JP5669782B2 - Radioactivity inspection equipment - Google Patents
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Description
本発明は、放射能汚染の検査など、検査対象に付着した放射性物質が発生する放射線を検出する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for detecting radiation generated by a radioactive substance attached to an inspection object, such as inspection for radioactive contamination.
放射性物質の漏洩事故等が発生した場合、放射能汚染の検査が必要になる。一般に、放射性物質の有無の判定は、放射性物質から放出されるα線およびβ線を検出することによって行われる。放射能汚染検査装置は、検査対象に付着した放射性物質からのα線およびβ線を検出し、検査対象に放射性物質が付着しているかどうかを検査するために用いられるものであり、検査対象に付着した放射性物質のからのα線およびβ線を効率よく検出することが求められている。 In the event of a radioactive material leak, etc., inspection for radioactive contamination is required. In general, the presence or absence of a radioactive substance is determined by detecting α rays and β rays emitted from the radioactive substance. The radioactive contamination inspection device is used to detect α-rays and β-rays from radioactive substances adhering to the inspection object, and to inspect whether the radioactive substances adhere to the inspection object. There is a demand for efficiently detecting α-rays and β-rays from attached radioactive substances.
一般に、放射性核種から放出されるα線のエネルギーは、おおよそ５ＭｅＶ近辺に集中しており、５ＭｅＶのα線の飛程は、空気中で約４ｃｍ、水中で０．１ｍｍ以下である。このため、α線を効率的に計測するためには、α線を放出する核種と検出器との間の距離を小さくし、両者の間にα線を遮蔽するものがない状態にする必要がある。 In general, the energy of α rays emitted from radionuclides is concentrated around 5 MeV, and the range of 5 MeV α rays is about 4 cm in air and 0.1 mm or less in water. For this reason, in order to efficiently measure α-rays, it is necessary to reduce the distance between the nuclide that emits α-rays and the detector so that there is nothing blocking the α-rays between them. is there.
β線は高速の電子であり、放射性核種のβ崩壊の過程で放出されるニュートリノとの間で運動エネルギーを分け合うため、その運動エネルギーは単一ではなく、ゼロから、取り得る最大のエネルギーまでの広い範囲に亘って連続な確率分布となる。電子の飛程は、α線の飛程よりも長いが、エネルギーに依存している。水中での飛程は、１ＭｅＶの電子で約５ｍｍであるが、エネルギーが１００ｋｅＶまで低くなれば、０．１ｍｍ程度まで短くなる。 Since β rays are fast electrons and share kinetic energy with neutrinos released in the process of β decay of radionuclides, the kinetic energy is not single, but from zero to the maximum possible energy The probability distribution is continuous over a wide range. The range of electrons is longer than the range of α rays, but it depends on energy. The range in water is about 5 mm with 1 MeV electrons, but when the energy is reduced to 100 keV, the range is reduced to about 0.1 mm.
そのため、検査対象の表面に付着した放射性物質を検査する目的の場合は、放射線検出器を検査対象にできるだけ近づけ、検査対象の表面全体を計測できるように、大面積のプラスチックシンチレータが用いられる場合が多い（例えば、特許文献１，２）。 Therefore, for the purpose of inspecting radioactive substances adhering to the surface of the inspection object, a large area plastic scintillator may be used so that the radiation detector can be as close as possible to the inspection object and the entire surface of the inspection object can be measured. Many (for example, Patent Documents 1 and 2).
また、α線や、特にエネルギーの低いβ線を対象とした計測では、検出対象と検出器の間に存在する空気による減衰を避けるため、検査対象を液体シンチレータに浸ける方法（例えば、非特許文献１）や、検査対象に蛍光体をスプレー塗布する方法（例えば、特許文献３）が提案されている。 Further, in the measurement for α rays and particularly β rays with low energy, a method for immersing the inspection subject in a liquid scintillator in order to avoid attenuation due to air existing between the detection subject and the detector (for example, non-patent document) 1) and a method (for example, Patent Document 3) in which a phosphor is spray-applied to an inspection object have been proposed.
透過力の低いα線やエネルギーの低いβ線を計測する場合、検査対象と検出器の間の距離を短くし、その間にα線やβ線を遮蔽するものが無い状態にすることが望ましい。しかし、検査対象と検出器を接触させてしまった場合は、検出器自体に放射性物質が付着し検出器が自己汚染してしまう可能性がある。つまり、従来の固体検出器式表面汚染検査では、検出器を検査対象に接触させることができないため、検査対象と検出器の間に空気の層が生じてしまう。α線やエネルギーの低いβ線の場合には、この空気層を通過する間に減衰されるため、低エネルギーのα線やβ線の検出が困難である。換言すると、検出可能なα線、β線のエネルギーは、放射性物質と検出器との間の空気層を透過可能な程度に高いエネルギーの放射線に制限されることになる。このため、低エネルギーのα線やβ線のみを放出する放射性核種を検出することは困難である。 When measuring α-rays with low penetrating power or β-rays with low energy, it is desirable to shorten the distance between the inspection object and the detector so that there is nothing to block the α-rays or β-rays between them. However, if the inspection object and the detector are brought into contact with each other, there is a possibility that the radioactive substance adheres to the detector itself and the detector is self-contaminated. That is, in the conventional solid detector type surface contamination inspection, since the detector cannot be brought into contact with the inspection object, an air layer is generated between the inspection object and the detector. In the case of α rays or β rays with low energy, since they are attenuated while passing through the air layer, it is difficult to detect low energy α rays and β rays. In other words, detectable α-ray and β-ray energy is limited to high-energy radiation that can pass through the air layer between the radioactive substance and the detector. For this reason, it is difficult to detect a radionuclide that emits only low-energy α rays and β rays.
