JPH09184884A - 放射線検出器およびこれを用いた放射線分布測定器 - Google Patents

放射線検出器およびこれを用いた放射線分布測定器

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JPH09184884A
JPH09184884A JP34349095A JP34349095A JPH09184884A JP H09184884 A JPH09184884 A JP H09184884A JP 34349095 A JP34349095 A JP 34349095A JP 34349095 A JP34349095 A JP 34349095A JP H09184884 A JPH09184884 A JP H09184884A
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radiation detector
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建男 鳥居
Takehiko Emoto
武彦 江本
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中や狭隘な場所での放射線測定が困難だっ
た。 【解決手段】 光ファイバーのコアにシンチレータをド
ープしたSOF2と、ドープしない通常の光ファイバー
OF30を並べる。両者の同一側の端に光電子増倍管P
MT4,6をつなぐ。逆の端にはプリズム32をつな
ぎ、SOF2からOF30への光の伝搬経路を作る。放
射線源16から放射線が特定個所18に入射すると、光
の一部はPMT6に直接進み、一部はプリズム32を介
してPMT4に進む。これらの到達時間差とカウント値
から放射線の空間分布がわかる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は放射線検出器およ
び放射線分布測定器に関する。この発明は特に、シンチ
レータと光電変換手段を含み、放射線の検出、空間分布
の測定を行う放射線検出器および放射線分布測定器に関
する。
【0002】
【従来の技術】放射線検出器または放射線分布測定器
は、粒子加速器、原子炉施設、核燃料仕様施設等の放射
線計測、放射線管理、核物質の監視などに使用されてい
る。
【0003】図1は従来一般的な放射線分布測定器の構
成図である。この測定器はシンチレーション作用によっ
て放射線(例えばガンマ線)を一旦光として検出し、こ
れを電気信号に変換するもので、放射線の入射位置はT
OF法(Time Of Flight:飛行時間法)によって導出さ
れる。
【0004】[構成]同図において、シンチレーション
光ファイバー(以下SOF)2は、ある程度広い空間を
カバーするために、数メートル程度の細長いファイバー
である。幅は数ミリメートル程度の場合が多い。この両
端にはシンチレーション光を電気信号に変換する光電子
増倍管(以下PMT)4、6が設けられ、この場合は左
側のPMT4の経路に遅延器8が挿入されている。PM
T4、6の出力信号は(前者の場合は遅延器8を介し
て)時間波高変換器(以下TAC)10に入力される。
遅延器8の遅延は、たとえ放射線がPMT4に最も近い
位置に入射した場合でも、PMT6の出力がPMT4の
それよりも先にTAC10に到達するよう設定されてい
る。TAC10の変換結果は波高分析器(以下MCA)
12へ入力され、初期の放射線分布測定が行われる。な
お同図では、放射線が放射線源16からSOF2の特定
個所18に入射する様子が描かれている。
【0005】[動作]放射線が特定個所18に入射する
と、シンチレーション光が発生し、そのうちファイバー
の臨界角を超えるものがSOF2の両側に向けて伝搬す
る。これらの光はPMT4、6で電気信号に変換される
(このとき必要に応じて増幅される)。この段階ではP
MT4のほうが先に信号を出力するが、これは遅延器8
で十分遅らされるため、TAC10に到達するときは順
序が逆転する。PMT6から信号がTAC10に到達す
ると、これがトリガとなってTAC10で計時が開始さ
れ、遅延器8から信号が到達した時に計時が停止され
る。
【0006】この時間差と遅延器8に設定されている遅
延時間から、最初にシンチレーション光がPMT4およ
