(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる方向に向けて配置され、入射した放射線に反応してそれぞれ異なるエネルギーの特性Ｘ線を発生する板状の複数の第１のコンバータと、
前記特性Ｘ線を検出して前記エネルギーに比例した波高のパルス信号の列を出力するＸ線検出部と、
前記パルス信号の前記波高ごとの発生頻度分布を表すパルス波高分布を生成する波高分析部と、
前記第１のコンバータの向けられた方向と前記パルス波高分布とを用いて前記放射線の入射方向を求める演算部と
を備えることを特徴とする放射線入射方向検出器。
【請求項２】
前記複数の第１のコンバータは、
前記Ｘ線検出部を取り囲むように配列される
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線入射方向検出器。
【請求項３】
前記複数の第１のコンバータは、
前記Ｘ線検出部をリング状に取り囲むように配列される
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線入射方向検出器。
【請求項４】
前記複数の第１のコンバータは、
前記Ｘ線検出部を多重に取り囲むように配列される
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線入射方向検出器。
【請求項５】
前記入射した放射線は、
ガンマ線である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線入射方向検出器。
【請求項６】
前記Ｘ線検出部は、
特性Ｘ線に対する感度と比較してガンマ線に対する感度が低い
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線入射方向検出器。
【請求項７】
入射した中性子に反応してガンマ線を発生する第２のコンバータを前記第１のコンバータが向けられた方向に備え、
前記第１のコンバータに前記第２のコンバータから発生するガンマ線が入射する
ことを特徴とする請求項５に記載の放射線入射方向検出器。
【請求項８】
前記第２のコンバータは所定のエネルギー範囲の中性子に反応してガンマ線を発生する
ことを特徴とする請求項７に記載の放射線入射方向検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線が入射する方向を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛コリメータ等の放射線の遮蔽体を用いて特定の入射方向に感度を限定させた従来の放射線検出器では、一度の測定で一方向から入射する放射線しか測定できず、放射線の入射方向を検出するには複数回の測定を行う必要があった。これに対して、例えば特許文献１には、特定の入射方向に感度を限定した多数の放射線検出器を、球体中心から放射状に延ばした線が各放射線検出器の中心軸となるように配置し、一度の計測で多数の入射方向を同時に検出する放射線入射方向検出器が開示されている。また、例えば特許文献２には、３台の放射線検出器を用いて、各放射線検出器で検出する放射線のピーク強度比から放射線の入射方向を特定する放射線入射方向検出器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７０１１６（３頁２６〜２８行、図１）
【特許文献２】特開２００８−１３４２００（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の放射線入射方向検出器では、複数の放射線検出器を配置する必要があり、装置が大型化してしまうという問題があった。また、複数の放射線検出器の検出結果から放射線の入射方向を特定する必要があるため、扱う信号量が多く、入射方向を特定する演算処理の量が大きくなり、構成が複雑になってしまうという問題があった。
【０００５】
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、小型化が可能で、大規模な演算処理を必要としない放射線入射方向検出器を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明における放射線入射方向検出器は、互いに異なる方向に向けて配置され、入射した放射線に反応してそれぞれ異なるエネルギーの特性Ｘ線を発生する板状の複数の第１のコンバータと、特性Ｘ線を検出してエネルギーに比例した波高のパルス信号の列を出力するＸ線検出部と、パルス信号の波高ごとの発生頻度分布を表すパルス波高分布を生成する波高分析部と、第１のコンバータの向けられた方向とパルス波高分布とを用いて放射線の入射方向を求める演算部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明における放射線入射方向検出器は、互いに異なる方向に向けて配置された複数の第１のコンバータによって、入射した放射線をそれぞれ異なるエネルギーの特性Ｘ線に変換し、特性Ｘ線を検出してエネルギーに比例した波高のパルス信号の列を生成し、パルス信号の波高分布を生成し、第１のコンバータの向けられた方向と波高分布と用いて放射線の入射方向を求めるので、一度に多方向の放射線入射方向を検出でき、小型化が可能で、必要な演算処理量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１による放射線入射方向検出器の構成を表す図。
【図２】本発明の実施の形態１による放射線入射方向検出器において特性Ｘ線が検出される動作を説明するための図。
【図３】本発明の実施の形態１による放射線入射方向検出器において演算装置で生成される特性Ｘ線のエネルギー分布の一例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態１による放射線入射方向検出器において演算装置で生成されるガンマ線の入射方向の角度分布の一例を示す図。
【図５】本発明の実施の形態１による放射線入射方向検出器において特性Ｘ線が外部から入射する場合の動作を説明するための図。
【図６】本発明の実施の形態２による放射線入射方向検出器において特性Ｘ線が検出される動作を説明するための図。
【図７】本発明の実施の形態２による放射線入射方向検出器において演算装置で生成される特性Ｘ線のエネルギー分布の一例を示す図。
【図８】本発明の実施の形態２による放射線入射方向検出器において第１のコンバータの別の配置例を示す図。
【図９】本発明の実施の形態３による放射線入射方向検出器の構成図。