一方、非特許文献１のように、液体シンチレータを用いる方法では、液体シンチレータ中にサンプルを浸けるため、低エネルギーのα線やβ線が計測可能であったが、検出器である液体シンチレータに放射性核種が混ざってしまい、液自体が自己汚染されるため、計測毎に液の交換が必要になる。さらに、多くの液体シンチレータは有害物質であるため、廃液や交換用液体の保管およびそれらの取扱いにも多大な管理コストを必要とする。 On the other hand, in the method using a liquid scintillator as in Non-Patent Document 1, since the sample is immersed in the liquid scintillator, low-energy α-rays and β-rays can be measured. However, the liquid scintillator as a detector is radioactive. Since nuclides are mixed and the liquid itself is self-contaminated, it is necessary to change the liquid every measurement. Furthermore, since many liquid scintillators are harmful substances, a large management cost is also required for storing and handling waste liquids and replacement liquids.
また、計測のために液体シンチレータ中に浸漬したサンプルについても、液体シンチレータを除去するための洗浄が必要になる。このことは、例えば、計測の結果、放射能汚染は無いと判定された場合でも、測定サンプルを別の用途に再利用することが困難になることを意味する。 In addition, a sample immersed in a liquid scintillator for measurement needs to be cleaned to remove the liquid scintillator. This means that, for example, even when it is determined that there is no radioactive contamination as a result of measurement, it is difficult to reuse the measurement sample for another use.
本発明の目的は、測定サンプルや検出器の汚染を防止でき、従来計測が困難であった低エネルギーのα線やβ線を検出することが可能な放射能検査装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a radioactivity inspection apparatus capable of preventing contamination of a measurement sample and a detector and detecting low-energy α-rays and β-rays that have been difficult to measure in the past.
上記目的を達成するために、本発明は、検査対象に付着した放射性物質が発生する放射線を検出するための放射能検査装置であって、
シンチレーション材料で形成され、検査対象を収納するための収納容器と、
収納容器が発生するシンチレーション光を受光して電気信号を出力する光検出器と、
収納容器の外側に設けられ、外部光が光検出器に入射するのを防止するための遮光筐体と、を備え、
前記収納容器は、検査対象を収納した状態で、遮光筐体への収納および遮光筐体からの取り出しが可能であるように構成されることを特徴とする。
また本発明は、検査対象に付着した放射性物質が発生する放射線を検出するための放射能検査装置であって、
シンチレーション材料で形成され、検査対象を収納するための収納容器と、
収納容器が発生するシンチレーション光を受光して電気信号を出力する光検出器と、
収納容器の外側に設けられ、外部光が光検出器に入射するのを防止するための遮光筐体と、を備え、
収納容器は、可撓性のプラスチックシンチレータ材料で袋状に形成されていることを特徴とする。
また本発明は、検査対象に付着した放射性物質が発生する放射線を検出するための放射能検査装置であって、
シンチレーション材料で形成され、検査対象を収納するための収納容器と、
収納容器が発生するシンチレーション光を受光して電気信号を出力する光検出器と、
収納容器の外側に設けられ、外部光が光検出器に入射するのを防止するための遮光筐体と、を備え、
遮光筐体の内部空間に、収納容器の外面および光検出器の光学窓の両方に接触するように液体が充填されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is a radioactivity inspection apparatus for detecting radiation generated by a radioactive substance attached to a test object,
A storage container made of scintillation material for storing the inspection object;
A photodetector that receives the scintillation light generated by the storage container and outputs an electrical signal;
A light shielding casing provided outside the storage container for preventing external light from entering the photodetector ;
The storage container is configured to be capable of being housed in and removed from the light shielding housing in a state in which an inspection target is housed .
Further, the present invention is a radioactivity inspection apparatus for detecting radiation generated by a radioactive substance attached to an inspection object,
A storage container made of scintillation material for storing the inspection object;
A photodetector that receives the scintillation light generated by the storage container and outputs an electrical signal;
A light shielding casing provided outside the storage container for preventing external light from entering the photodetector;
The storage container is formed into a bag shape with a flexible plastic scintillator material.
Further, the present invention is a radioactivity inspection apparatus for detecting radiation generated by a radioactive substance attached to an inspection object,
A storage container made of scintillation material for storing the inspection object;
A photodetector that receives the scintillation light generated by the storage container and outputs an electrical signal;
A light shielding casing provided outside the storage container for preventing external light from entering the photodetector;
The interior space of the light shielding housing is filled with a liquid so as to contact both the outer surface of the storage container and the optical window of the photodetector.
本発明によれば、検査対象を収納するための収納容器をシンチレーション材料で形成することによって、検査対象に付着した放射性物質が発生する放射線がシンチレーション材料に効率良く到達できるようになり、その結果、放射線の検出効率を向上させることができる。 According to the present invention, by forming the storage container for storing the inspection object with the scintillation material, the radiation generated by the radioactive substance attached to the inspection object can efficiently reach the scintillation material, and as a result, Radiation detection efficiency can be improved.
また、検査対象を収納容器に収納することによって、検査対象と検査装置の相互隔離が可能になるため、その結果、放射性物質が付着していた場合の汚染を防止できる。 In addition, by storing the inspection object in the storage container, the inspection object and the inspection apparatus can be isolated from each other. As a result, contamination when a radioactive substance is attached can be prevented.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す構成図である。放射能検査装置は、例えば、食品、飼料、衣類、土壌などの検査対象１を収納するためのシンチレーション容器２と、シンチレーション光を受光する光検出器４と、シンチレーション容器２の外側に配置された遮光筐体５と、信号処理部１０１と、計測部１０２と、表示装置１０３などで構成される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of the present invention. The radioactivity inspection apparatus is disposed outside the scintillation container 2, a scintillation container 2 for storing the inspection object 1 such as food, feed, clothing, soil, and the like, a photodetector 4 that receives the scintillation light, and the like. The light shielding housing 5, the signal processing unit 101, the measurement unit 102, and the display device 103 are configured.
