(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
γ線あるいは荷電粒子の入射により発光するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層の前記γ線あるいは前記荷電粒子の入射側に積層され、入射した熱中性子と核捕獲反応を起こして前記荷電粒子を生成する核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物を含む第１セル領域及び前記核捕獲反応材料を含まない第２セル領域と、が前記γ線あるいは荷電粒子の入射面に沿って、二次元的に分散配置された核捕獲反応層と、を備えたシンチレータユニットと、
前記シンチレータユニットの前記シンチレータ層側に配置され、前記第１セル領域及び前記第２セル領域のそれぞれに対応づけて発光量を検出可能な光センサアレイユニットと、
を備えた熱中性子検出装置。
【請求項２】
前記核捕獲反応層の入射側に積層され、防湿シール材として働き、高速中性子の入射により前記荷電粒子としての反跳陽子を生成する防湿シール層を備えた、
請求項１記載の熱中性子検出装置。
【請求項３】
入射した熱中性子と核捕獲反応を起こして荷電粒子を生成する核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物を含む第１セル領域と、前記核捕獲反応材料を含まない第２セル領域と、がγ線あるいは前記熱中性子の入射面に沿って、二次元的に分散配置されたシンチレータ層を備えたシンチレータユニットと、
前記シンチレータユニットに対向するように配置され、前記第１セル領域及び前記第２セル領域のそれぞれに対応づけて発光量を検出可能な光センサアレイユニットと、
を備えた熱中性子検出装置。
【請求項４】
前記シンチレータ層の前記γ線あるいは前記熱中性子の入射側に積層され、防湿シール材として働き、高速中性子の入射により前記荷電粒子としての反跳陽子を生成する防湿シール層を備えた、
請求項３記載の熱中性子検出装置。
【請求項５】
前記捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物をＬｉＦとして含む、
請求項１又は請求項３記載の熱中性子検出装置。
【請求項６】
前記第１セル領域と、前記第２セル領域とは、格子状に分散配置されている、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の熱中性子検出装置。
【請求項７】
前記第１セル領域及び前記第２セル領域は、所定の面積比率で設けられている、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の熱中性子検出装置。
【請求項８】
前記所定の面積比率は、１：１である、
請求項７記載の熱中性子検出装置。
【請求項９】
γ線あるいは荷電粒子の入射により発光するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層の前記γ線あるいは前記荷電粒子の入射側に積層され、入射した熱中性子と核捕獲反応を起こして前記荷電粒子を生成する核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物を含む第１セル領域及び前記核捕獲反応材料を含まない第２セル領域と、が前記γ線あるいは荷電粒子の入射面に沿って、二次元的に分散配置された核捕獲反応層と、
を備えたシンチレータユニット。
【請求項１０】
前記核捕獲反応層の入射側に積層され、防湿シール材として働き、高速中性子の入射により前記荷電粒子としての反跳陽子を生成する防湿シール層を備えた、
請求項９記載のシンチレータユニット。
【請求項１１】
前記捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物をＬｉＦとして含む、
請求項９又は請求項１０記載のシンチレータユニット。
【請求項１２】
γ線あるいは荷電粒子の入射により発光するシンチレータ層と、前記シンチレータ層の前記γ線あるいは前記荷電粒子の入射側に積層され、入射した熱中性子と核捕獲反応を起こして前記荷電粒子を生成する核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物を含む第１セル領域及び前記核捕獲反応材料を含まない第２セル領域と、が前記γ線あるいは荷電粒子の入射面に沿って、二次元的に分散配置された核捕獲反応層と、を備えたシンチレータユニットと、前記シンチレータユニットの前記シンチレータ層側に配置され、前記第１セル領域及び前記第２セル領域のそれぞれに対応づけて発光量を検出可能な光センサアレイユニットと、を備えた熱中性子検出装置と、
前記熱中性子検出装置の出力に基づいて、前記第１セル領域に対応する発光量と、前記第２セル領域に対応する発光量と、の差に基づいて、熱中性子線束を算出するデータ処理装置と、
を備えた熱中性子検出システム。
【請求項１３】
入射した熱中性子と核捕獲反応を起こして荷電粒子を生成する核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物を含む第１セル領域と、前記核捕獲反応材料を含まない第２セル領域と、がγ線あるいは前記熱中性子の入射面に沿って、二次元的に分散配置されたシンチレータ層を備えたシンチレータユニットと、前記シンチレータユニットに対向するように配置され、前記第１セル領域及び前記第２セル領域のそれぞれに対応づけて発光量を検出可能な光センサアレイユニットと、を備えた熱中性子検出装置と、
前記熱中性子検出装置の出力に基づいて、前記第１セル領域に対応する発光量と、前記第２セル領域に対応する発光量と、の差に基づいて、熱中性子線束を算出するデータ処理装置と、
を備えた熱中性子検出システム。
【請求項１４】
前記核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物をＬｉＦとして含む、
請求項１２または請求項１３記載の熱中性子システム。
【請求項１５】
前記シンチレータユニットを、前記光センサアレイユニットにおける前記第１セル領域の受光位置と、前記第２セル領域の受光位置とが交互に入れ替わるように、前記入射面に沿って前記光センサアレイユニットとは独立し、かつ、前記検出の動作と同期して駆動する駆動装置を備えた、
請求項１２乃至請求項１４のいずれか一項記載の熱中性子検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱中性子検出装置、シンチレータユニット及び熱中性子検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、腫瘍細胞のみを選択的に破壊する治療法として、ホウ素（１０Ｂ）と低エネルギー中性子との核反応を利用したホウ素中性子捕捉療法（BNCT：Boron  Neutron  Capture  Therapy）が知られている。
ところで、中性子は、研究分野により区分は異なるが、エネルギー（速度）によって、例えば大きく以下のように分類される。
・熱中性子    （〜０．５ｅＶ）
・熱外中性子  （０．５ｅＶ〜１０ｋｅＶ）
・高速中性子  （１０ｋｅＶ〜２０ＭｅＶ）