【図１０】本発明の実施の形態４による放射線入射方向検出器の構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による放射線入射方向検出器の構成を表す図である。放射線入射方向検出器は、Ｘ線検出部であるＸ線検出器１と、Ｘ線検出器１の筐体１００と、Ｘ線検出器１の周囲に互いに異なる方向に向けて配置された１２種類の第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌと、Ｘ線検出器１が出力するパルス信号を電気的に処理する信号処理回路１０１と、信号処理回路１０１で処理されたパルス信号の波高分布を生成する波高分析部である波高分析器１０２と、波高分析器１０２で生成されたパルス信号の波高分布からガンマ線の入射方向を求める演算部である演算装置１０３と、表示装置１０４とを備える。以下、図１を用いて本実施の形態の放射線入射方向検出器の動作の概略を説明する。なお、以下では特に放射性物質から放出されるガンマ線の入射方向を検出する場合について述べる。
【００１０】
放射性物質３から放出されたガンマ線４は、例えば第１のコンバータ２Ｃに入射し、第１のコンバータ２Ｃから特性Ｘ線５が発生し、発生した特性Ｘ線５はＸ線検出器１で検出される。Ｘ線検出器１は、特性Ｘ線５を検出する度に、検出した特性Ｘ線のエネルギーに比例した波高の微小なパルス信号を出力する。信号処理回路１０１は、Ｘ線検出器１からのパルス信号とノイズとを識別するための信号処理を行う。一般に、放射線計測においては、放射線を検出して生じた信号とノイズを識別するために、放射線検出器からの出力電荷量に閾値を設け、ノイズと信号の分離を行っている。信号処理回路１０１では、Ｘ線検出器１の出力パルスの大きさが所定の閾値を超えた場合のみ、パルス信号を増幅して、後段の波高分析器１０２に出力する。
【００１１】
波高分析器１０２は、信号処理回路１０１から出力されたパルス信号の列を受け取り、パルス信号の波高値を所定の分解能でＡ／Ｄ変換し、ヒストグラムメモリに格納することで、パルス信号の波高ごとの発生頻度分布を表すパルス波高分布を生成する。演算装置１０３は、波高分析器１０２で作成したパルス波高分布特性を基に、ガンマ線の入射方向または入射方向の角度分布を求める。表示装置１０４は、求められたガンマ線の入射方向または入射方向の角度分布を表示する。以上が、本実施の形態の放射線入射方向検出器の動作の概略である。以下、さらに詳細について説明する。
【００１２】
図２は、本実施の形態の放射線入射方向検出器において特性Ｘ線が検出される動作を説明するための図であり、図１に示す放射線入射方向検出器を上から見た断面図である。図２において、図１におけるものと同一の番号を付したものは同一のものである。以下、Ｘ線検出器１で特性Ｘ線が検出されるまでの動作について、図２を用いて説明する。Ｘ線検出器１の周囲に配置される第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌは、それぞれ異なる元素組成の材料により構成されている。第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌは、放射性物質３から放出されるガンマ線と光電効果を起こし、結果として特性Ｘ線を発生する。図２において、放射性物質３から放出されるガンマ線４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ第１のコンバータ２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに入射し、光電効果を起こして、特性Ｘ線５ａ、５ｂ、５ｃが発生する。表１は、代表的な元素の特性Ｘ線のエネルギーを示す表である。発生する特性Ｘ線のエネルギーは、表１に示すように材料の組成により異なるので、特性Ｘ線５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれ異なるエネルギーとなる。
【００１３】
【表１】
0005999064.tif 000002
【００１４】
光電効果が発生した場合、ガンマ線の運動エネルギーから電子の束縛エネルギーを引いた運動エネルギーを持つ電子が放出され、その放出された電子が占めていた軌道順位に、外側の軌道から電子が落ちてきて、その際の余剰エネルギーがＸ線として放出される。これが特性Ｘ線である。電子は物質中の透過力が低いため、光電効果によって発生する電子は、第１のコンバータで停止してしまうが、特性Ｘ線は、電子に比べ高い透過力を有するため、第１のコンバータから飛び出し、Ｘ線検出器１まで到達する。ここで、ガンマ線の入射方向に関係なく、特性Ｘ線の放出方向は等方となるため、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌで発生する特性Ｘ線の検出効率を高めるために、Ｘ線検出器１と第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを近接させて、Ｘ線検出器１の各位置から見た第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの立体角を大きくすることが望ましい。
【００１５】
特性Ｘ線５ａ〜５ｃは、Ｘ線検出器１で検出される。代表的な特性Ｘ線のエネルギーは、表１に示すとおり１００ｋｅＶ未満であるので、Ｘ線検出器１は１００ｋｅＶ未満の低いエネルギーのＸ線に対して高い感度を有していることが望ましい。一方で、Ｘ線検出器１は数１００ｋｅＶ以上の比較的高いエネルギーのガンマ線に対して、感度が低いまたは感度がないことが望ましい。例えば、一般的に、原子力発電所の事故などで環境中に放出される放射性物質は数１００ｋｅＶのエネルギーのガンマ線を放出するものが多く、Ｘ線検出器１が数１００ｋｅＶ以上のガンマ線に対して高い感度を有していると、放射線量が高い環境下ではＸ線検出器１の出力が飽和してしまい正確な測定ができなくなってしまう。Ｘ線検出器１として、数１００ｋｅＶ以上の比較的エネルギーの高いガンマ線に対して感度が低い、もしくは感度がないような特性のものを用いることで、放射線量が高い環境下においても、放射性物質が放出するガンマ線の影響を除去し、特性Ｘ線のエネルギーを効率よく測定することが可能となる。
【００１６】
Ｘ線検出器１には、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）や、ＣｄＴｅ半導体検出器等のように、１００ｋｅＶ未満の低いエネルギーのＸ線に対して高い感度を有し、数１００ｋｅＶ以上の比較的エネルギーの高いガンマ線に対して感度が低い放射線検出素子を利用することが望ましい。アバランシェフォトダイオードや、ＣｄＴｅ半導体検出器を用いることで、シンチレータを用いた放射線検出器と比較して小型化が可能となる利点もある。また、ヨウ化ナトリウムシンチレータのように数１００ｋｅＶ以上のガンマ線に感度を有する放射線検出器であっても、シンチレータの有感厚さが、シンチレータ中での数１００ｋｅＶ以上のガンマ線の飛程より十分薄ければ、数１００ｋｅＶ以上のガンマ線の感度が低下するため、Ｘ線検出器１として望ましい特性となる。なお、ヨウ化ナトリウムシンチレータを使用する場合には、特性Ｘ線のエネルギーが互いに近すぎないように第１のコンバータの材料を選択することが望ましい。
