JPH0894758A

JPH0894758A - シンチレーションファイバを用いた分布型検出器

Info

Publication number: JPH0894758A
Application number: JP6229501A
Authority: JP
Inventors: Toru Oka; 徹岡; Kazunori Ikegami; 和律池上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1996-04-12
Also published as: EP0703469A2; US5675151A; EP0703469A3

Abstract

(57)【要約】【目的】シンチレーションファイバを用いた分布型検
出器において、シンチレーションファイバを長くしても
位置分解能を高く保ち、また、計測回路系をシンプルに
することを目的とする。【構成】同じ長さのシンチレーションファイバ１０２
ａ、１０２ｂ、シンチレーションファイバ１０２ａ、１
０２ｂのコアとほぼ同じ屈折率を有する遅延用光ファイ
バ１０３、受光素子１０４ａ、１０４ｂ、前置増幅器１
０５ａ、１０５ｂ、コンスタントフラクションディスク
リミネータ１０６ａ、１０６ｂ、時間波高変換器１０
７、アナログデジタル変換器１０８、マルチチャンネル
波高分析器１０９により分布型検出器を構成する。入射
した放射線１０１によってシンチレーションファイバに
発生した光パルス１１０ａと１１０ｂの伝搬時間差から
放射線の入射位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、放射線の入射位置、
あるいはその強度（放射線に対して線量率）を検出する
シンチレーションファイバを用いた分布型検出器に関す
る。またこの検出器は、特定の波長域の光パルスの検出
にも用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】図３５は例えば次世代放射線計測システ
ム研究会要旨論文集４４ページに示された従来のシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器の構成を示す
図である。図において、１０１はコリメートされた放射
線、１１０ａ、１１０ｂ、は螢光により発生した光パル
ス、３２０１はシンチレーションファイバ、１０４ａ、
１０４ｂは３２０１に接続された２つの受光素子、１０
５ａ、１０５ｂ、は２つの前置増幅器、１０６ａ、１０
６ｂは２つのコンスタントフラクションディスクリミネ
ータ、３２０２は信号遅延回路、１０７は時間波高変換
器、１０８はアナログデジタル変換器、１０９はマルチ
チャンネル波高分析器である。

【０００３】従来のシンチレーションファイバを用いた
分布型検出器は上記のように構成され、１つの放射線１
０１がシンチレーションファイバ３２０１に入射する
と、シンチレーションファイバ３２０１内で螢光が起こ
り、シンチレーションファイバ３２０１両端に光パルス
１１０ａ、１１０ｂが伝搬する。その後、光パルス１１
０ａ、１１０ｂは受光素子１０４ａ、１０４ｂにそれぞ
れ入射し、電気パルス信号に変換される。そしてその信
号はそれぞれ前置増幅器１０５ａ、１０５ｂで増幅さ
れ、タイミングパルス発生回路であるコンスタントフラ
クションディスクリミネータ１０６ａ、１０６ｂでその
波形が整えられ、パルスの時刻を表わす信号に変換され
る。その２つの出力信号のうちコンスタントフラクショ
ンディスクリミネータ１０６ａからの出力信号は信号遅
延回路３２０２をとおり、コンスタントフラクションデ
ィスクリミネータ１０６ｂより出力時刻が遅れるように
信号が出力される。その後、２つの信号はある時間差を
もって時間波高変換器１０７に入力される。時間波高分
析器１０７は、２つの入力端子に入力されるパルスの順
序が決められている必要があり、また先着パルスと後着
パルスの時間差には必要な最小値がある。この時間差が
必要な最小値以下であると正確な時間差が測定できな
い。放射線１０１がシンチレーションファイバ３２０１
のどの位置に入射しても上記の条件を満たす様に、信号
遅延回路３２０２が設けられている。従って、信号遅延
回路３２０２の遅延時間は光パルスがシンチレーション
ファイバ全長を伝播する時間と上記の最小時間の和以上
でなければならない。また、各回路間を接続するケーブ
ルの長さに先着側と後着側で差があれば、これも時間差
の要因として考慮しなければならない。時間波高変換器
１０７では上記の時間差に比例した波高をもった電気パ
ルスを出力し、このパルスはアナログデジタル変換器１
０８を介してマルチチャンネル波高分析器１０９に入力
される。放射線１０１は１つだけではなく、いくつもシ
ンチレーションファイバ３２０１に入射するが、マルチ
チャンネル波高分析器１０９で波高弁別することで放射
線１０１の入射位置がわかり、また、カウント数から線
量率を検出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のシ
ンチレーションファイバを用いた分布型検出器では、信
号遅延回路を上記の様な構成で用いているため、シンチ
レーションファイバを長くすると信号遅延回路での遅延
時間を長くしなければならず、そのため時間波高変換器
に入力される２つの信号の最大時間差はシンチレーショ
ンファイバ長と信号遅延回路の遅延時間に影響を受け
る。この時間差がある値以上になってしまうと、時間波
高変換器の入力時間差のレンジを上げねばならず、その
結果、放射線の入射位置測定における位置分解能が悪く
なる。また、計測回路がシンチレーションファイバ両端
に２系統接続されているので回路の特性の違いによる誤
差があり、検出器としての精度が落ちてしまう。さら
に、入射した放射線のエネルギーは識別できない、検出
部が薄いので放射線に対するエネルギー特性が良くな
い、測定範囲が小さい、照射位置依存性がある、回路特
性により位置分解能を上げることが困難、計測回路が２
系統あるので検出器の小型化が困難などという問題点が
あった。

【０００５】この発明は従来技術の上記の問題点を解決
するためになされたものであり、その第１の目的は遅延
用光ファイバを用いることによって遅延時間の長い信号
遅延回路を不要とし、位置分解能を改善することであ
る。本発明の第２の目的は、従来２系統を必要とした計
測回路を１系統とし、計測回路を簡素化するとともに系
統による回路の特性の違いによる計測誤差を減少させる
ことである。本発明の第３の目的は、放射線または光パ
ルスの入射位置および強度と同時に放射線または光パル
スのエネルギースペクトルを測定することである。本発
明のその他の目的は、放射線の検出において、高感度を
得ること、感度のエネルギー依存性を小さくして測定エ
ネルギー範囲を大きくすること、照射位置依存性を小さ
くすることおよび、照射位置または強度の較正を容易に
行うことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るシ
ンチレーションファイバを用いた分布型検出器はシンチ
レーションファイバと遅延用光ファイバが接続され、フ
ァイバ端には受光素子、その後、前置増幅器、コンスタ
ントフラクションディスクリミネータ、時間波高変換
器、アナログデジタル変換器、マルチチャンネル波高分
析器を備えたものである。

【０００７】また、請求項２の発明に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた分布型検出器は、遅延用光ファイ
バをシンチレーションファイバの中央に挿入、接続し、
また、時間波高変換器においては先に伝搬してきた信号
が入力する端子と後に伝搬してきた信号が入力する端子
を区別しないものである。

【０００８】さらに、請求項３の発明に係るシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバの１端面と他端に接続された遅延用光ファ
イバの端面を同じ受光素子に接続し、受光素子、前置増
幅器、コンスタントフラクションディスクリミネータを
それぞれ１つにしたものであり、ファイバ両端に伝搬し
た２つの光信号を１つの受光素子で受光するものであ
る。また、その１つの受光素子に入射した２つの光信号
の到達時間差を測定できるような計測回路を用いたもの
である。

【０００９】また、請求項４の発明に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーショ
ンファイバの１端面に受光素子を接続し、他端に接続さ
れた遅延用光ファイバの端面には反射材を配置したもの
であり、受光素子、前置増幅器、コンスタントフラクシ
ョンディスクリミネータはそれぞれ１つにしたものであ
る。また、１つの受光素子には直接入射する光信号と反
射材で反射してきた光信号の２つの光信号が時間差をも
って入射するが、その時間差を測定できるような計測回
路を用いたものである。

【００１０】また、請求項５の発明に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた分布型検出器は、増幅器の出力を
分岐し、分岐した出力信号にもとづいてシンチレーショ
ンファイバの光パルスにもとづいて光パルスのエネルギ
ー分析を行うアナログデジタル変換器およびマルチチャ
ンネル波高分析器を備えたものである。

【００１１】さらに、請求項６の発明に係るシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、光信号の伝搬
距離による損失をソフトウェアあるいはハードウェアで
補正するものである。

【００１２】また、請求項７の発明に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーショ
ンファイバを複数本束状にし、それを検出部とするもの
である。

【００１３】さらに、請求項８の発明に係るシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバを複数本板状にまとめたファイバ板を検出
部とするものである。

【００１４】また、請求項９の発明に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーショ
ンファイバを複数本板状にまとめたファイバ板を複数枚
平行に配置したものである。

【００１５】さらに、請求項１０の発明に係るシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレー
ションファイバを複数本板状にまとめてファイバ板と
し、ファイバ板２枚をファイバの方向を直交させて積層
したものを少なくとも１組備えたものである。

【００１６】さらに、請求項１１の発明に係るシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバ前方に低エネルギーの放射
線を吸収する材料を配置したものである。

【００１７】さらに、請求項１２の発明に係るシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバ後方に高エネルギーが後方
散乱する材料を配置するものである。

【００１８】また、請求項１３の発明に係るシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバの材料として高原子番号の元素を含み比重
の大きい無機シンチレータ材料を用いたものである。

【００１９】また、請求項１４の発明に係るシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバ、あるいは遅延用光ファイバの経路上に光
増幅器を備えたものである。

【００２０】さらに、請求項１５の発明に係るシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、光増幅器の
入力側に波長シフタ材をドープしたファイバを備えたも
のである。

【００２１】また、請求項１６の発明に係るシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバに放射線源を備えたものである。

【００２２】さらに、請求項１７の発明に係るシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバをこれと直角の方向に駆動
する駆動機構を備えたものである。

【００２３】また、請求項１８の発明に係るシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、微細加工技術
により、受光素子をファイバ端に埋め込んだものであ
る。