そして、上述したホウ素中性子捕捉療法には、熱中性子及び熱外中性子が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９０７５４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】石川正純  他５名、「中性子捕捉療法のための熱中性子リアルタイムモニタの開発」  放射線  Ｖｏｌ．３１  Ｎｏ．４（２００５）  ２７９頁〜２８５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱中性子は、周囲と熱平衡に達しており、常温（＝３００Ｋ）では平均速度２２００ｍ／秒、エネルギー０．０２５ｅＶ程度の低エネルギー粒子であり、しかも無電荷の粒子であるため、検出が困難である。
一般には、中性子を検出するために、核反応に伴う二次荷電粒子あるいは反跳荷電粒子に変換（コンバート）してその二次荷電粒子を検出する二次粒子検出法が用いられるが、治療法として用いる場合には、中性子の照射量（中性子線束の強度値）をより正確に把握することが望まれている。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱中性子の照射量（中性子線束：単位時間に単位面積を通過する中性子数）を２次元面で正確に把握できる熱中性子検出装置、シンチレータユニット及び熱中性子検出システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の熱中性子検出装置のシンチレータユニットは、γ線あるいは荷電粒子の入射により発光するシンチレータ層と、前記シンチレータ層の前記γ線あるいは前記荷電粒子の入射側に積層され、入射した熱中性子と核捕獲反応を起こして前記荷電粒子を生成する核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物を含む第１セル領域及び前記核捕獲反応材料を含まない第２セル領域と、が前記γ線あるいは荷電粒子の入射面に沿って、二次元的に分散配置された核捕獲反応層と、を備えている。
そして、光センサアレイユニットは、前記シンチレータユニットの前記シンチレータ層側に配置され、前記第１セル領域及び前記第２セル領域のそれぞれに対応づけて発光量を検出可能とされている。
さらに前記シンチレータユニットを、前記光センサアレイユニットにおける前記第１セル領域の受光位置と、前記第２セル領域の受光位置とが交互に入れ替わるように、前記入射面に沿って前記光センサアレイユニットとは独立し、かつ、前記検出の動作と同期して駆動する駆動装置を備えることにより、２次元面内もれなく熱中性子の照射量を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態の熱中性子計測システムの概要構成説明図である。
【図２】図２は、実施形態のシンチレータプレートの概要構成平面図である。
【図３】図３は、実施形態のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態のシンチレータプレートの詳細構成断面図である。
【図６】図６は、セル領域とフォトダイオードの配置関係を説明する図である。
【図７】図７は、セル領域に対応するシンチレータプレートの出力の一例の説明図である。
【図８】図８は、セル領域に対応するシンチレータプレートの出力の他の一例の説明図である。
【図９】図９は、実施形態の熱中性子検出処理の処理フローチャートである。
【図１０】図１０は、計測処理の説明図である。
【図１１】図１１は、輝度データ−熱中性子束変換テーブルの概念図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態のシンチレータプレートの概要構成平面図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態の変形例のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態の第１態様のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態の第２態様のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態の熱中性子計測システムの概要構成説明図である。
熱中性子計測システム１０は、入射された熱中性子、高速中性子及びγ線を検出可能な複数の第１セル領域ＣＬ１（詳細については後述）並びに高速中性子及びγ線を検出可能で熱中性子を透過可能な複数の第２セル領域ＣＬ２（詳細については後述）が交互に格子状（２次元的）に配置された検出面Ｐを有するシンチレータプレート１１と、シンチレータプレート１１の検出面Ｐを含む平面内でシンチレータプレート１１をシンチレータプレート１１の計測動作に同期して第１セル領域ＣＬ１と第２セル領域ＣＬ２とが交互に入れ替わるように駆動する駆動ユニット１２と、駆動ユニット１２を制御するとともに、シンチレータプレート１１の検出信号に対応する検出データに基づいて熱中性子線束に関するデータを算出するデータ処理装置１３と、データ処理装置１３の制御下でシンチレータプレート１１から検出データを読み出すとともに、データ処理装置１３との間のインタフェース動作を行うコントロール／インタフェースユニット１４と、を備えている。
【００１０】
上記構成において、シンチレータプレート１１及び駆動ユニット１２は、シンチレータプレートユニット１５を構成している。
【００１１】
ここで、シンチレータプレート１１に入射する熱中性子を生成する中性子源は、例えば陽子を加速し標的である7Ｌｉ又は9Ｂｅに衝突させて核反応を起こし中性子を発生させる加速器２１である。そして、この加速器２１から出射された中性子はモデレータ（減速材）２２により減速され、コリメータ２３により平行な中性子線束とされてシンチレータプレート１１に入射され、熱中性子線束密度の計測が行われるとともに、シンチレータプレート１１を透過した熱中性子は、治療に用いる場合には患者の患部に照射される。
【００１２】
次に、実施形態のシンチレータプレートの構成について説明する。
図２は、実施形態のシンチレータプレートの概要構成平面図である。
シンチレータプレート１１において、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２は、図２に示すように、格子状（市松模様状）に離散（分散）配置されている。また、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２は、平面視した場合に同一寸法とされており、その形状は、平行四辺形状（図２の場合、正方形状）とされている。さらに、以下の説明においては、第１セル領域ＣＬ１と第２セル領域ＣＬ２とを区別する必要が無い場合には、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２を一括してセル領域ＣＬと称するものとする。
【００１３】
図３は、実施形態のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
シンチレータプレート１１は、中性子線及び外来γ線が入射する検出面Ｐ側からシンチレータプレートの防湿シール材として働き、高速中性子の入射により反跳陽子を生成するとともに、熱外中性子は透過する防湿シール層３１と、核捕獲反応物質（例えば、６Ｌｉを含むＬｉＦ）が離散配置（例えば、格子状に配置）された核捕獲反応層３２と、を備えている。