【００１７】
以下、Ｘ線検出器１で特性Ｘ線が検出されて以降の動作について述べる。Ｘ線検出器１は、特性Ｘ線を検出する度に、検出した特性Ｘ線のエネルギーに比例した波高を有するパルス信号を出力する。Ｘ線検出器１から出力されたパルス信号の列は、信号処理回路１０１を介して波高分析器１０２に入力される。波高分析器１０２は、パルス信号の波高値をＡ／Ｄ変換し、パルス波高分布を生成する。波高値のＡ／Ｄ変換においては、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌからの特性Ｘ線のエネルギーに対応する波高を識別できるだけの分解能は少なくとも必要となる。
【００１８】
ここで、Ｘ線検出器１は、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌからの特性Ｘ線のみではなく、Ｘ線検出器１が感度を有するエネルギー範囲の周辺からの放射線を検出する可能性がある。したがって、波高分析器１０２で生成されるパルス波高分布には、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌからの特性Ｘ線によるもの以外も含まれる可能性がある。演算装置１０３は、波高分析器１０２で生成されたパルス波高分布から、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌからの特性Ｘ線に対応する波高のものを抽出することで、特性Ｘ線の波高、すなわちエネルギー毎の検出頻度分布である特性Ｘ線のエネルギー分布を生成する。
【００１９】
図３は、演算装置１０３で生成される特性Ｘ線のエネルギー分布の一例である。図３において、横軸が検出された特性Ｘ線のエネルギー、縦軸が特性Ｘ線のエネルギー毎の検出頻度である計数値となる。図３の横軸のＡ〜Ｌは、Ｘ線検出器１の周囲に配置された第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌが放出する特性Ｘ線のエネルギーに対応している。次に、演算装置１０３は、特性Ｘ線のエネルギー分布を基に、ガンマ線の入射方向または入射方向の角度分布を求める。第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌが互いに異なる方向に向けて配置されているため、特性Ｘ線のエネルギーとガンマ線の入射方向が対応している。この対応を利用して、特性Ｘ線のエネルギー分布から、基準方向からの角度で表した入射方向ごとのガンマ線の入射頻度分布である角度分布への変換を行う。ここで、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの特性Ｘ線のエネルギーを昇順もしくは降順となるように選択しておけば、特性Ｘ線のエネルギー分布からガンマ線の入射方向の角度分布への変換が容易となる。
【００２０】
例えば、図２に示した例では１２種類の第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌは、水平方向の全周方向を均等に分割するように配置されており、第１のコンバータ２Ａが向けられた方向を基準方向として０度とすると、第１のコンバータ２Ｂが向けられた方向は３０度、第１のコンバータ２Ｃが向けられた方向は６０度、第１のコンバータ２Ｌが向けられた方向は３３０度となる。単純には、図３に示したエネルギー分布の横軸を角度に置き換えることで、ガンマ線の入射方向の角度分布に変換することができる。
【００２１】
図４は、演算装置１０３で生成されるガンマ線の入射方向の角度分布の一例であり、図３に示すエネルギー分布の横軸を入射方向に置き換えたものである。求められた角度分布を演算装置１０３から出力し、入射方向毎のガンマ線の入射頻度として表示装置１０４に表示しても良い。複数の方向からガンマ線が入射することが予想される場合や、ガンマ線が入射する方向がいくつあるのか不明の場合には、入射方向を１方向に特定して表示するよりも、入射方向の角度分布を表示することが有効である。この際、ノイズを除去するためのしきい値を設けて、入射頻度がしきい値以下の入射方向については、入射頻度を０として演算装置１０３から出力しても良い。
【００２２】
入射方向を１方向に特定する必要がある場合には、演算装置１０３はガンマ線の入射方向の角度分布を基に、ガンマ線の入射方向を特定する。ここで、最も単純な方法は、角度分布において頻度が最大となっている方向をガンマ線の入射方向とする方法である。例えば、図４では、第１のコンバータ２Ｃが向けられている６０度の方向の検出頻度が高いため、ガンマ線の入射方向を６０度と決定することができる。他にも、頻度分布の加重平均を利用する方法が考えられる。また、ガンマ線の入射方向の角度分布が、線源から見た第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの立体角に比例することを利用し、三角関数演算を用いて、線源から見た立体角に応じて入射方向の角度分布を補正し、ガンマ線の入射角度を決定することもできる。演算装置１０３で入射方向が特定された場合には、表示装置１０４は特定された入射方向を表示する。
【００２３】
次に、特性Ｘ線のエネルギー分布からガンマ線の入射方向の角度分布へ変換する別の方法について述べる。各方向からガンマ線が１本入射した場合に対して、第１のコンバータのそれぞれで生成される特性Ｘ線のＸ線検出器１での検出確率、すなわち応答関数を用いると、ある特定の第１のコンバータから放出される特性Ｘ線の検出数は式（１）のように表すことができる。式（１）において、iは入射方向を識別するための記号であり、jは第１のコンバータを識別するための記号である。また、Mjは第１のコンバータjから放出される特性Ｘ線の検出数である。Rijは方向iに存在する放射性物質からガンマ線が放出された場合に、第１のコンバータjから放出される特性X線を検出する確率であり、応答関数である。Siは方向iから入射するガンマ線の数であり、Nは検出するガンマ線の入射方向の数であり、第１のコンバータの数と等しい値である。よって、i、jともに１からＮまでの自然数となる。
【００２４】
【数１】
0005999064.tif 000003
【００２５】
