JPH0533082U - 放射線検出光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光伝送ファイバを放射線感応発光波長変換器か
ら容易に脱着可能とする。 【構成】放射線感応発光波長変換器１内の蛍光性プラス
チック光ファイバ５端部と光伝送ファイバ１０との接続
にマイクロレンズではなく光コネクタ９を用い、この光
コネクタ９で複数本または１本の蛍光性プラスチック光
ファイバ５の端部と１本の光伝送ファイバ１０とを接続
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、放射線物質を扱う施設で使用される放射能検出光伝送装置に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

従来、原子力発電、放射線医療、非破壊検査、放射光施設などの放射性物質を 取り扱う施設等において、放射線の有無や程度の計測を行なうものの１つとして 、放射線の程度を光信号に変換してその光信号のレベルにより放射線レベルを計 測するという装置があった。

【０００３】 この装置は、電磁気環境下で放射線レベルを電気信号に変換することができな い場合や、水中での放射線計測を行なう場合などに簡便に計測を実現する安価な 装置として利用されているもので、光伝送ファイバの先端に放射線感応発光波長 変換器を配し、この放射線感応発光波長変換器で得た光信号を光伝送ファイバを 介して計数部としての光パワーメータで計測するようになっている。

【０００４】 上記放射線感応発光波長変換器は、透光性光学部材と反射材の容器に内包され 、放射線の入射により発光するシンチレータと、このシンチレータからの受光に より発光する蛍光性プラスチック光ファイバとが反射材及び遮光部材からなるケ ーシングにて一体的に構成されるようになっており、該蛍光性プラスチック光フ ァイバの端部と上記光伝送ファイバ先端との間にマイクロレンズを装着して接続 されていた。

【０００５】 このマイクロレンズは、紫外光の吸収散乱を伴なうと共に、光軸の調整など製 作的な難しさと光学的な伝送損失とを伴なうものであるため、光伝送ファイバ、 蛍光性プラスチック光ファイバ及び放射線感応発光波長変換器と完全に固着した 構造となっており、光伝送ファイバから放射線感応発光波長変換器を脱着させる ことはできなかった。

【０００６】 しかしながら、使用条件によっては狭い場所や壁の細い貫通部に光伝送ファイ バを通さなければならず、または自然放射線レベルのように低い放射線線量当量 率による微弱な放射線感応発光波長変換器の出力光信号を遠距離にわたって伝送 しなければならない場合など、放射線感応発光波長変換器と光伝送ファイバとが 脱着できないために計測不可能となることもあった。 また、上記マイクロレンズはショックによる光軸のずれで容易に伝達効率が落 ちるなど、耐振性の点でも問題があった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上述した如く従来の放射線感応発光波長変換器にあっては、使用条件によって は計測不可能となることもあり、また、放射線感応発光波長変換器と光伝送ファ イバとの間の接続に用いられるマイクロレンズに耐振性の点で問題があるなど、 取扱いが困難であるという問題があった。

【０００８】 本考案は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは 、マイクロレンズを使用せず、また伝達効率を低下させることなく、放射線感応 発光波長変換器と光伝送ファイバとを容易に脱着可能な構造とした放射線検出光 伝送装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】

すなわち本考案は、放射線感応発光波長変換器内の蛍光性プラスチック光ファ イバ端部と光伝送ファイバとの接続にマイクロレンズではなく光コネクタを用い 、この光コネクタで複数本または１本の蛍光性プラスチック光ファイバの端部と １本の光伝送ファイバとを接続するようにしたもので、容易に脱着可能であり、 かつ、耐振性の点でも問題のないものとすることができる。

【００１０】

【実施例】 以下図面を参照して本考案の一実施例を説明する。

【００１１】 図１はその構造を示すものであり、１で示す範囲が放射線感応発光波長変換器 である。この放射線感応発光波長変換器１は、主としてシンチレータ２及び蛍光 性プラスチック光ファイバ５で構成される。

【００１２】 シンチレータ２には、例えば円柱状のシンチレータ２の上下底面に光反射板３ ，３が、同側壁周面に例えば石英ガラスによる透光性光学部材４がこのシンチレ ータ２を内包する如くして設けられるもので、さらに透光性光学部材４の側壁周 面を巻回するようにして１本または複数本の蛍光性プラスチック光ファイバ５が 配設されるものである。同図は蛍光性プラスチック光ファイバ５を２本配設した 例を示す。

【００１３】 なお、ここではシンチレータ２を円柱状として説明したが、これに限ることな く、例えば平板状としてもよい。シンチレータ２を平板状とした場合、２枚のシ ンチレータ２を用いて複数本あるいは１本の蛍光性プラスチック光ファイバ５を サンドイッチ構造とすることで、同様の効果が得られる。

【００１４】 また、シンチレータ２が細長い円柱状である場合には、該シンチレータ２の中 心軸部を蛍光性プラスチック光ファイバ５の径と長さに合わせて穿孔し、その孔 部分に蛍光性プラスチック光ファイバ５を差込む構造とすることも考えられる。

