(57)【要約】  容器（３２）内の製品の液面高さを測定するための核物質レベル感知ゲージ（３０）を提供する。ゲージは、容器内の製品に隣接して配置された核放射線源（３６）と、筐体（３４）と、を含む。一次シンチレータ（４０）が筐体（３４）内に、容器（３２）内の製品に隣接し、核放射線源（３６）とは反対側に設けられる。線源（３６）からの核放射線は容器（３２）を通過し、一次シンチレータ（４０）に入射して、シンチレーション光を発生する。光ガイド（４４）は、一次シンチレータ（４０）からのシンチレーション光を光感知回路（１２）に伝送する。光ガイド（４４）は、エアギャップを通して一次シンチレータ（４０）に結合される。光ガイド（４４）は、一次シンチレータ（４０）からのシンチレーション光の吸収に反応して、シンチレーション閃光を発生させる。光感知回路（１２）は、光ガイド（４４）からの閃光を収集し、容器内の放射線吸収性製品の液面高さを表す指標を提供する。
2019504330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の製品の液面高さを測定するための、核物質レベル感知ゲージであって、
容器内の製品に隣接して配置された核放射線源と、
筐体と、
前記容器内の製品に隣接し、前記核放射線源に対して反対側に、筐体に設けられた一次シンチレータであって、前記線源からの核放射線が前記容器内を通過し、前記一次シンチレータに入射し、前記一次シンチレータにシンチレーション光を発生させる、一次シンチレータと、
光を検出するための光感知回路と、
前記シンチレーション光を前記一次シンチレータから前記光感知回路へ伝送するための光ガイドと、を含み、
前記シンチレーション光が空気結合を通して前記一次シンチレータと前記光ガイドとの間で伝送され、前記光ガイドが、前記一次シンチレータからの前記シンチレーション光の吸収に反応して光を放出し、前記光感知回路が、前記光ガイドから前記放出された光を収集して前記容器内の放射線吸収性製品の液面高さの指標を提供する、核物質レベル感知ゲージ。
【請求項２】
前記光ガイドが、前記一次シンチレータ内のエアギャップを通して延在する、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３】
前記光ガイドがさらに、複数のシンチレーションファイバーを含み、前記ファイバーが前記一次シンチレータからの前記シンチレーション光の吸収に反応して光を放出する、請求項２に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項４】
前記光感知回路が単一の光収集センサである、請求項３に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項５】
前記単一の光収集センサが光増倍管である、請求項４に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項６】
前記光ガイドファイバーの第１の端部が前記光感知回路に接続され、前記光ガイドファイバーの第２の端部が前記筐体内で取り付けられない状態で延在する、請求項３に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項７】
前記筐体が柔軟な材料からなり、前記筐体、前記一次シンチレータ、及び前記光ガイドファイバーが３次元位置に曲げることが可能であり、３次元位置を維持することが可能である、請求項６に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項８】
前記一次シンチレータが有機シンチレータからなり、前記光ガイドファイバーがドープされたクラッドとともに、ポリスチレンまたはアクリルからなる、請求項３に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項９】
前記一次シンチレータがシンチレーションファイバーの束を含む、請求項４に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１０】
前記一次シンチレータが複数のシンチレーション結晶を含む、請求項４に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１１】
前記複数の結晶が、前記筐体の長手方向長さに沿って間隔を開けた関係にある、請求項１０に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１２】
前記複数の結晶の間の間隔が可変である、請求項１１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１３】
前記結晶の間の間隔が、前記光感知回路からの距離が増加するにつれて小さくなる、請求項１２に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１４】
前記光ガイドファイバーが、前記複数の結晶のそれぞれに形成されたエアギャップを通って、前記筐体の長手方向に延在する、請求項１３に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１５】
前記一次シンチレーションファイバーの束の厚さが可変であり、前記束が、前記光センサからの距離が増加するにつれて厚さを増加させる、請求項９に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１６】
前記一次シンチレータファイバーの束が、１つの端部において前記筐体に取り付けられ、前記光ガイドファイバーが、前記一次シンチレータファイバーの束の中で長手方向に延在する、請求項１５に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１７】
容器内の製品の液面高さを測定するための核物質レベル感知ゲージであって、
容器内の製品に隣接して配置された核放射線源と、
筐体と、
前記容器内の製品に隣接し、前記核放射線源とは反対側に、前記筐体に直列に離隔された複数のシンチレーション結晶であって、前記シンチレーション結晶のそれぞれがその中に形成された開口部を有し、前記放射線源からの核放射線が、前記容器内の前記製品に応じた量で１つまたは複数の前記結晶に入射し、前記結晶が前記入射した放射線に反応してシンチレーション光を発生させる、複数のシンチレーション結晶と、
光を検出するための光センサと、
前記結晶内の開口部を通って延在する長手方向長さを有する複数のシンチレーションファイバーと、を含み、
前記結晶が前記ファイバーの長さに沿って離隔され、前記複数のファイバーが前記光センサに接続された共通端部を有し、前記ファイバーが、前記結晶からのシンチレーション光の吸収に反応して光を放出し、前記放出された光が、前記ファイバーを通って前記共通光センサに伝送され、前記共通光センサが前記放出された光を収集して前記容器内の放射線吸収性製品の液面高さの指標を提供する、核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１８】