シンチレーション容器２は、シンチレーション材料、好ましくは有機シンチレーション材料で形成される。ここで、有機シンチレーション材料とは、放射線が入射した場合、放射線から受けたエネルギーにより材料の分子が励起され、基底状態に戻る際に蛍光を発生する材質であり、一般的なシンチレーション式放射線検出器に用いられているシンチレーション材料のうち、有機物の高分子化合物を指す。そのため、検査対象１に付着した放射性物質が発生する放射線がシンチレーション容器２に入射すると、シンチレーション材料に固有の波長を持つシンチレーション光が発生する。 The scintillation container 2 is formed of a scintillation material, preferably an organic scintillation material. Here, the organic scintillation material is a material that generates fluorescence when the radiation is incident and the molecules of the material are excited by the energy received from the radiation to return to the ground state. Among the scintillation materials used in the above, it refers to organic polymer compounds. Therefore, when radiation generated by a radioactive substance attached to the inspection object 1 enters the scintillation container 2, scintillation light having a wavelength unique to the scintillation material is generated.
シンチレーション容器２は、例えば、容器本体と、検査対象１の収納／取り出しのために開閉可能な蓋とを備える。容器２の全体をシンチレーション材料で形成してもよく、あるいは、容器２の一部だけをシンチレーション材料で形成してもよい。例えば、容器本体だけをシンチレーション材料で形成し、開閉蓋は非シンチレーション材料で形成することも可能である。 The scintillation container 2 includes, for example, a container main body and a lid that can be opened and closed for storing / removing the inspection object 1. The entire container 2 may be formed of a scintillation material, or only a part of the container 2 may be formed of a scintillation material. For example, it is possible that only the container body is formed of a scintillation material and the opening / closing lid is formed of a non-scintillation material.
シンチレーション容器２は、大気圧より低い圧力に保持されていることが好ましい。容器２の内部圧力を下げることにより、容器２内の空気による放射線の減衰量を抑制できるため、特に、エネルギーの低い放射線に対する検出効率が向上するようになる。シンチレーション容器２は、例えば、吸引可能な閉止弁付き真空容器として構成できる。この場合、検査対象１を収納した後、密閉し吸引を行って閉止弁を閉じることによって、容器２の内部を減圧状態に保持できる。 The scintillation container 2 is preferably maintained at a pressure lower than atmospheric pressure. By reducing the internal pressure of the container 2, it is possible to suppress the amount of radiation attenuation due to the air in the container 2, and in particular, the detection efficiency for low energy radiation is improved. The scintillation container 2 can be configured, for example, as a vacuum container with a shut-off valve that can be sucked. In this case, after the test object 1 is stored, the container 2 can be kept in a reduced pressure state by sealing and suctioning and closing the shut-off valve.
シンチレーション容器２は、図２に示すように、可撓性のプラスチックシンチレータ材料で袋状に形成することも可能である。袋の開口部は、チャックやバンドなど密閉用具２ａを用いて封止できる。また。必要に応じて吸引を行って、容器２の内部を減圧状態に保持できる。この場合、検査対象１の形状が複雑であっても、シンチレーション容器２の形状が検査対象１の形状に合わせて変形可能になり、さらに、検査対象１とシンチレーション容器２とが密着して、両者間の距離が短くなる。その結果、検査対象１からの放射線が効率良くシンチレーション材料に入射するようになり、放射能汚染の測定感度が向上する。 As shown in FIG. 2, the scintillation container 2 can be formed into a bag shape with a flexible plastic scintillator material. The opening of the bag can be sealed using a sealing tool 2a such as a chuck or a band. Also. The inside of the container 2 can be maintained in a reduced pressure state by performing suction as necessary. In this case, even if the shape of the inspection object 1 is complicated, the shape of the scintillation container 2 can be deformed according to the shape of the inspection object 1, and the inspection object 1 and the scintillation container 2 are in close contact with each other. The distance between them becomes shorter. As a result, the radiation from the inspection object 1 efficiently enters the scintillation material, and the measurement sensitivity of radioactive contamination is improved.
こうして検査対象１をシンチレーション容器２に収納することによって、検査対象１と検査装置の相互隔離が可能になるため、その結果、放射性物質が付着していた場合の汚染を防止できる。そのため、例えば、食品サンプルが放射能検査に合格した場合、食品サンプルは、洗浄することなく別の用途に再利用できる。 By storing the inspection object 1 in the scintillation container 2 in this manner, the inspection object 1 and the inspection apparatus can be isolated from each other. As a result, contamination when a radioactive substance is attached can be prevented. Thus, for example, if a food sample passes a radioactivity test, the food sample can be reused for another application without being washed.
光検出器４は、例えば、半導体検出器、光電子増倍管などで構成され、シンチレーション容器２が発生するシンチレーション光を受光して、電気信号を出力する。光検出器４の出力電荷量は、入射光量に比例し、かつその応答時間はシンチレーション光の発光時間に比べて短いため、光検出器４の出力信号は、シンチレーション光の発光量の時間変化に比例する。光検出器４の受光面には、シンチレーション光に対して透明な材料からなる光学窓３が設けられる。 The photodetector 4 is constituted by, for example, a semiconductor detector, a photomultiplier tube, etc., receives the scintillation light generated by the scintillation container 2, and outputs an electrical signal. Since the output charge amount of the photodetector 4 is proportional to the amount of incident light and its response time is shorter than the emission time of the scintillation light, the output signal of the photodetector 4 changes with the time variation of the emission amount of the scintillation light. Proportional. An optical window 3 made of a material transparent to scintillation light is provided on the light receiving surface of the photodetector 4.
遮光筐体５は、例えば、金属などの遮光材料で形成され、シンチレーション容器２を内部に収納した状態で、外部光が光検出器に入射するのを防止する機能を有する。遮光筐体５は、例えば、筐体本体と、容器２の収納／取り出しのために開閉可能な遮光蓋６とを備える。 The light shielding housing 5 is formed of a light shielding material such as metal, for example, and has a function of preventing external light from entering the photodetector while the scintillation container 2 is housed inside. The light shielding housing 5 includes, for example, a housing body and a light shielding lid 6 that can be opened and closed for storing / removing the container 2.