【００１４】
さらにシンチレータプレート１１は、核捕獲反応層３２に入射した熱中性子の核捕獲反応により生成されたヘリウム原子核（４２Ｈｅ：α線）及びトリチウム（３Ｈ）並びに外来γ線、及び防湿シール層３１において生成された反跳陽子等が入射することによりそれらの入射エネルギーを光に変換するシンチレータ層３３と、シンチレータ層３３により変換された光を、アレイ状に配置された複数の光センサでそれぞれ受光して、セル領域ＣＬにそれぞれ対応する受光信号をインタフェースユニット１４に出力する光センサアレイユニット３４と、を備えている。
【００１５】
ここで、シンチレータ層３３上に防湿シール層３１及び核捕獲反応層３２が積層された領域が、熱中性子、高速中性子の一部、及びγ線を検出可能な第１セル領域ＣＬ１に相当し、シンチレータ層３３上に防湿シール層３１が積層された領域が、高速中性子の一部、及びγ線を検出可能な第２セル領域ＣＬ２に相当している。
【００１６】
上記シンチレータプレート１１の核捕獲反応層３２の作製にあたり、核捕獲反応物質は、蒸着され、あるいは、核捕獲反応物質が分解反応を起こさない溶媒に溶かして塗布、又は、核捕獲反応物質をパウダー状にして貼付け、されている。
【００１７】
続いて、本実施形態において、核捕獲反応物質として、６Ｌｉを含むＬｉＦを用いた理由について説明する。
一般に中性子の検出に利用される核反応としては、３Ｈｅ、１０Ｂ、６Ｌｉ及び２３５Ｕ原子核等を利用したものが知られている。
具体的には、例えば、以下の核反応式（１）〜（４）で表される核反応が挙げられる。
【００１８】
３Ｈｅ＋ｎ→３Ｈ＋ｐ＋０．８ＭｅＶ                …（１）
［吸収断面積５３２８barn］
１０Ｂ＋ｎ→７Ｌｉ＋４Ｈｅ＋２．３ＭｅＶ          …（２）
［吸収断面積３８３８barn］
６Ｌｉ＋ｎ→４Ｈｅ＋３Ｈ＋４．８ＭｅＶ            …（３）
［吸収断面積  ９４０barn］
２３５Ｕ＋ｎ→２  fission  fragments＋１９０ＭｅＶ  …（４）
［吸収断面積  ６８３barn］
【００１９】
ところで、原子核が中性子を吸収した後には、γ線（捕獲γ線）を放出することがあり、中性子検出シンチレータにとっては、不要のバックグランドノイズとなる。
しかしながら、（３）式で表される６Ｌｉの核反応においては、γ線が放出されることがない。そこで、本実施形態においては、（３）式で表される６Ｌｉの核反応を採用し、核捕獲反応層としてＬｉＦ層３２を用いることにより、バックグランドノイズを抑制し、より正確な計測を行えるようにしているのである。但し、このことは核捕獲反応層としてＬｉＦを限定するものではなく６Ｌｉを含む化合物であればよいことを意味する。
【００２０】
［１］第１実施形態
次に、実施形態のより具体例としての第１実施形態のシンチレータプレートの構成について説明する。
【００２１】
図４は、第１実施形態のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
シンチレータプレート１１は、防湿シール層３１として機能し、水素原子を多く含むポリエチレン系フィルム層３１Ａと、核捕獲反応層３２として機能し、ＬｉＦが格子状（市松模様）に離散配置されたＬｉＦ層３２Ａと、ＬｉＦ層３２Ａに入射した熱中性子の核捕獲反応により生成された荷電粒子であるヘリウム原子核（４２Ｈｅ：α線）及びトリチウム（３Ｈ）並びに外来γ線及びポリエチレン系フィルム層３１Ａにおいて生成された反跳陽子等が入射することによりそれらの入射エネルギーを光に変換するシンチレータ層３３と、光センサアレイユニット３４として機能するフォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａと、を備えている。
【００２２】
図５は、第１実施形態のシンチレータプレートの詳細構成断面図である。
図５においては、理解の容易のため、縮尺は一定とはしていない。
ここで、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａは、シンチレータ層３３により変換された光を、ガラス基板３５上にアレイ状に配置された複数のフォトダイオード（光センサ）３６でそれぞれ受光して、セル領域ＣＬにそれぞれ対応する受光信号をインタフェースユニット１４に出力している。フォトダイオード３６のピッチは、例えば、１４０μｍとされ、セル領域ＣＬ内にそれぞれ１０００から５０００個程度配置されている。
【００２３】
図６は、セル領域とフォトダイオードの配置関係を説明する図である。
図６においては、各フォトダイオード３６を識別するため、フォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤｎｎと表記している。
【００２４】
図６に示すように、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２に対応するフォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａには、フォトダイオード３６であるフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤｎｎが配置されており、その総数は、例えば、ｎ×ｎ個となっている。
【００２５】
従って第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２に対応するシンチレータプレート１１の出力としては、フォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤｎｎの出力の総和又は平均をとってもよいが、フォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤｎｎのうち、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２を代表するフォトダイオード３６の出力、あるいは、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２を代表するフォトダイオード群を構成しているフォトダイオード３６の出力の総和又は平均を用いても良い。
【００２６】
図７は、セル領域に対応するシンチレータプレートの出力の一例の説明図である。
また、図８は、セル領域に対応するシンチレータプレートの出力の他の一例の説明図である。
【００２７】
図７の例は、フォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤｎｎのうち、フォトダイオードＰＤｘの出力を第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２を代表する出力とした場合であり、図８の例は、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２を代表するフォトダイオード群ＰＤＧを構成している４個のフォトダイオード３６の出力の総和又は平均値を第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２を代表する出力とした場合のものである。