前記筐体が柔軟であり、前記複数のシンチレーション結晶及び前記複数のシンチレーションファイバーが、前記筐体とともに３次元に曲がることが可能である、請求項１７に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項１９】
前記複数のシンチレーションファイバーが、前記結晶内でエアギャップを通って延在する、請求項１８に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項２０】
さらに、前記シンチレーションファイバーの長さに沿った前記複数の結晶の間の間隔が可変である、請求項１９に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項２１】
容器内の製品の液面高さを測定するための方法であって、
容器内の製品に隣接して核放射線源を配置する段階と、
筐体内に一次シンチレータを配置する段階であって、前記線源からの核放射線が前記容器内を通過し、前記一次シンチレータに入射して、前記一次シンチレータにシンチレーション光を発生させるように、前記筐体が前記容器内の前記製品に隣接し、前記核放射線源とは反対側に配置される、筐体内に一次シンチレータを配置する段階と、
前記筐体内に光ガイドを設ける段階であって、前記光ガイドが前記シンチレーション光を吸収するためにエアギャップを通して前記一次シンチレータに結合され、前記シンチレーション光に反応して光を放出する、前記筐体内に光ガイドを設ける段階と、
前記光ガイドから放出された光を収集する段階と、
前記収集された光を用いて、前記容器内の放射線吸収性製品の液面高さの指標を提供する段階と、を含む、方法。
【請求項２２】
前記光ガイドが、前記一次シンチレータに対してエアギャップ内に延在するシンチレーションファイバーの束を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記放出された光が共通の光センサによって収集される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記共通の光センサが光増倍管である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記筐体が柔軟であり、前記一次シンチレータ及び前記光ガイドファイバーの束が前記筐体とともに３次元で曲がることが可能である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記一次シンチレータが複数のシンチレーション結晶を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記一次シンチレータがシンチレーションファイバーの束を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
容器内の製品に隣接して配置された核放射線源を用いて、前記容器内の製品の液面高さを測定するための柔軟な核物質レベル感知ゲージであって、
前記容器に、前記核放射線源とは反対側に取り付けられた柔軟な筐体と、
前記線源からの核放射線の吸収に反応してシンチレーション光を発生するために、前記筐体内に設けられた複数の一次シンチレータと、
光を検出し、前記光を前記容器内の前記製品の液面高さを示す電気パルスに変換するための光センサと、
前記筐体内で前記一次シンチレータ内に延在する複数の光ガイドファイバーと、を含み、
前記複数の光ガイドファイバーが、共通端部において前記光センサに取り付けられ、前記複数のシンチレータ及び前記光ガイドファイバーが、前記柔軟な筐体とともに３次元で曲げることが可能である、柔軟な核物質レベル感知ゲージ。
【請求項２９】
前記複数の一次シンチレータが、前記筐体内で間隔を開けた位置関係のシンチレータ結晶を含む、請求項２８に記載の柔軟な核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３０】
前記複数の一次シンチレータが、前記筐体内で長手方向に延在するシンチレーションファイバーを含み、前記ファイバーが大きさの異なる束を含む、請求項２８に記載の柔軟な核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３１】
前記一次シンチレータがシンチレーション液体を含む、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３２】
前記一次シンチレータが、自由流動性固体シンチレーション材料を含む、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３３】
前記光ガイドがコア及びクラッド層を含む、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３４】
前記光ガイドがさらに、色素ドープされたクラッドでクラッドされたアクリルコアを含む、請求項３３に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３５】
前記クラッド層が前記一次シンチレータからのＵＶシンチレーション光を、光感知回路への伝送のために青色及び／または緑色のスペクトルに波長シフトする材料からなる、請求項３３に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３６】
前記光ガイドが色素ドープされたクラッド層を有するアクリルコアからなり、前記方法がさらに、
前記クラッド層内の前記一次シンチレータからのシンチレーション光を波長シフトする段階と、
前記コア内に、前記波長シフトされた光を捕捉する段階と、
収集された前記光を光センサに伝送する段階と、を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３７】
前記波長シフトする段階がさらに、前記ＵＶスペクトルからのシンチレーション光を、青色及び／または緑色のスペクトルの光にシフトする段階を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記波長シフトされた光が前記光ガイドのコア内に捕捉され、青色光として前記光センサに伝送される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
容器内の製品の液面高さを測定するための核物質レベル感知ゲージであって、
容器内の製品に隣接して配置された核放射線源と、
筐体と、
前記容器内の前記製品に隣接し、前記核放射線源とは反対側に、前記筐体に設けられた自由流動性固体一次シンチレータであって、前記線源からの核放射線が、前記容器を通過して前記一次シンチレータに入射し、前記一次シンチレータにシンチレーション光を発生させる、自由流動性固体一次シンチレータと、
光を検出するための光感知回路と、
前記一次シンチレータからの前記シンチレーション光を前記光感知回路に伝送するための光ガイドと、を含み、
前記シンチレーション光が前記一次シンチレータと前記光ガイドとの間を、空気結合を通して伝送され、前記光ガイドが、前記一次シンチレータからの前記シンチレーション光の吸収に反応して光を放出し、前記光感知回路が、前記光ガイドから放出された光を収集して前記容器内の放射線吸収性製品の液面高さを表す指標を提供する、核物質レベル感知ゲージ。