遮光筐体５の内部空間は、空気などの気体や、水、油などの液体からなる光学媒質１１が充填される。ここで、シンチレーション容器２の材料として、光学窓３の屈折率と近い屈折率を有する材料を選定し、さらに、遮光筐体５の内部の光学媒質１１として、シンチレーション容器２の屈折率と光学窓３の屈折率に近い液体を選定することが好ましい。 The internal space of the light shielding housing 5 is filled with an optical medium 11 made of a gas such as air or a liquid such as water or oil. Here, a material having a refractive index close to the refractive index of the optical window 3 is selected as the material of the scintillation container 2, and the refractive index of the scintillation container 2 and the optical window are used as the optical medium 11 inside the light shielding housing 5. It is preferable to select a liquid having a refractive index close to 3.
即ち、遮光筐体５の内部空間は、シンチレーション容器２の外面および光検出器４の光学窓３の両方に接触するように液体の光学媒質１１が充填される。そして、容器２の外面の屈折率ｎ１、光検出器４の光学窓３の屈折率ｎ２、液体の屈折率ｎ３は、互いに近い値を持ち、各々の比率ｎ２／ｎ１およびｎ３／ｎ１はそれぞれ０．９〜１．１程度の範囲であることが好ましい。例えば、シンチレーション容器２を一般的な有機シンチレータ材料で形成した場合、容器２の屈折率は１．５程度になるため、光学窓３の屈折率ｎ２は１．３５〜１．６５の範囲が好ましく、液体の屈折率ｎ３は１．３５〜１．６５の範囲が好ましい。こうした構成により、シンチレーション容器２で発生したシンチレーション光が、光学媒質１１、光学窓３を通過し、光検出器４に到達するまでの経路において、材料境界面を通過する際のフレネル反射損失が減少する。その結果、シンチレーション容器２で発生したシンチレーション光が光検出器４に入射する割合が増加し、光検出器４の出力を増加させることができる。 That is, the internal space of the light shielding housing 5 is filled with the liquid optical medium 11 so as to contact both the outer surface of the scintillation container 2 and the optical window 3 of the photodetector 4. The refractive index n1 of the outer surface of the container 2, the refractive index n2 of the optical window 3 of the photodetector 4, and the refractive index n3 of the liquid are close to each other, and the ratios n2 / n1 and n3 / n1 are 0, respectively. It is preferably in the range of about .9 to 1.1. For example, when the scintillation container 2 is formed of a general organic scintillator material, the refractive index n2 of the optical window 3 is preferably in the range of 1.35 to 1.65 because the refractive index of the container 2 is about 1.5. The refractive index n3 of the liquid is preferably in the range of 1.35 to 1.65. With such a configuration, the Fresnel reflection loss when the scintillation light generated in the scintillation container 2 passes through the material interface in the path from the optical medium 11 and the optical window 3 to the photodetector 4 is reduced. To do. As a result, the rate at which the scintillation light generated in the scintillation container 2 enters the photodetector 4 increases, and the output of the photodetector 4 can be increased.
さらに、遮光筐体５の内面の全部または一部に、拡散反射面を設けることが好ましく、これによりシンチレーション光が光検出器４に到達するまでの反射回数が少なくなり、反射に伴う光の損失量を低減できる。その結果、シンチレーション容器２で発生したシンチレーション光がより効率的に光検出器４に到達するようになる。 Furthermore, it is preferable to provide a diffuse reflection surface on the whole or a part of the inner surface of the light shielding casing 5, thereby reducing the number of reflections until the scintillation light reaches the photodetector 4, and light loss due to reflection. The amount can be reduced. As a result, the scintillation light generated in the scintillation container 2 reaches the photodetector 4 more efficiently.
信号処理部１０１は、光検出器４からの電気信号を処理する機能を有し、例えば、シンチレーション光の発光時間および発光量を測定する機能を有する。計測部１０２は、信号処理部で処理された情報に基づいて、放射線の種類毎の放射線量を計測する機能を有する。信号処理部１０１および計測部１０２は、例えば、単一または複数のマイクロプロセッサで構成される。表示装置１０３は、例えば、液晶ディスプレイなどで構成され、計測部１０２による計測結果を表示する機能を有する。 The signal processing unit 101 has a function of processing an electrical signal from the photodetector 4, and has a function of measuring, for example, a light emission time and a light emission amount of scintillation light. The measuring unit 102 has a function of measuring the radiation dose for each type of radiation based on the information processed by the signal processing unit. The signal processing unit 101 and the measurement unit 102 are configured by, for example, a single or a plurality of microprocessors. The display device 103 is configured by, for example, a liquid crystal display and has a function of displaying a measurement result by the measurement unit 102.
本実施形態において、複数の光検出器４を使用して、シンチレーション容器２からのシンチレーション光を同時計数することも可能である。これによりシンチレーション光のみの加算処理が可能になるため、熱雑音などの光検出器自身のノイズを低減でき、検査装置のＳＮ比を改善することができる。 In this embodiment, it is also possible to simultaneously count scintillation light from the scintillation container 2 using a plurality of photodetectors 4. As a result, only the scintillation light can be added, so that the noise of the photodetector itself such as thermal noise can be reduced, and the SN ratio of the inspection apparatus can be improved.
ここで、２つの光検出器４を使用し、シンチレーション容器２を中心としてそれぞれ対向配置させた場合、光検出器が１台の場合に比べて、反対方向に放出されたシンチレーション光も検出することができる。さらに光検出器４の台数を増やし、遮光筐体５の内面を全てカバーするように配置した場合、全方向に放出されたシンチレーション光を回収できるため、光検出器の出力をさらに増大することが可能である。 Here, when two photodetectors 4 are used and arranged opposite to each other with the scintillation container 2 as the center, the scintillation light emitted in the opposite direction is detected as compared with the case where one photodetector is used. Can do. Further, when the number of photodetectors 4 is increased so as to cover the entire inner surface of the light-shielding housing 5, scintillation light emitted in all directions can be collected, so that the output of the photodetector can be further increased. Is possible.