以上の説明は、一つまたは四つのフォトダイオード３６の出力を第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２を代表する出力とする場合のものであるが、シンチレータプレート、コントロール／インタフェースユニット１４あるいはデータ処理装置１３の処理能力に応じて適宜設定することが可能である。
【００２８】
また、第１実施形態のシンチレータプレート１１において、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの厚さＰＥは、１００μm未満とされている。
これは、厚さＰＥとして、十分な防湿効果を持つと共に、高速中性子の一部がポリエチレン系フィルム層３１Ａの水素原子核（反跳陽子）をはじき出すがほとんどの高速中性子及び熱外中性子は通過させ、熱中性子をその中で減衰散乱させない長さとするためである。
【００２９】
すなわち、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの厚さＰＥが厚すぎると熱中性子は減衰散乱の為に正しい強度・位置情報をもって次段のＬｉＦ層３２Ａに到達できない。したがって、熱中性子を正確に検出するにはポリエチレンフィルム層３１Ａの厚さＰＥとして例えば２５〜５０μmとすればよい。この場合、ほとんどの高速中性子、及び熱外中性子はポリエチレン系フィルム層３１Ａを通過する。
【００３０】
また、ＬｉＦ層３２Ａは、蒸着又は塗布されたＬｉＦ部分の厚さＬは、１０μｍ程度とされている。
厚さＬについては、ＬｉＦ層３２Ａを構成している６Ｌｉと熱中性子とが核捕獲反応を起こしてα線（Ｈｅ原子核）とトリチウム（３重水素核）を生成し、これら荷電粒子がシンチレータに入射し発光することとなるが、これら生成粒子の飛程がそれぞれおよそ１０μｍ、５０μｍなので、これらが確実にシンチレータ層３３内に入射できる距離とされている。１０μｍとしているのは一例であり、Ｌ＝１０〜５０μｍとすることが可能である。
【００３１】
また、シンチレータ層３３の厚さＳは、例えば、シンチレータの材料として、ＣｓＩ（Ｔｌ）を用いた場合には、５０〜３００μｍとされている。この厚さＳの値は、十分な発光が得られる厚さであり、経験的に求めたものである。なお、厚さＳは、厚すぎても発光量は、飽和する傾向にあるため、あまり厚くしても意味がなく、コスト的に不利になるだけであるので、適宜設定される。２次荷電粒子による発光が保証される範囲において、γ線に対する感度を下げることにより外来の不要γ線による発光輝度の影響を最小化できるため厚さＳは薄いほうが望ましい。例えば、Ｓ＝５０μｍ〜１００μｍとする。
【００３２】
次に第１実施形態の動作を説明する。
図９は、実施形態の熱中性子検出処理の処理フローチャートである。
データ処理装置１３から熱中性子検出の指示がなされると、コントロール／インタフェースユニット１４は、計測カウンタのリセットを行う（ステップＳ１１）。
【００３３】
この計測カウンタは、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２の輝度値（センサー感応値）の時間的揺らぎの影響を抑制するために複数回計測を行うためのものである。例えば、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２の輝度値測定時間を１ｍ秒〜１秒の範囲で適宜設定し、５回計測を行う場合には、初期値＝５が設定される。
【００３４】
図１０は、計測処理の説明図である。
続いてコントロール／インタフェースユニット１４は、計測を行う（ステップＳ１２）。そしてコントロール／インタフェースユニット１４は、計測カウンタの値を１減算する。
より具体的には、コントロール／インタフェースユニット１４は、時刻ｔ０に中性子の照射が開始されると、時刻ｔ１から所定計測時間が経過する時刻ｔ２までの期間、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２の積算光量をそれぞれ個別に取得する。
ここで、所定計測時間としては、フォトダイオードにおける取得輝度値が飽和しないで線形性が保たれる適切な時間が選ばれる（例えば、１ｍ秒〜１秒）。
【００３５】
ここで、入射対象とその挙動について第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２のそれぞれについて説明する。
【００３６】
まず、第１セル領域ＣＬ１について説明する。
第１セル領域ＣＬ１に入射した熱中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの熱中性子線に対する吸収断面積が小さいので、ポリエチレン系フィルム層３１Ａを透過し、ＬｉＦ層３２Ａに至り、核捕獲反応を起こして荷電粒子であるヘリウム原子核（４２Ｈｅ：α線）及びトリチウム（３Ｈ）が生成される。
【００３７】
生成されたヘリウム原子核及びトリチウムは、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００３８】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射した熱外中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａが薄いのでそのまま通過し、熱外中性子線のまま、ＬｉＦ層３２Ａ及びシンチレータ層３３を透過することとなる。
【００３９】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射した高速中性子線の一部は、ポリエチレンフィルム層３１Ａの水素原子核（反跳陽子）をはじき出し、はじき出された反跳陽子は、ＬｉＦ層３２Ａを透過し、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。しかしながらほとんどの高速中性子はポリエチレン系フィルム層３１Ａが薄いのでそのまま通過する。
【００４０】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａ及びＬｉＦ層３２Ａを透過して、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００４１】
次に第２セル領域ＣＬ２について説明する。
第２セル領域ＣＬ２に入射した熱中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの熱中性子線に対する吸収断面積が小さいので、ポリエチレン系フィルム層３１Ａを透過し、さらにシンチレータ層３３で発光することなく透過することとなる。したがって、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００４２】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射した熱外中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａが薄いのでそのまま通過し、シンチレータ層３３を発光することなく透過し、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００４３】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射した高速中性子線の一部は、第１セル領域ＣＬ１に入射した高速中性子線と同様に、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの水素原子核（反跳陽子）をはじき出し、はじき出された反跳陽子は、ＬｉＦ層３２Ａを透過し、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。しかしながらほとんどの高速中性子はポリエチレン系フィルム層３１Ａが薄いのでそのまま通過する。
