異なる材質で構成するか、平板
状のシンチレータを複数に分割し、かつこの分割した単
位シンチレータを検出場所に応じて異なる厚さで構成す
るか、平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの
分割した単位シンチレータ間にすき間を設けて、そのす
き間寸法を検出場所に応じて異なる値とするか、平板状
のシンチレータに複数個の穴を設け、かつその単位面積
当たりの開口率を場所に応じて異なる値とするか、ある
いは平板状のシンチレータとフォトマルとの間に光マス
クを設置し、かつその単位面積当たりの光開口率を場所
に応じて異なる値とするしたので、フォトマルの受光面
およびその近傍部分での単位面積当たりの発光量より
も、受光面およびその近傍部分以外の部分での単位面積
当たりの発光量を大きくするように発光量を補正するこ
とができるため、検出面の中心部のみが高い検出効率特
性となるのを防止することができ、測定むらが発生する
ことなく均一な測定を行なうことが可能な極めて信頼性
の高いシンチレーション検出器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシンチレーション検出器の構成例
を示す図、 第２図は本発明の第１の実施例によるシンチレータの構
成例を示す図、 第３図は本発明の第２の実施例によるシンチレータの構
成例を示す図、 第４図は本発明の第３の実施例によるシンチレータの構
成例を示す図、 第５図は本発明の第４の実施例によるシンチレータの構
成例を示す図、 第６図は本発明によるシンチレーション検出器の他の構
成例を示す図、 第７図は第６図における光マスクの構成例を示す図、 第８図は従来によるシンチレーション検出器の構成例を
示す図、 第９図は第８図におけるシンチレータの構成例を示す
図、 第10図は従来および本発明のシンチレーション検出器の
検出効率特性の一例をそれぞれ比較して示す図である。 １…遮光膜、２…シンチレータ、21…シンチレータ、22
…シンチレータ、23…シンチレータ、24…シンチレー
タ、３…透明板、4a,4b…フォトマル、５…ケース、６
…光マスク。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線が入射されると発光する平板状のシ
   ンチレータと、前記シンチレータからの光を受光し、そ
   の光量に応じた電気的信号に変換して取り出すフォトマ
   ルとを備えて構成されるシンチレーション検出器におい
   て、 前記平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの分
   割した単位シンチレータを検出場所に応じて異なる材質
   で構成するようにしたことを特徴とするシンチレーショ
   ン検出器。
2. 【請求項２】放射線が入射されると発光する平板状のシ
   ンチレータと、前記シンチレータからの光を受光し、そ
   の光量に応じた電気的信号に変換して取り出すフォトマ
   ルとを備えて構成されるシンチレーション検出器におい
   て、 前記平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの分
   割した単位シンチレータを検出場所に応じて異なる厚さ
   で構成するようにしたことを特徴とするシンチレーショ
   ン検出器。
3. 【請求項３】放射線が入射されると発光する平板状のシ
   ンチレータと、前記シンチレータからの光を受光し、そ
   の光量に応じた電気的信号に変換して取り出すフォトマ
   ルとを備えて構成されるシンチレーション検出器におい
   て、 前記平板状のシンチレータを複数に分割し、かつこの分
   割した単位シンチレータ間にすき間を設けて、そのすき
   間寸法を検出場所に応じて異なる値とするようにしたこ
   とを特徴とするシンチレーション検出器。
4. 【請求項４】放射線が入射されると発光する平板状のシ
   ンチレータと、前記シンチレータからの光を受光し、そ
   の光量に応じた電気的信号に変換して取り出すフォトマ
   ルとを備えて構成されるシンチレーション検出器におい
   て、 前記平板状のシンチレータに複数個の穴を設け、かつそ
   の単位面積当たりの開口率を場所に応じて異なる値とす
   るようにしたことを特徴とするシンチレーション検出
   器。
5. 【請求項５】放射線が入射されると発光する平板状のシ
   ンチレータと、前記シンチレータからの光を受光し、そ
   の光量に応じた電気的信号に変換して取り出すフォトマ
   ルとを備えて構成されるシンチレーション検出器におい
   て、 前記平板状のシンチレータと、前記フォトマルとの間に
   光マスクを設置し、かつその単位面積当たりの光開口率
   を場所に応じて異なる値とするようにしたことを特徴と
   するシンチレーション検出器。