【００２４】

【作用】請求項１の発明におけるシンチレーションファ
イバを用いた分布型検出器は、シンチレーションファイ
バと遅延用光ファイバが接続され、ファイバ端には受光
素子、その後、前置増幅器、コンスタントフラクション
ディスクリミネータ、時間波高変換器、アナログデジタ
ル変換器、マルチチャンネル波高分析器を備えたもので
ある。このように、遅延用光ファイバを用いることで、
位置分解能を上げる、計測回路系をシンプルにできる、
計測回路を１系統にする、等のことが可能となる。

【００２５】また、請求項２の発明におけるシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバの中央に遅延用光ファイバを挿入、接続し
時間波高変換器に入力される２つの信号の到達時間差が
ある値以上になるようにする。また、先に伝搬してきた
信号が入力する端子と後に伝搬してきた信号が入力する
端子を区別しない時間波高変換器を備えたものである。
このような構成にすることでシンチレーションファイバ
を長くしても遅延用光ファイバの長さは変える必要がな
い。よって、時間波高変換器に入力される最大時間差は
シンチレーションファイバ長にのみ影響されることにな
り、その値は従来技術の（ｎ＋ｔ）／（２ｎ＋ｔ）とな
る。ここで、ｎは光パルスがシンチレーションファイバ
全長を伝搬する時間、ｔは時間波高変換器における不感
時間である。これにより従来より位置分解能を上げるこ
とができる。

【００２６】また、請求項３の発明におけるシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバの１端面と他端に接続された遅延用光ファ
イバの端面を同じ受光素子に接続し、受光素子、前置増
幅器、コンスタントフラクションディスクリミネータを
それぞれ１つにしたものであり、ファイバ両端に伝搬し
た２つの光信号を１つの受光素子で受光するものであ
る。また、その１つの受光素子に入射した２つの光信号
の到達時間差を測定できるような計測回路を用いたもの
である。このような構成にすることで計測回路を１系統
にすることができ、計測器間の特性の違いによる誤差を
なくすことができる。また、検出器を小型化することが
できる。

【００２７】また、請求項４の発明におけるシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバの１端面に受光素子を接続し、他端に接続
された遅延用光ファイバの端面には反射材を配置したも
のであり、受光素子、前置増幅器、コンスタントフラク
ションディスクリミネータはそれぞれ１つにしたもので
ある。また、１つの受光素子には直接入射する光信号と
反射材で反射してきた光信号の２つの光信号が時間差を
もって入射するが、その時間差を測定できるような計測
回路を用いたものである。このような構成にすることで
計測回路を１系統にすることができ、計測器間の特性の
違いによる誤差をなくすことができる。

【００２８】さらに、請求項５の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、１つの信号
の入力に対し、２つの信号を出力する前置増幅器を備え
たものである。１つの出力からは入射した放射線、ある
いはある波長域の光パルスの入射位置測定に用い、もう
１つの出力はエネルギー分布測定に用いる。このような
構成にすることで、入射位置測定だけでなく、エネルギ
ー分布測定もできる。

【００２９】また、請求項６の発明におけるシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、光信号の伝搬
距離による損失をソフトウェアあるいはハードウェアで
補正するものである。これにより、測定対象となる放射
線、あるいはある波長域の光パルスの入射位置によるエ
ネルギー分布結果の差を低減することができる。

【００３０】また、請求項７の発明におけるシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバを複数本束状にし、それを検出部とするも
のである。このような構成にすることで、入射した放射
線、あるいはある波長域の光パルスのシンチレーション
ファイバ内での螢光反応の確率を上げることができ、受
光素子に入力する光量も上げることができる。

【００３１】また、請求項８の発明におけるシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレーシ
ョンファイバを複数本板状にまとめたファイバ板を検出
部とするものである。これにより、入射した放射線、あ
るいはある波長域の光パルスの入射位置を２次元で測定
できる。

【００３２】さらに、請求項９の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、ファイバ板
を複数枚平行に配置しているので放射線あるいは波長域
の光パルスの飛跡を測定できる。

【００３３】そして、請求項１０の発明におけるシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器は、ファイバ
板をファイバの方向を直交させて積層しているので、少
ない数の受光素子で放射線または光パルスの入射位置を
２次元で測定できる。

【００３４】また、請求項１１の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバ前方に低エネルギーの放射
線を吸収する材料を配置するものである。このような構
成にすることで、シンチレーションファイバ内における
低エネルギーの放射線の反応確率と高エネルギーの放射
線の反応確率の差を小さくすることができ、放射線のエ
ネルギーに対する線量率の感度を平坦化できる。

【００３５】また、請求項１２の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバ後方に高エネルギーの放射
線が後方散乱するような材料を配置するものである。こ
のような構成にすることで、シンチレーションファイバ
内における低エネルギーの放射線の反応確率と高エネル
ギーの放射線の反応確率の差を小さくすることができ、
放射線のエネルギーに対する線量率の感度を平坦化でき
る。

【００３６】さらに、請求項１３の発明におけるシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレ
ーションファイバの材料として無機シンチレータ材を用
いたものである。このようにすることで、高エネルギー
の放射線のシンチレーションファイバ内の反応確率を高
めることができる。

【００３７】また、請求項１４の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレー
ションファイバ、あるいは遅延用光ファイバの経路上に
光増幅器を備えたものである。このような構成にするこ
とで、ファイバ内での光の伝送損失を補うことができ、
測定範囲を拡大することができる。

【００３８】また、請求項１５の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレー
ションファイバと光増幅器の間に波長シフタ材をドープ
したファイバを備えたものである。このような構成にす
ることで、シンチレーションファイバ内での螢光により
発生した光パルスの波長が光増幅器の増幅可能波長帯よ
り短くても、波長シフタにより光パルスの波長を光増幅
器の増幅可能波長帯までシフトすることができ、その結
果ファイバ内での光の伝送損失を補うことができ、測定
範囲を拡大することができる。

【００３９】さらに、請求項１６の発明におけるシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレ
ーションファイバに放射線源を備えたものである。この
ように位置の基準とする放射線源を配置することで、放
射線、あるいはある波長域の光パルスの入射位置測定に
対する位置分解能を上げることができる。

【００４０】また、請求項１７の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバを可動式にするものであ
る。このようにすることで、測定範囲の拡大ができ、測
定対象となる放射線、あるいはある波長域の光パルスの
空間分布を測定することができる。

【００４１】さらに、請求項１８の発明におけるシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器は、微細加工
技術により、受光素子をファイバ端に埋め込んだもので
ある。このような構成にすることで検出器を小型化でき
る。また、ファイバ内を伝送する光のファイバ端面での
損失を低減することができ、測定範囲の拡大ができる。

【００４２】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例１を示す構成図であ
り、図１において１０１は測定対象となる放射線、ある
いは特定の波長域の光パルスである。１０２ａ、１０２
ｂは同じ長さのシンチレーションファイバ、１０３はシ
ンチレーションファイバ１０２ａ、１０２ｂのコアとほ
ぼ同じ屈折率を有する遅延用光ファイバである。シンチ
レーションファイバは放射線または特定の波長域の光、
例えば紫外線に対して螢光を発生するものであるが、遅
延用光ファイバには螢光を発生しないものを用いる１０
４ａ、１０４ｂは受光素子、１０５ａ、１０５ｂは前置
増幅器、１０６ａ、１０６ｂはコンスタントフラクショ
ンディスクリミネータ、１０７は時間波高変換器であ
る。この時間波高変換器の２つの入力端子には１つの放
射線、あるいは波長域の光パルスに対しそれぞれ２つの
タイミングパルスが入力されるが、従来と違いどちらの
タイミングパルスが先に入力されても、時間差を測定で
きるような時間波高変換器を用いる。１０８はアナログ
デジタル変換器、１０９はマルチチャンネル波高分析器
である。１１０ａ、１１０ｂは螢光によって発生した光
パルスである。

【００４３】次に動作について説明する。まず、１つの
放射線、あるいは特定の波長域の光パルス１０１がシン
チレーションファイバ１０２ａ、あるいは１０２ｂに入
射するとファイバ内で螢光が起こり、それによって発生
した光パルス１１０ａ、１１０ｂがファイバ両端へ向か
って伝搬する。このとき、放射線、あるいはある波長域
の光パルス１０１が遅延用光ファイバ１０３に入射して
も螢光は起こらない。光パルス１１０ａ、１１０ｂはフ
ァイバ内を伝搬した後、受光素子１０４ａ、１０４ｂに
入射する。受光素子１０４ａ、１０４ｂで光信号が電気
信号に変換され、その後順次前置増幅器１０５ａ、１０
５ｂで信号が増幅され、コンスタントフラクションディ
スクリミネータ１０６ａ、１０６ｂで信号がタイミング
パルスとして適当な波形に整えられ、時間波高変換器１
０７で２つの信号の入力時間差に比例した波高の電気パ
ルスが出力される。その後、アナログデジタル変換器１
０８でアナログ信号の波高値がデジタル化されたあと、
マルチチャンネル波高分析器１０９に信号が入力されそ
の波高値別にカウントしていく。