【００４４】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射したγ線は、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線と同様に、ポリエチレン系フィルム層３１Ａ及びＬｉＦ層３２Ａを透過して、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００４５】
これらの結果、第１セル領域ＣＬ１においては、入射された熱中性子、高速中性子の一部及びγ線が検出可能となり、第２セル領域ＣＬ２においては、高速中性子の一部及びγ線を検出可能となっているのである。
【００４６】
ところで、上記計測時においては、駆動ユニット１２は、シンチレータプレート１１の検出面Ｐを含む平面内でシンチレータプレート１１をシンチレータプレート１１の計測動作に同期して、第１セル領域ＣＬ１と第２セル領域ＣＬ２とが交互に入れ替わるように駆動する。なお、中性子線量が時間的に安定していれば駆動周期は計測周期より長くてもよい。
【００４７】
したがって、実効的にシンチレータプレート１１の検出面Ｐの全域に第１セル領域ＣＬ１が設けられている場合の検出結果及びシンチレータプレート１１の検出面Ｐの全域に第２セル領域ＣＬ２が設けられている場合の検出結果を得られることとなり、シンチレータプレート１１の検出面Ｐのいずれの領域においても、熱中性子線束の強度を検出することが可能となっている。
【００４８】
次にコントロール／インタフェースユニット１４は、計測カウンタに基づいて所定回数の計測がなされたか否かを判別する（ステップＳ１３）。
【００４９】
上述の例の場合、計測を１回行った時点では、計測カウンタの値は初期値５から１減算した「４」であるので、所定回数の計測がなされていない（計測カウンタの値≠０）ので（ステップＳ１３；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１２に移行し、再び計測を行うこととなる。
【００５０】
ステップＳ１３の判別において、計測カウンタの値が０となっている場合には、所定回数の計測がなされたと判別し（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、コントロール／インタフェースユニット１４は、処理をステップＳ１４に移行する。
【００５１】
この時点において、コントロール／インタフェースユニット１４は、図１０に示すように時刻ｔ１〜時刻ｔ２のサンプリング期間ＴＳに対応する計測データＩｃ１１，Ｉｃ２１、時刻ｔ３〜時刻ｔ４のサンプリング期間ＴＳに対応する計測データＩｃ１２，Ｉｃ２２、時刻ｔ５〜時刻ｔ６のサンプリング期間ＴＳに対応する計測データＩｃ１３，Ｉｃ２３、時刻ｔ７〜時刻ｔ８のサンプリング期間ＴＳに対応する計測データＩｃ１４，Ｉｃ２４、時刻ｔ９〜時刻ｔ１０のサンプリング期間ＴＳに対応する計測データＩｃ１５，Ｉｃ２５の計５回分の計測データを取得している。ここで、計測データＩｃ１１〜Ｉｃ１５は、検出面Ｐ全域の各第１セル領域ＣＬ１における各輝度データとして表され、計測データＩｃ２１〜Ｉｃ２５は、検出面Ｐ全域の各第２セル領域ＣＬ２における各輝度データとして表されている。
そして、コントロール／インタフェースユニット１４により、５回分の計測データは順次、情報処理装置に転送されている。
【００５２】
これによりデータ処理装置１３は、次式により今回の各第１セル領域ＣＬ１における５回の計測データの平均値Ｉａｌｌおよび今回の各第２セル領域ＣＬ２における５回の計測データの平均値Ｉｆ＋γを算出する（ステップＳ１４）。
Ｉａｌｌ＝（Ｉｃ１１＋Ｉｃ１２＋Ｉｃ１３＋Ｉｃ１４＋Ｉｃ１５）／５
Ｉｆ＋γ＝（Ｉｃ２１＋Ｉｃ２２＋Ｉｃ２３＋Ｉｃ２４＋Ｉｃ２５）／５
なお、計測のリアルタイム性（即時性）をより重要視する場合は、計測カウンタの初期値を１とすることにより平均処理をしないで一回の計測処理としてもよい。
【００５３】
この場合において、各第１セル領域ＣＬ１における５回の計測データの平均値Ｉａｌｌは、シンチレータの検知面Ｐの各測定点に計測期間に入射した全ての熱中性子、高速中性子の一部、γ線による計測値に相当し、各第２セル領域ＣＬ２における５回の計測データの平均値Ｉｆ＋γは、シンチレータの検知面Ｐの各測定点に計測期間に入射した全ての高速中性子の一部、γ線による計測値に相当する。
【００５４】
そこで、データ処理装置１３は、シンチレータの検知面Ｐの各測定点に対して、熱中性子による実質的な計測値（ＮＥＴ値）に相当する輝度データＩｔｈを次式により求める（ステップＳ１５）。
Ｉｔｈ＝Ｉａｌｌ−Ｉｆ＋γ
【００５５】
図１１は、輝度データ−熱中性子束変換テーブルの概念図である。
続いてデータ処理装置１３は、図１１にその概念を示す、予め記憶していた輝度データＩｔｈ−熱中性子線束変換テーブルを参照して（あるいは変換関数を用いて）、熱中性子線束変換を行い熱中性子線束強度を算出する（ステップＳ１６）。
【００５６】
次にデータ処理装置１３は、セル領域ＣＬにそれぞれ対応づけて二次元的に熱中性子線束の強度を表示した２次元マッピング表示をディスプレイ１３Ａの表示画面に表示することとなる（ステップＳ１７）。
【００５７】
この二次元マッピング表示は、例えば、医療での中性子線による放射線治療の際に、治療前に患者、病巣種に応じて必要となる中性子線束強度の最適値を各部分ごとにシミュレーションにより求める治療計画を行う場合等に、実際に照射される線束強度を施術前に実施確認するためのＱＡ照射（Quality  Assurance）を、リアルタイムで二次元面での実際の中性子線束強度を求めて確認するのに用いられる。また第２セル領域ＣＬ２を通過する熱中性子線を使って放射線治療を行う際にも、リアルタイムで二次元面での実際の熱中性子線束強度を求めて確認することもできる。
【００５８】
この場合において、２次元マッピング表示は、ディスプレイ１３Ａの表示画面の所定の表示領域を格子状に分割し、各分割領域に熱中性子線束の強度値を数字で表示したり、色分け表示するようにしたりすることも可能である。
なお、２次元マッピング表示に変えて、熱中性子線束の強度値を高さとして表現した３次元マッピング表示を行うようにすることも可能である。
【００５９】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、２次元の検出対象領域の全域にわたって、熱中性子線の照射量（熱中性子線束の強度値）を時間の経過に従ってリアルタイムに正確に計測することができる。
【００６０】
［２］第２実施形態
次に、第２実施形態のシンチレータプレートの構成について説明する。
上記第１実施形態においては、シンチレータ層３３の上面にＬｉＦを蒸着又は塗布又は貼付けし、ポリエチレン層３１が積層された第１セル領域ＣＬ１と、シンチレータ層３３の上面に直接ポリエチレン層３１Ａが積層された第２セル領域ＣＬ２と、を設けていたが、本第２実施形態は、粉末状のシンチレータ材料に粉末状のＬｉＦを混合して、グリッド枠内に詰め込んだ第１セル領域ＣＬ１と、粉末状のシンチレータ材料を、グリッド枠内に詰め込んだ第２セル領域ＣＬ２と、を設けた場合の実施形態である。
