JPH10186034A - シンチレーションファイバを用いた放射線検出器 - Google Patents

シンチレーションファイバを用いた放射線検出器

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JPH10186034A
JPH10186034A JP8350170A JP35017096A JPH10186034A JP H10186034 A JPH10186034 A JP H10186034A JP 8350170 A JP8350170 A JP 8350170A JP 35017096 A JP35017096 A JP 35017096A JP H10186034 A JPH10186034 A JP H10186034A
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JP
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fiber
scintillation
radiation
radiation detector
scintillation fiber
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JP8350170A
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English (en)
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Toru Oka
徹 岡
Yoshikazu Tsudaka
良和 津高
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Priority to EP97111645A priority patent/EP0851242B1/en
Priority to ES97111645T priority patent/ES2238706T3/es
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/201—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using scintillating fibres

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 感度の向上、エネルギー特性の向上、測定放
射線量率の範囲拡大、長距離伝送化を図ることができる
放射線検出器を得る。 【解決手段】 放射線１０１に対し光パルスを発生する
シンチレーションファイバ１０２の片端または両端で、
上記シンチレーションファイバ１０２内に発生する光パ
ルスを検出することにより放射線情報を得る放射線検出
器において、上記シンチレーションファイバ１０２の周
りに、放射線１０１との相互作用により電子を放出する
散乱材１０３を配置する。

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、放射線管理区域
などのモニタリングが必要な環境において、放射線の入
射位置、あるいは放射線線量あるいは放射線線量率をシ
ンチレーションファイバを用いて検出する放射線検出器
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１６は例えば「放射線検出器とその応
用」要旨論文集（平成６年１月２６日、２７日、高エネ
ルギー物理学研究所）に示された、従来のシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器の構成を示すブロッ
ク構成図である。図において、１はコリメートされた放
射線、２ａ、２ｂは螢光により発生した光パルス、３は
シンチレーションファイバ、４ａ、４ｂはシンチレーシ
ョンファイバ３に接続された２つの受光素子、５ａ、５
ｂは２つの前置増幅器、６ａ、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、７は信号遅延回
路、８は時間波高変換器、９はアナログデジタル変換
器、１０は放射線分析器としてのマルチチャンネル波高
分析器である。
【０００３】次に動作について説明する。いま、１つの
放射線１がシンチレーションファイバ３に入射すると、
シンチレーションファイバ３内で蛍光が起こり、シンチ
レーションファイバ３の両端に光パルス２ａ、２ｂが伝
搬する。
【０００４】この２つの光パルス２ａ、２ｂが受光素子
４ａ、４ｂに入力されて電気パルス信号に変換され、コ
ンスタントフラクションデイスクリミネータ６ａ、６
ｂ、および信号遅延回路７を介して時間波高変換器８に
入力される。そして、各受光素子４ａ、４ｂに到達する
それぞれの時間の差に比例した波高を持った電気パルス
を、時間波高変換器８から出力し、このパルスはアナロ
グデジタル変換器９に入力される。
【０００５】なお、放射線１は１つだけでなく、いくつ
もシンチレーションファイバ３に入射するが、マルチチ
ャンネル波高分析器１０で波高弁別することにより放射
線１の入射位置がわかり、また、カウント数から放射線
線量率を検出することができる。
【０００６】なお、従来のシンチレーションファイバ３
は遮光用のチューブで覆われているのみで、単体で構成
されている。
【０００７】
【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放射線検出器ではシン