【請求項４０】
前記一次シンチレータが、ドープされたポリスチレンペレットを含む、請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線エネルギーに関し、より具体的には、レベル感知ゲージにおける放射線エネルギーの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業的環境において、保持槽または容器内の製品の液面高さを検出することが必要である。レベルセンサは、典型的には保持層または容器に取り付けられ、制御室またはその他の中央位置における遠隔ゲージと電気的に接続され、技術者または制御システムが、適切な工程制御を提供するために容器の状態を監視しうる。レベル感知のために様々な技術が開発されている。これらは、浮きまたは垂下錘を用いた様々な接触感知技術や、製品の高さを決定するために容器内の製品の表面から反射する電磁放射または超音波振動などの様々な非接触技術を含む。いくつかの応用例において、製品からセンサを離すように動かすことは特に重要である。例えば、鉄鋼または鉱石の高温溶融物の液面高さがレベル感知されるような工場において、レベルセンサを高温溶融物から安全な距離に保つことは特に重要である。これらの応用例において、核物質レベル感知ゲージが使用される。
【０００３】
核物質レベル感知ゲージにおいて、核放射線源は、レベル感知される容器の１つの側部に配置される。核放射線検出器は、容器の反対側に配置される。線源から出る放射線は幅広い形状であり、一般的に垂直方向に分散したビームであり、容器の内部へ向けられる。容器内の製品は、入射する放射線を実質的に吸収する。しかし、もし容器が製品で満たされていない場合、線源からの放射線ビームのうちいくらかは容器を通過し、放射線源に対して容器の反対側の放射線検出器を照射する。容器内の製品は、入射する放射線を実質的に吸収し、容器を通過する放射線ビームの量を減少させるため、放射線検出器に入射する放射線の量は容器内の製品の量と反比例する。検出器に到達した放射線は、検出器内でシンチレーション閃光を生成する。閃光の数は入射放射線の強度に比例する。高感度光センサは、閃光を電気パルスに変換し、電気パルスは電子機器によって増幅、評価され、容器内の製品の量の測定を行う。
【０００４】
従来、核物質レベル感知ゲージは、放射線検出器として細長いシンチレーション結晶を使用してきた。シンチレーション結晶は、放射線源からの核放射線にさらされると、光子を発生させる。発生した光子の数は、結晶に入射した放射線の量と関連する。光センサとして使用される光増倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ、ＰＭＴ）が、結晶の端部に結合される。ＰＭＴは、シンチレーション結晶から発せられる光子を検出し、結晶に入射する放射線の量、すなわち容器内の製品の液面高さを表す信号を発生させる。この種類のセンサは、特許文献１から６において議論されている。
【０００５】
シンチレーション結晶の代わりに、放射線検出器として１つまたは複数のシンチレーションファイバーの束を利用する核物質レベル感知ゲージも開発されている。シンチレーションファイバーの束は、ＰＭＴに直接結合されてもよく、または光ガイドを介してＰＭＴに結合されてもよく、これにより、ＰＭＴ及び増幅電子機器をファイバーの束から離れて配置することが可能になる。シンチレーションファイバーの使用は、シンチレーション結晶を使用するゲージと比較して、大きさ及び感度だけでなく、コスト、性能及び仕様の容易さにおいて実質的な改善をもたらす。特に、シンチレーション結晶と比較して、シンチレーションファイバーは軽量であり、出荷時に容易にコイル状に巻き取ることができ、所望の長さに容易に切断される。シンチレーションファイバーは、特定の容器の曲率に合うように容易に曲げることができるが、結晶は剛体であり、製造をカスタム化することが困難である。また、シンチレーションファイバーは、結晶よりも内部反射特性が良好であり、このことは、ファイバーシンチレーション検出器が、結晶シンチレーション検出器よりも低損失でより長くすることが可能であることを意味している。最後に、１つまたは複数のファイバーの束は、対応する結晶よりも実質的に低い熱容量を有することができ、このことは、束がより容易に冷却されることを意味する。
【０００６】
残念なことに、結晶及びファイバーのどちらも、長い長さに製造されると、光強度の損失を生じる。図１は、シンチレーション源から媒質を通る経路の距離の関数としての光強度の減衰を示しており、媒質の「減衰長さ」Ｌ（１／ｅ）の定義は、光が、光強度が元の強度の１／ｅに減少する前に媒質を通ることができる距離として定義される。ファイバーの束は、典型的には約２．５メートルの減衰長さを有する。図１の経路距離に対する光強度の曲線から分かるように、光損失は、減衰長さよりも長い距離で比較的深刻であり、非線形である。しかし、ファイバーの束及び結晶は、結晶について最大１０フィート、ファイバーの束について１２フィートまたはそれより長い、長い長さで市販されて使用されている。結晶は、実際上はより長い大きさの棒材を製造することが困難であるために、約１０フィートの長さに制限される。ファイバーは製造の制約によって実際上制限されないが、ファイバーを製造するのに使用されるポリスチレン媒質の減衰長さによって制限される。
【０００７】
シンチレーション結晶の長さの制限に直面した技術者は、レベル感知のために複数の結晶を使用する直列化デバイスを作製した。図２は、この種類の典型的な先行技術の構成を示しており、複数のシンチレーション結晶１４が、放射線源Ｓに対して反対側に、容器に隣接して直列的に配置されており、各結晶は、電子増幅器１０に結合された光増倍管１２を刺激する。次いで、様々な増幅器１０の出力は、合算電子機器２０に結合される。各結晶１４は、結晶媒質の減衰長さよりも短い長さを有するが、直列に配置された結晶は、減衰長さよりも実質的に長くなりうる集合長さＬｔを有する。図３は、光増倍管１２を結晶１４から離して動かすのに適した構成において使用されてきた、代替的な直列配置の結晶１４を示している。この構成において、光ガイド１８は、各結晶１４からの光を各ＰＭＴ１２に結合する。図２に示されるように、結晶は、一般的に結晶媒質の減衰長さよりも短い長さに切断されるが、実質的により長くなりうる集合長さＬｔを有する。図２及び３に示された構成が、より長い長さの応用例を容易にする一方で、これらのゲージは、ＰＭＴ１２及び電子機器１０の反復及び合算電子ユニット２０の必要性のために非常に複雑かつ高コストである。
【０００８】
先行技術の核物質レベル感知ゲージの問題、コスト及び複雑さを解消するために、出願人は、米国特許出願第１３／７９８１７９号において、直列に配置され、容器内の製品に隣接した複数のシンチレータを有する核物質レベル感知ゲージの使用を開示する。シンチレータは、容器に、核物質線源に対して反対側に配置される。本明細書において説明し、図４に示されるように、レベル感知ゲージは、シンチレータ（結晶１４またはファイバーの束１６のいずれか）からの光を共通光センサまたはＰＭＴ１２に結合するための複数の光ガイド１８を使用し、共通光センサは、２つ以上のシンチレータで発生した光を検出する。したがって、シンチレータ内で発生した光子の数が単一の光センサで測定され、容器内の放射線吸収性製品の測定を、前述のゲージのように複数のＰＭＴ及び増幅電子機器のコスト及び複雑さを必要とすることなく行う。
