JP4552009B2 - 放射線分布ラインセンサ - Google Patents

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Description

本発明は、高エネルギー粒子線、ガンマ線あるいはガンマ線放出を伴う放射線物質を検知する放射線分布ラインセンサに関する。
光ファイバに放射線が入射した時に発生する光をファイバ両端に設置した光検出器によって捉えその時間差から放射線入射位置を同定する検出器は、これまでに複数提案されている。主に発光機構の違いにより、シンチレーションファイバを用いてシンチレーション発光を検出する方法（例えば、特開平８−９４７５８号公報「シンチレーションファイバを用いた分布型検出器」）と、光ファイバを用いてチェレンコフ光を検出する方法（例えば、特開平６−２９４８７１号公報「放射線強度分布測定装置」）とがある。また、ファイバを様々な形状にすることにより機能を特化した検出器が作成されている。
しかしながら、いずれの方法においてもコア及びクラッドが固体で構成される光ファイバを用いており、光の透過率が劣化してしまう放射線損傷問題が不可避であり、実際に産業応用された例は少ない。
上述したことを鑑み、本発明は、放射線損傷問題を克服した放射線分布ラインセンサを提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、
液体コアファイバと、
前記液体コアファイバの両端にそれぞれ接続された第１及び第２光検出器と、
前記液体コアファイバに接続し、前記液体コアファイバ内の液体コアを交換する手段と、を具え、
前記液体コアファイバ内の液体コアを交換する手段は、前記液体コアファイバ内の液体コアを当該液体コアファイバの外部から流入させて連続供給することを特徴とする放射線分布ラインセンサである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線分布ラインセンサにおいて、前記第１及び第２光検出器が光電子増倍管を具え、前記光電子増倍管に接続された飛行時間差分析手段をさらに具えることを特徴とする放射線分布ラインセンサである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放射線分布ラインセンサにおいて、前記飛行時間差分析手段が、前記光電子増倍管の各々に接続されたファーストプリアンプと、前記ファーストプリアンプの各々に接続されたコンスタントフラクションディスクリミネータと、前記コンスタントフラクションディスクリミネータの一方に接続された遅延線と、前記コンスタントフラクションディスクリミネータの他方と前記遅延線とに接続された時間波高変換器と、前記時間波高変換器に接続された波高分析器とを具えることを特徴とする放射線分布ラインセンサである。
本発明によれば、放射線との相互作用によって生じる光を光検出器まで伝送するファイバーコア部に液体を用いることにより放射線損傷の発生を押さえ、さらに液体コア材を外部供給フロー型にし、コア部素材を放射線損傷が発生する前に入れ替えることにより損損の影響を除去することができる。
図１は、本発明による放射線分布ラインセンサの構成の一例を示すブロック図である。放射線分布ラインセンサ１は、液体コアファイバ２と、液体コアファイバ２の両端にそれぞれ接続された第１及び第２光電子増倍管（ＰＭＴ）３及び４と、光電子増倍管３及び４の各々に接続された第１及び第２ファーストプリアンプ（ＦＰＡ）５及び６と、ファーストプリアンプ５及び６の各々に接続された第１及び第２コンスタントフラクションディスクリミネータ（ＣＦＤ）７及び８と、第２コンスタントフラクションディスクリミネータ８に接続された遅延線（ＤＬ）９と、第１コンスタントフラクションディスクリミネータ７と遅延線９とに接続された時間波高変換器（ＴＡＣ）１０と、時間波高変換器１０に接続された波高分析器（ＭＣＡ）１１とを具える。液体コアファイバ２は、液体ライトガイドとして市販されているものであってもよい。