チレーションファイバ３は単体で構成されているため、
透過力の大きい放射線はシンチレーションファイバを透
過して相互作用確率が低く、放射線の検出感度が低いと
いう問題があった。また、シンチレーションファイバ自
体の伝送損失が大きいため、感度やエネルギー特性が悪
く、測定放射線量率範囲や長距離伝送に制限を受けてい
た。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、感度の向上、エネルギー特
性の向上、測定放射線量率の範囲拡大、長距離伝送化を
図ることができる放射線検出器を得ることを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の構成に
係るシンチレーションファイバを用いた放射線検出器
は、シンチレーションファイバを、放射線との相互作用
により電子を放出する散乱材の中、または上記散乱材の
周りに配置したものである。
【００１０】この発明の第２の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、複数本のシンチ
レーションファイバを、散乱材中または散乱材の周りに
配置したものである。
【００１１】この発明の第３の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、上記散乱材に溝
を設け、上記溝にシンチレーションファイバを埋め込む
ものである。
【００１２】この発明の第４の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、シンチレーショ
ンファイバと、シンチレーションファイバより伝送損失
の低い伝送用光ファイバとを接続したものである。
【００１３】この発明の第５の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、シンチレーショ
ンファイバと伝送用光ファイバを接続する際、それぞれ
のファイバの外径と等しい内径を持つパイプを、ファイ
バ端面とパイプ端面を揃えてそれぞれのファイバ端にか
ぶせ、これらパイプの外径に等しい内径を持つ１つの接
続用のパイプにそれぞれのパイプをはめ込み、各上記フ
ァイバ端面で接続したものである。
【００１４】この発明の第６の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、シンチレーショ
ンファイバと伝送用光ファイバを接続する際、それぞれ
のファイバの外径と等しい内径を持つパイプを、ファイ
バ端面とパイプ端面を揃えて各ファイバ端にかぶせ、こ
れらパイプの外径に等しい内径を持つ１つの接続用のパ
イプにそれぞれのパイプをはめ込み、各上記ファイバ端
面の間に集光機能を持った光学素子を挿入して接続した
ものである。
【００１５】この発明の第７の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、シンチレーショ
ンファイバと伝送用光ファイバを接続してなるファイバ
を、放射線検出部となるシンチレーションファイバの位
置をそれぞれ長さ方向にずらせて複数本配置したもので
ある。
【００１６】この発明の第８の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、シンチレーショ
ンファイバと伝送用光ファイバを接続してなるファイバ
において、放射線検出部となるシンチレーションファイ
バを含んだ部分にのみ散乱材が配置され、上記放射線検
出部からの光信号は散乱材を配置しない伝送用光ファイ
バにて伝送するものである。
【００１７】この発明の第９の構成に係るシンチレーシ
ョンファイバを用いた放射線検出器は、散乱材を不燃物
で、シンチレーションファイバを石英系材料で構成した
ものである。
【００１８】この発明の第１０の構成に係るシンチレー
ションファイバを用いた放射線検出器は、散乱材中また
は散乱材の周りに螺旋状にシンチレーションファイバを
配置したものである。
【００１９】この発明の第１１の構成に係るシンチレー
ションファイバを用いた放射線検出器は、散乱材中また
は散乱材の周りにシンチレーションファイバを配置し、
その周りに断熱テープを巻くものである。
【００２０】この発明の第１２の構成に係るシンチレー
ションファイバを用いた放射線検出器は、シンチレーシ
ョンファイバの周りに配置する散乱材を、異なる材質の
散乱材を組み合わせて用いるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による放
射線検出器の要部を示す概略構成図であり、（ａ）はシ
ンチレーションファイバの断面構成図、（ｂ）は側面構
成図である。図において、１０１は測定対象となる放射
線、１０２はシンチレーションファイバ、１０３は放射
線１０１との相互作用により電子を放出する散乱材、１
０４は放射線１０１と散乱材１０３との相互作用点、１
０５は相互作用点１０４から発生した電子、あるいは電
子と放射線、１０６は電子、あるいは電子と放射線１０
５の入射による蛍光点である。
【００２２】次に動作について説明する。上記のように
配置された放射線検出器に放射線１０１が入射した場
合、直接シンチレーションファイバ１０２と相互作用
し、シンチレーションファイバ１０２内で電子を放出さ
せ蛍光点１０６で蛍光を起こす放射線と、いったん散乱
材１０３と相互作用点１０４で相互作用し、電子、ある
いは電子と放射線１０５を放出し、その後にシンチレー