【０００９】
単一の共通光センサの使用は、レベル感知ゲージのコスト及び複雑さを大きく低減するが、図４に示されるゲージの結晶１４及び光ガイド１８の剛体性は、曲がった、または複雑な形状を有する容器または入れ物に対してゲージを配置する利用可能性を制限しうる。これまで、ゲージは、典型的にはステンレス鋼のような剛体性の筐体内に収容されており、過酷な動作条件からの保護を提供し、シンチレータ、光ガイド及び光センサの間の動きや光学結合のひずみを防いでいた。さらに、先行技術のゲージでは、シンチレータと光ガイドとの間に緊密な接触が必要であった。この結合接触は、できるだけ多くのシンチレーション閃光の収集を容易にしつつ、光学インターフェースにおける損失を低減するために必要であった。光ガイドは、シンチレータと光ガイドとを光学的に結合するために、シンチレータに接着され、またはそうでなければ堅固に固定されていた。しかし、強く耐久性のある接触結合は、多くの核物質ゲージ応用例の過酷な動作環境のために、当技術分野では組み立てが困難でありうる。さらに、光経路の接触結合は、動きまたは過酷な環境に起因して、時間とともに劣化し、ゲージの動作に悪影響を及ぼしうる。
【００１０】
測定応用例はまた、測定される容器または入れ物の曲率に対してゲージの形状を合わせるために、より柔軟なゲージを必要としうる。例えば、ゲージは、容器内の内容物をより正確に測定するために、容器の外側に巻き付けることが望ましい場合がありうる。ゲージはある程度の柔軟性を有して作られる一方で、この柔軟性は、シンチレータと光ガイドとの間の結合接触を維持する必要性のために制限されてきた。先行技術のゲージは、シンチレータと光ガイドとをエアギャップを介して結合することを意図してきたが、エアギャップは水または氷で満たされ、光の屈折及び出力の損失を発生する可能性がある。したがって、様々な形状の容器に対応するために、高い感度プロファイルを維持しつつ、製品の容器または入れ物の形状にゲージの形状を合わせることができるように、３次元に曲げることが可能な向上した柔軟性を有する核物質レベル感知ゲージを有することが望ましい。さらに、シンチレーション検出器からの光を光センサに伝送することができるように、シンチレータと光ガイドとの間に結合接触を必要としない核物質レベル感知ゲージを有することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第３８８４２８８号明細書
【特許文献２】米国特許第４４８１５９５号明細書
【特許文献３】米国特許第４６５１８００号明細書
【特許文献４】米国特許第４７３５２５３号明細書
【特許文献５】米国特許第４７３９８１９号明細書
【特許文献６】米国特許第５５６４４８７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書で説明される核物質レベル感知ゲージは、シンチレーションファイバーの柔軟性を低コストのプラスチックシンチレーション結晶と組み合わせることによって前述の従来のゲージを改善し、単一の、共通光センサ及び電子機器とインターフェースする、より長く、柔軟で線形的なレベル検出器を提供する。本明細書で説明されるゲージでは、柔軟なシンチレーションファイバーが、シンチレーション結晶またはファイバーでありうる一次シンチレータからガンマ放射線で発生したシンチレーションを、共通光センサに伝送するための光ガイドとして使用される。本明細書で説明されるゲージは、全てのシンチレーション要素を、過酷な動作条件における保護を提供し、周辺光を遮断して密封し、ゲージを曲げた位置に動かされ、維持されることを可能にする柔軟な筐体内に組み込む。
【００１３】
特に、第１の態様において、容器内の製品の液面高さを測定するための核物質レベル感知ゲージが提供される。ゲージは、容器内の製品に隣接して配置された核放射線源を含む。一次シンチレータは、筐体内に、容器内の製品に隣接し、核放射線源とは反対側に配置される。線源からの核放射線は容器を通過して一次シンチレータに入射し、一次シンチレータにシンチレーション光を発生させる。ゲージはさらに、光を検出するための光感知回路及び光ガイドを含む。シンチレーション光は、一次シンチレータと光ガイドとの間を、空気結合を通して伝送される。光ガイドは、一次シンチレータからのシンチレーション光を光感知回路に伝送する。光感知回路は、光ガイドからの光を検出し、測定して、容器内の放射線吸収性製品の液面高さを表す指標を提供する。
【００１４】
第２の態様において、容器内の製品の液面高さを測定するための核物質レベル感知ゲージが提供される。ゲージは、容器内の製品に隣接して配置された核放射線源を含む。複数のシンチレーション結晶が、筐体内に、容器内の製品に隣接し、核放射線源とは反対側に直列に離隔される。シンチレーション結晶はそれぞれ、その中に形成された導管を有する。線源からの核放射線は、容器内の製品に応じた量で１つまたは複数の結晶に入射し、結晶に、シンチレーション光を発生させる。ゲージはさらに、光を検出するための共通光センサと、ある長手方向長さを有し、光センサに接続された共通端部を有する複数のシンチレーションファイバーと、を含む。結晶は、シンチレーションファイバーの長さに沿って離隔され、結晶からのシンチレーション光の吸収に反応して光を放出する。放出された光は、ファイバーを通って共通光センサに伝送される。共通光センサは、放出された光を検出し、容器内の放射線吸収性製品の液面高さを表す指標を提供する。
【００１５】
第３の態様において、容器内の製品の液面高さを測定するための方法が提供される。本方法は、容器内の製品に隣接する核放射線源を配置する段階と、筐体内部に一次シンチレータを配置する段階と、を含む。筐体は容器内の製品に隣接し、放射線源とは反対側に位置し、線源からの核放射線は一次シンチレータに入射し、一次シンチレータにシンチレーション光を発生させる。本方法はさらに、筐体を通って延設する光ガイドを提供する段階を含み、光ガイドは、シンチレーション光を吸収し、それに反応して光を放出するために、エアギャップを通して一次シンチレータに結合される。本方法はさらに、放出された光を光ガイドから収集する段階と、収集された光を使用して、容器内の放射線吸収性製品の液面高さを表す指標を提供する段階と、を含む。
【００１６】
本発明の目的及び利点は、添付された図面及びその説明からさらに明らかになる。
【００１７】
本発明及びその実施形態の前述の利点及び特徴は、以下の図面及び詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光源からの距離の関数としての媒質を通る光強度の損失及び減衰長さＬ（１／ｅ）の定義を示す。
【図２】直列に配置された複数のシンチレーション結晶を使用する先行技術の核物質レベル感知ゲージを示す。
【図３】直列に配置された複数のシンチレーション結晶並びに、結晶からの光子を複数の遠隔の光増倍管及び増幅電子機器に伝送するための光ガイドを使用する先行技術の核物質レベル感知ゲージを示す。
