(57)【要約】【課題】測定対象の表面に放射線検出器を良好に接触させることが可能な放射線測定装置を提供する。【解決手段】放射線測定装置１は、略シート状をなしており且つ可撓性がある放射線検出器１０を有する。放射線検出器１０は、陽極１６と陰極１４の間に配置された有機半導体２０を有し、当該有機半導体２０に入射した放射線を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略シート状をなしており且つ可撓性があり、陽極と陰極の間に配置された有機半導体に入射した放射線を検出する放射線検出器を、
備えることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
前記放射線検出器の厚さ方向において測定対象側とは反対側に配置されており、当該放射線検出器により検出された放射線に関する情報を表示可能な表示器と、
前記有機半導体への放射線の入射に応じて前記放射線検出器から出力された電気信号を計測し、計測された電気信号に基づいて測定対象からの放射線の強さである放射線強度を算出し、算出された放射線強度を表す情報を前記表示器に表示させる処理デバイスとを、
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線測定装置。
【請求項３】
前記放射線強度は、測定対象からの放射線の線量率であり、
前記処理デバイスは、
前記放射線検出器からの電気信号と測定対象からの放射線の線量率との関係を示す線量率換算係数が、予め格納されているメモリを有し、
当該放射線検出器からの電気信号と線量率換算係数に基づいて、測定対象からの放射線の線量率を算出し、
算出された測定対象からの放射線の線量率を表す情報を、前記表示器に表示させる
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線測定装置。
【請求項４】
前記放射線強度は、測定対象の放射能であり、
前記処理デバイスは、
前記放射線検出器からの電気信号と測定対象の放射能との関係を示す放射能換算係数が、予め格納されているメモリを有し、
当該放射線検出器からの電気信号と放射能換算係数に基づいて、測定対象の放射能を算出し、
算出された測定対象の放射能を表す情報を、前記表示器に表示させる
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線測定装置。
【請求項５】
前記陽極と前記陰極のうち少なくとも一方は、前記有機半導体の同一の表面上に沿って複数の電極が間隔をあけて配列された電極アレイであり、
前記表示器は、複数の表示領域を有し、
前記処理デバイスは、当該電極アレイを構成する各電極に対応して算出された放射線強度を、当該電極に対応する表示領域に表示させる
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の放射線測定装置。
【請求項６】
各表示領域は、その対応する電極と、前記放射線検出器の厚さ方向において対向する位置に配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の放射線測定装置。
【請求項７】
前記表示器は、前記放射線検出器に沿って配列されている複数の発光素子を含み、
各表示領域は、少なくとも一つの当該発光素子を含む
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の放射線測定装置。
【請求項８】
前記表示器は、
略シート状をなしており且つ可撓性があり、前記複数の表示領域を含む有機ＥＬパネルを含み、
当該有機ＥＬパネルは、前記放射線検出器と重ね合されており且つ結合されている
ことを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の放射線測定装置。
【請求項９】
前記放射線検出器は、略矩形をなしており、その厚さ方向に垂直な幅方向及び長手方向に広っており、
前記処理デバイスは、当該放射線検出器のうち当該幅方向に延びている縁部に結合されている
ことを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか一項に記載の放射線測定装置。
【請求項１０】
前記放射線検出器は、
前記陽極及び前記陰極より測定対象側において前記有機半導体に向かう電磁波又は光を遮蔽可能な導体であるシールドを、
さらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の放射線測定装置。
【請求項１１】
前記放射線検出器は、
略シート状をなしており、可撓性があり、且つ電気絶縁体である基板を含み、
前記放射線検出器の厚さ方向において、当該基板と、単数の前記陰極と、単数の前記有機半導体と、複数の前記陽極との順に積層されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の放射線測定装置。
【請求項１２】
前記放射線検出器は、
前記有機半導体上に配置されており、当該放射線検出器の厚さ方向と垂直な方向に間隔をあけて当該陽極を囲う導体であり、当該陽極及び前記陰極と電気的に絶縁されているガードリングを、
さらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の放射線測定装置。
【請求項１３】
前記有機半導体は、前記陽極と前記陰極との間に積層された複数の層を含み、
当該複数の層のうち少なくとも一つは、その他に比べて放射線に対する感度が高い高感度層である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の放射線測定装置。
【請求項１４】
前記高感度層は、放射線を受けて光を発する発光物質が母材に混合されている
ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線測定装置。
【請求項１５】
前記高感度層は、中性子と核反応する核反応物質が母材に混合されている
ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線を測定する放射線測定装置に関する。
【０００２】
放射線測定装置は、通常、α線、β線、ガンマ線、中性子線等の放射線を検出する放射線検出器を有している。放射線検出器は、一般的に、入射した放射線の数やエネルギを、表示や測定に適した電気信号に変換する。
【０００３】
放射線検出器には、入射した放射線により半導体に電子正孔対が生成され移動する検出器、いわゆる半導体検出器がある。このような検出器には、例えば、ゲルマニウムの単結晶を半導体として用いた、いわゆるＧｅ検出器や、珪素（シリコン）の単結晶を半導体として用いた、いわゆるＳｉ検出器がある。また、このような半導体検出器に類似したデバイスとして、入射した放射線により有機半導体内に電子正孔対を生成し、放射線の線量に応じた電気信号を出力する素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２３３５３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した放射線測定装置においては、測定対象からの放射線を高い精度で測定することが求められている。例えば、高い精度でβ線を測定する場合には、放射線検出器を測定対象に接触させた状態で放射線を測定することが求められている。測定対象の表面形状には、様々なものがあり、放射線検出器を、その表面形状に応じて屈曲させて測定対象に接触させる必要がある。例えば、測定対象が管である場合には、その表面に沿って放射線検出器を曲げる必要がある。
【０００６】
本発明の実施形態は、上記事情を鑑みてなされたものであって、測定対象の表面に放射線検出器を良好に接触させることが可能な放射線測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の放射線測定装置は、略シート状をなしており且つ可撓性があり、陽極と陰極の間に配置された有機半導体に入射した放射線を検出する放射線検出器を、備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、測定対象の表面に沿って放射線検出器を曲げることができ、測定対象に放射線検出器を極力接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の放射線測定装置の断面図であり、放射線検出器の幅方向に直交する方向の断面図である。
【図２】第１の実施形態の放射線測定装置の上面図であり、測定対象側から見た図である。
【図３】第１の実施形態の放射線検出器の断面図であり、有機半導体とその周辺の構成を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の放射線測定装置のシステム構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態の放射線測定装置の外観図であり、放射線検出器を測定対象の表面に沿って湾曲させた態様を示す図である。
【図６】第１の実施形態の放射線測定装置のうち表示器が表示する表示画像の一例を示す斜視図である。
【図７】第１の実施形態の放射線測定装置のうち表示器が表示する表示画像の変形例を示す斜視図である。
【図８】第２の実施形態の放射線検出器の断面図であり、陰極と陽極との間にある有機半導体の構成を示す断面図である。
【図９】第２の実施形態の放射線検出器のうち、陽極及びガードリングを測定対象側から見た外観図である。
【図１０】第３の実施形態の放射線検出器の断面図であり、陰極と陽極との間にある有機半導体の構成を示す断面図である。
【図１１】第３の実施形態の変形例の放射線検出器の断面図であり、陰極と陽極との間にある有機半導体の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００１１】
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態の放射線測定装置の構成について図１〜図７を参照して説明する。図１は、本実施形態の放射線測定装置の断面図であり、略シート状の放射線検出器の幅方向に直交する方向の断面図である。なお、図１においては、理解を容易にするために、放射線検出器の厚さ方向の寸法を幅方向及び長手方向に比べて大きく表示しており、表示器の断面の表示については省略している。図２は、本実施形態の放射線測定装置の上面図であり、測定対象側から見た図である。なお、図２においては、理解を容易にするために放射線検出器のうちシールドの表示を省略している。図３は、本実施形態の放射線検出器の断面図であり、有機半導体とその周辺の構成を示す断面図である。