応答関数Rijはあらかじめ算出、または実験などにより求めておくことが可能であり、Ｎ個の方向に対してあらかじめ求めておく。また、Mjは測定で得られる第１のコンバータからの特性Ｘ線のエネルギー分布である。式（１）を解くことでSiが求められ、特性Ｘ線のエネルギー分布からガンマ線の入射方向の角度分布を求めることができる。例えばアンフォールディング、逆行列演算、擬似逆行列演算、デコンボリューション、逆畳み込み積分等の逆問題演算手法を用いて式（１）を解くことで、ガンマ線の入射方向の角度分布を算出することが可能である。本実施の形態の放射線入射方向検出器は以上のように動作するのであるが、以下にて補足説明を行う。
【００２６】
本実施の形態の放射線入射方向検出器に入射するガンマ線は、第１のコンバータの材料と厚さによって決まる確率で、第１のコンバータを透過する場合もある。例えば図２において、ガンマ線４ａが第１のコンバータ２Ｂを透過し、第１のコンバータ２Ｋに入射して光電効果を起こして特性Ｘ線を発生する可能性もある。図３に示した特性Ｘ線のエネルギー分布の一例において、エネルギーＫの特性Ｘ線が検出されているのがこれに相当する。ガンマ線が第１のコンバータを透過する確率が低くなり、第１のコンバータで発生した特性Ｘ線がＸ線検出器１に入射する確率が向上するように第１のコンバータの材料と厚さを選択するのが一般的であり、このように構成することで、特性Ｘ線のエネルギー分布からガンマ線の入射方向の角度分布を求めるのが容易になる。ただし、演算装置１０３で得られる特性Ｘ線のエネルギー分布とガンマ線の入射方向との相関が取れるように構成されていれば、すなわち応答関数Rijがあらかじめ求められており、式（１）を解くことができれば、ガンマ線の入射方向は測定可能である。
【００２７】
また、図１において、Ｘ線検出器１の周囲に１２種類の第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを配置しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第１のコンバータの種類が２種類以上であれば何種類であっても良い。Ｘ線検出器１の周囲に配置する第１のコンバータの数が多ければ、ガンマ線の入射方向をより細かい角度分解能で検出することが可能となる。例えば、２種類の第１のコンバータを反対方向に向けて配置する場合には、前後、左右などの２方向での検出が可能となる。さらに、図１では、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌのそれぞれの面積を等しくしているため、Ｘ線検出器１から見た第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌのそれぞれが占める方位角は等しいが、Ｘ線検出器１と第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの幾何学的形状が把握できていれば、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの面積は必ずしも等しい必要はない。
【００２８】
また、図１において、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌをリング状に隙間無く配列しているが、Ｘ線検出器１と第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの幾何学的形状が正確に把握できていれば、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの間に隙間があっても良い。例えば、Ｘ線検出器１の前方空間のみを測定対象としたい場合は、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを半円上に配列しても良い。一方で、Ｘ線検出器１の周りに第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌをリング状に隙間無く配列することで、外部からの特性Ｘ線を遮蔽することができ、ガンマ線の入射方向の検出精度を高めることができる。
【００２９】
図５は、本実施の形態の放射線入射方向検出器において特性Ｘ線が外部から入射する場合の動作を説明するための図である。図５において、図２におけるものと同一の番号を付したものは同一のものである。図５において、放射性物質３の周囲に、例えば、Ｘ線検出器１の周囲に配置した第１のコンバータ２Ｃと同じ組成の構造物６があった場合、特性Ｘ線５ｂと同じエネルギーの特性Ｘ線５ｄが構造物６から放出されることになる。このとき、特性Ｘ線５ｄは第１のコンバータ２Ｃと異なる位置から放出されるノイズ成分となるため、特性Ｘ線５ｄを遮蔽することが望ましい。ここで、特性Ｘ線はエネルギーが低く、材料中での減衰が大きいため、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの厚さを、特性Ｘ線の透過率が十分低くなる厚さに調整することで、外部からの特性Ｘ線５ｄを遮蔽することができる。
【００３０】
次に、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの厚さを調整することで得られる効果について述べる。入射するガンマ線強度I0に対する透過するガンマ線強度Iの比で表されるガンマ線の透過率I／I0は、材料に固有な線減弱係数μと材料の厚さtとから式（２）のように決まるが、線減弱係数が材料ごとに異なるため、透過率が同じになるようにＸ線検出器１の周囲に配置する第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌ毎に厚さを調整することで、全ての方向から入射してくるガンマ線が光電効果を起こす確率を同じにでき、装置の角度依存性を無くすことができる。厚さtを線減弱係数μに反比例するように調整することで、ガンマ線の透過率I／I0を一定にすることができる。
【００３１】
【数２】
0005999064.tif 000004
【００３２】
一方、線減弱係数μは、同じ材料であってもガンマ線のエネルギーによっても異なるため、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの厚さを変更することで、感度の高い、すなわち光電効果によって発生した特性Ｘ線がＸ線検出器１で検出される確率の高いガンマ線のエネルギーを選択することが可能である。例えば、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを薄くするとエネルギーの高いガンマ線の感度が低くなり、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを厚くするとエネルギーの高いガンマ線の感度が高くなる。ガンマ線のエネルギーが高いほど線減弱係数μは小さくなり、同じ厚みに対して透過率が高くなる。したがって、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを薄くした場合は、エネルギーの高いガンマ線は第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌで光電効果を起こさず透過する割合が増えるため感度が低くなる。