信号処理部１０１は、光検出器４から出力される電荷出力を受け取り、その時間変化および総量を測定する。光検出器４の出力電荷の時間変化は、シンチレーション光の発光量の時間変化に比例するため、信号処理部１０１は、シンチレーション光の発光量の時間変化を測定する。シンチレーション光の発光量の時間変化を測定することにより、シンチレーション光の発光時間を測定することができ、この発光時間に基づいて放射線の種類を弁別することが可能である。 The signal processing unit 101 receives the charge output output from the photodetector 4, and measures the time change and the total amount. Since the time change of the output charge of the photodetector 4 is proportional to the time change of the light emission amount of the scintillation light, the signal processing unit 101 measures the time change of the light emission amount of the scintillation light. By measuring the temporal change in the light emission amount of the scintillation light, the light emission time of the scintillation light can be measured, and the type of radiation can be discriminated based on this light emission time.
シンチレーション材料は、放射線が入射した場合、放射線からエネルギーを受け取ることで材料の分子が励起されるが、放射線の種類により励起モードが異なるため、励起状態から基底状態に戻るまでの時間が異なる。そのため、放射線の種類により発光時間に違いが生じる。 When radiation is incident on the scintillation material, the molecules of the material are excited by receiving energy from the radiation. However, since the excitation mode differs depending on the type of radiation, the time taken to return from the excited state to the ground state differs. Therefore, the light emission time varies depending on the type of radiation.
図３は、α線とβ線で、シンチレーション光の発光時間の違いを示す説明図である。縦軸はシンチレーション光の発光量、横軸は時間である。β線の発光時間に比べてα線の発光時間の方が長くなる傾向があるため、発光時間の長短でα線とβ線が弁別可能である。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing a difference in emission time of scintillation light between α rays and β rays. The vertical axis represents the amount of scintillation light emitted, and the horizontal axis represents time. Since the light emission time of α rays tends to be longer than the light emission time of β rays, α rays and β rays can be discriminated by the length of the light emission time.
そこで、シンチレーション光の発光時間を計測することにより、放射線の種類を弁別することが可能である。この方法はパルス波形弁別法と呼ばれ、シンチレーション検出器による粒子弁別として、一般的に用いられている方法である。本実施形態では、信号処理部１０１がシンチレーション光の発光時間を測定することによって、こうした波形弁別機能を備えている。 Therefore, it is possible to discriminate the type of radiation by measuring the emission time of scintillation light. This method is called a pulse waveform discrimination method and is a method generally used as particle discrimination by a scintillation detector. In this embodiment, the signal processing unit 101 has such a waveform discrimination function by measuring the emission time of scintillation light.
光検出器４から出力される電荷量は、シンチレーション光の発光量に比例する。シンチレーション光の発光量は、入射放射線がシンチレーション容器２に与えたエネルギーの量に比例するため、信号処理部１０１で計測した光検出器４の出力電荷量は、シンチレーション容器２に与えられた放射線のエネルギーに比例する。 The amount of charge output from the photodetector 4 is proportional to the amount of scintillation light emitted. Since the amount of scintillation light emitted is proportional to the amount of energy given to the scintillation container 2 by incident radiation, the output charge amount of the photodetector 4 measured by the signal processing unit 101 is the amount of radiation given to the scintillation container 2. It is proportional to energy.
一般に、放射線計測においては、放射線による信号とノイズを識別するために、検出器からの出力電荷量に閾値を設け、ノイズと信号の分離を行っている。信号処理部１０１では、光検出器４の出力電荷量を計測し、その値が所定の閾値を超えた場合のみ、計測したシンチレーション光の発光時間と発光量を後段の計測部１０２に出力する。 In general, in radiation measurement, in order to distinguish a signal and noise due to radiation, a threshold is provided for the amount of charge output from a detector to separate the noise and the signal. The signal processing unit 101 measures the output charge amount of the photodetector 4, and outputs the measured scintillation light emission time and light emission amount to the subsequent measurement unit 102 only when the value exceeds a predetermined threshold value.
計測部１０２は、信号処理部１０１から出力される信号を受け取り、発光時間別に光検出器４からの信号を計数する。ここで、発光時間別に計数する目的は、例えば、α線とβ線のように、放射線の種類毎に別々に計数することである。そこで、α線とβ線が取り得る発光時間の幅を設定し、入力された発光時間情報を分類することで、放射線の種類毎に計数することが可能である。 The measurement unit 102 receives the signal output from the signal processing unit 101 and counts the signal from the photodetector 4 for each emission time. Here, the purpose of counting for each emission time is to separately count for each type of radiation, such as α rays and β rays. Therefore, it is possible to count for each type of radiation by setting the range of emission time that can be taken by α rays and β rays and classifying the inputted emission time information.
表示装置１０３は、計測部１０２で計測された放射線の種類毎の発光量分布、即ち、シンチレーション容器２に付与された放射線のエネルギースペクトルを表示する。放射線のエネルギースペクトルの積算値は、検出された放射線の数となるので、表示装置１０３は放射線の種類毎の測定エネルギースペクトルと検出数を表示する。 The display device 103 displays the light emission amount distribution for each type of radiation measured by the measuring unit 102, that is, the energy spectrum of the radiation applied to the scintillation container 2. Since the integrated value of the radiation energy spectrum is the number of detected radiations, the display device 103 displays the measured energy spectrum and the number of detections for each type of radiation.
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２を示す構成図である。本実施形態は、図１と同様な構成を有するが、シンチレーション容器２は、互いに異なるシンチレーション材料からなる複数のシンチレーション層２１，２２で形成される点が相違している。ここでは、２つのシンチレーション層２１，２２を例示するが、３つ以上のシンチレーション層を配置することも可能である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing Embodiment 2 of the present invention. This embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 1 except that the scintillation container 2 is formed of a plurality of scintillation layers 21 and 22 made of different scintillation materials. Here, two scintillation layers 21 and 22 are illustrated, but three or more scintillation layers may be arranged.
各シンチレーション層２１，２２の厚さは、検査対象の放射線の飛程に適合するように定められており、各シンチレーション層２１，２２は異なる発光時間を有する。 The thicknesses of the scintillation layers 21 and 22 are determined so as to match the range of radiation to be inspected, and the scintillation layers 21 and 22 have different light emission times.