【００１５】 しかして、放射線感応発光波長変換器１を包括するようにしてケーシング６が 設けられ、このケーシング６の上端面に上記蛍光性プラスチック光ファイバ５の 一端部を一括して接続する光コネクタ９が取付けられる。

【００１６】 この光コネクタ９は、通常一般の光通信に用いられるものと同等のものであり 、光伝送ファイバ１０と蛍光性プラスチック光ファイバ５とを接続するためのも ので、差し込み動作または捩じ込み動作によって容易にケーシング６への装着及 び蛍光性プラスチック光ファイバ５との接続が可能となるものである。

【００１７】 すなわち光コネクタ９は、光の伝送損失が大きく、光伝送には適していない蛍 光性プラスチック光ファイバ５をそのままケーシング６外部に引き回して個々に 信号を伝送するのを避けるべく、蛍光性プラスチック光ファイバ５と光伝送ファ イバ１０とを接続するものである。

【００１８】 複数の蛍光性プラスチック光ファイバ５を光コネクタ９に接続する場合には、 光コネクタ９は個々の蛍光性プラスチック光ファイバ５からの光信号を収束して 光伝送ファイバ１０に伝達する。

【００１９】 このように光コネクタ９を用いることで、光伝送ファイバ１０とケーシング６ 内の蛍光性プラスチック光ファイバ５との接続が容易に、且つ、脱着自在にして 行うことができる。

【００２０】 また、これと共に、長さの異なる光伝送ファイバ１０を接続した光コネクタ９ を必要に応じて選択してケーシング６内の蛍光性プラスチック光ファイバ５と接 続することにより、長距離から短距離まで距離に応じた光伝送ファイバ１０を自 由に選択することができるようになる。

【００２１】 光コネクタ９としては、市販のプラスチック光ファイバ用の光コネクタをその まま使用することができる。また、光伝送ファイバ１０の材質としては、プラス チックあるいは石英系のものなどを使用することかできる。 なお、水中で使用する場合には、ケーシング６全体を被覆する防水被覆１３を 付設する。 上記のような構成にあって、その計測動作について説明する。

【００２２】 図２は放射線検出プロセスの概要を示すもので、シンチレータ２に放射線が照 射されることで、シンチレータ２が蛍光を発光する。この蛍光は蛍光性プラスチ ック光ファイバ５の側部、すなわちクラッド２２に垂直方向乃至は傾斜角をもっ て入射し、コア２１内で蛍光体を励起して発光させ、この発光した光を集光し光 伝送してファイバ端まで伝送して光出力させる。

【００２３】 したがって、蛍光性プラスチック光ファイバ５における入射光に対する出射光 は、伝送し易い波長の光に変換され、相対的に出力密度が高められるものである 。

【００２４】 図３はシンチレータ２の発光波長スペクトルを例示するものである。図示する ような発光波長スペクトルを有するＮａｌ（Ｔｌ）シンチレータ２にγ線が入射 すると、波長４１０ｎｍをピークとして発光が行なわれる。

【００２５】 続く図４は蛍光性プラスチック光ファイバ５の発光波長スペクトルを例示する ものである。シンチレータ２の波長４１０ｎｍをピークとするスペクトルを有す る光が入射すると、蛍光性プラスチック光ファイバ５のコア２１が励起され、波 長５２０ｎｍをピークとして発光するものである。

【００２６】 光コネクタ９を装着した放射線検出光伝送装置は、製作上極めて容易になると 共に、放射線感応発光波長変換器１と光伝送ファイバ１０との着脱が容易で、且 つ、電気的なノイズを増幅することなく、信号伝送を行なうことができる。

【００２７】 これにより、光伝送ファイバ１０を放射線感応発光波長変換器１から一旦取り 外し、狭い場所や壁の細い貫通孔を通した後に再び放射線感応発光波長変換器１ に装着することで、電気などの環境ノイズを拾い易い計数部を計測対象から大き く隔離することができる。 こうした構成とすることで、従来は困難であった電磁気環境下、あるいは水中 での放射線計測を簡便に実現することができるようになる。

【００２８】 光伝送ファイバ１０は、上述した如く蛍光性プラスチック光ファイバ５の伝送 損失が大きく、光伝送に適していないために光コネクタ９を介して接続されるも ので、短距離であれば安価なプラスチック光ファイバを、長距離であれば高価で はあるが石英系光ファイバを用いるようにすればよい。

【００２９】 図５はプラスチック光ファイバの波長と伝送損失の関係を例示する図である。 波長４１０ｎｍ近傍では伝送損失が４００ｄＢ／ｋｍから５００ｄＢ／ｋｍと高 い値となっているが、蛍光性プラスチック光ファイバ５の発光波長５２０ｎｍ近 傍では伝送損失が１５０ｄＢ／ｋｍ程度であり、伝送損失が小さい波長域で信号 伝送が実現可能であることを示している。