【００４４】時間波高変換器１０７には１つの放射線、
あるいはある波長域の光パルスに対し２つのタイミング
パルスが入力されるが、遅延用光ファイバ１０３が存在
するため必ずある時間差をもって入力される。この遅延
用光ファイバ１０３の長さを調整することで時間波高変
換器１０７に入力される２つのタイミングパルスの時間
差の最小値を調整できる。時間波高変換器では先に入力
される信号と後に入力される信号の時間差がある値以下
であると、測定に誤差を与えてしまうが、遅延用光ファ
イバの長さをある値以上にすることでこの誤差をなくす
ことができる。また、シンチレーションファイバの長さ
を長くすると、時間波高変換器１０７に入力される２つ
のタイミングパルスの最大時間差は大きくなるが、従来
の信号遅延回路のかわりに上記のような遅延用光ファイ
バ１０３を用いていること、および上記のような時間波
高変換器１０７を用いていることにより遅延用光ファイ
バ１０３の長さを長くする必要はない。すなわち、遅延
用光ファイバの長さは、時間波高変換器１０７の前述の
計測不能時間帯に相当する位置に、その時間に相当する
長さだけ配置すればよく、従来の信号遅延回路３２０２
の様に光パルスがシンチレーションファイバ全長を伝播
する時間より長い遅延時間とする必要はない。このとき
の２つのタイミングパルスの最大時間差は従来の（ｎ＋
ｔ）／（２ｎ＋ｔ）となる。ここで、ｎは光パルスがシ
ンチレーションファイバ全長を伝搬する時間、ｔは時間
波高変換器において上記測定誤差が発生しない最低時間
差である。よって、時間波高変換器における時間差のレ
ンジを低く保つことができ、位置検出における位置分解
能を従来に比べ上げることができる。また、信号遅延回
路を省くことができるので計測系を簡素化できる。ま
た、遅延用光ファイバは電気的な信号遅延回路に比べて
高周波特性が良いため伝送波形の歪が少なく、遅延時間
の温度変化も少ないので位置検出精度が良い。

【００４５】図２は前記実施例１において遅延用光ファ
イバとシンチレーションファイバの配置の仕方を示すも
のである。遅延用光ファイバ１０３は前述の様に時間波
高変換器１０７の計測不能時間帯に相当する位置に配置
されているため、図１の様に直線的に配置すると遅延用
光ファイバの部分が計測不能領域となる。これを避ける
ためには図２の様にシンチレーション光ファイバ１０２
ａと１０２ｂとが隙間をあけない様に配置すれば良い。
また遅延用光ファイバとしてシンチレーション光ファイ
バを用い、これに放射線または光に対する遮蔽を施した
ものでもよい。

【００４６】実施例２．図３は実施例２を示す構成図で
あり、図３において３０１はシンチレーションファイ
バ、３０２は遅延用光ファイバ、３０３は１つの放射
線、あるいはある波長域の光パルスによって発生する２
つの光パルスを受光する受光素子、３０４は前置増幅
器、３０５はコンスタントフラクションディスクリミネ
ータ、３０６はコンスタントフラクションディスクリミ
ネータから出力された２つのタイミングパルスをそれぞ
れ分岐し、先に入力されたパルスと後に入力されたパル
スとをそれぞれ異なった端子から出力するような信号弁
別回路、３０７は時間波高変換器である。

【００４７】次に動作について説明する。１つの放射
線、あるいはある波長域の光パルス１０１がシンチレー
ションファイバ３０１に入射すると、ファイバ内で螢光
が起こり光パルス１１０ａ、１１０ｂが発生する。２つ
の光パルスのうち１１０ａは遅延用光ファイバ３０２を
伝搬して受光素子３０３に入射する。他方、光パルス１
１０ｂは直接受光素子３０３に入射する。シンチレーシ
ョンファイバ全長を光パルスが伝搬する時間より遅延用
光ファイバ全長を光パルスが伝搬する時間のほうが長い
とき、必ず１１０ｂのほうが先に受光素子に入射する。
後段の時間波高変換器においては、入力される２つのタ
イミングパルスの時間差が小さすぎることで発生する測
定誤差があるが、この誤差が発生しない最低時間差より
も上記伝搬時間の差が大きければ、この誤差は発生しな
い。そのあと２つの光パルスは受光素子３０３で電気パ
ルスに変換され、前置増幅器３０４、コンスタントフラ
クションディスクリミネータ３０５を伝搬し、信号弁別
回路３０６にそれぞれ入力される。信号弁別回路３０６
で先に入力された信号と、後に入力された信号を分岐し
それぞれ異なった端子から出力する。そのあと時間波高
変換器３０７で２つの信号の入力時間差に比例した波高
の電気パルスを出力し、アナログデジタル変換器１０８
でアナログ信号の波高値がデジタル化されたあと、マル
チチャンネル波高分析器１０９に信号が入力されたその
波高値別にカウントしていく。このように本実施例では
計測回路系を従来と違い１系統にすることができ、計測
器間の特性の違いによる誤差をなくすことができる。ま
た、検出器を小型化することができる。なお、遅延用光
ファイバとして、放射線または光に対する遮蔽を施した
シンチレーションファイバを用いてもよい。

【００４８】実施例３．前記実施例２における信号弁別
回路３０６において、１つめの信号が入力されたあとス
イッチング素子により２つめの信号は異なった経路を通
るようにし、２つめの信号が入力されたあとは元の状態
にリセットされるような回路を構成する。このとき、２
つの入力信号の入力時間差が変化しないようにする。こ
れにより１つの端子から入力された２つの信号を分岐
し、異なった端子に出力することができる。

【００４９】この目的に使用する信号弁別回路の例を図
４に示す。図４において、初期状態では単安定回路３０
６２の出力ＣがＬＯＷ、バーＣがＨＩＧＨであるため、
ゲート回路３０６３がオープン、３０６４がクローズで
ある。従って２つの入力信号Ｐ１、Ｐ２のうち先着のＰ
１はゲート回路３０６３から出力される。入力信号Ｐ１
により単安定回路３０６１が応答してＰ１よりわずかに
長い出力パルスＢを発生し、出力パルスＢの終端で単安
定回路３０６２を反転させる。その後単安定回路の出力
Ｃ、バーＣが反転している期間中はゲート回路３０６３
がクローズ、３０６４がオープンとなる。従って入力信
号のうちＰ２はゲート回路３０６４から出力される。な
おゲート回路３０６３、３０６４のかわりにアンド回路
を用いてもよい。

【００５０】実施例４．前記実施例２における信号弁別
回路３０６において、１つめのパルス信号と２つめのパ
ルス信号の波高値の違いを利用し、波高弁別回路によっ
てそれぞれの信号を異なった経路を通らせるようにす
る。このとき、２つの入力信号の入力時間差が変化しな
いようにする。これにより、１つの端子から入力された
２つの信号を分岐し、異なった端子に出力することがで
きる。

【００５１】この目的に使用する信号弁別回路の例を図
５に示す。図５において、シングルチャネル波高分析器
（ＳＣＡ−Ｈ）３０６５は波高値範囲Ｖ_Hのパルスに応
答し、入力パルスＰ１、Ｐ２のうちＰ１が出力Ｂを発生
する。ＳＣＡ−Ｌ３０６６は波高値範囲Ｖ_Lのパルスに
応答し、Ｐ２による出力Ｃを発生する。パルスＢ、Ｃは
パルスの弁別に使われるが、シングルチャネル波高分析
器の出力信号は入力信号より遅れて発生するため、コン
スタントフラクションディスクリミネータ３０５の出力
Ｄを遅延回路３０６７で遅延させ、上記の遅れにタイミ
ングを合わせＥとする。アンド回路３０６８はＳＣＡ−
Ｈとタイミングの合うＰ１（遅延）を選別し出力信号Ｆ
を発生し、アンド回路３０６９はＰ２（遅延）を選別し
て出力信号Ｇを発生する。以上によりアンド回路３０６
８は、波高値範囲Ｖ_Hの入力信号に対応するタイミング
信号を出力し、アンド回路３０６９は波高値範囲Ｖ_Lの
入力信号に対応するタイミング信号を出力する。

【００５２】実施例５．図６は前記実施例２における信
号弁別回路３０６の他の例を示すものである。本実施例
における信号弁別回路３５６は実施例２におけるコンス
タントフラクションディスクリミネータ３０５と信号弁
別回路３０６の機能を兼ねている。時間差を計測する２
つのパルスが同一の経路を通る場合、２つのパルスは互
いに時間的に分離していなければならないので、個々の
パルス幅以内に接近したパルスの時間差は計測できな
い。本実施例の信号弁別回路はこの不都合を解消できる
ものであり、重なり合った２つのパルスの個々の時刻に
対応した出力パルスを別々の出力端子に発生する。ディ
レイライン整形回路３５６１はステップ波形のプリアン
プの出力信号を矩形波に整形する。２つの入力信号Ｐ
１、Ｐ２が接近している場合は重なり合った矩形波Ｂを
出力する。遅延回路３５６２と１／４減衰器３５６３の
出力信号は、減算器３５６５に与えられて第１のパルス
Ｐ１のタイミング信号を発生する。一方３／４減衰器３
５６４は減算器３５６６から第２のパルスＰ２のタイミ
ング信号を発生する。このように信号弁別回路３５６は
２つの入力信号の時間差がパルス幅より小さい時でも、
夫々のタイミング信号を２つの別々の出力端子から出力
することができる。なお、遅延回路３５６２の遅延時間
をディレイライン整形回路３５６１の出力パルス幅の１
／２に選ぶと計測できる時間差の範囲を最大にすること
ができる。

【００５３】実施例６．図７は実施例６を示す構成図で
あり、図７において４０１はシンチレーションファイ
バ、４０２は遅延用光ファイバ、４０３は反射材、４０
４は受光素子である。次に動作について説明する。１つ
の放射線、あるいはある波長域の光パルス１０１がシン
チレーションファイバ４０１に入射すると、ファイバ内
で螢光が起こり光パルス１１０ａ、１１０ｂが発生す
る。２つの光パルスのうち１１０ａは遅延用光ファイバ
４０２を伝搬し、ファイバ端に配置されている反射材４
０３で反射し、受光素子４０４に入射する。他方、光パ
ルス１１０ｂは直接受光素子４０４に入射する。後段の
時間波高変換器においては、入力される２つのタイミン
グパルスの時間差が小さすぎることで発生する測定誤差
があるが、この誤差が発生しない最低時間差よりも２つ
の光パルスの受光素子への入力時間差が大きければ、こ
の誤差は発生しない。この誤差の発生を防ぐため、遅延
用光ファイバ４０２の長さは光パルスが往復する時間
が、上記の誤差が発生しない最低時間よりも大きくなる
ような長さにする。受光素子以下の計測回路は実施例２
と同様でよい。上記のような構成にしたとき、シンチレ
ーションファイバの長さを長くすると、受光素子４０４
に入力される２つの光パルス１１０ａ、１１０ｂの最大
入力時間差は大きくなるが、従来の信号遅延回路のかわ
りに上記のような遅延用光ファイバを用いていることに
より遅延用光ファイバ４０２の長さを長くする必要はな
い。つまり、遅延時間を長くする必要はない。よって、
実施例１と同様に時間波高変換器における時間差のレン
ジを低く保つことができ、位置検出における位置分解能
を従来に比べ上げることができる。また、本実施例では
計測回路系を従来と違い１系統にすることができ、計測
器間の特性の違いによる誤差をなくすことができる。ま
た、検出器を小型化することができる。