シンチレーション層２１，２２はともにシンチレーション材料、好ましくは有機シンチレーション材料で形成される。本実施形態では、シンチレーション層２１，２２は、シンチレーション光の発光時間が互いに異なる材料で形成される。両者は、互いに密着しているか、もしくは両者の間は、光学媒質（例えば、光学接着剤）で満たされ光学的に接合されている。 The scintillation layers 21 and 22 are both formed of a scintillation material, preferably an organic scintillation material. In the present embodiment, the scintillation layers 21 and 22 are formed of materials having different emission times of scintillation light. The two are in close contact with each other, or the space between them is filled with an optical medium (for example, an optical adhesive) and optically bonded.
一般に、放射性核種から放出されるα線のエネルギーは５ＭｅＶ程度であり、有機シンチレーション材料中での飛程は約５０μｍ程度である。これに対し、β線はα線よりも透過力が高いため、同様のシンチレーション材料中での飛程は、５００ｋｅＶの電子で約０．２ｍｍと長くなる。 Generally, the energy of α rays emitted from radionuclides is about 5 MeV, and the range in the organic scintillation material is about 50 μm. On the other hand, since β rays have higher penetrating power than α rays, the range in a similar scintillation material is as long as about 0.2 mm for 500 keV electrons.
そこで、検査対象１から最も近い第１シンチレーション層２１の厚さを、α線の飛程より大きく、かつβ線の飛程より小さくなるように設定し、例えば、０．１ｍｍ程度に設定した場合、β線は十分透過することができるが、α線は第１シンチレーション層２１内でほぼ停止することになる。このためβ線のみが、第１シンチレーション層２１の外側に位置する第２シンチレーション層２２に入射して、第２シンチレーション層２２はβ線によるシンチレーション光を発生する。また、第２シンチレーション層２２の厚さを、β線の飛程より大きくなるように設定した場合、β線は第２シンチレーション層２２内でほぼ停止し、容器２の外部へ漏出するのを防止できる。 Therefore, when the thickness of the first scintillation layer 21 closest to the inspection object 1 is set to be larger than the range of α rays and smaller than the range of β rays, for example, set to about 0.1 mm , Β rays can be sufficiently transmitted, but α rays almost stop in the first scintillation layer 21. For this reason, only β rays are incident on the second scintillation layer 22 located outside the first scintillation layer 21, and the second scintillation layer 22 generates scintillation light due to β rays. Further, when the thickness of the second scintillation layer 22 is set to be larger than the range of the β-ray, the β-ray is almost stopped in the second scintillation layer 22 and prevented from leaking outside the container 2. it can.
ここで、第１シンチレーション層２１と第２シンチレーション層２２では、シンチレーション光の発光時間が異なるため、実施の形態１と同様に、信号処理部１０１で発光時間を計測することで、どちらのシンチレーション層が発光したものかを判定することが可能である。これにより第１シンチレーション層２１が発光した場合は、検査対象１からα線が放出されたと判断し、第２シンチレーション層２２が発光した場合は、検査対象１からβ線が放出されたと判断することが可能である。 Here, since the emission time of the scintillation light is different between the first scintillation layer 21 and the second scintillation layer 22, either the scintillation layer is measured by measuring the emission time in the signal processing unit 101 as in the first embodiment. It is possible to determine whether is emitted. Accordingly, when the first scintillation layer 21 emits light, it is determined that α-rays are emitted from the inspection object 1, and when the second scintillation layer 22 emits light, it is determined that β-rays are emitted from the inspection object 1. Is possible.
さらに、シンチレーション層を３層以上に増加させた場合、それぞれの層で発光時間が異なるような組み合わせに設定することによって、放射線が何番目の層まで達したかを判定することが可能にある。放射線のエネルギーに依存して、到達可能な厚さが決まるため、到達した層の厚さは放射線のエネルギーに比例するようになる。このため、放射線のエネルギーを到達した層の枚数として計測可能である。 Furthermore, when the number of scintillation layers is increased to three or more, it is possible to determine to which layer the radiation has reached by setting the combination so that the light emission times are different in each layer. Since the reachable thickness is determined depending on the energy of the radiation, the thickness of the reached layer becomes proportional to the energy of the radiation. For this reason, it is possible to measure the number of layers that have reached the energy of radiation.
ここで、第１シンチレーション層２１はβ線に対しても有感であり、β線が通過する際にもシンチレーション光を発光する。しかし、α線とβ線では、同じシンチレーション材料の場合でも発光時間が異なることを利用して、実施の形態１と同様に、パルス波形弁別機能を用いた粒子弁別が可能である。また、内側の層から外側の層に向かって、シンチレーション光の発光時間が長くなるような組み合わせとすることで、発光したシンチレーション層の混同を避けることができる。 Here, the first scintillation layer 21 is sensitive to β-rays and emits scintillation light even when the β-rays pass. However, by using the fact that the light emission time is different between the α-ray and the β-ray even in the case of the same scintillation material, the particle discrimination using the pulse waveform discrimination function is possible as in the first embodiment. In addition, the combination of the scintillation layers that emit light can be avoided by using a combination that increases the emission time of the scintillation light from the inner layer to the outer layer.
さらに、遮光筐体５の内部空間に充填される光学媒質１１を、液体シンチレーション材料として使用することも可能である。この場合、光学媒質１１全体が最も外側のシンチレーション層として機能するため、全てのシンチレーション層を通過し、容器２の外側にまで到達するようなエネルギーの高いβ線についても、光学媒質１１内で完全に停止させエネルギーを全て光学媒質１１に付与できる。その結果、高エネルギーβ線のエネルギーを高精度で計測することが可能である。 Furthermore, the optical medium 11 filled in the internal space of the light shielding casing 5 can be used as a liquid scintillation material. In this case, since the entire optical medium 11 functions as the outermost scintillation layer, even high-energy β rays that pass through all the scintillation layers and reach the outside of the container 2 are completely within the optical medium 11. And all the energy can be applied to the optical medium 11. As a result, it is possible to measure the energy of high-energy β rays with high accuracy.