【００６１】
図１２は、第２実施形態のシンチレータプレートの概要構成平面図である。
シンチレータプレート１１Ｂにおいて、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２は、図１２に示すように、グリッド枠４１により区画されて、格子状（市松模様）に離散（分散）配置されている。この場合においても、第１実施形態と同様に、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２は、平面視した場合に同一寸法とされている。
【００６２】
図１３は、第２実施形態のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
図１３において、図５と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
シンチレータプレート１１Ｂは、防湿シール層３１として機能する中性子線及び外来γ線が入射する検出面Ｐ側から高速中性子の入射により反跳陽子を生成するとともに、熱外中性子は透過するポリエチレン系フィルム層３１Ａと、ＬｉＦ粉末及びシンチレータ粉末が混合充填された核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａとシンチレータ粉末が充填されたシンチレータ部４２Ｂがグリッド枠４１により区画されて交互に離散配置（市松模様配置）されたシンチレータ層４２と、を備えている。
【００６３】
第２実施形態のシンチレータプレート１１Ｂにおいて、ポリエチレン系フィルム層３１Ａのー厚さＰＥは、第１実施形態と同様の理由により、１００μm未満とされている。
また、シンチレータ層４２の厚さＳ１は、例えば、シンチレータの材料として、ＣｓＩ（Ｔｌ）を用いた場合には、５０〜３００μｍとされている。この厚さＳ１の値は、十分な発光が得られる厚さであり、経験的に求めたものである。第１実施形態と同様に、厚さＳ１は、厚すぎても発光量は、飽和する傾向にあるため、あまり厚くしても意味がなく、コスト的に不利になるだけであるので、適宜設定される。２次荷電粒子による発光が保証される範囲において、γ線に対する感度を下げることにより外来の不要γ線による発光輝度の影響を最小化できるため厚さＳ１は薄いほうが望ましい。例えば５０μｍ〜１００μｍ。
【００６４】
次に第２実施形態の動作について、図１３及び再び図９を参照して説明する。
データ処理装置１３から熱中性子検出の指示がなされると、コントロール／インタフェースユニット１４は、計測カウンタのリセットを行う（ステップＳ１１）。
【００６５】
続いてコントロール／インタフェースユニット１４は、計測を開始する（ステップＳ１２）。そしてコントロール／インタフェースユニット１４は、計測カウンタの値を１減算する。
【００６６】
ここで、入射対象とその挙動について第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２のそれぞれについて説明する。
【００６７】
まず、第１セル領域ＣＬ１について説明する。
第１セル領域ＣＬ１に入射した熱中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの熱中性子線に対する吸収断面積が小さいので、ポリエチレンフィルム層３１Ａを透過し、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａに至り、核捕獲反応を起こして荷電粒子であるヘリウム原子核（４２Ｈｅ：α線）及びトリチウム（３Ｈ）が生成されて、発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００６８】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射した熱外中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Aが薄いのでそのまま通過し、熱外中性子線のまま、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａを透過することとなる。
【００６９】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射した高速中性子線の一部は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの水素原子核（反跳陽子）をはじき出し、はじき出された反跳陽子は、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａで発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。しかしながらほとんどの高速中性子はポリエチレン系フィルム層３１Ａが薄いのでそのまま通過する。
【００７０】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線は、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａで発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００７１】
次に第２セル領域ＣＬ２について説明する。
第２セル領域ＣＬ２に入射した熱中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの熱中性子線に対する吸収断面積が小さいので、ポリエチレン系フィルム層３１Ａを透過し、さらにシンチレータ部４２Ｂで発光することなく透過することとなる。したがって、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００７２】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射した熱外中性子線は、ポリエチレン系フィルム層３１Aが薄いのでそのまま通過し、シンチレータ部４２Ｂで発光することなく透過し、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００７３】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射した高速中性子線の一部は、第１セル領域ＣＬ１に入射した高速中性子線と同様に、ポリエチレン系フィルム層３１Ａの水素原子核（反跳陽子）をはじき出し、はじき出された反跳陽子は、シンチレータ部４２Ｂで発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。しかしながらほとんどの高速中性子はポリエチレン系フィルム層３１Aが薄いのでそのまま通過する。
【００７４】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射したγ線は、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線と同様に、ポリエチレン系フィルム層３１Ａを透過して、シンチレータ部４２Ｂで発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００７５】