【００３３】
これに対して、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを厚くした場合は、エネルギーが低いガンマ線は、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの内側まで侵入できず、ほとんどが第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの外側で光電効果を起こして特性Ｘ線を発生してしまう。この場合、エネルギーの低い特性Ｘ線は第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを透過できず、Ｘ線検出器１に到達できないため、エネルギーの低いガンマ線は計測できない。逆に、エネルギーの高いガンマ線は、コンバータの内側まで侵入できる割合が多くなるため、コンバータの内側で発生する特性Ｘ線の割合が高くなり、コンバータを透過しＸ線検出器１に到達する特性Ｘ線の割合が高くなる。このため、エネルギーの高いガンマ線の感度が高くなる。
【００３４】
例えば、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌにおいて、エネルギーの高いガンマ線の感度を高めるように厚くした第１のコンバータと、エネルギーの低いガンマ線の感度を高めるように薄くした第１のコンバータとが交互に配列されるように構成すると、ガンマ線の入射方向とエネルギーを同時に計測することも可能である。エネルギーの高いガンマ線の感度を高めた第１のコンバータからの特性Ｘ線の検出頻度と、エネルギーの低いガンマ線の感度を高めた第１のコンバータからの特性Ｘ線の検出頻度の比率から、入射しているガンマ線のエネルギーが推定できる。すなわち、第１のコンバータのそれぞれの厚さを配置に応じて調節することで、ガンマ線の入射方向に加えて、エネルギーも測定可能となる。また、高いエネルギーのガンマ線、低いエネルギーのガンマ線のそれぞれについて入射方向が測定できる。ただし、この場合には、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの厚さを調整して感度を均一にした場合に比べて角度分解能は低下する。
【００３５】
以上のように、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの厚さによって得られる効果、特性が異なる。使用目的に合わせて調整した厚さで、Ｘ線検出器１の周囲に互いに異なる方向に向けて、それぞれの材料組成が異なる複数種類の板状の第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌを配置することにより、ガンマ線の入射方向に応じて異なるエネルギー分布の特性Ｘ線を計測することができる。なお、図１において、信号処理回路１０１は、放射線入射角を極めて高い精度で検出するためには備えられることが望ましいが、省略することもできる。また、図１において、表示装置１０４も必須ではない。検出した放射線の入射方向を記録しておいて後で確認するような使用方法では、必ずしも表示装置を備えている必要はない。
【００３６】
本実施の形態の放射線入射方向検出器によれば、互いに異なる方向に向けて配置された複数の第１のコンバータによって、入射した放射線をそれぞれ異なるエネルギーの特性Ｘ線に変換し、特性Ｘ線を検出してエネルギーに比例した波高のパルス信号の列を生成し、パルス信号の波高分布を生成し、第１のコンバータの向けられた方向と波高分布と用いて放射線の入射方向を求めるので、一度に多方向の放射線入射方向を検出でき、小型化が可能で、必要な演算処理量を削減できる。また、本実施の形態の放射線入射方向検出器によれば、第１のコンバータの材料と配置を適切に選択することによって、Ｘ線検出器で検出される特性Ｘ線のエネルギー分布とガンマ線の入射方向の角度分布を一致させることができるため、アンフォールディング等の複雑な演算を必要とせずに、ガンマ線の入射方向を検出できる。
【００３７】
複数台の放射線検出器を使用する従来の放射線入射方向検出器では、装置が大型化してしまうとともに、放射線検出器の出力信号を処理する信号処理回路や、測定結果の演算処理が複雑になってしまう問題があった。本実施の形態の放射線入射方向検出器では、１台のＸ線検出器にて放射線の入射方向を検出するので、小型化が可能であるとともに、１台のＸ線検出器から出力される信号を扱えば良く、ノイズの影響を除去するための信号処理や、入射方向を演算するための演算処理の量を削減することができ、構成を簡単にすることができる。例えば、アンフォールディング等の複雑な演算を行う場合でも、扱う信号量が少なくなるのは演算処理の量を削減する上で大きな利点となる。
【００３８】
また、複数台の放射線検出器を使用する従来の放射線入射方向検出器では、原子力発電所の事故等で大量の放射性物質が環境中に拡散した場合のように、測定場所の放射線量が高い場合には、装置を構成する複数台の放射線検出器の全てで、放射線の検出数が増加し、出力が飽和してしまうため、放射線検出器間の相関が取れず、放射線の入射方向を特定できなくなる問題があった。本実施の形態の放射線入射方向検出器では、１台のＸ線検出器にて放射線の入射方向を検出するので、放射線検出器間の相関を取る必要もない。さらに、放射性物質から放出されるエネルギーの高いガンマ線に対して感度が低いＸ線検出器を用いることができ、測定場所の放射線量が高い場合でも、放射線検出器の出力が飽和せずに、放射線の入射方向を特定することができる。
【００３９】
一方で、コリメータを用いて、放射線検出器の角度応答を特定方向に限定し、単一の放射線検出器のみで放射線の入射方向を特定する従来の方式もあるが、この方式では、一度に一方向しか放射線の入射方向を検出できず、検出器周囲の広い立体角範囲において放射線の入射方向を特定するためには、多数回の測定が必要になってしまい、さらにコリメータにより装置の質量が大きくなる問題があった。ここで、コリメータとは、放射線の遮蔽効果が高い材料で構成され、特定の方向にのみ開口部がある放射線遮蔽体である。放射線は開口部のみを通過することができるため、放射線検出器の視野を限定することができる。本実施の形態の放射線入射方向検出器では、一度に多方向の放射線入射方向を測定でき、またコリメータを必要としないので軽量化が可能となる。小型化や軽量化により、例えばラジコン操作のヘリコプターなど、遠隔操作可能な小型の移動機に放射線入射方向検出器を搭載し、遠隔操作で地上または空中から測定することも容易となる。さらに、放射線入射方向検出器を人工衛星などに搭載して宇宙での観測に使用するような場合にも、小型化や軽量化は大きな利点となる。