ガンマ線の測定を例として説明する。放射線分布ラインセンサ１に入射したガンマ線は、液体コアファイバ２の液体コアあるいは液体コア近傍で光電効果又はコンプトン散乱を起こし、高速電子を生成する。生成された高速電子が液体コア中を移動する際に液体コア中光速度よりも速い速度を持っている場合、チェレンコフ光が生成される。このチェレンコフ光の放出方向は前記高速電子の速度に依存し、電子進行方向に対し円錐状の放出され、その角度θはｃｏｓθ＝１／ｎβとなり、β〜１の場合はθ＝約４８度となる。市販の液体ライトガイドには液体コアの屈折率が１．５付近のものが実現されており、十分にチェレンコフ光を液体コアファイバ２の左右に向けて伝達することができる。液体コアファイバ２中を左右に伝達された光は第１及び第２光電子増倍管３及び４の各々に入射し、電気パルスを生成する。第１及び第２光電子増倍管３及び４は、この電気パルスを各々第１及び第２ファーストプリアンプ５及び６に供給する。第１及び第２ファーストプリアンプ５及び６は、各々供給された電気パルスを増幅し、第１及び第２コンスタントフラクションディスクリミネータ７及び８に各々供給する。第１及び第２コンスタントフラクションディスクリミネータ７及び８は、各々供給された増幅された電気パルスをロジックパルスに変換する。第１コンスタントフラクションディスクリミネータ７はこのロジックパルスを時間波高変換器１０に直接供給し、第２コンスタントフラクションディスクリミネータ８はロジックパルスを、遅延線９を経て時間波高変換器１０に供給する。時間波高変換器１０は、前記２つのロジックパルスを左右の信号の到達時間差に比例した信号に変換し、波高分析器１１に供給する。波高分析器１１はこの時間差情報を記録する。
図２は、図１に示すような構成の放射線分布ラインセンサ１によって、６０Ｃｏガンマ線源を２ｍ長さの液体コアファイバ２中央部に密着させて測定した結果を示すグラフである。中央１２８０ｃｈ付近に、線源からのガンマ線を捕らえたピークが明瞭に観察される。左右８７０ｃｈ、１６８０ｃｈ付近のピークは、液体コアファイバ２の端面における反射が原因であると思われる。
図３は、液体コアファイバの構成の他の例を示す図である。液体コアファイバ内の液体コアを外部からフロー型にて連続供給する。このようにすれば、放射線によるコアの損傷を回避することができる。
上記例はガンマ線の場合について説明したが、液体コア中でチェレンコフ光を放射する放射線であれば本発明による放射線分布ラインセンサによって測定可能である。
高レベル廃棄物一時保管所等、高線量率下で数１００メートルオーダの空間を長時間にわたって線量測定を行うような条件下において優れた性能を発揮する。
本発明による放射線分布ラインセンサの構成の一例を示すブロック図である。 本発明による放射線分布ラインセンサによる測定結果を示すグラフである。 液体コアファイバの構成の他の例を示す図である。
符号の説明
１ 放射線分布ラインセンサ
２ 液体コアファイバ
３ 第１光電子増倍管
４ 第２光電子増倍管
５ 第１ファーストプリアンプ
６ 第２ファーストプリアンプ
７ 第１コンスタントフラクションディスクリミネータ
８ 第２コンスタントフラクションディスクリミネータ
９ 遅延線
１０ 時間波高変換器
１１ 波高分析器

Claims (3)

  1. 液体コアファイバと、
    前記液体コアファイバの両端にそれぞれ接続された第１及び第２光検出器と、
    前記液体コアファイバに接続し、前記液体コアファイバ内の液体コアを交換する手段と、を具え、
    前記液体コアファイバ内の液体コアを交換する手段は、前記液体コアファイバ内の液体コアを当該液体コアファイバの外部から流入させて連続供給することを特徴とする放射線分布ラインセンサ。
  2. 請求項１に記載の放射線分布ラインセンサにおいて、前記第１及び第２光検出器が光電子増倍管を具え、前記光電子増倍管に接続された飛行時間差分析手段をさらに具えることを特徴とする放射線分布ラインセンサ。
  3. 請求項２に記載の放射線分布ラインセンサにおいて、前記飛行時間差分析手段が、前記光電子増倍管の各々に接続されたファーストプリアンプと、前記ファーストプリアンプの各々に接続されたコンスタントフラクションディスクリミネータと、前記コンスタントフラクションディスクリミネータの一方に接続された遅延線と、前記コンスタントフラクションディスクリミネータの他方と前記遅延線とに接続された時間波高変換器と、前記時間波高変換器に接続された波高分析器とを具えることを特徴とする放射線分布ラインセンサ。
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