【図４】光子を共通の光増倍管及び増幅電子機器に結合する光ガイドを有して配置された複数のシンチレータを使用する先行技術の核物質レベル感知ゲージを示す。
【図５Ａ】容器内の製品の液面高さを測定するための、貯蔵容器及び核物質レベル感知ゲージの概略図である。
【図５Ｂ】直線５Ｂ−５Ｂに沿って取られた、図５Ａの貯蔵容器及び核物質レベル感知ゲージの断面図である。
【図６】本発明の核物質レベル感知ゲージの放射線検出方式の概略的な断面図である。
【図７Ａ】核物質レベル感知ゲージの第１の例示的な実施形態の側面断面図である。
【図７Ｂ】曲げられた状態のゲージを示す、図７Ａの核物質レベル感知ゲージの実施形態の側面断面図である。
【図８】図７Ａに示された実施形態についての、一次シンチレーション結晶及び導波路ファイバーのより詳細な側面断面図である。
【図９】図８の直線９−９に沿って取られた、図８の一次シンチレーション結晶及び光ガイドの断面図である。
【図１０】分解位置で示された、一対の一次シンチレーション結晶及びコネクタのより詳細な側面図である。
【図１１】分離分解された位置で示された、筐体の近位端における取り付けフランジのより詳細な側面図である。
【図１２】一次シンチレーション結晶間の可変間隔を示す、第１の核物質レベル感知ゲージの実施形態の側面断面図である。
【図１３】複数の一次シンチレーション結晶と結晶間の管状スペーサとの間の可変間隔を示す、図１２に類似した、より詳細な側面断面図である。
【図１４Ａ】核物質レベル感知ゲージの第２の例示的な実施形態の側面断面図である。
【図１４Ｂ】曲げられた状態のゲージを示す、図１４Ａの核物質レベル感知ゲージの側面断面図である。
【図１５】一次シンチレーションファイバーの束の可変厚さを示す、核物質レベル感知ゲージの第３の例示的な実施形態の側面断面図である。
【図１６】代替的な、クラッドされた光ファイバーの一部の斜視図である。
【図１７Ａ】液体一次シンチレータについての代替的なレベル感知ゲージの実施形態の側面断面図である。
【図１７Ｂ】自由流動性の固体一次シンチレータについての代替的なレベル感知ゲージの実施形態の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで、同様の符号が図面を通して同様の要素を示す図面を参照すると、図５Ａ及び５Ｂは、容器内の製品の液面高さを測定するために、入れ物または容器３２に取り付けられて示されている核物質レベル感知ゲージ３０についての第１の実施形態を示している。ゲージ３０は、ゲージのシンチレーション要素を収容する筐体３４を含む。筐体３４は、細長い管であり、これは任意選択的に、シンチレーション要素に対して過酷な動作条件からの保護を提供するのに十分な弾力性を有する柔軟な材料から形成されうる。筐体３４はまた、周辺光がゲージ３０内へ侵入するのを防ぐ。筐体３４についての適切な材料の例は、摩耗保護のためにゴム加工された外壁及び編まれたナイロンを有する、波状のステンレス鋼の管を含む。筐体３４は、放射線源３６に対して容器の反対側に、容器３２の外側に取り付けられる。図示された測定応用例では、２つの放射線源３６が、より長い長さのゲージ３０に対応するために利用される。しかし、容器の大きさ、測定範囲、感度プロファイル及び測定応用例のその他の必要性によって、ゲージ３０とともに、どのような数の放射線源が利用されてもよい。
【００２０】
ここで図６を参照すると、後述の実施形態において、一次シンチレータ４０からの光は、１つまたは複数のシンチレーションファイバーからなりうる光ガイド４４を使用して共通光センサ１２に結合されうる。典型的な応用例において、光ガイド４４は、およそ５０本のシンチレーションファイバーを有する束を含みうる。一次シンチレータ４０は、放射線源３６からの入射電離ガンマ放射線５０に反応してシンチレーション光４６を発生させる。第１の実施形態において、光ガイドファイバー４４は、ＰＶＴまたはポリスチレン材料からなりうる。この実施形態において、一次シンチレータ４０からのシンチレーション光は、光ガイドシンチレーションファイバー４４によって吸収され、今度は図６に示されるようにシンチレーション光５２の光子を発生する。一次シンチレータ４０は、線源３６からの入射ガンマ放射線の吸収に反応してＵＶ光子を発生する。光ガイドファイバーは、一次シンチレータ４０からのＵＶ放射を青色及び／または緑色のスペクトルの光子に変換する。図示されていないが、光ガイドファイバー４４はまた、光ガイドファイバーに直接入射するいずれかのガンマ放射線粒子５０からもシンチレーション光を発生させうる。光ガイドシンチレーション光の一部は光ガイドファイバー４４に捕捉されて、５４で示されるように、光ガイドファイバーの内部全反射（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、ＴＩＲ）特性を用いて集められて光センサ１２に伝送されることとなる。
【００２１】
第２の実施形態において、光ガイドファイバー４４は、図１６に示されるように１つまたは複数の光ファイバー５８からなりうる。この実施形態において、光ガイドファイバー５８は、クラッドされたアクリルまたはポリスチレン材料からなりうる。光ファイバー５８は中心コア６２及びほぼ環状の、コアを円周方向に取り囲む外側クラッド層６６を含む。コア６２は透明の（ドープされていない）ポリスチレン、または代替的に、透明の（ドープされていない）ＰＭＭＡ（アクリル）からなる。クラッド６６は、蛍光色素で色素ドープされたポリスチレンまたはアクリルからなる。クラッド６６は薄く、典型的には、約５−１０μｍの厚さを有する。クラッドをドープするのに使用される色素は青色、緑色、赤色、黄色のうちの１つでありうる。
【００２２】
光ファイバー５８は、特定の応用例に応じていずれかの長さでありうる。レベル感知ゲージにおいて、一次シンチレータ４０によって発生したＵＶ粒子は、エアギャップを通って短い距離を横切り、ファイバー５８の外側のクラッド表面に入射する。入射したＵＶ粒子は、クラッドによって吸収され、低エネルギーの、より波長の長い光子に波長シフトされる。より長い波長の光子（典型的には青色）は、コア６２によって捕捉され、コアを通して光センサ１２へ伝送される。入射ＵＶ光子を、透明なポリスチレンまたはアクリルのファイバー５８のクラッドされた表面において青色及び／または緑色のスペクトルにシフトすることにより、光子は光センサまでより長い距離を伝送されることができる。光センサ１２は、光ガイドファイバー４４内の閃光（光子）の数を計数し、数を、閃光の数、すなわち容器内の製品の液面高さを表す電気パルスに変換する。本明細書で説明するように、共通光センサ１２は、光増倍管（ＰＭＴ）またはフォトダイオードアレイを含む、いずれかの種類の既知の光感知回路及び関連する電子機器であってよい。
【００２３】