【００４０】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による放射線入射方向検出器において特性Ｘ線が検出される動作を説明するための図であり、放射線入射方向検出器を上から見た断面図である。実施の形態１では、第１のコンバータ２Ａ〜２ＬをＸ線検出器１の周囲に１層のリング状に配列しているが、本実施の形態ではＸ線検出器１の周囲を２重に取り囲むように、第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄ、２１Ｋ、２１Ｌを２層のリング状に配列し、入射方向の検出分解能よりも少ない種類の第１のコンバータでガンマ線の入射方向を検出するように構成したものである。図６において、実施の形態１の図１におけるものと同一の番号を付したものは同一のものである。また、図示していないが、本実施の形態の放射線入射方向検出器は、実施の形態１と同様に信号処理回路１０１、波高分析器１０２、演算装置１０３、表示装置１０４を備えている。
【００４１】
Ｘ線検出器１の周囲には、外側に第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄ、内側に第１のコンバータ２１Ｋ、２１Ｌが２層のリング状に配列される。内側の第１のコンバータ２１Ｋ、２１Ｌは、円周を８分割するように交互に４つずつ配列され、外側に配列される第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄが向けられた方向を２分割するように配列される。第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄ、２１Ｋ、２１Ｌは、互いに異なる元素組成の材料により構成されている。ここで、各層のコンバータの厚さは、外部から入射するガンマ線の一部が内側の層に到達可能であり、外側の層で発生した特性Ｘ線がＸ線検出器１に到達可能なように調整されている。
【００４２】
以下、Ｘ線検出器１で特性Ｘ線が検出されるまでの動作について、図６を用いて説明する。放射性物質３から放出されるガンマ線４ａは、第１のコンバータ２０Ａに入射し、光電変換を起こし、結果として特性Ｘ線５ａを発生する。特性Ｘ線５ａは、第１のコンバータ２１Ｋを透過してＸ線検出器１に入射する。一方、放射性物質３から放出される別のガンマ線４ｂは、第１のコンバータ２０Ａを透過して第１のコンバータ２１Ｋに入射し、光電変換を起こし、結果として特性Ｘ線５ｂを発生する。特性Ｘ線５ｂは、Ｘ線検出器１に入射する。第１のコンバータ２０Ａと第１のコンバータ２１Ｋは異なる材料で構成されているので、特性Ｘ線５ａと特性Ｘ線５ｂのエネルギーは異なる。
【００４３】
このように外部から入射するガンマ線の一部は外側の層で光電変換を起こし、他の一部は内側の層で光電変換を起こし、結果として異なるエネルギーの特性Ｘ線の組み合わせが発生してＸ線検出器１に入射する。ガンマ線の入射方向に応じて、異なる組み合わせの特性Ｘ線が発生するように第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄ、２１Ｋ及び２１Ｌを配置し、Ｘ線検出器で検出した特性Ｘ線のエネルギー分布を求めることで、ガンマ線の入射方向を求めることができる。図６に示す例では、外側の層に４種類の異なる材料の第１のコンバータを配列し、内側の層で２種類の異なる材料の第１のコンバータを配列している。よって、外側の層で４種類の異なるエネルギーの特性Ｘ線が発生し、内側の層で２種類の異なるエネルギーの特性Ｘ線が発生し、これらの組み合わせでガンマ線の入射方向が８方向の分解能で検出可能となる。以上が、Ｘ線検出器１で特性Ｘ線が検出されるまでの動作となる。
【００４４】
以下、Ｘ線検出器１で特性Ｘ線が検出されて以降の動作について述べる。Ｘ線検出器１は、特性Ｘ線を検出する度に、検出した特性Ｘ線のエネルギーに比例した波高を有するパルス信号を出力する。Ｘ線検出器１から出力されたパルス信号の列は、信号処理回路１０１を介して波高分析器１０２に入力される。波高分析器１０２は、パルス信号の波高値をＡ／Ｄ変換し、パルス波高分布を生成する。演算装置１０３は、パルス波高分布から特性Ｘ線のエネルギー分布を生成する。ここまでの動作は上記実施の形態１におけるものと同様である。
【００４５】
図７は、本実施の形態の放射線入射方向検出器において、演算装置１０３で生成される特性Ｘ線のエネルギー分布の一例を示す図である。図７において、横軸が検出された特性Ｘ線のエネルギー、縦軸が特性Ｘ線のエネルギー毎の検出頻度である計数値となる。図７の横軸のＡ〜Ｄ、Ｋ、Ｌは、Ｘ線検出器１の周囲に配置した第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄ、２１Ｋ、２１Ｌが放出する特性Ｘ線のエネルギーに対応している。次に、演算装置１０３は、特性Ｘ線のエネルギー分布を基に、ガンマ線の入射方向を求める。ガンマ線の入射方向は、外側に配列した第１のコンバータと内側に配列した第１のコンバータとの組み合わせで決まる８方向から選択する。例えば、エネルギーＡ〜Ｄに対応する計数値のいずれが最大となるかと、エネルギーＫ、Ｌに対応する計数値のいずれが大きいかとによって、８方向のうちの１方向を選択する。
【００４６】
図７のエネルギー分布では、エネルギーＡ〜ＤのうちエネルギーＡの計数値が最大となるので、第１のコンバータ２０Ａが向けられた方向が候補として選択される。さらに、エネルギーＬに対応する計数値よりもエネルギーＫに対応する計数値が大きいので、第１のコンバータ２０Ａと第１のコンバータ２１Ｋとの両方が向けられた方向が選択され、検出された入射方向となる。表示装置１０４は検出された入射方向を表示する。図６に示す構成例では、６種類の第１のコンバータを用いて８方向の分解能でガンマ線の入射方向を検出している。
【００４７】
Ｘ線検出器１の周りに２層のリング状に配列する第１のコンバータは、別の配列とすることもできる。図８は、本実施の形態の放射線入射方向検出器における第１のコンバータの別の配置例を示す図である。Ｘ線検出器１の周囲には、外側に第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄ、内側に第１のコンバータ２１Ａ〜２１Ｄが２層のリング状に配列される。第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄは、互いに異なる元素組成の材料により構成されている。また、第１のコンバータ２１Ａ〜２１Ｄも、互いに異なる元素組成の材料により構成されている。一方、第１のコンバータ２０Ａと２１Ａ、２０Ｂと２１Ｂ、２０Ｃと２１Ｃ、２０Ｄと２１Ｄは、同じ元素組成の材料により構成されている。ここで、各層のコンバータの厚さは、外部から入射するガンマ線の一部が内側の層に到達可能であり、外側の層で発生した特性Ｘ線がＸ線検出器１に到達可能なように調整されている。