ションファイバ１０２と相互作用して蛍光を発生させる
放射線が存在する。
【００２３】散乱材１０３が存在しない場合、蛍光が起
こるためには放射線１０１はシンチレーションファイバ
１０２と直接相互作用しなければいけない。この場合、
放射線１０１の中にはシンチレーションファイバ１０２
と相互作用せずに透過してしまうものや、相互作用し電
子を放出したとしてもその電子のエネルギー全てをシン
チレーションファイバ１０２に付与せずシンチレーショ
ンファイバ１０２外に出てしまう電子もある。放射線検
出器の感度はシンチレーションファイバ１０２内での蛍
光をカウントできるかどうかで決定されるが、これは放
射線１０１がシンチレーションファイバ１０２と相互作
用する確率と、蛍光の発光量が計測器で検出できるかど
うかとで決まる。つまり、放射線１０１とシンチレーシ
ョンファイバ１０２との相互作用確率を上げる、または
相互作用によるシンチレーションファイバ１０２へのエ
ネルギー付与量を上げることで放射線検出器の感度を向
上させることができる。
【００２４】本実施の形態１ではシンチレーションファ
イバ１０２の周りに放射線との相互作用により電子を放
出する散乱材１０３、例えばポリエチレンを配置してい
るので、シンチレーションファイバ１０２と放射線１０
１が直接相互作用せずとも、相互作用点１０４から放出
された電子や放射線１０５と再びシンチレーションファ
イバ１０２が相互作用し蛍光を起こすことにより、上述
のように放射線１０１とシンチレーションファイバ１０
２の相互作用確率を上げることができる。また、散乱材
１０３の原子番号と放射線１０１のエネルギーによって
はシンチレーションファイバ１０２内で付与されるエネ
ルギーより大きなエネルギーを散乱材１０３に付与する
ことができる。散乱材１０３内で付与されたエネルギー
を十分シンチレーションファイバ１０２に伝えることが
できれば蛍光点１０６でのエネルギー付与、つまり蛍光
の発光量を散乱材１０３をシンチレーションファイバ１
０２の周りに配置しない場合よりも増加させることがで
きる。また、高原子番号の散乱材を用いた場合、放射線
との相互作用確率を増加させることができる。
【００２５】相互作用確率、蛍光の発光量を増加させる
ことで放射線検出器の感度向上と測定可能な最小放射線
量率を下げることができ、放射線量率範囲の拡大につな
がる。また、放射線検出器の放射線のエネルギーに対す
る感度を示すエネルギー特性は広いエネルギー範囲で感
度が一定に近いことが望まれるが、このエネルギー特性
は散乱材の材料を選択することで一定に近づけることが
可能となる。これがエネルギー特性の向上につながる。
さらに、シンチレーションファイバ内の蛍光量が増える
ことで計測器までの伝送を長距離化することが可能にな
る。
【００２６】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による放射線検出器の要部を示す概略構成図であ
る。上記実施の形態１では、シンチレーションファイバ
１０２の周りに配置された散乱材１０３には、貫通穴を
設けていなかったが、本実施の形態２では、図２のよう
に散乱材１０３に貫通穴２０１を設ける。このときシン
チレーションファイバ１０２に直接光が入らないよう、
遮光テープ２０２を設ける。このような構造にすること
で、直接シンチレーションファイバに入射する放射線１
０１が存在し、実施の形態１と同様な効果に加え、ファ
イバ位置により、感度、エネルギー特性、放射線量率範
囲を異ならせることが可能となる。この様な構成では、
高原子番号の散乱材を組み合わせることにより、高感度
と平坦なエネルギー特性とを両立させることができる。
【００２７】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による放射線検出器の要部を示す断面図である。散
乱材１０３中に複数本のシンチレーションファイバ１０
２を配置することで上記実施の形態１と同様な効果が得
られるが、シンチレーションファイバ１０２を複数本配
置しているので、さらに放射線とシンチレーションファ
イバ１０２とが相互作用する確率が増す。また、１つの
放射線が複数のシンチレーションファイバ１０２と相互
作用し、複数のシンチレーションファイバ内で蛍光が起
こった場合、複数本のシンチレーションファイバ１０２
をまとめてその片端あるいは両端にそれぞれ１つの光検
出器を接続しておけば１パルス当たりの受光量をかせぐ
ことができ、蛍光量が増すのと同等の効果が得られる。
【００２８】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４による放射線検出器の要部を示す断面図である。放
射線との相互作用により電子を放出する散乱材１０３に
溝４０１を設け、その溝４０１にシンチレーションファ
イバ１０２を埋め込む。散乱材１０３の周りにはシンチ
レーションファイバ１０２に外乱光が入り、対象放射線
に無関係な光と反応することがないように遮光テープ４
０２が施される。このような構造にすることで、シンチ
レーションファイバ１０２を外圧から保護することがで
き、敷設する際や敷設後の破損、破断を防ぐことができ
る。
【００２９】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５による放射線検出器の要部を示す概略構成図であ
る。図５において、５０１はシンチレーションファイバ
１０２より伝送損失の低い伝送用光ファイバであり、シ
ンチレーションファイバ１０２を用いた放射線検出部を