【００５４】前記実施例６における反射材４０３におい
て、遅延用光ファイバ４０２の端面を平面に研磨し平面
の反射材をシリコン系の接着剤等で接着してもよい。こ
れにより、反射面での光の損失を低減できる。前記実施
例６における反射材４０３において、遅延用光ファイバ
４０２のコアの先端部をエッチングして穴をあけ、その
部分に反射材を埋め込んでもよい。これにより、同様に
反射面での光の損失を低減できる。

【００５５】実施例７．図８は実施例７を示す構成図で
あり、前記実施例１における放射線、あるいはある波長
域の光パルスの入射位置測定に加え、放射線、あるいは
ある波長域の光パルスのエネルギースペクトルを測定す
る装置の構成図である。図８において５０１は１つの入
力信号に対し、２つの信号を出力するような前置増幅
器、５０２は増幅器、５０３はアナログデジタル変換
器、５０４はマルチチャンネル波高分析器である。

【００５６】次に動作について説明する。受光素子１０
４ｂから出力された電気パルスは前置増幅器５０１に入
力され、２つの信号が出力される。１つはコンスタント
フラクションディスクリミネータ１０６ｂに入力され、
それ以後は実施例１と同様な動作をする。もう１つの信
号は増幅器５０２に入力され、さらに信号が増幅され、
アナログデジタル変換器５０３に入力されたあとマルチ
チャンネル波高分析器５０４に入力される。ここでカウ
ントされるパルスの波高値はシンチレーションファイバ
に入射する放射線、あるいはある波長域の光パルス１０
１のエネルギーにほぼ比例している。よって、マルチチ
ャンネル波高分析器５０４で信号を波高値別に弁別する
ことにより、シンチレーションファイバに入射した放射
線、あるいはある波長域の光パルス１０１のエネルギー
スペクトルを測定することができる。ここでは前置増幅
器の一方のみからエネルギー信号を取り出したが、前置
増幅器１０５ａからもエネルギー信号を取り出して両方
の和信号にもとづいてエネルギースペクトルを測定して
もよい。この様にすると放射線の入射位置依存性を小さ
くできる利点がある。

【００５７】前記実施例７におけるアナログデジタル変
換器１０８、５０３において、この２つのアナログデジ
タル変換器の働きを１つで補えるように、マルチパラメ
ータ型のアナログデジタル変換器を用いてもよい。この
ような構成にすることで、マルチチャンネル波高分析器
も１つにすることができ、前記実施例７と同様な効果と
共に計測回路のコンパクト化が実現できる。

【００５８】実施例８．図９は実施例８を示す構成図で
あり、前記実施例１における放射線、あるいはある波長
域の光パルスの入射位置測定に加え、放射線、あるいは
ある波長域の光パルスのエネルギースペクトルを測定す
る装置の構成図である。また、この装置はエネルギー分
布測定における放射線、あるいはある波長域の光パルス
の入射位置依存性をハード的に補正することができる。
図９において６０１は上記入射位置依存性を補正する演
算回路、この演算回路にはコインシデンス回路が含まれ
ている。６０２はアナログデジタル変換器、６０３はマ
ルチチャンネル波高分析器である。

【００５９】次に動作について説明する。受光素子１０
４ｂから出力された電気パルスは前置増幅器５０１に入
力され、２つの信号が出力される。１つはコンスタント
フラクションディスクリミネータ１０６ｂに入力され、
それ以後は実施例１と同様な動作をする。もう１つの信
号は増幅器５０２に入力され、さらに信号が増幅され
る。しかし、シンチレーションファイバ１０２ａ、１０
２ｂあるいは遅延用光ファイバ１０３が長すぎるとこの
信号の波高値は入射した放射線、あるいはある波長域の
光パルスのエネルギーが一定であってもシンチレーショ
ンファイバ１０２ａ、あるいは１０２ｂのどの位置に入
射したかにより大きく変化することがある。これは螢光
により発生した光パルスがシンチレーションファイバ、
遅延用光ファイバを伝搬するときに損失を受けるからで
ある。これを補正するためには、螢光により発生した光
パルスがファイバ中を伝搬した距離に対しどの程度の損
失があるかを予め測定しておき、実測定においては放射
線、あるいはある波長域の光パルスの入射位置より伝搬
距離を測定し、その値より伝搬してきた光パルスの波高
値を補正すればよい。この補正をするために演算回路６
０１を配置する。この演算回路６０１には増幅器５０２
からの信号と、時間波高変換器１０７からの信号が入力
され、演算回路６０１に含まれるコインシデンス回路に
より前記の２つの信号が入力されてから演算が始まる。
つまり、時間波高変換器１０７からの信号から光パルス
の伝搬距離を算出し、増幅器５０２の信号の波高値を補
正する。そして演算回路６０１はこの補正した信号を出
力する。この信号はアナログデジタル変換器６０２に入
力されたあとマルチチャンネル波高分析器６０３に入力
される。ここでカウントされるパルスの波高値はシンチ
レーションファイバに入射する放射線、あるいはある波
長域の光パルス１０１のエネルギーにほぼ比例してい
る。よって、マルチチャンネル波高分析器６０３で信号
を波高値別に弁別することにより、シンチレーションフ
ァイバに入射した放射線、あるいはある波長域の光パル
ス１０１のエネルギースペクトルを測定することができ
る。

【００６０】実施例９．さらに、図１０は実施例９を示
す構成図であり、前記実施例１における放射線、あるい
はある波長域の光パルスの入射位置測定に加え、放射
線、あるいはある波長域の光パルスのエネルギースペク
トルを測定する装置の構成図である。また、この装置は
エネルギー分布測定における放射線、あるいはある波長
域の光パルスの入射位置依存性をソフト的に補正するこ
とができる。図１０において７０１はコインシデンス回
路、７０２は外部トリガが入力されてから動作を開始す
るマルチチャンネル型のアナログデジタル変換器、７０
３は例えばパーソナルコンピュータのような計算機、７
０４はマルチチャンネル波高分析器である。

【００６１】次に動作について説明する。受光素子１０
４ｂから出力された電気パルスは前置増幅器５０１に入
力され、２つの信号が出力される。１つはコンスタント
フラクションディスクリミネータ１０６ｂに入力され、
それ以後は実施例１と同様な動作をする。もう１つの信
号は増幅器５０２に入力され、さらに信号が増幅され
る。しかし、前記実施例８で述べたように、シンチレー
ションファイバ１０２ａ、１０２ｂ内での螢光により発
生した光パルスの波高値を補正することで、より精度の
よい測定が可能となる。この補正を行うためには、螢光
により発生した光パルスがファイバ中を伝搬した距離に
対しどの程度の損失があるかを予め測定しておき、実測
定においては放射線、あるいはある波長域の光パルスの
入射位置より伝搬距離を測定し、その値より伝搬してき
た光パルスの波高値を補正すればよい。増幅器５０２か
らの出力信号と時間波高変換器１０７からの出力信号の
２つの信号がある時間の間にコインシデンス回路７０１
に入力されたとき、アナログデジタル変換器７０２のゲ
ート入力端子にコインシデンス回路７０１からの信号が
入力され、増幅器５０２からの出力信号と時間波高変換
器１０７からの出力信号がアナログデジタル変換器７０
２によりアナログデジタル変換される。この２つの信号
を計算機７０３に取り込む。また、時間波高変換器１０
７からの信号をアナログデジタル変換した後の信号はマ
ルチチャンネル波高分析器１０９にも入力される。計算
機７０３に入力された２つの信号より前記実施例８と同
様に増幅器５０２の信号の波高値を補正する。この補正
された波高値の値を信号として出力し、マルチチャンネ
ル波高分析器７０４に入力される。ここでカウントされ
るパルスの波高値はシンチレーションファイバに入射す
る放射線、あるいはある波長域の光パルス１０１のエネ
ルギーにほぼ比例している。よって、マルチチャンネル
波高分析器７０４で信号を波高値別に弁別することによ
り、シンチレーションファイバに入射した放射線、ある
いはある波長域の光パルス１０１のエネルギースペクト
ルを測定することができる。

【００６２】実施例１０．図１１は実施例１０を示す構
成図である。図１１において８０１はシンチレーション
ファイバ複数本を融着接合、接着等により束状にしたも
のであり、右図はその断面図である。このときのシンチ
レーションファイバ１本の断面は円である。また、シン
チレーションファイバ束８０１で発生した光パルスはシ
ンチレーションファイバ８０１あるいは遅延用光ファイ
バの端面に取付けられた１つ、あるいは２つの受光素子
で受光する。

【００６３】次に動作について説明する。図１１のよう
にシンチレーションファイバを複数本束にすることで、
入射する放射線、あるいはある波長域の光パルスがシン
チレーションファイバと相互作用する範囲が厚くなる。
つまり、相互作用する確率が上がり、また、１つの放射
線、あるいはある波長域の光パルスが入射した時発生す
る光パルスの数が多くなり、結果的に受光素子で受光す
る光量を上げることができる。よって、検出器の感度を
上げることができる。また、シンチレーションファイバ
束８０１で発生した光パルスはシンチレーションファイ
バ８０１あるいは遅延用光ファイバの端面に取付けられ
た１つ、あるいは２つの受光素子で受光する。