び6に到達したときの時間差がわかる。これから前記特
定個所18の位置が判明する。一方、そのときの波高
(これは放射線の計数値に比例する)はMCA12で分
析され、波高値(ch)を横軸、計数値(カウント)を
縦軸として、分析結果をプロットすることができる。図
2はMCA12の分析結果のプロット例を示す図であ
る。この図から放射線の空間分布を知ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上、従来の放射線分
布測定器によれば、以下の課題が考えられる。
【0008】(1)PMT4、6に電源を供給する必要
性から、測定器全体を水中に設置することが困難だっ
た。設置する場合は、別途防水機構を設ける必要があっ
た。
【0009】(2)全体の形状、とくに、PMT4、6
の径が一般にSOF2の径よりも大きいことから、測定
器を狭隘な場所に設置することが困難だった。
【0010】(3)長いSOF2の両端にPMT4、6
があるため、これらからの信号をTAC10に導くため
に長い信号ケーブルが必要となり、装置の設置スペース
の面で改善の余地があった。
【0011】[目的]本発明は上記の各課題を解決する
ことを目的とする。このために本発明の放射線検出器
は、2つのPMTをSOFの同一端側、好ましくは隣接
状態で配置するための方策を講じている。
【0012】
【課題を解決するための手段】放射線の放射線検出器
は、細長いシンチレータと、このシンチレータに沿って
配置される細長い導光手段と、シンチレータの一端(以
降この端を「折返端」という)とそれに近い前記導光手
段の一端(これも折返端)とを接続する接続手段と、シ
ンチレータが発した光の進路を曲げてその光を前記接続
手段を通過させ前記導光手段に導く光路変更手段と、シ
ンチレータの他端(光の目標方向であるため、以降「目
標端」という)に取り付けられた第一光電変換手段と、
導光手段の他端(これも目標端)において第一光電変換
手段に近接する位置に取り付けられた第二光電変換手段
とを含む。
【0013】この構成によれば、シンチレータから導光
手段へ折返端を通して光が伝わる。シンチレーション光
は、直接シンチレータの目標端に進む成分と折返端に進
む成分からなるが、後者も導光手段を経て目標端側に戻
ってくる。従って、2つのPMTを近接して配置するこ
とが可能となる。またこのとき、検出器の形状の特徴
は、折返端が検出器全体の突端部分になる点にある。
【0014】本発明の放射線検出器のある態様では、シ
ンチレータはシンチレーション光ファイバーであり、導
光手段は光ファイバーである。細長い形状を実現するた
めに適する素材だからである。
【0015】本発明の放射線検出器のある態様では、シ
ンチレータの折返端および導光手段の折返端は同一平面
上に位置するよう調整される。例えば、2本の鉛筆の
(削っていない)端を揃えるように、シンチレータと導
光手段の折返端の端面を揃えればよい。このとき接続手
段は、斜面部を両端面に接するプリズムであり、このプ
リズムが光路変更手段を兼ねる構成としてもよい。
【0016】本発明の放射線検出器では、接続手段がシ
ンチレータの折返端および導光手段の折返端を滑らかに
接続する透明部材であり、光路変更手段はこの透明部材
の周囲に形成された反射材であってもよい。透明部材と
しては、プラスチック、ガラスなどが考えられる。反射
材としては、透明部材に塗布した銀、透明部材の周囲に
立てられた鏡などがある。
【0017】一方、本発明の放射線分布測定器は、前記
いずれかの放射線検出器を構成の要部とし、さらに、前
記第一および第二光電変換手段によって変換された電気
信号の発生時間差を測定する計時手段を付加したもので
ある。これにより、いわゆるTOF法による放射線分布
を知ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】ここでまず本発明の放射線検出器
を説明し、しかる後にこれを用いた放射線分布測定器を
説明する。
【0019】1.放射線検出器 図3は本実施形態に係る放射線検出器100の構成図で
ある。同図において図1同等の構成には同一の符号を与
え、説明を省略する。
【0020】[構成]この検出器では、PMT4、6が
隣接している。SOF2の一端(目標端)にはPMT6
が接続されている。SOF2は光ファイバー(以下「O