示している。伝送用光ファイバ５０１はシンチレーショ
ンファイバ１０２の片端あるいは両端に接続する。この
放射線検出部の片端あるいは両端には放射線により発生
したシンチレーション光を検出する計測器が接続され
る。また、伝送用光ファイバ５０１は放射線が入射して
も反応しないものとする。
【００３０】シンチレーションファイバは一般に伝送損
失が大きく、それ自体を単体で検出部として広範囲を測
定するのは困難である。それに対処するためにシンチレ
ーションファイバ１０２の周りに散乱材１０３を配置
し、さらに伝送用光ファイバ５０１を接続し、シンチレ
ーションファイバ１０２の長さを制限し、シンチレーシ
ョンファイバ１０２での伝送損失を抑える。
【００３１】伝送用光ファイバ５０１には伝送損失が小
さい石英系のファイバがよい。接続にはシリコン系の接
着剤を用いるか、JIS規格のF01型コネクタのような低接
続損失のコネクタを用いても良い。
【００３２】このような構造にすることで、実施の形態
１と同様の効果と、信号の更なる長距離伝送が可能とな
る。また、放射線検出部と計測部を遠隔に配置すること
ができ、遠隔測定が実現できる。
【００３３】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６による放射線検出器における、シンチレーションフ
ァイバと伝送用光ファイバとの接続方法を示す概略構成
図である。図６において、６０１はシンチレーションフ
ァイバ１０２、および伝送用光ファイバ５０１の外径と
それぞれ内径が等しい接続用のパイプである。また、こ
れらのパイプ６０１の外径は等しくしておく。６０２は
パイプ６０１の外径と等しい内径を持つ接続用のパイプ
である。シンチレーションファイバ１０２、伝送用光フ
ァイバ５０１、パイプ６０１、パイプ６０２の中心軸は
揃えておくことによりシンチレーションファイバ１０２
からの光は伝送用光ファイバに効率良く導かれる。
【００３４】まず工程１で、各パイプ６０１にシンチレ
ーションファイバ１０２、および伝送用光ファイバ５０
１をそれぞれ挿入し、パイプ６０１の端面とそれぞれの
ファイバ１０２、５０１の端面を揃えるように接着など
で固定する。
【００３５】工程２で、パイプ６０１を含んだシンチレ
ーションファイバ１０２と、パイプ６０１を含んだ伝送
用光ファイバ５０１とを、パイプ６０１の外径と等しい
内径を持つパイプ６０２にそれぞれ挿入する。このとき
それぞれのファイバ端面には光学接着剤を塗布してお
き、ファイバ端面同士が接着されるよう固定する。パイ
プ６０１および６０２の外径を極力細径にしておくこと
により、接続部を強固かつ小型化でき、シンチレーショ
ンファイバ１０２を散乱材中、あるいは散乱材の周りに
配置する際、邪魔にならず、機械的強度の向上が可能と
なる。
【００３６】実施の形態７．図７はこの発明の実施の形
態７による放射線検出器における、シンチレーションフ
ァイバと伝送用光ファイバとの接続方法を示す概略構成
図である。図７において、７０１はシンチレーションフ
ァイバ１０２と内径が等しい接続用のパイプ、７０２は
伝送用光ファイバ５０１の外径と内径が等しい接続用の
パイプである。７０３は一部分の内径がパイプ７０１の
外径と等しく、他の部分の内径がパイプ７０２の外径と
等しいパイプである。このときシンチレーションファイ
バ１０２、伝送用光ファイバ５０１、パイプ７０１、パ
イプ７０２、パイプ７０３の中心軸は揃えておくことで
シンチレーションファイバ１０２からの光は伝送用光フ
ァイバに効率良く導かれる。
【００３７】まず工程１で、パイプ７０１にシンチレー
ションファイバ１０２、パイプ７０２に伝送用光ファイ
バ５０１をそれぞれ挿入し、パイプ７０１、７０２の端
面とそれぞれのファイバ１０２、５０１の端面を揃える
ように接着剤などで固定する。
【００３８】工程２で、パイプ７０１を含んだシンチレ
ーションファイバ１０２とパイプ７０２を含んだ伝送用
光ファイバ５０１をパイプ７０３にそれぞれ挿入する。
このときそれぞれのファイバ端面には光学接着剤を塗布
しておき、ファイバ端面同士が接着されるよう固定す
る。パイプ７０１〜７０３の外径を極力細径にしておく
ことにより、接続部を強固かつ小型化でき、シンチレー
ションファイバを散乱材中、あるいは周りに配置する
際、邪魔にならず、機械的強度の向上が可能となる。
【００３９】実施の形態８．図８はこの発明の実施の形
態８による放射線検出器の要部を示す概略構成図であ
る。散乱材中、または散乱材の周りに（図示を省略）、
複数本のシンチレーションファイバ１０２を配置し、こ
れら複数本のシンチレーションファイバ１０２を伝送用
光ファイバ５０１とそれぞれ接続する場合、図８のよう
にシンチレーションファイバ１０２の位置を長さ方向に
ずらし、それぞれ長さ方向に重ならないように配置す
る。このような構造にすることで放射線検出部を広範囲
に配置することが可能となり、かつ、それぞれのシンチ
レーションファイバの長さを限定できるので、蛍光の伝
送損失を小さく抑えながら、広範囲での放射線監視が可
能となる。
【００４０】実施の形態９．図９はこの発明の実施の形
態９による放射線検出器の要部を示す概略構成図であ
る。複数本のシンチレーションファイバ１０２を配置
し、伝送用光ファイバ５０１とそれぞれ接続する場合、
上記実施の形態８ではシンチレーションファイバ１０２
をそれぞれ長さ方向に重ならないように配置したが、本
実施の形態９では図９のように、シンチレーションファ
イバ１０２を長さ方向にずらすが、それぞれ長さ方向に