【００６４】実施例１１．図１２は実施例１１を示す構
成図である。図１２において９０１は断面が四角形であ
るシンチレーションファイバを複数本融着接合等により
束状にしたものである。右図はその断面図である。ま
た、シンチレーションファイバ束９０１で発生した光パ
ルスはシンチレーションファイバ９０１あるいは遅延用
光ファイバの端面に取付けられた１つ、あるいは２つの
受光素子で受光する。この発明により前記実施例１０と
同様の動作、効果が得られる。

【００６５】実施例１２．図１３は実施例１２を示す構
成図である。図１３において１００１は放射線、あるい
はある波長域の光パルス、１００２、１００３はシンチ
レーションファイバを板状に接合したファイバ板、１０
０４、１００５は螢光点、１００６ａ、１００６ｂ、１
００７ａ、１００７ｂは螢光により発生した光パルスで
ある。また、ファイバ板１００２、１００３の端面には
１本１本のシンチレーションファイバの情報が得られる
ように、遅延用光ファイバ、受光素子を配置する。

【００６６】次に動作について説明する。前記実施例１
１、１２ではシンチレーションファイバを束状にした
が、本発明では束状ではなく、融着接合、接着等により
板状にし、２枚のファイバ板１００２、１００３を図の
ように平行に並べる。いくつかの放射線、あるいはある
波長域の光パルスが図のような軌跡で入射すると、ファ
イバ板１００２、１００３中の点１００４、あるいは１
００５で螢光を起こす。これにより光パルス１００６
ａ、１００６ｂ、１００７ａ、１００７ｂが発生し、シ
ンチレーションファイバ両端へと伝搬する。螢光の起こ
ったシンチレーションファイバの延長上に配置された受
光素子で光パルス１００６ａ、１００６ｂ、１００７
ａ、１００７ｂを受光することでファイバ板１００２、
１００３上のそれぞれの放射線、あるいはある波長域の
光パルスの入射位置が２次元でわかる。さらに、この２
枚のファイバ板の情報から放射線、あるいはある波長域
の光パルスの飛跡がわかる。

【００６７】実施例１３．図１４は実施例１３を示す構
成図である。構成要素は実施例１２と同様であるが、フ
ァイバ板１００３を図１３に対し、９０度回転させて配
置する。また、ファイバ板１００２、１００３の端面に
は１本１本のシンチレーションファイバの情報が得られ
るように、遅延用光ファイバ、受光素子を配置する。こ
のように配置しても効果は前記実施例１２と同様であ
る。ここではファイバ板の一本一本のファイバに夫々受
光素子を接続してもよいが、ファイバ板１００２と１０
０３を密着し、各ファイバ板の両端に各々１個の受光素
子を接続して各ファイバ板のファイバの長手方向の位置
情報のみを取出す様にしても、直交するファイバ板１０
０２と１００３とによって２次元の位置情報が得られ
る。またこの様に直交する２枚のファイバ板を２組設け
て、飛跡情報を得ることもできる。

【００６８】実施例１４．図１５は前記実施例１２、１
３においてシンチレーションファイバあるいは遅延用光
ファイバに受光素子を取り付ける場合の実施態様を示す
ものである。図１５において１２０１はシンチレーショ
ンファイバを板状にしたファイバ板あるいは遅延用光フ
ァイバ群である。（遅延用光ファイバの場合、板状にし
なくてもよい）１２０２ａ〜ｆは受光素子である。ファ
イバ板１２０１のファイバ１本１本と受光素子は１対１
で対応している。接合面ではファイバと受光素子はシリ
コン系接着剤あるいはコネクタ等により接合されてい
る。これにより、シンチレーションファイバ１本１本の
情報を得ることができる。

【００６９】実施例１５．図１６は前記実施例１２、１
３においてシンチレーションファイバあるいは遅延用光
ファイバに受光素子を取り付ける場合の実施態様を示す
ものである。図１６において１３０１はシンチレーショ
ンファイバを板状にしたファイバ板あるいは遅延用光フ
ァイバ群である。（遅延用光ファイバの場合、板状にし
なくてもよい）１３０２は受光素子であり、１３０３ａ
〜ｆは受光素子１３０２から出力された電気信号であ
る。受光素子１３０２はマルチアノードタイプのもので
ありファイバ１本１本と受光素子のアノードは１対１で
対応している。よって、受光素子１３０２からの出力１
３０３ａ〜ｆはそれぞれのファイバに対応している。接
合面ではファイバと受光素子はシリコン系接着剤あるい
はコネクタ等により接合されている。これにより、シン
チレーションファイバ１本１本の情報を得ることができ
る。

【００７０】実施例１６．図１７は前記実施例１２、１
３においてシンチレーションファイバあるいは遅延用光
ファイバに受光素子を取り付ける場合の実施態様を示す
ものである。図１７において１４０１はシンチレーショ
ンファイバを板状にしたファイバ板あるいは遅延用光フ
ァイバ群である。（遅延用光ファイバの場合、板状にし
なくてもよい）１４０２ａ、１４０２ｂは受光素子であ
り、１４０３ａ〜ｆは受光素子１４０２ａ、１４０２ｂ
から出力された電気信号である。受光素子１４０２ａ、
１４０２ｂはマルチアノードタイプのものでありファイ
バ１本１本と受光素子のアノードは１対１で対応してい
る。よって、受光素子１４０２ａ、１４０２ｂからの出
力１４０３ａ〜ｆはそれぞれのファイバに対応してい
る。接合面ではファイバと受光素子はシリコン系接着剤
あるいはコネクタ等により接合されている。これによ
り、シンチレーションファイバ１本１本の情報を得るこ
とができる。図１７の構成はほぼ図１６と同様である
が、ファイバの数が受光素子のアノードの数より多い場
合は図１７の構成とすればよい。

【００７１】実施例１７．図１８は実施例１７を示す構
成図であり、前記実施例１０〜１６において遅延用光フ
ァイバをシンチレーションファイバに取り付ける場合の
実施態様を示すものである。図１８において１５０１は
シンチレーションファイバと同径の遅延用光ファイバを
同数本融着接合等により束状あるいは板状にしたもので
あり、１５０２はシンチレーションファイバを束状ある
いは板状にしたものである。接合面ではシンチレーショ
ンファイバと遅延用光ファイバが１本ずつ対応してお
り、融着あるいはシリコン系接着剤等により接合されて
いる。これにより、接合面での光の損失を低減できる。

【００７２】実施例１８．図１９は実施例１８を示す構
成図であり、前記実施例１０、１１において遅延用光フ
ァイバをシンチレーションファイバに取り付ける場合の
実施態様を示すものである。図１９において１６０１は
１本の遅延用光ファイバ、１６０２は例えばアクリル製
の光ガイド、１６０３は束状にしたシンチレーションフ
ァイバ束である。接合面ではシンチレーションファイバ
と遅延用光ファイバが融着あるいはシリコン系接着剤等
により接合されている。これにより、束状のシンチレー
ションファイバと遅延用光ファイバを光が効率よく伝搬
することができる。前記実施例１８において遅延用光フ
ァイバは複数本でも同様な効果を得ることができる。

【００７３】実施例１９．図２０は実施例１９を示す構
成図である。図２０において１７０１ａ、１７０１ｂ、
１７０１ｃは測定対象となる放射線、１７０２ａ、１７
０２ｂ、１７０２ｃ、１７０２ｄは放射線が物質と相互
作用をした点、１７０３はシンチレーションファイバの
断面、１７０４はシンチレーションファイバ１７０３に
貼り付けた例えばアルミニウム薄のような低エネルギー
放射線を吸収することのできる材料の断面、１７０５は
シンチレーションファイバ１７０３に貼り付けた例えば
鉛のような高エネルギー放射線を後方散乱させることが
できる後方散乱材の断面であり、１７０１ｄは後方散乱
材１７０５により散乱した２次放射線である。

【００７４】次に動作について説明する。放射線１７０
１ａが低エネルギー放射線（例えば数ｋｅＶ〜数十ｋｅ
Ｖ）の場合、アルミニウム薄１７０４内の１７０２ａで
相互作用を起こし、吸収される確率が高いが、放射線１
７０１ｃが高エネルギー放射線（例えば１ＭｅＶ以上）
の場合、アルミニウム薄１７０４で相互作用を起こす確
率が低くなり、シンチレーションファイバ１７０３をも
透過する可能性がある。低エネルギーの放射線の１部あ
るいは高エネルギー放射線の１部は放射線１７０１ｂの
ように、シンチレーションファイバ１７０３内の１７０
２ｂで相互作用する。上述のことはアルミニウム薄１７
０４やシンチレーションファイバ１７０３の厚さによる
が、その厚さをうまく調整してやれば上記のようなこと
が起こりうる。後方散乱材１７０５は放射線１７０１ｃ
がシンチレーションファイバ１７０３と相互作用させる
ために配置する。放射線１７０１ｃはシンチレーション
ファイバ１７０３を透過したあと、後方散乱材１７０５
内の１７０２ｃで相互作用する可能性が高く、そのとき
の相互作用がコンプトン散乱であれば、後方に散乱し２
次的に発生した放射線が再びシンチレーションファイバ
１７０３内に入射する可能性がある。この２次放射線１
７０１ｄは１次放射線よりエネルギーが低いため、シン
チレーションファイバ１７０３内の１７０２ｄで相互作
用する確率が高い。上記のようにアルミニウム薄、鉛を
シンチレーションファイバの周りに配置することで、低
エネルギーの放射線のシンチレーションファイバ内で相
互作用する確率を強制的に下げ、高エネルギーの相互作
用する確率を上げることができる。一般にエネルギーの
高い放射線とエネルギーの低い放射線の線量率が同じに
なるとき、エネルギーの低い放射線の数のほうが多い。
つまり、線量率が同じであっても低エネルギーの放射線
が検出器に入射した場合のほうが、検出器がカウントす
る計数率が多くなってしまう。よって、検出器の線量率
に対する感度をエネルギーによらずほぼ一定にするため
には、低エネルギーの放射線を高エネルギーの放射線に
対しある程度カットする必要がある。このことから上記
のような構成を採る。これにより、放射線検出器として
の線量率に対する感度を放射線のエネルギーによらず、
ほぼ一定にすることが可能となる。