第１の例示的な実施形態において、図７Ａ及び７Ｂに示されるように、核物質レベル感知ゲージ３０は、ハイブリッド固体結晶／ファイバーの束のシンチレータ集合体を含み、複数の固体シンチレーション結晶４２の形態の一次シンチレータは、１つまたは複数のシンチレーションファイバーからなる光ガイド４４と組み合わされる。ハイブリッド固体結晶／ファイバーの束のシンチレータ集合体は、単一の共通光センサ１２を有するゲージにより大きな柔軟性を提供する一方で、従来のシンチレーションファイバーの束のゲージに関する減衰の問題を軽減する。１つの例示的な応用例において、一次シンチレーション結晶４２は、ポリビニルトルエンからなるプラスチックシンチレータであり、これは放射線源３６からのガンマ放射線の吸収に反応してＵＶ光（λ＝〜３８０ｎｍ）を発生する。この例示的な応用例において、光ガイドファイバー４４は、ポリスチレンからなり、これは線源３６からのガンマ放射線または一次シンチレータ４２からのシンチレーションＵＶ光のいずれかの吸収に反応して、青色の光（λ＝〜４２５ｎｍ）を発生する。代替的に、前述のように、光ガイドファイバー４４は、色素ドープされたクラッドを有するＰＭＭＡ（アクリル）コアからなりうる。代替的な実施形態において、一次シンチレータ４２はまた、青色光子を放出するポリスチレンからなるものでありえ、青色光子は光センサ１２によって検出される前に、シンチレーション光ガイドファイバーによって吸収され、緑色の光子に波長シフトされることとなる。
【００２４】
図７Ａ及び７Ｂに示されるように、この第１の実施形態において、一次シンチレータは、筐体３４の長手方向の長さに沿って間隔を開けた位置関係の、複数の個別のシンチレーション結晶からなりうる。図８及び９により詳細に示されるように、シンチレーション結晶４２のそれぞれは、光ガイドファイバー４４が通って延在する開口部５６を含む。各開口部５６は、光ガイドファイバー４４を合わせた直径よりも大きな直径を有し、それによって、結晶の内径と、光ガイドファイバーとの間にエアギャップを形成する。このエアギャップにより、光ガイドファイバー４４は図９に示されるように、ランダムなファイバー間の間隔で、開口部５６内を自由に動くことが可能になる。
【００２５】
図８から１１に示されるように、この実施形態において、ゲージ３０はまた一次シンチレーション結晶４２間に延在し、一次シンチレーション結晶４２を接続する複数の柔軟な管６０を含む。管６０は、結晶間の間隔を維持するために、シンチレーション結晶４２のそれぞれの間に配置される。管６０は、管が筐体３４内で曲がることができるように、ばねで補強されたＰＶＣ管またはその他の類似した柔軟な材料からなりうる。光ガイドファイバー４４は、筐体３４内で、管６０及びシンチレーション結晶４２を通る。管６０は、結晶から管を通って光ガイドファイバー４４を取り囲むエアギャップを連続させるために、シンチレーション結晶４２内の開口部５６と同軸である内径を有する。一次シンチレーション結晶４２は、エアギャップを通して光ガイドファイバー４４に結合され、シンチレーション閃光４６は、エアギャップを通って光ガイドファイバーに入射する。図１０に示されるように、管６０は、各端部において、ばねクランプ６４を用いて隣接するシンチレーション結晶４２に取り付けられる。柔軟な管６０によって、一連のシンチレーション結晶４２が、筐体３４の曲げとともに複数方向へ曲がることが可能になる。図１１に示されるように、管６０の最初の１つは、ばねクランプ６４によって取り付けフランジ７０に取り付けられる。取り付けフランジ７０は、シンチレータ集合体の近位端部をゲージ筐体３４に接続する。光ガイドファイバー４４は、取り付けフランジ７０を通って延在する。フェルール７２は、光ガイドファイバー４４の近位共通端を光センサ１２に結合する。図１２に示されるように、間隔を開けた結晶４２の、取り付けフランジ７０とは反対側の端部において、最も遠位側の管６０は、筐体３４の閉じた端部に隣接して取り付けられないままの状態である。筐体３４内で、シンチレーション集合体の遠位端を取り付けないままにしておくことにより、一連のシンチレーション結晶４２及び管６０が、筐体の曲げとともに曲がることが可能になる。
【００２６】
図１２及び１３に示されるように、シンチレーション結晶４２間の間隔は、筐体３４内で、ゲージ３０の感度プロファイルを調整し、そのため線形性能を最適化するために、変更されうる。結晶４２間の管６０の個別の長さは、結晶間の所望の間隔を得るために変更されうる。特に、結晶４２間の間隔は、光センサから離れた距離に存在するシンチレーション媒質の密度を増加させるために、光センサ１２から離れる方向において、管６０の長さを減ずることによって減じられうる。ゲージ３０の遠位端における結晶４２の間隔を狭くすることは、光子が光ガイドファイバー４４を通ってより長い距離を移動するにつれて発生する減衰を補償する。シンチレータ集合体内のシンチレーション結晶の数および個別の結晶間の間隔の選択は、容器の幾何形状及び応用例の測定範囲に基づいてカスタム化されうる。
【００２７】
結晶間の間隔を変化させることに加えて、個別の結晶４２の長さまたは質量が、光センサ１２からの距離が増すにつれて増加されうる。結晶４２の質量は、シンチレーション結晶媒質全体の密度を増加させることができるように、個別の結晶の長手方向の長さを延長することによって変化されうる。結晶の大きさを増加させることにより、光センサ１２からより離れた距離でより多くのシンチレーション光を吸収し、光ガイドファイバー４４に伝送することができ、それによって、光ガイドファイバーの遠位端から光センサに伝送される光子の量を増加させることができる。例示的なゲージの実施形態は４から６個のシンチレーション結晶を有して図に示されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明されたゲージの実施形態において、いずれの数のシンチレーション結晶も使用されうることは理解されるべきである。使用されるシンチレーション結晶の数、個々のシンチレーション結晶の長さ及びシンチレーション結晶間の間隔は、ゲージの所望の感度プロファイル及び特定の容器または入れ物に望ましい全体的な測定範囲に応じた特定の選択で変化しうる。
【００２８】
図１４Ａ及び１４Ｂは、ゲージ３０に関する第２の例示的な実施形態を示している。この第２の実施形態において、一次シンチレータは、シンチレーションファイバー８０の束からなる。一次シンチレータファイバー８０は、図示されるように光ガイドファイバー４４間に交互に組み込まれ、または筐体３４内の開口部またはエアギャップを通して光ガイドファイバー間に延在するように配置されうる。図１４Ｂに示されるように、ファイバーを、筐体の曲げとともに複数の方向へ曲がり、屈曲させることが可能になるように、一次シンチレーションファイバー８０及び光ガイドファイバー４４が筐体３４内に取り付けられる。特に、一次シンチレーションファイバー８０は、筐体３４の遠位端近傍の筐体端部プラグ８２に取り付けられた共通端部を有し、その一方一次ファイバーの反対側の端部は取り付けられないままである。光ガイドファイバー４４は、ファイバーからの光を光センサ１２に結合するために、筐体３４の、プラグ８２に対する反対側端部において取り付けフランジ７０に取り付けられた共通端部を有する。反対側の、光ガイドファイバー４４の遠位端は、筐体３４の閉じた端部において取り付けられないままである。一次シンチレーションファイバー８０及び光ガイドファイバー４４は、筐体３４を通して互いの間に延在する。この実施形態において、一次シンチレーションファイバー８０及び光ガイドファイバー４４は、筐体３４の曲げ及び動きとともに接触しうるが、ファイバー間で光を結合し、光を光センサに伝送するためにファイバー間の接触は必要ではない。シンチレーション光４６は、ファイバーを取り囲む空気の空間を通して、一次シンチレーションファイバー８０と光ガイドファイバー４４との間で結合される。