F」という)のコアにシンチレータをドープしたもので
ある。OFの一例としてコア部はポリスチレン、クラッ
ド部はポリメチルメタアクリレート(PMMA)を採用
することができる。SOF2の長さは10メートル程度
まで、太さは数ミリメートルである。一方、PMT4に
は、シンチレータをドープしないOF30が接続されて
いる。SOF2とOF30の形状は全く同じである。
【0021】SOF2、OF30はPMT4、6を出た
ところで隣接するように軽い曲げが与えられている。こ
れらは隣接したまま目標端に延びる。SOF2とOF3
0の折返端の端面は、各ファイバーの側面に垂直な平面
であり、これらが同一平面上にくるよう調節されてい
る。両端面には、斜面部が隙間なく接触するように微小
なプリズム32が接続される。プリズム32の形状は、
SOF2から伝搬してきた光が反射してOF30の軸方
向に折り返すよう設計されている。なお、SOF2、O
F30、プリズム32は図示しない遮光材(黒いビニー
ルなど)によって覆われている。
【0022】[動作]放射線源16から放射線がSOF
2の特定個所18に入射すると、シンチレーション光が
発生する。シンチレータではないOF30の側では、当
然シンチレーション光は生じない。
【0023】シンチレーション光はSOF2の両側に向
けて伝搬する。PMT6には直接光が到達するが、PM
T4には、プリズム32で進路変更され、OF30を通
過した光が到達する。これらの光はPMT4、6で電気
信号に変換され、図示しない後段の回路によって所期の
処理がなされる。
【0024】2.放射線分布測定器 図4は本実施形態に係る放射線分布測定器200の構成
図である。この測定器は上述の放射線検出器100を用
いているが、同図では検出器のPMT4、6の部分のみ
を描いている。
【0025】[構成]PMT4、6から出力される電気
信号はそれぞれTAC10の「ストップ」「スタート」
に入力される。これらの入力はそれぞれ計時の停止、開
始指示となる。TAC10の出力はMCA12に入力さ
れる。
【0026】[動作]放射線の入射個所によらず、シン
チレーション光の経路は必ずPMT4に向かうもののほ
うが長い。例えば、特定個所18がSOF2のちょうど
中央だったとすると、特定個所18からSOF2内を経
てPMT6へ向かう経路(経路1とする)と特定個所1
8からプリズム32を経てPMT4へ向かう経路(経路
2とする)の長さについては、 経路1:経路2=1:3 が成り立つ(ここではプリズム32内の経路を無視す
る)。このため、TAC10で計時された到達時間差か
ら容易に特定個所18の位置がわかる。以降、波高の分
析を経て図2の分布が得られる。
【0027】本放射線測定器200(放射線検出器10
0)はその構成から以下の利点がある。
【0028】(1)水中の測定が容易となる 図5は本測定器による水中の放射線測定の様子を示す図
である。このように、SOF2とOF30の部分が突端
を形成し、PMT4、6が目標端側に集中して配設され
るため、従来困難だった測定が容易となる。
【0029】(2)狭隘な場所での測定が容易となる 図6は本測定器による狭隘な場所での放射線測定の様子
を示す図である。このように、SOF2とOF30を狭
い溝などに挿入することができる。
【0030】(3)装置設置スペースの改善 PMT4、6からTAC10に至る信号ケーブルが短
く、かつその長さも同等でよいためである。
【0031】(4)その他の利点 OF30が遅延器を兼ねるため、従来必須だった遅延器
も不要となる。
【0032】以上が放射線検出器100および放射線分
布測定器200の概要である。なお、本実施形態には以
下の改良または変形が考えられる。
【0033】1.光電変換部にPMTを用いたが、これ
はアバランシェ・フォトダイオード(APD)等で構成
してもよい。
【0034】2.SOF2とOF30の接続および光路
変更にプリズム32を用いたが、これは他の構成でもよ
い。図7は折返端の別の構成例を示す拡大図である。同
図に示す通り、ここでは両者の接続部材40として、ガ
ラスや別のOFなど透明な部材を採用し、この周囲に銀
などの反射膜42をコーティングしている。
【0035】3.図8は折返端のさらに別の構成図を示
す拡大図である。このように、SOF2、OF30の端
面を45°にカットし、ここに2枚の鏡50、51を立
ててもよい。この場合、SOF2とOF30隣接面を光