【００７５】なお、前記実施例１９では低エネルギーの
放射線を吸収する吸収材、高エネルギーの放射線を後方
散乱させる材料の断面形状を円形にしたが、図２１に示
すように方形にしてもよい。図２１において１８０１は
低エネルギーの放射線を吸収する吸収材、１８０２は高
エネルギーの放射線を後方散乱させる材料である。この
ような構成にしても実施例１９と同様な効果が得られ
る。

【００７６】さらに、図２２は前記実施例１９における
シンチレーションファイバの断面が方形である場合であ
る。図２２において１９０１は断面が方形であるシンチ
レーションファイバである。このような構成であっても
実施例１９と同様な効果が得られる。

【００７７】実施例２０．図２３は実施例２０を示す構
成図である。図２３において２００１はシンチレーショ
ンファイバの断面、２００２は放射線を後方散乱される
後方散乱材である。

【００７８】次に動作について説明する。上記実施例１
９に示した通り、検出器の感度を入射放射線のエネルギ
ーによらずほぼ一定にするためには、低エネルギーの放
射線を高エネルギーの放射線に対し、カットする必要が
ある。しかし、上記実施例１９のような構成が採れない
場合は図２３のように後方散乱材２００２を配置し、高
エネルギーの放射線とシンチレーションファイバとの相
互作用の確率を高め、低エネルギーの放射線に対し、反
応確率が落ちないようにする。このような構成にするこ
とで、放射線検出器としての線量率に対する感度を放射
線のエネルギーによらず、ほぼ一定にすることが可能と
なる。

【００７９】さらに、図２４は前記実施例２０における
後方散乱材をシンチレーションファイバに沿って巻き付
けた場合である。図２４において２１０１は高エネルギ
ーの放射線を後方散乱させる後方散乱材である。このよ
うな構成にしても実施例２０と同様な効果が得られる。

【００８０】実施例２１．図２５は実施例２１を示す構
成図である。図２５において２２０１はシンチレーショ
ンファイバ、２２０２はシンチレーションファイバ２２
０１に貼り付けた例えばアルミニウム薄のような低エネ
ルギー放射線を吸収することのできる材料の断面であ
る。

【００８１】次に動作について説明する。上記実施例１
９に示した通り、検出器の感度を入射放射線のエネルギ
ーによらずほぼ一定にするためには、低エネルギーの放
射線を高エネルギーの放射線に対しカットし、高エネル
ギーの放射線に対してはできるだけ反応確率を高める必
要がある。しかし、上記実施例１９のような構成が採れ
ない場合は図２５のように吸収材２２０２をシンチレー
ションファイバ２２０１の前方に配置し、低エネルギー
の放射線の一部をシンチレーションファイバに入射する
前にカットする。このような構成にすることで、放射線
検出器としての線量率に対する感度を放射線のエネルギ
ーによらず、ほぼ一定にすることが可能となる。

【００８２】さらに、図２６は前記実施例２１における
吸収材をシンチレーションファイバに沿って巻き付けた
場合である。図２６において２３０１は低エネルギーの
放射線を吸収する吸収材である。このような構成にして
も実施例２１と同様な効果が得られる。

【００８３】実施例２２．本実施例において従来のシン
チレーションファイバとは異なり、シンチレーションフ
ァイバの材料として例えばビスマスジャーマネイトのよ
うな無機単結晶シンチレーション材を用いる。ビスマス
ジャーマネイトは光収率は比較的低いが、高原子番号元
素を含み大きな比重を持っているため放射線と相互作用
する確率は高い。よって、高エネルギーの放射線のシン
チレーションファイバ内の反応確率を高めることがで
き、放射線のエネルギーに対する線量率の感度を平坦化
することができる。

【００８４】実施例２３．図２７は実施例２３を示す構
成図である。図２７において２４０１は放射線、あるい
はある波長域の光パルス、２４０２はシンチレーション
ファイバ、２４０３は螢光により発生した光パルス、２
４０４は例えばＧａＡＩＡｓ半導体を用いた半導体光増
幅器モジュール、２４０５は遅延用光ファイバ、２４０
６は受光素子である。また、光パルス２４０３と逆方向
にファイバを伝搬する光パルスも半導体光増幅器により
その波高を増幅させる。

【００８５】次に動作について説明する。放射線、ある
いはある波長域の光パルス２４０１がシンチレーション
ファイバ２４０２に入射すると、螢光が起こり光パルス
２４０３が発生する。このパルス２４０３がファイバ中
を伝搬すると、損失が起こりその波高値は下がってしま
う。この損失を補うため、シンチレーションファイバ２
４０２に半導体光増幅器モジュール２４０４を接続し、
光パルス２４０３の波高を増幅させる。そのあと増幅さ
れた光パルスは遅延用光ファイバ２４０５を通った後、
受光素子２４０６に入力し、電気パルスに変換される。
このような構成にすることで、ファイバ内の光の伝送損
失を補うことができ、測定範囲を拡大することができ
る。

【００８６】前記実施例２３において図２７における半
導体光増幅器２４０４と受光素子２４０６は遅延用光フ
ァイバ２４０５を介さず、直接接合させてもよい。この
ような構成にしても、ファイバ内の光の伝送損失を補う
ことでき、測定範囲を拡大することができる。

【００８７】実施例２４．図２８は実施例２４を示す構
成図である。図２８において２５０１は波長シフタ材を
ドープした波長シフト用ファイバである。シンチレーシ
ョンファイバ２４０２内で発生した光パルス２４０３の
波長が半導体光増幅器モジュール２４０４の増幅可能波
長帯よりも短い場合、シンチレーションファイバ２４０
２と半導体光増幅器モジュール２４０４の間に波長シフ
ト用ファイバ２５０１を挿入することで伝搬してきた光
パルスの波長を半導体光増幅器モジュール２４０４の増
幅可能波長帯までシフトする。このような構成にするこ
とで、シンチレーションファイバ２４０２で発生した光
パルス２４０３の波長が半導体光増幅器モジュール２４
０４の増幅可能波長帯より短くても、その波長をシフト
することで増幅可能となるので、ファイバ内の光の伝送
損失を補うことができ、測定範囲を拡大することができ
る。

【００８８】実施例２５．図２９は実施例２５を示す構
成図である。図２９において２６０１ａ、ｂはシンチレ
ーションファイバ１０２ａ、１０２ｂに接続された同じ
長さの光伝送用ファイバ、２６０２ａ、ｂは光伝送用フ
ァイバを支持する支持材、２６０３ａ、ｂはレール付き
駆動モータである。なお、伝送用光ファイバの先には受
光素子が接続され、実施例１と同様な動作をする。

【００８９】次に動作について説明する。伝送用光ファ
イバ２６０１ａ、ｂが支持されている支持材２６０２
ａ、ｂはレール付き駆動モータ２６０３ａ、ｂにそれぞ
れ固定されており、駆動モータが駆動することでレール
上を上下する。これによりシンチレーションファイバの
放射線、あるいはある波長域の光パルスを検出する範囲
が拡大する。実際にはレール付き駆動モータ２６０３
ａ、ｂでシンチレーションファイバ１０２ａ、１０２ｂ
をある位置まで移動させ、その位置で実施例１のように
測定し、その測定が終了すれば再びレール付き駆動モー
タ２６０３ａ、ｂでシンチレーションファイバ１０２
ａ、１０２ｂを次の位置まで移動させ、測定を行う。こ
れを何回か繰り返すことで、広範囲の測定が可能とな
る。なお、伝送用光ファイバ２６０１ａ、ｂはシンチレ
ーションファイバ１０２ａ、１０２ｂを伝搬してきた光
パルスを受光素子に伝送するだけで、測定原理には影響
しない。

【００９０】実施例２６．さらに、図３０は実施例２６
を示す構成図である。図３０において２７０１ａ、ｂは
シンチレーションファイバ１０２ａ、１０２ｂに接続さ
れた受光素子と前置増幅器を含んだＯ／Ｅ変換モジュー
ル、２７０２ａ、ｂはＯ／Ｅ変換モジュールからの出力
信号を伝送するケーブルである。なお、伝送ケーブル２
７０２ａ、ｂの先にはコンスタントフラクションディス
クリミネータが接続され、実施例１と同様な動作をす
る。このような構成にしても、前記実施例２５と同様な
効果が得られる。

【００９１】実施例２７．図３１は実施例２７を示す構
成図である。図３１において２８０１ａ、ｂはシンチレ
ーションファイバ１０２ａ、ｂに埋め込んだ、位置測定
において基準となる基準放射線源である。これはクラッ
ディングとコアの組成の違いを利用しクラッディングの
みを選択的にエッチングし、その結果できた凹部（例え
ば、直径１ｍｍ程度）に例えばセシウム１３７を埋め込
む。ただし、クラッディングのエッチングはコアまで進
行させずコア内の光の伝搬には影響は与えないようにす
る。２８０２ａ、ｂはシンチレーションファイバ１０２
ａ、ｂに接続される受光素子、２８０３ａ、ｂは受光素
子２８０２ａ、ｂからの電気信号を伝送するためのケー
ブルである。

【００９２】次に動作について説明する。従来の技術で
は、時間波高変換器からの出力（つまり、ファイバ両端
へ伝搬する光パルスの受光素子への到達時間差）と光の
ファイバを伝搬する速度からの放射線、あるいはある波
長域の光パルスのシンチレーションファイバ１０２ａ、
あるいは１０２ｂに対する入射位置を算出していた。し
かし、ファイバ内を伝搬する光の速度はファイバの屈折
率、形状、配置の仕方によって、若干異なってくる。よ
って位置測定に誤差を与えてしまう。この誤差を補正す
るために基準放射線源２８０１ａ、ｂを予め決められた
位置に埋め込む。この結果、基準放射線源２８０１ａ、
ｂを埋め込んだ位置付近のコア部で螢光が起こり、光パ
ルスが発生し、両端の受光素子２８０２ａ、ｂまでファ
イバ内を伝搬する。そして、測定結果（例えばマルチチ
ャンネル波高分析器の出力値をグラフ化したもの）には
基準放射線源２８０１ａ、ｂを埋め込んだ箇所にそれぞ
れピークが出力される。この２つのピークの位置の差
と、実際埋め込んだ位置の差から測定対象となる放射
線、あるいはある波長域の光パルスの入射位置を精度よ
く決定することができる。なお、測定の原理は前記実施
例１と同様である。