【００２９】
図１５は、一次シンチレータがシンチレーションファイバー８０の束であるようなゲージ３０の第３の実施形態を示している。この実施形態において、束の中の一次シンチレーションファイバー８０の長さは、ゲージ３０内の異なる距離において、シンチレーション媒質の密度を変化させることができるように変化される。特に、ゲージ３０は、異なる厚さ、すなわち特定の長さのファイバーの異なる数を有するファイバーの束を含む。一次シンチレーションファイバーの束８０の厚さは、ゲージ内のより遠い距離における光ガイドファイバー４４内で生じる減衰を補償することができるように、光センサ１２から遠い方向に向かって増加される。光センサ１２から離れる方向のシンチレーション媒質の密度を増加することで、ファイバーに入射する同じ量の放射線５０について放出されるシンチレーション光子の潜在的な数を増加させることにより、ゲージの線形応答を最適化する。入射放射線の量ごとに放出される光子の数を増加させると、光ガイドファイバー４４内を通過するシンチレーション光の強度が増加し、最小閾値の光が、検出に十分な強度で光センサ１２に到達することができるようになる。光センサ１２から離れた距離でより多くのシンチレーション閃光を発生させることにより、ゲージ３０の線形性能を改善し、これは放射線５０の入射ビームからゲージの長さに沿って発生することが可能な光子の数を均等化するように働く。図１５に示された例示的な実施形態において、一次シンチレーションファイバーの束８０について３つの異なる厚さが示されている。しかし、ゲージの性能を最適化するために、ゲージ３０内で、より多くの、またはより少ない数の厚さのファイバーの束が利用されてもよい。
【００３０】
図１５に示されるように、延長空間が、一次シンチレーションファイバー８０について８４に示され、光ガイドファイバー４４について８６に示されるように、一次シンチレーションファイバー８０及び光ガイドファイバー４４の両方の取り付けられていない端部に設けられる。延長空間８４、８６により、両方の組のシンチレーションファイバーが、筐体内で屈曲し、曲がることが可能になる。一次シンチレーションファイバー８０及び光ガイドファイバー４４は、筐体３４の内部で非接触の関係に保たれ、シンチレーション光４６が、ファイバーを取り囲む空気の空間を通って、一次シンチレーションファイバー８０と光ガイドファイバー４４との間で結合される。
【００３１】
光ガイドファイバー４４は、一次シンチレーションファイバー８０内で中央に配置されたガイド管９０を通って延在し、光ガイドファイバーを一次シンチレーションファイバーに対する中心位置に維持し、光ガイドファイバーのシンチレーション光４６への露光を最大化する。スリーブ９２が筐体３４内に組み込まれ、一次シンチレーションファイバーの束８０の外部を取り囲むことができる。ガイド管９０及びスリーブ９２のどちらも、管及びスリーブが筐体３４内でシンチレータ集合体とともに自由に曲がることができるように、柔軟な材料からなる。前述の実施形態において、一次シンチレータ、結晶及びファイバーの束の両方とも、どのシンチレータもシンチレーション媒質の減衰長さよりも長くならないような大きさにされる。より長い長さのゲージが、複数の長手方向に間隔を有するシンチレータ結晶を提供することによって、または長手方向にファイバーの束の厚さを増加させることによって達成される。
【００３２】
本明細書で説明されたゲージの実施形態は、一次シンチレータと光経路内の光ガイドとの間の接触結合の必要性を排除し、その代わりにゲージ筐体内の開口空間を通ってシンチレーション光を伝送する。ゲージ３０は、異なる波長のシンチレーション光の発生に起因して非接触結合を通した光の伝送を行うことができ、一次シンチレータからの光の光ガイドシンチレータファイバへの伝送を、一次シンチレータと光ガイドファイバーとの間の波長シフトを通して行うことができる。一次シンチレータからのシンチレーション光は、エアギャップを容易に通過して光ガイドに入射し、シンチレーション光を発生させることができる。光ガイド内のシンチレーション光は、光ガイドファイバーを通って共通光センサに到達する。本明細書で説明された実施形態において、個別のシンチレータの大きさ及びシンチレータ間の間隔は変更可能であり、ゲージの感度及び線形性を最適化するためにカスタム化可能である。レベル感知ゲージが、本明細書において、プラスチックシンチレータがより長い減衰長さ（２．５から４ｍ）を有するために、プラスチックシンチレータとともに説明された。しかし、無機シンチレータも説明された実施形態で使用されてもよく、放出されるシンチレーション光は、光ガイドファイバー内で所望の発光スペクトルを励起するのに適したものである。
【００３３】
さらに、液体シンチレータ、自由流動性固体シンチレータ、及び／またはシンチレーション粉末も、レベル感知ゲージ内の固体プラスチックシンチレータに置き換えて一次シンチレータとして使用されうる。ゲージ３１に関する液体シンチレータの実施形態において、図１７Ａに示されるように、液体シンチレータ９４が管９６内に収容される。液体の実施形態において、管９６は液密に封止され、液体シンチレータ９４及び光ガイドファイバー４４は、ベローズの必要性なく管内の温度変化によって自由に伸縮する。封止された管９６は、任意選択的に、柔軟な外部筐体の実施形態において利用される場合には、管を曲げることができるように柔軟でありうる。光ガイドファイバー４４は、近位端において光センサ１２に固定される。反対の、光ガイドファイバー４４の遠位端は、端部プラグ８２内で中央に位置合わせされ、端部プラグは、全ての動作条件下で、光ガイドファイバーを収容するのに十分な長さを有する。光ガイドファイバー４４は、端部プラグ８２内で自由に動きうる。端部プラグ８２は、空気及び／または追加的な不活性ガスを排出するとともに、管９６へシンチレーション材料を追加し、または管９６からシンチレーション材料を除去するためにかかり部のついたフィッティング部（図示されない）を含む。液体シンチレーション材料は、典型的には管９６の体積のほとんどを占めることとなり、十分な空洞が、熱による大きさの変化に対処するために管内に維持される。シンチレーション材料の質量は、管９６内で一定状態を維持するが、大きさは温度によって変化しうる。管９６は、酸素が管に侵入し、液体シンチレータの効率を劣化させることを防ぐために気密に封止される。管９６は、コイル状に巻かれたゴムまたは類似の材料からなるものであってよく、一方の端部において端部プラグ８２に封止され、第２の端部において取り付けフランジ７０に封止される。外側のゲージ筐体３４は、封止された管９６を収容し、１つの端部において光増倍管筐体に取り付けられ、第２の端部において端部プラグ８２に取り付けられる。
【００３４】