これらの結果、第１セル領域ＣＬ１においては、入射された熱中性子、高速中性子の一部及びγ線が検出可能となり、第２セル領域ＣＬ２においては、高速中性子の一部及びγ線を検出可能となっているのである。
他の動作については、第１実施形態と同様である。
【００７６】
［２．１］第２実施形態の変形例
次に第２実施形態の変形例について説明する。
図１４は、第２実施形態の変形例のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
上記第２実施形態においては、平面視した場合、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２は、グリッド枠４１と同一寸法で１対１に対応しているだけであったが、本第２実施形態の変形例は、図１４に示すように、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２をそれよりさらに細かく区画する図中細実線で示すグリッド枠４５で構成した点が異なっている。なお、図中、太実線４１は、第１セル領域ＣＬ１と第２セル領域ＣＬ２との境界を示すものである。
これにより、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａを構成しているＬｉＦ粉末及びシンチレータ粉末、及びシンチレータ部４２Ｂを構成しているシンチレータ粉末を、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２の領域内で均等に充填することができ、より安定した測定が行える。
このグリッド枠４５のピッチは、例えば、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａを構成しているフォトダイオードのピッチ（例えば、１４０μｍ×１４０μｍ）に合わせる。なお、グリッド枠４５のピッチは、これに限られず、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２のピッチである、例えば１ｃｍ（＝ａ）×１ｃｍ（＝ｂ）未満、かつ、フォトダイオードのピッチの整数倍であって、第１セル領域ＣＬ１あるいは第２セル領域ＣＬ２が等しい数のグリッドで構成され、各セル領域ＣＬの開口率を下げすぎないように考慮すれば、適宜設定が可能である。
【００７７】
以上の説明のように、本第２実施形態（変形例も含む）によれば、第１実施形態と同様に、検出対象領域の全域にわたって、熱中性子線の照射量（熱中性子線束の強度値）を正確に計測することができる。
【００７８】
［３］第３実施形態
上記各実施形態においては、防湿シール層３１をポリエチレン系フィルムで設ける構成を採っていたが、本第３実施形態は、防湿フィルム層３１を水素原子核を含まない、すなわち高速中性子の入射により反跳陽子を生成しない材料、例えば、Ａｌ薄膜（＜５０μm）等で形成して防湿機能を持たせる場合の実施形態である。
［３．１］第１態様
図１５は、第３実施形態の第１態様のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
図１５において、図５と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
【００７９】
シンチレータプレート１１Ｃは、防湿シール層３１と同様に機能し、中性子線及びγ線を透過するＡｌ薄膜層３１Ａと、核捕獲反応層３２として機能し、ＬｉＦが格子状（市松模様）に離散配置されたＬｉＦ層３２Ａと、ＬｉＦ層３２Ａに入射した熱中性子の核捕獲反応により生成された荷電粒子であるヘリウム原子核（４２Ｈｅ：α線）及びトリチウム（３Ｈ）並びに外来γ線を光に変換するシンチレータ層３３と、光センサアレイユニット３４として機能するフォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａと、を備えている。
【００８０】
ここで、入射対象とその挙動について第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２のそれぞれについて説明する。
まず、第１セル領域ＣＬ１について説明する。
【００８１】
第１セル領域ＣＬ１に入射した熱中性子線は、ＬｉＦ層３２Ａで核捕獲反応を起こして荷電粒子であるヘリウム原子核（４２Ｈｅ：α線）及びトリチウム（３Ｈ）が生成される。
生成されたヘリウム原子核及びトリチウムは、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００８２】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射した熱外中性子線及び高速中性子線は、ＬｉＦ層３２Ａを透過し、さらにシンチレータ層３３を発光することなく透過することとなる。したがって、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００８３】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線は、ＬｉＦ層３２Ａを透過して、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００８４】
次に第２セル領域ＣＬ２について説明する。
第２セル領域ＣＬ２に入射した熱中性子線、熱外中性子線及び高速中性子線は、シンチレータ層３３で発光することなく透過することとなる。したがって、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００８５】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射したγ線は、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線と同様に、シンチレータ層３３で発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００８６】
これらの結果、第１セル領域ＣＬ１においては、入射された熱中性子及びγ線が検出可能となり、第２セル領域ＣＬ２においては、γ線を検出可能となっているのである。
したがって、これらの差をとれば、第１実施形態及び第２実施形態と同様に入射された熱中性子の中性子線束の強度値を求めることができる。
他の動作については、第１実施形態と同様である。
【００８７】
［３．２］第２態様
図１６は、第３実施形態の第２態様のシンチレータプレートの概要構成断面図である。
図１６において、図１３と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
シンチレータプレート１１Ｄは、ＬｉＦ粉末及びシンチレータ粉末が混合充填された核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａとシンチレータ粉末が充填されたシンチレータ部４２Ｂがグリッド枠４１により区画されて交互に離散配置（市松模様配置）されたシンチレータ層４２と、を備えている。
【００８８】