【００３０】 したがって、蛍光性プラスチック光ファイバ５の発光波長がシンチレータ２で 発光される放射線強度検出信号としての光信号そのものよりも信号伝送に適して いることがわかる。

【００３１】 また、図６は石英系光ファイバの波長と伝送損失の関係を例示する図である。 蛍光性プラスチック光ファイバ５の発光波長５２０ｎｍ近傍では伝送損失が１０ ｄＢ／ｋｍ程度であり、非常に伝送損失が少ない波長域で信号伝送が実現可能で あることを示している。したがって、上記プラスチック光ファイバに比して長距 離の信号伝送に適していることがわかる。

【００３２】 信号伝送系として光ファイバを用いることは、電気信号ケーブルのように電気 的なノイズを拾うこともなく、また、放射線感応発光波長変換器１の出力が光そ のものであるために信号増幅あるいは伝送のための電源を必要としないという点 で有利となる。 次いで上記図１に示した構造の放射線感応発光波長変換器１を用いた放射線検 出光伝送装置の試作例について述べる。

【００３３】 図７は計測試験の機器構成を示すもので、図７（ａ）はその外観構成を示す。 しかるに、例えば長さ１０ｍの石英系光ファイバによる光伝送ファイバ１０の放 射線感応発光波長変換器１と接続されない他端が光パワーメータ２３に接続され る。

【００３４】 この光パワーメータ２３は、光伝送ファイバ１０を介して伝送された光信号を 電気信号に変換してそのパワーレベル（単位［ｎＷ（ナノワット）］）を表示出 力するものである。

【００３５】 図７（ｂ）は主として光パワーメータ２３の回路構成を示すものである。光パ ワーメータ２３は、光伝送ファイバ１０から伝送されてくる光信号を電気信号に 変換する光電変換部２４、この光電変換部２４で得られた電気信号の電力値を信 号処理によって算出し、その電力値を数値化する処理部２５、この処理部２５で 得られた電力値を表示出力する表示器２６から構成される。

【００３６】 図８は上記図７で示した機器による計測結果を示すもので、これにより同図横 軸に示す放射線感応発光波長変換器１への放射線入力［ｍＳｖ／ｈ］ｋ増加に対 し、同図縦軸に示す放射線感応発光波長変換器の長さ１０ｍ先の出力端で比例し た出力［ｎＷ］が得られることがわかり、相関関係を設定することで放射線線量 当量率検出器として利用可能であることが確認できる。

【００３７】

【考案の効果】

以上詳記した如く本考案によれば、放射線感応発光波長変換器内の蛍光性プラ スチック光ファイバ端部と光伝送ファイバとの接続にマイクロレンズではなく光 コネクタを用い、この光コネクタで複数本または１本の蛍光性プラスチック光フ ァイバの端部と１本の光伝送ファイバとを接続するようにしたので、容易に脱着 可能であり、かつ、耐振性の点でも問題のない放射線検出光伝送装置を提供する ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る放射線感応発光波長変
換器の構造を示す図。

【図２】図１のシンチレータ及び蛍光性プラスチック光
ファイバでの放射線検出プロセスの概要を示す図。

【図３】図１のシンチレータの発光波長スペクトルを例
示する図。

【図４】図１の蛍光性プラスチック光ファイバの発光波
長スペクトルを例示する図。

【図５】プラスチック光ファイバの波長と伝送損失の関
係を例示する図。

【図６】石英系光ファイバの波長と伝送損失の関係を例
示する図。

【図７】図１の放射線感応発光波長変換器を用いた計測
試験の機器構成を示す図。

【図８】図８は図７で示した機器による計測結果を示す
図。

【符号の説明】

１…放射線感応発光波長変換器、２…シンチレータ、３
…光反射板、４…透光性光学部材、５…蛍光性プラスチ
ック光ファイバ、６…ケーシング、９…光コネクタ、１
０…光伝送ファイバ、１３…防水被覆、２１…コア、２
２…クラッド、２３…光パワーメータ、２４…光電変換
部、２５…処理部、２６…表示器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 武部 雅汎 宮城県仙台市太白区青山二丁目23の26 (72)考案者 渥美 至弘 東京都港区芝公園二丁目４番１号 三菱原 子力工業株式会社内 (72)考案者 浦山 勝己 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 原子力工業株式会社大宮研究所内 (72)考案者 若原 道夫 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 原子力工業株式会社大宮研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性光学部材と反射材の容器に内包さ
   れ、放射線の入射により発光するシンチレータと、 このシンチレータからの受光により発光する蛍光性プラ
   スチック光ファイバと、 上記蛍光性プラスチック光ファイバの一端部に接続され
   た光コネクタと、 この光コネクタを介して上記蛍光性プラスチック光ファ
   イバの一端部に接続され、該蛍光性プラスチック光ファ
   イバでの発光を外部に伝送する光伝送用ファイバとを具
   備したことを特徴とする放射線検出光伝送装置。