重なるように配置する。このような構造にすることで放
射線検出部を広範囲に配置することが可能となるととも
に、重なっている部分で放射線１０１とシンチレーショ
ンファイバ１０２との相互作用確率が増すため、感度を
上げることが可能となる。
【００４１】実施の形態１０．図１０はこの発明の実施
の形態１０による放射線検出器の要部を示す概略構成図
である。複数本のシンチレーションファイバ１０２を配
置し、伝送用光ファイバ５０１とそれぞれ接続する場
合、実施の形態８、実施の形態９ではシンチレーション
ファイバ１０２の片端に伝送用光ファイバ５０１を接続
したが、放射線検出の方式によっては図１０のようにシ
ンチレーションファイバ１０２の両端に伝送用光ファイ
バ５０１を配置しても良い。図１０ではそれぞれのシン
チレーションファイバ１０２は長さ方向にずらし、それ
ぞれ長さ方向に重ならないように配置しているが、実施
の形態９と同様重なるように配置しても良い。このよう
な構造にすることにより、シンチレーションバの両方向
に伝送する蛍光を利用することができる。また、両端か
ら検出する蛍光パルスの時間差から、放射線の入射位置
を測定することもできる。
【００４２】実施の形態１１．本実施の形態では、上記
各実施の形態の構成の放射線検出器に対し、放射線との
相互作用により電子を放出する散乱材１０３を鉄や銅な
どの不燃物とし、シンチレーションファイバ１０２には
セリウムなどを充填した石英系材料を用いる。このよう
な構成にすることで、難燃性、高温仕様の放射線検出器
が実現できる。
【００４３】実施の形態１２．図１１はこの発明の実施
の形態１２による放射線検出器の要部を示す概略構成図
である。図において、１１０１は散乱材１０３の周りに
螺旋状に配置されたシンチレーションファイバ、または
シンチレーションファイバと伝送用光ファイバで構成さ
れたファイバである。
【００４４】次に動作について説明する。シンチレーシ
ョンファイバ１０２を含むファイバ１１０１を複数本、
直線状に散乱材中あるいは散乱材の周りに配置した場
合、放射線の入射方向により放射線検出部となるシンチ
レーションファイバ１０２の感度がそれぞれ異なってし
まう。これに対し、シンチレーションファイバ１０２を
含むファイバ１１０１を、図１１のように螺旋状に配置
することで、螺旋ピッチの間でそれぞれのシンチレーシ
ョンファイバ１０２の感度を均一化することができる。
また、螺旋状にシンチレーションファイバを配置するこ
とで散乱材１０３を含む放射線検出部に曲げ応力がかか
ってもシンチレーションファイバあるいは伝送用光ファ
イバのある位置への応力集中を回避することができる。
【００４５】実施の形態１３．図１２はこの発明の実施
の形態１３による放射線検出器の要部を示す断面図であ
る。図において、１２０１は断熱テープ、１２０２は遮
光用のプである。また、シンチレーションファイバ１０
２は散乱材１０３中に配置されている。
【００４６】次に動作について説明する。シンチレーシ
ョンファイバ１０２を含んだ散乱材１０３に遮光用のテ
ープを巻く場合、熱をかけて被覆する方法などが採られ
るが、このときシンチレーションファイバ１０２の軟化
点を越える場合が考えられ、このような場合シンチレー
ションファイバ１０２の特性が変化してしまうこともあ
りうる。そこで断熱テープ１２０１を、図のように、散
乱材１０３と遮光テープ１２０２との間に配置すること
で、上述のような熱に対するシンチレーションファイバ
１０２の特性変化あるいは変形を防ぐことができ、加え
て熱劣化の防止を可能とする。
【００４７】実施の形態１４．図１３はこの発明の実施
の形態１４による放射線検出器の要部を説明する断面構
成図および説明図である。図１３（ａ）において、１３
０１、１３０２、１３０３、１３０４は各々、シンチレ
ーションファイバ、１３０５は材質の異なる散乱材であ
る。本実施の形態では散乱材１０３に複数の溝を付け、
その中にシンチレーションファイバ１３０１〜１３０４
を挿入し、各シンチレーションファイバの周りに材質が
それぞれ異なる散乱材１３０５を配置している。
【００４８】各シンチレーションファイバ１３０１〜１
３０４の周りに配置する散乱材１３０５の材質（原子番
号や密度）をそれぞれ異ならせることで、各シンチレー
ションファイバ１３０１〜１３０４の感度（エネルギー
特性）を異ならせることが可能となる。この様子を図１
３（ｂ）に示す。曲線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、各シ
ンチレーションファイバ１３０１〜１３０４のエネルギ
ー特性である。各シンチレーションファイバ１３０１〜
１３０４の信号出力を異なる計測器で検出しても良い
が、全てのシンチレーションファイバ信号を１つの計測
器で検出しても良い。この場合、測定対象放射線に対す
るエネルギー特性は図１３（ｃ）のように、それぞれの
エネルギー特性を重畳したものになる。また、計測器は
放射線検出部の片端のみに接続しても良いが、両端に接
続する計測方式でも良い。この様な構成においては、材
質の異なる散乱材を適切に組み合わせることにより、平
坦な感度エネルギー特性を得ることができる。
【００４９】実施の形態１５．図１４（ａ）はこの発明
の実施の形態１５による放射線検出器における要部を示
す断面構成図、図１４（ｂ）（ｃ）は光の伝送状態を説
明する説明図である。図１４（ａ）において、１４０１
はシンチレーションファイバ１０２と伝送用光ファイバ
５０１の間に配置された集光機能を持った光学素子であ
る。この光学素子１４０１は例えば分布屈折率型レンズ