例えば、９０Ｙ（イットリウム）から放出されるβ線の最大エネルギーは２ＭｅＶを超えており、その飛程は一般的なプラスチックシンチレータ中で約１．５ｍｍである。このため、１ｍｍ程度の厚さでは透過してしまい、９０Ｙから放出されるβ線のエネルギーを正確に計測することはできないが、光学媒質１１を液体シンチレータとして使用することで、全エネルギーを正確に計測することが可能である。 For example, the maximum energy of β rays emitted from 90 Y (yttrium) exceeds 2 MeV, and its range is about 1.5 mm in a general plastic scintillator. For this reason, it penetrates at a thickness of about 1 mm and cannot accurately measure the energy of β-rays emitted from 90 Y. However, by using the optical medium 11 as a liquid scintillator, the total energy can be accurately measured. It is possible to measure.
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３を示す構成図である。本実施形態は、図４と同様な構成を有するが、複数のシンチレーション層２１，２２が異なる発光波長を有し、各シンチレーション層２１，２２に対応して同数の光検出器４１，４２が配置され、各光検出器４１，４２は、各シンチレーション層２１，２２の発光波長を選択的に検出している点が相違している。ここでは、２つのシンチレーション層２１，２２と２つの光検出器４１，４２を例示するが、３つ以上のシンチレーション層および３つ以上の光検出器を配置することも可能である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing Embodiment 3 of the present invention. This embodiment has the same configuration as that of FIG. 4, but the plurality of scintillation layers 21 and 22 have different emission wavelengths, and the same number of photodetectors 41 and 42 are arranged corresponding to the scintillation layers 21 and 22. The light detectors 41 and 42 are different in that the light emission wavelengths of the scintillation layers 21 and 22 are selectively detected. Here, two scintillation layers 21 and 22 and two photodetectors 41 and 42 are illustrated, but three or more scintillation layers and three or more photodetectors can be arranged.
本実施形態では、実施の形態２と同様に、第１シンチレーション層２１の厚さを０．１ｍｍ程度に設定する。検査対象１からα線が放出された場合、第１シンチレーション層２１内で停止するため、第１シンチレーション層２１に固有の波長を持つシンチレーション光が発生する。シンチレーション光は、光学媒質１１を伝搬して第１光検出器４１と第２光検出器４２の双方に入射する。 In the present embodiment, as in the second embodiment, the thickness of the first scintillation layer 21 is set to about 0.1 mm. When α rays are emitted from the inspection object 1, since it stops in the first scintillation layer 21, scintillation light having a wavelength unique to the first scintillation layer 21 is generated. The scintillation light propagates through the optical medium 11 and enters both the first photodetector 41 and the second photodetector 42.
ここで、第１光検出器４１の分光感度は、第１シンチレーション層２１で発生するシンチレーション光の波長域で高く、他の波長域では極めて低くなるように設定している。また、第２光検出器４２の分光感度は、第２シンチレーション層２２で発生するシンチレーション光の波長域で高く、他の波長域では極めて低くなるように設定している。分光感度の設定は、例えば、有感波長域が各シンチレーション層の発光波長に適合した分光感度を持つ光検出器の組み合わせを選択することも可能である。また、例えば、光検出器４１，４２の受光面に所望の透過スペクトルを有する光学フィルタをそれぞれ配置することでも分光感度の調整が可能である。 Here, the spectral sensitivity of the first photodetector 41 is set to be high in the wavelength region of the scintillation light generated in the first scintillation layer 21 and extremely low in other wavelength regions. Further, the spectral sensitivity of the second photodetector 42 is set to be high in the wavelength region of the scintillation light generated in the second scintillation layer 22 and extremely low in other wavelength regions. For setting the spectral sensitivity, for example, it is possible to select a combination of photodetectors having a spectral sensitivity in which the sensitive wavelength range is adapted to the emission wavelength of each scintillation layer. For example, the spectral sensitivity can be adjusted by arranging optical filters having desired transmission spectra on the light receiving surfaces of the photodetectors 41 and 42, respectively.
このため、第１シンチレーション層２１で発生したシンチレーション光は、第１光検出器４１のみで検出され、第２シンチレーション層２２で発生したシンチレーション光は第２光検出器４２のみで検出される。従って、第１シンチレーション層２１内で停止したα線は、第１光検出器４１だけで検出され、それに対応した電気信号が出力される。 Therefore, scintillation light generated in the first scintillation layer 21 is detected only by the first photodetector 41, and scintillation light generated in the second scintillation layer 22 is detected only by the second photodetector 42. Therefore, the α ray stopped in the first scintillation layer 21 is detected only by the first photodetector 41, and an electric signal corresponding to the α ray is output.
検査対象１からβ線が放出された場合は、第１シンチレーション層２１を通過し、第２シンチレーション層２２に入射するため、第１シンチレーション層２１および第２シンチレーション層２２の双方からシンチレーション光が発生し、第１光検出器４１および第２光検出器４２の双方から電気信号が出力される。 When β rays are emitted from the inspection object 1, the light passes through the first scintillation layer 21 and enters the second scintillation layer 22, so that scintillation light is generated from both the first scintillation layer 21 and the second scintillation layer 22. Then, electrical signals are output from both the first photodetector 41 and the second photodetector 42.
各光検出器４１，４２から出力される電気信号は、独立して信号処理部１０１に入力され、発光したシンチレーション層の判定が行われる。光検出器４１，４２の両方から信号が出力された場合は、放射線が第２シンチレーション層２１まで到達しているため、検査対象１からβ線が放出されたと判断される。また第１光検出器４１のみから信号が出力された場合は、放射線が第１シンチレーション層２１内で停止しているため、検査対象１からα線もしくは低エネルギーのβ線が放出されたと判定される。 The electric signals output from the photodetectors 41 and 42 are independently input to the signal processing unit 101, and the scintillation layer that has emitted light is determined. When signals are output from both the photodetectors 41 and 42, it is determined that β rays are emitted from the inspection object 1 because the radiation has reached the second scintillation layer 21. Further, when a signal is output only from the first photodetector 41, it is determined that α rays or low energy β rays are emitted from the inspection object 1 because the radiation is stopped in the first scintillation layer 21. The
続いて、図３に示したように、α線とβ線では、同じシンチレーション材料の場合でも発光時間が異なることを利用して、実施の形態１と同様に、波形弁別機能を用いた粒子弁別が可能である。 Subsequently, as shown in FIG. 3, by using the fact that the light emission time is different between the α ray and the β ray even in the case of the same scintillation material, the particle discrimination using the waveform discrimination function is performed as in the first embodiment. Is possible.