が横切るため、この部分をプラスチックシンチレータ接
合用の透明接着剤などによって接合しておくことが望ま
しい。
【0036】4.SOF2、OF30の素材として、プ
ラスチックの他に、石英系ガラスファイバーを用いるこ
とができる。プラスチック自体のOFの光の減衰長(1
/eに落ちる長さ)は一般に6メートル程度、石英ガラ
ス系ファイバーは20メートル程度あるため、用途に応
じて使い分ければよい。
【0037】5.本実施形態ではSOF2とOF30の
形状を同一としたが、これは必須ではない。両者の長さ
が違っても、その比さえわかればTOF法を使うことが
できるためである。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、水中や狭隘な場所での
放射線測定が容易となる。また、電気信号を伝える信号
ケーブル長を最短化することができる。さらに、従来必
須だった遅延器を不要とする。この結果従来の課題を解
決する、コンパクトで性能にも優れた放射線検出器およ
び放射線分布測定器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来一般的な放射線分布測定器の構成図であ
る。
【図2】 MCA12の分析結果のプロット例を示す図
である。
【図3】 実施形態に係る放射線検出器100の構成図
である。
【図4】 実施形態に係る放射線分布測定器200の構
成図である。
【図5】 本測定器による水中の放射線測定の様子を示
す図である。
【図6】 本測定器による狭隘な場所での放射線測定の
様子を示す図である。
【図7】 折返端の別の構成例を示す拡大図である。
【図8】 折返端のさらに別の構成例を示す拡大図であ
る。
【符号の説明】
2 SOF、4,6 PMT、10 TAC、12 M
CA、30 OF、32 プリズム、40 接続部材、
42 反射膜、50,51 鏡。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細長いシンチレータと、 前記シンチレータに沿って配置される細長い導光手段
    と、 前記シンチレータの一端とそれに近い前記導光手段の一
    端とを接続する接続手段と、 前記シンチレータが発した光の進路を曲げてその光を前
    記接続手段を通過させ前記導光手段に導く光路変更手段
    と、 前記シンチレータの他端に取り付けられた第一光電変換
    手段と、 前記導光手段の他端において第一光電変換手段に近接す
    る位置に取り付けられた第二光電変換手段と、 を含むことを特徴とする放射線検出器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の放射線検出器におい
    て、 前記シンチレータはシンチレーション光ファイバーであ
    り、前記導光手段は光ファイバーである放射線検出器。
  3. 【請求項3】 請求項1、2のいずれかに記載の放射線
    検出器において、 前記シンチレータの一端および前記導光手段の一端は同
    一平面上に位置するよう調整され、 前記接続手段は、斜面部を前記シンチレータの一端およ
    び前記導光手段の一端に接するプリズムであり、 このプリズムが前記光路変更手段を兼ねる放射線検出
    器。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の放射線
    検出器において、 前記接続手段は、前記シンチレータの一端および前記導
    光手段の一端を滑らかに接続する透明部材であり、 前記光路変更手段は、この透明部材の周囲に形成された
    反射材である放射線検出器。
  5. 【請求項5】 前記第一および第二光電変換手段によっ
    て変換された電気信号の発生時間差を測定する計時手段
    を請求項1〜4のいずれかに記載の放射線検出器に対し
    て付加し、放射線の分布を測定する放射線分布測定器。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1328597C (zh) * 2005-09-26 2007-07-25 中国科学院高能物理研究所 用于核成像装置的闪烁探测器
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