【００４８】
放射性物質３から放出されるガンマ線４ａは、第１のコンバータ２０Ａに入射し、光電変換を起こし、結果として特性Ｘ線５ａを発生する。特性Ｘ線５ａは、第１のコンバータ２１Ｃを透過してＸ線検出器１に入射する。一方、放射性物質３から放出される別のガンマ線４ｂは、第１のコンバータ２０Ａを透過して第１のコンバータ２１Ｃに入射し、光電変換を起こし、結果として特性Ｘ線５ｂを発生する。特性Ｘ線５ｂは、Ｘ線検出器１に入射する。ガンマ線の入射方向に応じて、異なるエネルギーの特性Ｘ線の組み合わせが発生するように第１のコンバータ２０Ａ〜２０Ｄ及び２１Ａ〜２１Ｄを配置し、Ｘ線検出器１で検出した特性Ｘ線のエネルギー分布を求めることで、ガンマ線の入射方向を求めることができる。図８に示す配置例では、外側の層の４種類の第１のコンバータと、内側の層の４種類の第１のコンバータとで、８つの組み合わせを作ってガンマ線の入射方向を検出可能としている。
【００４９】
なお、図８の配置例では、例えば、外側の層の第１のコンバータ２０Ａからの特性Ｘ線と内側の層の第１のコンバータ２１Ｃからの特性Ｘ線との組み合わせと、外側の層の第１のコンバータ２０Ｃからの特性Ｘ線と内側の層の第１のコンバータ２１Ａからの特性Ｘ線との組み合わせとを識別する必要があるが、隣接する第１のコンバータも考慮すると識別は可能となる。上記では、基本的な動作原理を説明するために、第１のコンバータ２０Ａで発生する特性Ｘ線５ａと第１のコンバータ２１Ｃで発生する特性Ｘ線５ｂについてのみ述べたが、実際には、第１のコンバータ２０Ａと２１Ｃとが重なる方向と隣接する第１のコンバータ２０Ｂや２１Ｂでも特性Ｘ線が発生し、Ｘ線検出器１で検出される。第１のコンバータ２０Ａと２１Ｃとが重なる方向と、第１のコンバータ２０Ｃと２０Ａとが重なる方向とでは、隣接する第１のコンバータが異なるため、Ｘ線検出器１で検出される特性Ｘ線のエネルギー分布も異なり、識別することが可能となる。図８に示す配置例では、４種類の第１のコンバータを用いて８方向の分解能でガンマ線の入射方向を検出している。
【００５０】
本実施の形態の放射線入射方向検出器は以上のように動作するので、第１のコンバータを多層に配置し、各層のコンバータの材料組成の組み合わせを、ガンマ線の入射方向ごとに固有な組み合わせとすることで、検出される特性Ｘ線のパターンがガンマ線の入射方向ごとに固有となり、入射方向の検出分解能よりも少ない種類の第１のコンバータでガンマ線の入射方向を検出することができる。また、実施の形態１におけるものと同様の効果も有する。
【００５１】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３による放射線入射方向検出器の構造図である。図９に示す構成例は、第１のコンバータ２Ａ〜２ＦをＸ線検出器１からみて水平方向だけでなく、鉛直方向にも向けて配置している点が実施の形態１におけるものと異なる。図９において、Ｘ線検出器１の上方に第１のコンバータ２Ａ、Ｘ線検出器１の右側に第１のコンバータ２Ｂ、Ｘ線検出器１の手前側に第１のコンバータ２Ｃ、Ｘ線検出器１の左側に第１のコンバータ２Ｄ、Ｘ線検出器１の奥側に第１のコンバータ２Ｅ、Ｘ線検出器１の下方に第１のコンバータ２Ｆが配置されている。第１のコンバータ２Ａ〜２Ｆは、互いに異なる元素組成の材料により構成されている。また、図示していないが、本実施の形態の放射線入射方向検出器は、実施の形態１と同様に信号処理回路１０１、波高分析器１０２、演算装置１０３、表示装置１０４を備えている。
【００５２】
放射性物質３から放出されたガンマ線４ａは、例えば第１のコンバータ２Ａに入射し、第１のコンバータ２Ａから特性Ｘ線５ａが発生し、発生した特性Ｘ線５ａはＸ線検出器１で検出される。また、放射性物質３から放出された別のガンマ線４ｂは、例えば第１のコンバータ２Ｂに入射し、第１のコンバータ２Ｂから特性Ｘ線５ｂが発生し、発生した特性Ｘ線５ｂはＸ線検出器１で検出される。Ｘ線検出器１でＸ線が検出されて以降の動作は実施の形態１におけるものと同様である。本実施の形態の放射線入射方向検出器は、第１のコンバータ２Ａ〜２ＦをＸ線検出器１からみて水平方向だけでなく、鉛直方向にも向けて配置したので、検出可能なガンマ線の入射方向が水平方向、鉛直方向も含めた４π方向に広がっている。
【００５３】
図９の構成例では、立方体を構成するように配置した第１のコンバータ２Ａ〜２Ｆの中心にＸ線検出器１を配置しているが、これに限定されるものではなく、例えば、立方体の底面にＸ線検出器１を配置し、上半球のみをカバーする配置としても良い。また、図９では、立体的に配置した第１のコンバータの代表例として、立方体の場合を示しているが、第１のコンバータの形状は必ずしも正方形である必要はなく、正五角形を組み合わせた正十二面体や正三角形を組み合わせた正二十面体のような正多面体、サッカーボールのように正六角形と正五角形を組み合わせた形状でも良い。
【００５４】
また、Ｘ線検出器１と第１のコンバータのそれぞれとの幾何学的配置を把握しておけば、第１のコンバータのそれぞれが占める立体角を算出できるので、第１のコンバータの形状が正多角形で無い場合や、第１のコンバータ間に隙間があっても良い。また、第１のコンバータは平面の板状である必要もなく、局面の板状であっても良い。また、実施の形態２で述べたように、第１のコンバータを多層で配置しても良い。さらに、実施の形態１で述べたように、第１のコンバータの厚さを変更することによって、ガンマ線の入射方向に加えて、エネルギーを計測することも可能である。
【００５５】
本実施の形態の放射線入射方向検出器は、ガンマ線の入射方向が水平方向、鉛直方向も含めた４π方向、すなわち全球方向で検出可能となる。また、実施の形態１におけるものと同様の効果も有する。さらに第１のコンバータを多層で配置すれば、実施の形態２におけるものと同様の効果も有する。
【００５６】
実施の形態４．
図１０は本発明の実施の形態４による放射線入射方向検出器の構造図である。本実施の形態の放射線入射方向検出器は、ガンマ線だけでなく中性子の入射方向を検出するため、第２のコンバータである中性子減速吸収部９を第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの外側に配置している点が実施の形態１と異なる。中性子を放出する放射性物質（中性子放出体）としては、核燃料等がある。図１０において、実施の形態１の図１におけるものと同一の番号を付したものは同一のものである。