上記構成において、シンチレータ層４２の厚さＳ１は、例えば、シンチレータの材料として、ＣｓＩ（Ｔｌ）を用いた場合には、５０〜３００μｍとされている。この厚さＳ１の値は、十分な発光が得られる厚さであり、経験的に求めたものである。なお、厚さＳ１は、厚すぎても発光量は、飽和する傾向にあるため、あまり厚くしても意味がなく、コスト的に不利になるだけであるので、適宜設定される。二次荷電粒子による発光が保証される範囲において、γ線に対する感度を下げ、外来の不要γ線による発光輝度の影響を最小化できるため厚さＳ１は薄いほうが望ましい。例えば、５０μｍ〜１００μｍとされる。
【００８９】
ここで、入射対象とその挙動について第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２のそれぞれについて説明する。
まず、第１セル領域ＣＬ１について説明する。
【００９０】
第１セル領域ＣＬ１に入射した熱中性子線は、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａに至り、核捕獲反応を起こして荷電粒子であるヘリウム原子核（４２Ｈｅ：α線）及びトリチウム（３Ｈ）が生成されて、発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００９１】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射した熱外中性子線及び高速中性子線は、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａで発光することなく透過することとなる。したがって、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００９２】
また、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線は、核捕獲反応／シンチレータ部４２Ａで発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００９３】
次に第２セル領域ＣＬ２について説明する。
第２セル領域ＣＬ２に入射した熱中性子線は、シンチレータ部４２Ｂで発光することなく透過することとなる。したがって、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００９４】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射した熱外中性子線及び高速中性子線は、シンチレータ部４２Ｂで発光することなく透過することとなる。したがって、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより検出されることはない。
【００９５】
また、第２セル領域ＣＬ２に入射したγ線は、第１セル領域ＣＬ１に入射したγ線と同様に、シンチレータ部４２Ｂで発光を起こし、フォトダイオードセンサアレイユニット３４Ａにより受光されて検出がなされる。
【００９６】
これらの結果、第１セル領域ＣＬ１においては、入射された熱中性子及びγ線が検出可能となり、第２セル領域ＣＬ２においては、γ線を検出可能となっているのである。
したがって、これらの差をとれば、第１実施形態及び第２実施形態と同様に入射された熱中性子の中性子線束の強度値を求めることができる。
他の動作については、第１実施形態と同様である。
【００９７】
［４］第４実施形態
上記第１実施形態、第２実施形態において、防湿シール層３１として機能している、ポリエチレン系フィルム３１Ａの上に、同質の厚さおよそ２ｃｍのポリエチレン系層を貼り付けることにより、供給され検出対象となる中性子線が熱外中性子の場合の（熱外中性子モード）、熱外中性子線検出装置として構成することができる。
【００９８】
これは、厚さＰＥとして、ポリエチレン系層で熱外中性子を水素原子核との衝突により熱中性子化し、かつ、次段のＬｉＦ層３２Ａに到達できる距離としたためである。この場合、高速中性子の一部はポリエチレン系層の水素原子核（反跳陽子）をはじき出し、シンチレータ部で発光を起こすに至ること、またγ線はシンチレータ部で発光を起こすこと、は第１実施形態及び第２実施形態の時と同様である。
【００９９】
一方、熱中性子は厚いポリエチエン系層中で水素原子核との衝突によりさらに減衰、散乱を起こして核捕獲反応部（ＬｉＦ部）に至りバックグラウンドとしての発光を起こすが、このバックグラウンド発光輝度は、別途、熱中性子モードで熱中性子線のみを第４実施形態において測定しておき、実際の熱外中性子線計測時に得られたネットの熱中性子線測定値から減算すればよい。
【０１００】
第１セル領域ＣＬ１においては、熱中性子がポリエチレン系層でさらに減衰、散乱して入射するバックグラウンド熱中性子と、熱外中性子がポリエチエン系層で減速されて熱中性子化された熱中性子と、高速中性子の一部及びγ線が検出され、第２セル領域ＣＬ２においては、高速中性子の一部及びγ線が検出されることになる。他の動作については第１実施形態及び第２実施形態と同様である。
【０１０１】
［５］実施形態の変形例
上記実施形態においては、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２を格子状（市松模様）に離散配置していたが、第１セル領域ＣＬ１及び第２セル領域ＣＬ２をそれぞれライン状に配置し、ライン状の第１セル領域ＣＬ１と、ライン状の第２のセル領域ＣＬ２を交互に並列に並べてストライプ状に配置する構成とすることも可能である。この場合には、駆動ユニット１２は、ラインの延在方向と直交する（交差する）方向に駆動するようにすれば良い。
【０１０２】
以上の説明においては、第１セル領域ＣＬ１と第２セル領域ＣＬ２とを同形状で同数（＝同面積）設けていたが、面積比率が予めわかっていれば、異なる形状あるいは異なる数設けるようにすることも可能である。なお、この場合には、上記各実施形態と比較して、計算ファクターが増加することとなるため、検出精度、処理の容易さなどの観点からは、第１セル領域ＣＬ１と第２セル領域ＣＬ２とを同形状で同数とするのが好ましい。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【要約】
実施形態の熱中性子検出装置のシンチレータユニットは、γ線あるいは荷電粒子の入射により発光するシンチレータ層と、シンチレータ層のγ線あるいは荷電粒子の入射側に積層され、入射した熱中性子と核捕獲反応を起こして前記荷電粒子を生成する核捕獲反応材料としての６Ｌｉの化合物を含む第１セル領域及び前記核捕獲反応材料を含まない第２セル領域と、がγ線あるいは荷電粒子の入射面に沿って、二次元的に分散配置された核捕獲反応層と、を備え、光センサアレイユニットは、シンチレータユニットのシンチレータ層側に配置され、第１セル領域及び第２セル領域のそれぞれに対応づけて発光量を検出可能とされているので、第１セル領域に対応する発光量と、第２セル領域に対応する発光量との、差を求めることで、熱中性子の照射量（中性子線束）を正確に検出することが可能となる。さらにシンチレータユニットを、光センサアレイユニットにおける第１セル領域及び第２セル領域の受光位置が交互に入れ替わるように検出の動作と同期して駆動することで、２次元面内もれなく全面にわたって、熱中性子の照射量を検出できる。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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