１ 検査対象、 ２ シンチレーション容器、 ２ａ 密閉用具、 ３ 光学窓、
４ 光検出器、 ５ 遮光筐体、 ６ 遮光蓋、 １１ 光学媒質、
２１ 第１シンチレーション層、 ２２ 第２シンチレーション層、
４１ 第１光検出器、 ４２ 第２光検出器、
１０１ 信号処理部、 １０２ 計測部、 １０３ 表示装置。
1 inspection object, 2 scintillation container, 2a sealing tool, 3 optical window,
4 light detector, 5 light shielding housing, 6 light shielding lid, 11 optical medium,
21 first scintillation layer, 22 second scintillation layer,
41 1st photodetector, 42 2nd photodetector,
101 signal processing unit, 102 measuring unit, 103 display device.
Claims (12)
シンチレーション材料で形成され、検査対象を収納するための収納容器と、
収納容器が発生するシンチレーション光を受光して電気信号を出力する光検出器と、
収納容器の外側に設けられ、外部光が光検出器に入射するのを防止するための遮光筐体と、を備え、
前記収納容器は、検査対象を収納した状態で、遮光筐体への収納および遮光筐体からの取り出しが可能であるように構成されることを特徴とする放射能検査装置。 A radioactivity inspection apparatus for detecting radiation generated by radioactive substances attached to an inspection object,
A storage container made of scintillation material for storing the inspection object;
A photodetector that receives the scintillation light generated by the storage container and outputs an electrical signal;
A light shielding casing provided outside the storage container for preventing external light from entering the photodetector ;
The radioactivity inspection apparatus , wherein the storage container is configured to be capable of being stored in and taken out from the light shielding casing in a state in which an inspection target is stored .
シンチレーション材料で形成され、検査対象を収納するための収納容器と、
収納容器が発生するシンチレーション光を受光して電気信号を出力する光検出器と、
収納容器の外側に設けられ、外部光が光検出器に入射するのを防止するための遮光筐体と、を備え、
収納容器は、可撓性のプラスチックシンチレータ材料で袋状に形成されていることを特徴とする放射能検査装置。 A radioactivity inspection apparatus for detecting radiation generated by radioactive substances attached to an inspection object,
A storage container made of scintillation material for storing the inspection object;
A photodetector that receives the scintillation light generated by the storage container and outputs an electrical signal;
A light shielding casing provided outside the storage container for preventing external light from entering the photodetector ;
The radioactivity inspection apparatus , wherein the storage container is formed into a bag shape with a flexible plastic scintillator material .
シンチレーション材料で形成され、検査対象を収納するための収納容器と、
収納容器が発生するシンチレーション光を受光して電気信号を出力する光検出器と、
収納容器の外側に設けられ、外部光が光検出器に入射するのを防止するための遮光筐体と、を備え、
遮光筐体の内部空間に、収納容器の外面および光検出器の光学窓の両方に接触するように液体が充填されていることを特徴とする放射能検査装置。 A radioactivity inspection apparatus for detecting radiation generated by radioactive substances attached to an inspection object,
A storage container made of scintillation material for storing the inspection object;
A photodetector that receives the scintillation light generated by the storage container and outputs an electrical signal;
A light shielding casing provided outside the storage container for preventing external light from entering the photodetector ;
A radioactivity inspection apparatus , wherein the interior space of the light shielding housing is filled with a liquid so as to contact both the outer surface of the storage container and the optical window of the photodetector .
０．９≦ｎ２／ｎ１≦１．１ および ０．９≦ｎ３／ｎ１≦１．１
を満たすことを特徴とする請求項３記載の放射能検査装置。 The refractive index n1 of the outer surface of the storage container, the refractive index n2 of the optical window of the photodetector, and the refractive index n3 of the liquid, which is an optical medium filled in the light shielding casing,
0.9 ≦ n2 / n1 ≦ 1.1 and 0.9 ≦ n3 / n1 ≦ 1.1
The radioactivity test apparatus according to claim 3, wherein:
信号処理部で処理された信号を計測する計測部とをさらに備え、
信号処理部は、シンチレーション光の発光時間を測定する機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放射能検査装置。 A signal processing unit for processing an electrical signal from the photodetector;
A measurement unit that measures the signal processed by the signal processing unit;
The signal processing unit radioactivity inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it has a function of measuring the light emission time of the scintillation light.
第１シンチレーション層の外側に位置する第２シンチレーション層の厚さは、β線の飛程より大きく設定されることを特徴とする請求項９記載の放射能検査装置。 The thickness of the first scintillation layer closest to the inspection object is set larger than the range of α rays and smaller than the range of β rays,
The radioactivity inspection apparatus according to claim 9, wherein the thickness of the second scintillation layer located outside the first scintillation layer is set to be larger than the range of β rays.
信号処理部で処理された信号を計測する計測部とをさらに備え、
各シンチレーション層は、異なる発光時間を有し、
信号処理部は、シンチレーション光の発光時間を測定する機能を有することを特徴とする請求項９記載の放射能検査装置。 A signal processing unit for processing an electrical signal from the photodetector;
A measurement unit that measures the signal processed by the signal processing unit;
Each scintillation layer has a different emission time,
The radioactivity inspection apparatus according to claim 9, wherein the signal processing unit has a function of measuring a light emission time of the scintillation light.
各シンチレーション層に対応して同数の光検出器が配置され、各光検出器は、各シンチレーション層の発光波長を選択的に検出することを特徴とする請求項９記載の放射能検査装置。 Each scintillation layer has a different emission wavelength,
10. The radioactivity inspection apparatus according to claim 9, wherein the same number of photodetectors are arranged corresponding to each scintillation layer, and each photodetector selectively detects the emission wavelength of each scintillation layer.
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