にすれば良い。光学素子とそれぞれのファイバ端面は光
学接着剤などで固定する。また、各ファイバ端にかぶせ
た接続用の各パイプ６０１の外径は等しくしておく。６
０２はそれぞれのパイプ６０１の外径および光学素子１
４０１の外径と等しい内径を持つパイプである。光学素
子１４０１、シンチレーションファイバ１０２、伝送用
光ファイバ５０１、パイプ６０１、パイプ６０２の中心
軸は揃えておく。
【００５０】図１４（ｂ）に示すように集光機能を持っ
た光学素子１４０１が配置されない場合、シンチレーシ
ョンファイバ１０２から伝送用光ファイバ５０１に光信
号が伝搬される際、光が伝送用光ファイバ５０１の開口
数より大きな角度で入射する場合がある。これはシンチ
レーションファイバ１０２の開口数が伝送用光ファイバ
５０１の開口数より大きな場合に起こるが、この様なと
きシンチレーションファイバ１０２から出射された光の
一部は伝送用光ファイバ５０１に閉じこめることができ
ず、伝送用光ファイバ５０１の外に出てしまい計測器ま
で到達しない。
【００５１】これに対し、図１４（ｃ）に示すように、
光の入射側の開口数が高く、出射側の開口数が低い集光
機能を持った光学素子１４０１をシンチレーションファ
イバ１０２と伝送用光ファイバ５０１の間に配置し、出
射側の開口数を伝送用光ファイバ５０１の開口数と整合
させておく。
【００５２】この様な構成にすることでシンチレーショ
ンファイバ１０２からの出射光のうち伝送用光ファイバ
５０１の開口数以上で出射した光でも、伝送用光ファイ
バ５０１の端面に到達するときには伝送用光ファイバ５
０１の開口数以内に収めることが可能となり、開口数の
違いによる損失を少なくすることができる。あるいは計
測器での光信号のカウント数つまり感度を向上させるこ
とができる。また、計測器までの伝送を長距離化するこ
とが可能になる。
【００５３】実施の形態１６．図１５はこの発明の実施
の形態１６による放射線検出器の要部を示す概略構成図
である。図１５において、１５０１は複数の伝送用光フ
ァイバを収めた伝送用光ファイバケーブルであり、１５
０２はシンチレーションファイバ１０２と散乱材１０３
を含んだ放射線検出部を示している。１５０３は散乱材
１０３の周りに配置されたシンチレーションファイバ、
またはシンチレーションファイバと伝送用光ファイバで
構成されるファイバである。伝送用光ファイバは放射線
が入射しても反応しないものとする。
【００５４】シンチレーションファイバは一般に伝送損
失が大きく、それ自体を単体で放射線検出部として広範
囲を測定するのは困難であるので、シンチレーションフ
ァイバに伝送用光ファイバを接続し、シンチレーション
ファイバの長さを制限しシンチレーションファイバでの
伝送損失を抑える。
【００５５】上記実施の形態５では伝送用光ファイバを
散乱材１０３中で接続したが、本実施の形態１６では放
射線検出部１５０２のみに散乱材１０３を配置し、それ
以外の伝送用光ファイバには散乱材１０３は配置しな
い。放射線検出部１５０２と伝送用光ファイバケーブル
１５０１とは多芯型コネクタなどで接続あるいは接着し
て接続する。
【００５６】このような構成にすることで、放射線検出
部１５０２と伝送用光ファイバケーブル１５０１の製造
工程を分離することができ、製造時間の短縮とコストの
低減が可能となる。また、伝送用光ファイバケーブル１
５０１には散乱材１０３を使用しないため、散乱材にか
かる費用を削減できる。
【００５７】また、実施の形態１と同様の効果と光信号
の更なる長距離伝送が可能となり、放射線検出部と計測
部を遠隔に配置することができ、遠隔測定が実現でき
る。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、この発明の第１の構成に
よれば、シンチレーションファイバを、放射線との相互
作用により電子を放出する散乱材の中、または散乱材の
周りに配置したので、感度向上、エネルギー特性の向
上、放射線量率範囲の拡大、長距離伝送が可能となり、
１システムで広範囲の環境モニタリングをより高精度に
行うことができ、コストの低減を図ることができる。
【００５９】また、この発明の第２の構成によれば、散
乱材中、または散乱材の周りにシンチレーションファイ
バを複数本配置したので、放射線に対しての反応確率が
より増大し、発生する光パルスの光量も増大するため、
さらに感度向上、エネルギー特性の向上、放射線量率範
囲の拡大、長距離伝送が可能となる。
【００６０】また、この発明の第３の構成によれば、放
射線との相互作用により電子を放出する散乱材に溝を設
け、その溝にシンチレーションファイバを埋め込むよう
にしたので、シンチレーションファイバを外圧から保護
でき、敷設する際や敷設後の破損、破断を防ぐことがで
き、機械的強度を上げることができる。
【００６１】また、この発明の第４の構成によれば、シ
ンチレーションファイバと、シンチレーションファイバ
より伝送損失の低い伝送用光ファイバとを接続したの
で、シンチレーションファイバで発生した光を長距離伝
送することが可能となり、光信号の更なる長距離伝送が
可能となり、より広範囲の監視を図ることができる。ま
た、検出部と計測部を遠隔に配置することができ、遠隔
測定が実現できる。
【００６２】また、この発明の第５の構成によれば、シ
ンチレーションファイバと伝送用光ファイバを接続する
際、それぞれのファイバの外径と等しい内径を持つパイ
プをそれぞれのファイバ端にかぶせ、ファイバ端面とパ
イプ端面を揃えるように配置し、これらのパイプの外径