代替的な実施形態において、自由流動性固体シンチレーション材料９８が、図１７Ｂのゲージ３３に示されるように一次シンチレータとして使用されうる。この実施形態において、自由流動固体シンチレーション材料９８は、球体または円筒状などの異なる大きさ及び形状でありえ、ポリスチレンまたは類似する材料からなりうる粒子またはペレットからなる。シンチレーションペレットは、図１７Ｂに示される管９６のような収容部内に保持されうる。自由流動性固体実施形態において、管９６は柔軟または剛体性でありえ、気密封止は必要としない。ペレットは、管に対して、自由流動性ペレットを管内に注入することができるような大きさとされる。収容部の内側では、シンチレーションペレットが光ガイドファイバー４４を取り囲み、ペレットからファイバーへシンチレーション光を受け渡す。管に加えて、柔軟であるか、または柔軟ではない代替的な収容構造が、自由流動性シンチレーションペレットを保持するために使用されうる。
【００３５】
さらに、シンチレータ粉末の実施形態において、シンチレータ粉末は、管９６などの構造内に収容されうる。粉末の実施形態において、管は、気密封止を必要とせず、シンチレータが柔軟なゲージ筐体内で使用されることとなるか否かに応じて、柔軟であってもよく、柔軟でなくてもよい。
【００３６】
本発明が、いくつかの実施形態とともに説明され、これらの実施形態のうちいくつかが、実質的に詳細に説明された。しかし、本発明の範囲は、例示として提示されたものであり、排他的ではないこれらの実施形態に限定されるものとすべきではない。特許請求される本発明の範囲が、以下の特許請求の範囲に記載される。
【符号の説明】
【００３７】
Ｓ  放射線源
１０  電子増幅器
１２  光増倍管、光センサ
１４  シンチレーション結晶
１６  シンチレーションファイバー
１８  光ガイド
２０  合算電子機器
３０  核物質レベル感知ゲージ
３２  容器
３４  筐体
３６  放射線源
４０  一次シンチレータ
４２  一次シンチレーション結晶
４４  光ガイド
４６  シンチレーション光
５０  放射線
５２  シンチレーション光
５６  開口部
５８  光ガイドファイバー
６０  管
６２  コア
６４  ばねクランプ
６６  クラッド
７０  取り付けフランジ
８０  シンチレーションファイバー
８２  プラグ
８４、８６  延長空間
９０  ガイド管
９２  スリーブ
９４  液体シンチレータ
９６  管
９８  自由流動性固体シンチレーション材料
【図１】
2019504330.tif 000003
【図２】
2019504330.tif 000004
【図３】
2019504330.tif 000005
【図４】
2019504330.tif 000006
【図５Ａ】
2019504330.tif 000007
【図５Ｂ】
2019504330.tif 000008
【図６】
2019504330.tif 000009
【図７Ａ】
2019504330.tif 000010
【図７Ｂ】
2019504330.tif 000011
【図８】
2019504330.tif 000012
【図９】
2019504330.tif 000013
【図１０】
2019504330.tif 000014
【図１１】
2019504330.tif 000015
【図１２】
2019504330.tif 000016
【図１３】
2019504330.tif 000017
【図１４Ａ】
2019504330.tif 000018
【図１４Ｂ】
2019504330.tif 000019
【図１５】
2019504330.tif 000020
【図１６】
2019504330.tif 000021
【図１７Ａ】
2019504330.tif 000022
【図１７Ｂ】
2019504330.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月21日(2018.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の製品の液面高さを測定するための、核物質レベル感知ゲージであって、
容器内の製品に隣接して配置された核放射線源と、
前記容器内の製品に隣接し、前記核放射線源に対して反対側に、互いに間隔を開けて配置された複数のシンチレータであって、前記線源からの核放射線が前記容器内を通過し、前記シンチレータに入射し、前記シンチレータにシンチレーション光を発生させる、シンチレータと、
光を検出するための光感知回路と、
前記シンチレーション光を全ての前記シンチレータから前記光感知回路へ伝送するための光ファイバーと、を含み、
前記光ファイバーが、前記ファイバーの第１の端部から前記ファイバーの第２の端部へ伝送される光を内部反射し、
前記シンチレーション光が空気結合を通して前記シンチレータのそれぞれから前記光ファイバー内へ伝送され、前記光ファイバーが、前記シンチレータからの前記シンチレーション光の吸収に反応して光を放出し、前記光感知回路が、前記光ファイバーから前記放出された光を収集して前記容器内の放射線吸収性製品の液面高さの指標を提供する、核物質レベル感知ゲージ。
【請求項２】
前記光ファイバーが、前記シンチレータの少なくとも１つの中のエアギャップを通して延在する、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項３】
前記光ファイバーがさらに、複数のシンチレーションファイバーを含み、前記ファイバーが前記シンチレータからの前記シンチレーション光の吸収に反応して光を放出する、請求項２に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項４】
前記光感知回路が単一の光増倍管である、請求項３に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項５】
柔軟な材料からなる筐体をさらに含み、前記筐体、前記シンチレータ、及び前記ファイバーが３次元位置に曲げることが可能であり、３次元位置を維持することが可能である、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項６】
前記シンチレータの少なくとも１つがポリビニルトルエンからなり、前記ファイバーがポリスチレンからなる、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項７】
前記シンチレータの少なくとも１つがシンチレーションファイバーの束を含む、請求項４に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項８】
前記複数のシンチレータの間の間隔が、前記光センサから前記シンチレータまでの距離に応じて変化する、請求項１に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【請求項９】
前記シンチレーションファイバーの束の厚さが可変であり、前記束が、前記光センサからの距離が増加するにつれて厚さを増加させる、請求項７に記載の核物質レベル感知ゲージ。
【国際調査報告】
2019504330.tif 000024
2019504330.tif 000025
2019504330.tif 000026
2019504330.tif 000027