【００９３】図３２は実施例２７の変形を示す構成図で
ある。図３２において２９０１ａ、ｂは例えば放射線核
種が直径１ｍｍ程度のガラスビーズ中に均一に拡散さ
れ、そのガラスビーズがプラスチック板に埋め込まれた
ような基準放射線源である。この基準放射線源２９０１
ａ、ｂをシンチレーションファイバ１０２ａ、ｂにそれ
ぞれ貼り付けてある。このような構成にすることで、前
記実施例２７と同様な効果が得られる。

【００９４】なお、前記実施例２７では２つの基準放射
線源を埋め込む、あるいは貼り付けたが、シンチレーシ
ョンファイバ、遅延用光ファイバの長さに応じて２つ以
上の基準放射線源を埋め込む、あるいは貼り付けてもよ
い。このような構成にしても、前記実施例２７と同様な
効果が得られる。

【００９５】実施例２８．図３３は実施例２８を示す構
成図である。図３３において３００１はシンチレーショ
ンファイバ、あるいは遅延用光ファイバにおけるコア
部、３００２はシンチレーションファイバ、あるいは遅
延用光ファイバにおけるクラッディング部であり、３０
０３は微細加工技術によりカソード、アノード等を３次
元的にアレイ状にした受光素子、３００４は受光素子３
００３からの電気信号を前置増幅器に伝送するケーブル
である。図３３においてクラッディングの外側に被覆が
施していないが、被覆するかしないかは測定条件、測定
環境に応じて決定する。なお、受光素子３００３は以下
のような手法でシンチレーションファイバあるいは遅延
用光ファイバに埋め込む。まず、シンチレーションファ
イバ、あるいは遅延用光ファイバのクラッディングとコ
アの組成の違いを利用しコアのみを選択的にエッチング
し凹部を作成する。その凹部に受光素子３００３を埋め
込む。このような構成にすることで検出器を小型するこ
とができ、また、ファイバ中を伝搬してきた光パルスを
効率よく受光素子３００３で検出することができる。

【００９６】実施例２９．図３４は実施例２９を示す構
成図である。図３４において３１０１は実施例２８で記
載したような受光素子、３１０２は受光素子３１０１と
シンチレーションファイバあるいは遅延用光ファイバの
コア部に加工した凹部との隙間に流し込んだ例えばシリ
コン系の接着剤、３１０３は受光素子３１０１からの電
気信号を前置増幅器に伝送するケーブルである。図３４
においてクラッディングの外側に被覆が施していない
が、被覆するかしないかは測定条件、測定環境に応じて
決定する。図３４に示すように、受光素子３１０１とフ
ァイバのコア部にできた凹部には隙間ができる可能性が
ある。この隙間があっても効率よくファイバ内を伝搬し
てきた光パルスを検出するために接着剤３１０２を流し
込み、受光素子３１０１を固定する。このような構成に
しても実施例２８と同様、検出器を小型することがで
き、また、ファイバ中を伝搬してきた光パルスを効率よ
く受光素子３１０１で検出することができる。

【００９７】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されたような効果を奏する。

【００９８】請求項１の発明によればシンチレーション
ファイバに加え遅延用光ファイバが接続された構成を採
るので、位置分解能を上げる。計測回路系をシンプルに
できる、計測回路を１系統にする、等のことが可能とな
る。

【００９９】また、請求項２の発明によればシンチレー
ションファイバの中央に遅延用光ファイバを挿入し、ま
た、先に伝搬してきた信号が入力する端子と後に伝搬し
てきた信号が入力する端子を区別しない時間波高変換器
を備えた構成にしたので時間波高変換器の測定レンジを
小さくでき、従来より位置分解能を上げることができ
る。

【０１００】そして、請求項３の発明によればシンチレ
ーションファイバの１端面と他端に接続された遅延用光
ファイバの端面を同じ受光素子に接続し、受光素子、前
置増幅器、コンスタントフラクションディスクリミネー
タをそれぞれ１つにし、また、その１つの受光素子に入
射した２つの光信号の到達時間差を測定できるような計
測回路を用いて計測回路を１系統にする構成にしたの
で、計測器間の特性の違いによる誤差をなくすことがで
きる。また、検出器を小型化することができる。

【０１０１】また、請求項４の発明によればシンチレー
ションファイバの１端面に受光素子を接続し、他端に接
続された遅延用光ファイバの端面には反射材を配置し、
また、その１つの受光素子に入射した２つの光信号の到
達時間差を測定できるような計測回路を用いて計測回路
を１系統にする構成にしたもので計測器間の特性の違い
による誤差をなくすことができ、また、検出器を小型化
することができる。

【０１０２】また、請求項５の発明によれば１つの信号
の入力に対し、２つの信号を出力する前置増幅器を備え
た構成にしたので、入射位置測定だけでなく、エネルギ
ー分布測定もできる。

【０１０３】さらに、請求項６の発明によれば光信号の
伝搬距離による損失をソフトウェアあるいはハードウェ
アで補正する構成にしたので、測定対象となる放射線、
あるいはある波長域の光パルスの入射位置によるエネル
ギー分布結果の差を低減することができる。

【０１０４】そして、請求項７の発明によればシンチレ
ーションファイバを複数本束状にし、それを検出部とす
る構成にしたので、入射した放射線、あるいはある波長
域の光パルスのシンチレーションファイバ内での螢光反
応の確率を上げることができ、受光素子に入力する光量
も上げることができる。

【０１０５】また、請求項８の発明によればシンチレー
ションファイバを複数本板状にまとめたファイバ板を検
出部とする構成にしたので、入射した放射線、あるいは
ある波長域の光パルスの入射位置を２次元で測定するこ
とができる。

【０１０６】さらに、請求項９の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、ファイバ板
を複数枚平行に配置しているので放射線あるいは波長域
の光パルスの飛跡を測定できる。

【０１０７】そして、請求項１０の発明におけるシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器は、ファイバ
板をファイバの方向を直交させて積層しているので、少
ない数の受光素子で放射線または光パルスの入射位置を
２次元で測定できる。

【０１０８】また、請求項１１の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバ前方に低エネルギーの放射
線を吸収する材料を配置するものである。このような構
成にすることで、シンチレーションファイバ内における
低エネルギーの放射線の反応確率と高エネルギーの放射
線の反応確率の差を小さくすることができ、放射線のエ
ネルギーに対する線量率の感度を平坦化できる。

【０１０９】また、請求項１２の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバ後方に高エネルギーの放射
線が後方散乱するような材料を配置するものである。こ
のような構成にすることで、シンチレーションファイバ
内における低エネルギーの放射線の反応確率と高エネル
ギーの放射線の反応確率の差を小さくすることができ、
放射線のエネルギーに対する線量率の感度を平坦化でき
る。

【０１１０】さらに、請求項１３の発明におけるシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレ
ーションファイバの材料として無機シンチレータ材を用
いたものである。このようにすることで、高エネルギー
の放射線のシンチレーションファイバ内の反応確率を高
めることができる。

【０１１１】また、請求項１４の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレー
ションファイバ、あるいは遅延用光ファイバの経路上に
光増幅器を備えたものである。このような構成にするこ
とで、ファイバ内での光の伝送損失を補うことができ、
測定範囲を拡大することができる。

【０１１２】また、請求項１５の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレー
ションファイバと光増幅器の間に波長シフタ材をドープ
したファイバを備えたものである。このような構成にす
ることで、シンチレーションファイバ内での螢光により
発生した光パルスの波長が光増幅器の増幅可能波長帯よ
り短くても、波長シフタにより光パルスの波長を光増幅
器の増幅可能波長帯までシフトすることができ、その結
果ファイバ内での光の伝送損失を補うことができ、測定
範囲を拡大することができる。

【０１１３】さらに、請求項１６の発明におけるシンチ
レーションファイバを用いた分布型検出器は、シンチレ
ーションファイバに放射線源を備えたものである。この
ように位置の基準とする放射線源を配置することで、放
射線、あるいはある波長域の光パルスの入射位置測定に
対する位置分解能を上げることができる。

【０１１４】また、請求項１７の発明におけるシンチレ
ーションファイバを用いた分布型検出器は、検出部とな
るシンチレーションファイバを可動式にするものであ
る。このようにすることで、測定範囲の拡大ができ、測
定対象となる放射線、あるいはある波長域の光パルスの
空間分布を測定することができる。

【０１１５】さらに、請求項１８の発明によれば微細加
工技術により、受光素子をファイバ端に埋め込んだ構成
にしたので検出器を小型化でき、また、ファイバ内を伝
送する光のファイバ端面での損失を低減することができ
るので、測定範囲の拡大ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す全体概略構成図で
ある。