に等しい内径を持つ１つの接続用のパイプにそれぞれの
パイプをはめ込み、ファイバ端面で接続する構成にした
ので、接続部を強固かつ小型化でき、シンチレーション
ファイバを散乱材中、あるいは周りに配置する際、邪魔
にならず、機械的強度の向上が可能となる。
【００６３】また、この発明の第６の構成によれば、シ
ンチレーションファイバと伝送用光ファイバを接続する
際、それぞれのファイバの外径と等しい内径を持つパイ
プをそれぞれのファイバ端にかぶせ、ファイバ端面とパ
イプ端面を揃えるように配置し、これらのパイプの外径
に等しい内径を持つ１つの接続用のパイプにそれぞれの
パイプをはめ込み、各ファイバ端面の間に集光機能を持
った光学素子を挿入して接続する構成にしたので、シン
チレーションファイバと伝送用光ファイバの開口数の違
いによる損失を低減させることが可能となり、感度向
上、エネルギー特性の向上、放射線量率範囲の拡大、長
距離伝送が可能となる。
【００６４】また、この発明の第７の構成によれば、複
数本のシンチレーションファイバと複数本の伝送用光フ
ァイバをそれぞれ接続し、放射線検出部となるシンチレ
ーションファイバをそれぞれ長さ方向にずらすように構
成したので、放射線検出部を広範囲に配置することが可
能となり、より広範囲の放射線監視が可能となる。
【００６５】また、この発明の第８の構成によれば、散
乱在中のシンチレーションファイバとシンチレーション
ファイバより伝送損失の低い伝送用光ファイバを接続す
るとき、シンチレーションファイバを含んだ放射線検出
部にのみ散乱材を配置し、放射線検出部からの光信号は
散乱材を配置しない伝送用光ファイバにて伝送するよう
にしたので、散乱材により発生するコストの低減、製造
工程の簡素化が可能となる。
【００６６】また、この発明の第９の構成によれば、放
射線との相互作用により電子を放出する散乱材を不燃物
とし、シンチレーションファイバに石英系材料を用いた
ので、難燃性、高温仕様の放射線検出器を実現すること
ができる。
【００６７】また、この発明の第１０の構成によれば、
シンチレーションファイバを、散乱材中、あるいは散乱
材の周りに螺旋状に配置したので、放射線の入射方向に
よる検出部の感度を均一化することができる。また、散
乱材を含む検出部に曲げ応力がかかってもシンチレーシ
ョンファイバあるいは伝送用光ファイバのある位置への
応力集中を回避することができ、機械的強度を増すこと
ができる。
【００６８】また、この発明の第１１の構成によれば、
散乱材中あるいは周りにシンチレーションファイバを配
置し、その周りに断熱テープを巻く構成にしたので、シ
ンチレーションファイバの熱に対する変形、劣化の抑制
を可能とする。
【００６９】また、この発明の第１２の構成によれば、
シンチレーションファイバ周りに配置する散乱材を、異
なる材質の散乱材を組み合わせて用いる構成にしたの
で、異なる位置に配置されたシンチレーションファイバ
のエネルギー特性を異ならせることができ、測定対象で
ある放射線のエネルギーに対する測定レンジを広くする
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による放射線検出器
の要部を示す概略構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による放射線検出器
の要部を示す概略構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による放射線検出器
の要部を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４による放射線検出器
の要部を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態５による放射線検出器
の要部を示す概略構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態６による放射線検出器
における、シンチレーションファイバと伝送用光ファイ
バとの接続方法を示す概略構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態７による放射線検出器
における、シンチレーションファイバと伝送用光ファイ
バとの接続方法を示す概略構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態８による放射線検出器
の要部を示す概略構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態９による放射線検出器
の要部を示す概略構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１０による放射線検
出器の要部を示す概略構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態１２による放射線検
出器の要部を示す概略構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１３による放射線検
出器の要部を示す断面図である。
【図１３】 （ａ）はこの発明の実施の形態１４による
放射線検出器の要部を説明する断面図、（ｂ）（ｃ）は
シンチレーションファイバのエネルギー特性を示す説明
図である。
【図１４】 （ａ）はこの発明の実施の形態１５による
放射線検出器における要部を示す断面構成図、（ｂ）