【００５７】
一般的に、中性子はガンマ線のように、鉛等の高密度金属では遮蔽できず、水やポリエチレン等の水素を多く含んだ材料で減速させ、中性子を吸収する確率が大きいホウ素、カドミウム、ガドリニウムを使って吸収することにより遮蔽を行う。このため、中性子の入射方向を検出するためのコリメータは非常に大掛かりな装置になってしまう問題がある。  そこで、本実施の形態では、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの外側、すなわち第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの向けられた方向の近傍に第２のコンバータとして中性子減速吸収部９を備え、中性子吸収反応によって生じる捕獲ガンマ線を計測することで、中性子の入射方向を検出する。
【００５８】
以下、図１０を用いて本実施の形態の放射線入射方向検出器の動作について述べる。本実施の形態の放射線入射方向検出器は、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの向けられた方向の近傍に第２のコンバータとして中性子減速吸収部９を配置しているため、中性子放出体７から放出された中性子８は、まず中性子減速吸収部９に入射する。中性子減速吸収部９では、入射した中性子の減速と吸収反応を起こし、中性子の吸収反応によって捕獲ガンマ線１０が発生する。発生した捕獲ガンマ線１０は、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌのうち発生位置の近傍に位置するものに入射して光電効果を起こし、特性Ｘ線５を発生する。発生した特性Ｘ線５をＸ線検出器１で検出し、エネルギー分布を生成することで中性子の入射方向を検出する。捕獲ガンマ線１０が第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌのいずれかに入射して以降の動作は実施の形態１におけるものと同様である。
【００５９】
次に、中性子減速吸収部９について述べる。一般的に中性子の吸収は、中性子のエネルギーが低いほど発生確率が高いが、核燃料等から放出される中性子のエネルギーは数ＭｅＶと高いため、数ｅＶ程度の低エネルギー中性子に比べ、吸収反応の発生確率は１／１０００程度である。そのため中性子減速吸収部９を用いて、中性子を適当な物質と散乱させてエネルギーを低下、すなわち減速させ、吸収反応の確率を高くしている。
【００６０】
中性子減速吸収部９は、中性子の減速と吸収反応を起こすための材料で構成され、ホウ素のような中性子吸収確率の高い元素と、水素のように中性子と散乱を起こし中性子のエネルギーを低下させる能力の高い元素を多く含んだ樹脂が理想的である。例えば、ポリエチレンにホウ素やガドリニウム等を混合した樹脂が利用可能である。また、中性子減速吸収部９は、減速効果のある減速層と吸収効果のある吸収層のように２つの層に分離することも可能である。この場合は、例えば、ポリエチレン等で構成される減速層と、炭化ホウ素などで構成させる吸収層が考えられる。
【００６１】
減速層と吸収層を分離して設ける場合、中性子のエネルギーにより必要な減速層の厚さが異なるため、減速層の厚さを調整することで、最も感度の高い中性子のエネルギーを選択することが可能である。一方で、中性子の吸収反応によって発生する捕獲ガンマ線１０は、数１００ｋｅＶ以上のエネルギーを持つ。例えば、ホウ素−１０（10B）による中性子吸収反応では０．４８ＭｅＶのガンマ線を放出する。このため、捕獲ガンマ線１０は、樹脂で構成される中性子減速吸収部９の中で減衰することなく、第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌに入射する。以上が中性子減速吸収部９の働きである。
【００６２】
なお、図１０では、各方向で厚さが均一な中性子減速吸収部９を第１のコンバータ２Ａ〜２Ｌの周囲に隙間無く配置した例を示しているが、特定の方向の中性子減速吸収部９の厚さを変えたり、特定の方向に中性子減速吸収部９を配置しない構成も可能である。また、中性子減速吸収部９の減速層の厚さにより、感度が最も高くなる中性子のエネルギーが変化するため、例えば、中性子減速吸収部９の減速層の厚い部分と薄い部分を交互に配置し、それぞれに対応する位置に異なる材料の第１のコンバータを配置することにより、中性子の入射方向とそのエネルギーを同時に測定することが可能となる。さらに、中性子減速吸収部９を配置していない部分については、中性子の感度が無いため、中性子減速吸収部９のある部分と無い部分を交互に配置し、それぞれに対応する位置に異なる材料の第１のコンバータを配置することにより、中性子とガンマ線が混在する場において、中性子のみ、ガンマ線のみの入射角度を求めることができる。
【００６３】
また、図１０では、中性子減速吸収部９を用いて中性子の吸収反応の結果生じる捕獲ガンマ線１０を測定しているが、中性子減速吸収部９の代わりに、共鳴と呼ばれる特定のエネルギーの中性子に対して反応確率が極端に高くなる特性を持った材料を用いても良い。例えば、アルミニウム−２７（27Al）を用いた場合は、５〜６ｋｅＶのエネルギーにおける反応確率が他のエネルギーに比べ１桁以上高いため、５〜６ｋｅＶのエネルギーの中性子を選択的に測定することができる。このように、第２のコンバータの材料組成を調整することで、特定のエネルギーの中性子を選択的に測定することが可能である。
【００６４】
さらに、実施の形態１で述べたように、第１のコンバータの厚さを変更することによってガンマ線の入射方向に加えてエネルギーも計測する方法と、上記の中性子減速吸収部の減速層の厚さを変更することによって中性子の入射方向とエネルギーを同時に計測する方法、および、中性子減速吸収部の有無によりガンマ線と中性子の入射方向を別々に求める方法を組み合わせることで、中性子とガンマ線が混在している場においても、中性子とガンマ線の入射方向およびエネルギーを別々に求めることができるようになる。
【符号の説明】
【００６５】
１  Ｘ線検出器、２Ａ〜２Ｌ、２０Ａ〜２０Ｄ、２１Ａ〜２１Ｄ、２１Ｋ、２１Ｌ  第１のコンバータ、３  放射性物質、４、４ａ〜４ｃ  ガンマ線、５、５ａ〜５ｄ  特性Ｘ線、６  構造物、７  中性子放出体、８  中性子、９  中性子減速吸収部、１０  捕獲ガンマ線、１００  筐体、１０１  信号処理回路、１０２  波高分析器、１０３  演算装置、１０４  表示装置。
【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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