【図２】この発明の実施例１を示す部分概略構成図で
ある。

【図３】この発明の実施例２を示す全体概略構成図で
ある。

【図４】この発明の実施例３における信号弁別回路の
例を示す図である。

【図５】この発明の実施例４における信号弁別回路の
例を示す図である。

【図６】この発明の実施例５における信号弁別回路の
例を示す図である。

【図７】この発明の実施例６を示す部分概略構成図で
ある。

【図８】この発明の実施例７を示す全体概略構成図で
ある。

【図９】この発明の実施例８を示す全体概略構成図で
ある。

【図１０】この発明の実施例９を示す全体概略構成図
である。

【図１１】この発明の実施例１０を示すシンチレーシ
ョンファイバ束の側面図と断面図である。

【図１２】この発明の実施例１１を示すシンチレーシ
ョンファイバ束の側面図と断面図である。

【図１３】この発明の実施例１２を示すシンチレーシ
ョンファイバ板の配置概略図である。

【図１４】この発明の実施例１３を示すシンチレーシ
ョンファイバ板の配置概略図である。

【図１５】この発明の実施例１４を示す部分概略構成
図である。

【図１６】この発明の実施例１５を示す部分概略構成
図である。

【図１７】この発明の実施例１６を示す部分概略構成
図である。

【図１８】この発明の実施例１７を示す部分概略構成
図である。

【図１９】この発明の実施例１８を示す部分概略構成
図である。

【図２０】この発明の実施例１９を示す断面図であ
る。

【図２１】この発明の実施例１９を示す断面図であ
る。

【図２２】この発明の実施例１９を示す断面図であ
る。

【図２３】この発明の実施例２０を示す断面図であ
る。

【図２４】この発明の実施例２０を示す断面図であ
る。

【図２５】この発明の実施例２１を示す断面図であ
る。

【図２６】この発明の実施例２１を示す断面図であ
る。

【図２７】この発明の実施例２３を示す部分概略構成
図である。

【図２８】この発明の実施例２４を示す部分概略構成
図である。

【図２９】この発明の実施例２５を示す部分概略構成
図である。

【図３０】この発明の実施例２６を示す部分概略構成
図である。

【図３１】この発明の実施例２７を示す部分概略構成
図である。

【図３２】この発明の実施例２７を示す部分概略構成
図である。

【図３３】この発明の実施例２８を示す断面図であ
る。

【図３４】この発明の実施例２９を示す断面図であ
る。

【図３５】従来のシンチレーションファイバを用いた
分布型検出器の全体概略構成図である。

【符号の説明】

１０１、１００１、２４０１放射線、あるいはある波
長域の光パルス、１０２ａ、１０２ｂ、３０１、４０
１、１７０３、１９０１、２００１、２２０１、２４０
２、３２０１シンチレーションファイバ、１０３、３
０２、４０２、１６０１、２４０５遅延用光ファイ
バ、１０４ａ、１０４ｂ、３０３、４０４、１２０２
ａ、１２０２ｂ、１２０２ｃ、１２０２ｄ、１２０２
ｅ、１２０２ｆ、１３０２、１４０２ａ、１４０２ｂ、
２４０６、２８０２ａ、２８０２ｂ、３００３、３１０
１受光素子、１０５ａ、１０５ｂ、３０４，５０１
前置増幅器、１０６ａ、１０６ｂ、３０５コンスタン
トフラクションディスクリミネータ１０７、３０７時
間波高変換器、１０８、５０３、６０２アナンログデ
ジタル変換器、１０９、５０４、６０３、７０４マル
チチャンネル波高分析器、１１０ａ、１１０ｂ、１００
６ａ、１００６ｂ、１００７ａ、１００７ｂ、２４０３
光パルス、３０６信号弁別回路、４０３反射
材、５０２増幅器、６０１演算回路、７０
１コインシデンス回路、７０２マルチチャンネル型
アナログデジタル変換器、７０３計算機、８０１、
９０１、１６０３シンチレーションファイバ束、１０
０２、１００３シンチレーションファイバ板、１００
４、１００５螢光点、１２０１、１３０１、１４０１
シンチレーションファイバ板、あるいは遅延用光ファ
イバ群、１３０３ａ、１３０３ｂ、１３０３ｃ、１３０
３ｄ、１３０３ｅ、１３０３ｆ、１４０３ａ、１４０３
ｂ、１４０３ｃ、１４０３ｄ、１４０３ｅ、１４０３ｆ
電気信号、１５０１遅延用光ファイバ束あるいは遅延
用光ファイバ板、１５０２シンチレーションファイバ
束あるいはシンチレーションファイバ板１６０２光ガイド、１７０１ａ，１７０１ｂ、１７０
１ｃ、１７０１ｄ放射線、１７０２ａ，１７０２ｂ、
１７０２ｃ、１７０２ｄ相互作用点、１７０４、１８
０１、２２０２、２３０１吸収材、１７０５、１８０
２、２００２、２１０１後方散乱材、２４０４半導
体光増幅器モジュール、２５０１波長シフト用ファ
イバ、２６０１ａ、２６０１ｂ光伝送用ファイバ、２
６０２ａ、２６０２ｂ支持材、２６０３ａ、２６０３
ｂレール付き駆動モータ、２７０１ａ、２７０１ｂ
Ｏ／Ｅ変換モジュール、２７０２ａ、２７０２ｂ、２８
０３ａ、２８０３ｂ、３００４、３１０３ケーブル、
２８０１ａ、２８０１ｂ、２９０１ａ、２９０１ｂ基
準放射線源、３００１コア部、３００２クラディ
ング部、３１０２接着剤、３２０２信号遅延回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線または特定の波長域の光パルスに
対して光パルスを発生するシンチレーションファイバ、
このシンチレーション光ファイバ端に接続され、前記光
パルスを検出する受光素子、この受光素子の出力信号を
増幅する増幅器、この増幅器の出力信号にもとづいて信
号のタイミングパルスを出力するタイミングパルス発生
回路、前記シンチレーションファイバの両方向に伝播す
る２つの光パルスの夫々にもとづく２つの前記タイミン
グ信号の時間差に比例した波高のパルス信号を発生する
時間波高変換器、この時間波高変換器の出力パルス波高
をデジタル化するアナログデジタル変換器、このアナロ
グデジタル変換器の出力信号を波高値別にカウントする
マルチチャンネル波高分析器および前記２つのタイミン
グ信号に前記時間波高変換器で測定可能な時間関係を与
える信号遅延手段を備え、前記時間差に基づいて放射線
または光パルスの入射位置を検出する分布型検出器にお
いて、前記信号遅延手段として、放射線または特定の波長の光
パルスに反応しない遅延用光ファイバを用いたことを特
徴とするシンチレーションファイバを用いた分布型検出
器。
【請求項２】前記受光素子を前記シンチレーションフ
ァイバの両端に備え、この２つの受光素子に対して前記
増幅器およびタイミングパルス発生回路を夫々２つ備
え、前記遅延用光ファイバを前記シンチレーションファ
イバの中央部に備え、前記時間波高変換器としてその２
つの入力端子に入力される入力信号に特定の順序を必要
としないものを用いたことを特徴とする請求項１に記載
のシンチレーションファイバを用いた分布型検出器。
【請求項３】前記シンチレーションファイバの一端に
前記遅延用光ファイバの一端を接続し、このシンチレー
ションファイバと遅延用光ファイバの夫々の他端を１つ
の受光素子に接続し、前記増幅器およびタイミング発生
回路を夫々１つ備えたことを特徴とする請求項１に記載
のシンチレーションファイバを用いた分布型検出器。
【請求項４】前記シンチレーションファイバの一端に
前記遅延用光ファイバの一端を接続し、この遅延用光フ
ァイバの他端に反射材を配置し、前記シンチレーション
ファイバの他端を受光素子に接続したことを特徴とする
請求項３に記載のシンチレーションファイバを用いた分
布型検出器。
【請求項５】前記２つの増幅器の少なくとも一方の増
幅器の出力を分岐し、分岐した出力信号にもとづいて前
記光パルスのエネルギースペクトルを測定するアナログ
デジタル変換器およびマルチチャンネル波高分析器を備
えたことを特徴とする請求項２に記載のシンチレーショ
ンファイバを用いた分布型検出器。
【請求項６】前記放射線または光パルスの入射位置情
報に基づいて、前記光パルスの伝搬距離による損失を補
正することを特徴とする請求項５に記載のシンチレーシ
ョンファイバを用いた分布型検出器。
【請求項７】前記シンチレーションファイバを複数本
束にしたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１
項に記載のシンチレーションファイバを用いた分布型検
出器。
【請求項８】前記シンチレーションファイバを複数本
板状にまとめたファイバ板を用いることを特徴とする請
求項１から７のいずれか１項に記載のシンチレーション
ファイバを用いた分布型検出器。
【請求項９】前記ファイバ板を複数枚平行に配置した
ことを特徴とする請求項８に記載のシンチレーションフ
ァイバを用いた分布型検出器。
【請求項１０】前記ファイバ板２枚をファイバの方向
を直交させて積層したものを少なくとも１組備えたこと
を特徴とする請求項８に記載のシンチレーションファイ
バを用いた分布型検出器。
【請求項１１】前記シンチレーションファイバ前方に
低エネルギー放射線の吸収材を配置したことを特徴とす
る請求項１から１０のいずれか１項に記載のシンチレー
ションファイバを用いた分布型検出器。
【請求項１２】前記シンチレーションファイバの後方
に高エネルギー放射線を後方散乱させる材料を配置した
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記
載のシンチレーションファイバを用いた分布型検出器。
【請求項１３】前記シンチレーションファイバの材料
として高原子番号の元素を含み比重の大きな無機シンチ
レーション材料を用いたことを特徴とする請求項１から
１２のいずれか１項に記載のシンチレーションファイバ
を用いた分布型検出器。
【請求項１４】前記シンチレーションファイバまたは
遅延用光ファイバの経路上に光増幅器を挿入したことを
特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のシ
ンチレーションファイバを用いた分布型検出器。
【請求項１５】前記光増幅器の入力側に波長シフタ材
をドープした光ファイバを挿入したことを特徴とする請
求項１４に記載のシンチレーションファイバを用いた分
布型検出器。
【請求項１６】前記シンチレーションファイバに較正
用の放射線源を備えたことを特徴とする請求項１から１
５のいずれかに記載のシンチレーションファイバを用い
た分布型検出器。
【請求項１７】前記シンチレーションファイバを移動
させる駆動機構を備えたことを特徴とする請求項１から
１６のいずれか１項に記載のシンチレーションファイバ
を用いた分布型検出器。
【請求項１８】前記シンチレーションファイバまたは
遅延用光ファイバの端面に前記受光素子を埋め込むこと
を特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の
シンチレーションファイバを用いた分布型検出器。