（ｃ）は光の伝送状態を説明する説明図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１６による放射線検
出器の要部を示す概略構成図である。
【図１６】 従来のシンチレーションファイバを用いた
放射線検出器の構成を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１，１０１ 放射線、２ａ，２ｂ 光パルス、３ａ，３
ｂ，１０２，１３０１，１３０２，１３０３，１３０
４，１１０１，１５０３ シンチレーションファイバ、
４ａ，４ｂ 受光素子、５ａ，５ｂ 前置増幅器、６
ａ，６ｂ コンスタントフラクションディスクリミネー
タ、７ 信号遅延回路、８ 時間波高変換器、９ アナ
ログデジタル変換器、１０ マルチチャンネル波高分析
器、１０３，１３０５ 散乱材、１０４ 相互作用点、
１０５ 電子・放射線、１０６ 蛍光点、２０１ 貫通
穴、２０２，４０２，１２０２ 遮光テープ、４０１
溝、５０１ 伝送用光ファイバ、６０１，６０２，７０
１，７０２，７０３ パイプ、１２０１ 断熱テープ、
１４０１ 光学素子、１５０１ 伝送用光ファイバケー
ブル、１５０２ 放射線検出部。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射線に対し光パルスを発生するシンチ
    レーションファイバの片端または両端で、上記シンチレ
    ーションファイバ内に発生する上記光パルスを検出する
    ことにより放射線情報を得る放射線検出器において、上
    記シンチレーションファイバを、放射線との相互作用に
    より電子を放出する散乱材の中、または上記散乱材の周
    りに配置したことを特徴とするシンチレーションファイ
    バを用いた放射線検出器。
  2. 【請求項２】 上記散乱材中または上記散乱材の周りに
    複数本のシンチレーションファイバを配置したことを特
    徴とする請求項１記載のシンチレーションファイバを用
    いた放射線検出器。
  3. 【請求項３】 上記散乱材に溝を設け、上記溝に上記シ
    ンチレーションファイバを埋め込むことを特徴とする請
    求項１記載のシンチレーションファイバを用いた放射線
    検出器。
  4. 【請求項４】 上記シンチレーションファイバと、シン
    チレーションファイバより伝送損失の低い伝送用光ファ
    イバとを接続したことを特徴とする請求項１記載のシン
    チレーションファイバを用いた放射線検出器。
  5. 【請求項５】 上記シンチレーションファイバと上記伝
    送用光ファイバを接続する際、それぞれのファイバの外
    径と等しい内径を持つパイプを、ファイバ端面とパイプ
    端面を揃えて各ファイバ端にかぶせ、これらパイプの外
    径に等しい内径を持つ１つの接続用のパイプにそれぞれ
    のパイプをはめ込み、各上記ファイバ端面で接続したこ
    とを特徴とする請求項４記載のシンチレーションファイ
    バを用いた放射線検出器。
  6. 【請求項６】 上記シンチレーションファイバと上記伝
    送用光ファイバを接続する際、それぞれのファイバの外
    径と等しい内径を持つパイプを、ファイバ端面とパイプ
    端面を揃えて各ファイバ端にかぶせ、これらパイプの外
    径に等しい内径を持つ１つの接続用のパイプにそれぞれ
    のパイプをはめ込み、各上記ファイバ端面の間に集光機
    能を持った光学素子を挿入して接続したことを特徴とす
    る請求項４記載のシンチレーションファイバを用いた放
    射線検出器。
  7. 【請求項７】 上記シンチレーションファイバと上記伝
    送用光ファイバを接続してなるファイバを、放射線検出
    部となるシンチレーションファイバの位置をそれぞれ長
    さ方向にずらせて複数本配置したことを特徴とする請求
    項４記載のシンチレーションファイバを用いた放射線検
    出器。
  8. 【請求項８】 上記シンチレーションファイバと上記伝
    送用光ファイバを接続してなるファイバは、放射線検出
    部となるシンチレーションファイバを含んだ部分にのみ
    散乱材が配置され、上記放射線検出部からの光信号を散
    乱材を配置しない伝送用光ファイバにて伝送することを
    特徴とする請求項４記載のシンチレーションファイバを
    用いた放射線検出器。
  9. 【請求項９】 上記散乱材を不燃物で、上記シンチレー
    ションファイバを石英系材料で構成したことを特徴とす
    る請求項１記載のシンチレーションファイバを用いた放
    射線検出器。
  10. 【請求項１０】 上記散乱材中または上記散乱材の周り
    に螺旋状にシンチレーションファイバを配置したことを
    特徴とする請求項１記載のシンチレーションファイバを
    用いた放射線検出器。
  11. 【請求項１１】 上記散乱材中または上記散乱材の周り
    にシンチレーションファイバを配置し、その周りに断熱
    テープを巻くことを特徴とする請求項１記載のシンチレ
    ーションファイバを用いた放射線検出器。
  12. 【請求項１２】 上記シンチレーションファイバの周り
    に配置する散乱材を、異なる材質の散乱材を組み合わせ
    て用いることを特徴とする請求項１記載のシンチレーシ
    ョンファイバを用いた放射線検出器。
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