【００１２】
図４は、本実施形態の放射線測定装置のシステム構成を模式的に示すブロック図である。図５は、本実施形態の放射線測定装置の外観図であり、放射線検出器を測定対象の表面に沿って湾曲させた態様を示す図である。図６は、本実施形態の放射線測定装置のうち表示器が表示する表示画像の一例を示す斜視図である。図７は、本実施形態の放射線測定装置のうち表示器が表示する表示画像の変形例を示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の放射線測定装置１は、測定対象からの放射線を検出する放射線検出器１０と、当該放射線検出器１０により検出された放射線に関する情報を表示可能な表示器４０とを有している。また、放射線測定装置１は、測定対象からの放射線の入射に応じて放射線検出器１０から出力された電気信号を処理して表示器４０の表示を制御可能なデバイス（以下、処理デバイスと記す）３０を有している。
【００１４】
本実施形態の表示器４０は、放射線検出器１０と重ね合されて、その基板１２と結合されている。また、表示器４０は、上述した放射線検出器１０と共に曲がるように構成されている。処理デバイス３０は、図１及び図２に示すように、放射線検出器１０と一体に結合されており、具体的には、放射線検出器１０の基板１２の幅方向Ｗに延びる縁部１２ａに結合されている。本実施形態の処理デバイス３０は、略直方体状をなしており、当該縁部１２ａに沿って延びている。
【００１５】
放射線測定装置１は、測定対象から発せられる放射線を測定するためのものであり、具体的には、β線、γ線、中性子等を検出する。放射線測定装置１は、その放射線検出器１０が測定対象の表面５と接した状態、好ましくは密着した状態で、測定対象からの放射線の測定が行われる。
【００１６】
（放射線検出器の構成例）
放射線検出器１０は、図１及び図２に示すように、略シート状をなしており且つ可撓性がある。図５に示すように測定対象の表面５の形状に応じて曲がるように構成されている。放射線検出器１０の厚さ方向を、図１に矢印Ｔで示す。また、本実施形態の放射線検出器１０は、図１及び図２に示すように、その厚さ方向Ｔに垂直な幅方向Ｗ及び長手方向Ｌに広がる略矩形をなしており、より具体的には、長方形状をなしている。放射線検出器１０の幅方向を、図２に矢印Ｗで示し、長手方向を図２に矢印Ｌで示す。
【００１７】
放射線検出器１０は、図１に示すように、基板１２を有し、当該基板１２は、略シート状をなしており且つ可撓性がある電気絶縁体である。基板１２は、合成樹脂等の材料で構成することができる。基板１２には、その厚さが、例えば、数十μｍのものが用いられる。
【００１８】
放射線検出器１０は、陰極１４及び陽極１６と、これら２つの電極１４，１６の間に配置された有機半導体２０とを有している。より具体的には、放射線検出器１０は、単数の陰極１４と、単数の有機半導体２０と、複数の陽極１６を有している。本実施形態においては、複数の陽極１６は、有機半導体２０の同一の表面２０ａに沿って幅方向Ｗおよび長手方向Ｌに間隔をあけて配列された電極アレイである。
【００１９】
放射線検出器１０は、その厚さ方向Ｔにおいて、当該基板１２と、単数の陰極１４と、有機半導体２０と、複数の陽極１６の順に積層されている。本実施形態において、複数の陽極１６は、有機半導体２０上においてマトリックス状に配列されている。電極アレイを構成する各陽極１６と陰極１４との間には、所定の電圧、いわゆる逆バイアス電圧が印加され、各陽極１６と陰極１４との間にある有機半導体２０には電場が生じる。
【００２０】
有機半導体２０は、半導体としての性質を示す有機物であり、例えば、高分子の有機化合物で構成されている。有機半導体２０は、略シート状をなしており且つ可撓性がある。有機半導体２０は、キナクリドン系有機化合物やフタロシアニン系有機化合物等の材料で構成することができる。
【００２１】
本実施形態の有機半導体２０は、図１及び図３に示すように、複数の陽極１６すなわち電極アレイと、単数の陰極１４の間に挟まれている。測定対象側すなわち放射線が入射する側には、陽極１６が配置されており、放射線が入射する側とは反対側、すなわち基板１２側には、陰極１４が配置されている。
【００２２】
陰極１４及び陽極１６は、略シート状をなしており且つ可撓性を有する導体である。本実施形態において、陰極１４は、基板１２と有機半導体２０との間において薄膜状に形成されている。同様、電極アレイを構成する各陽極１６も、有機半導体２０の表面２０ａ上に薄膜状に形成されている。
【００２３】
陰極１４及び陽極１６は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：indium-tin-oxide）や、金、銀の材料で構成することができる。陰極１４は、蒸着成膜等により基板１２上に形成することができる。同様に、複数の陽極１６は、蒸着成膜等により有機半導体２０上に形成することができる。
【００２４】
図３に示すように、陰極１４の厚さ（寸法ｔ１で示す）、及び陽極１６の厚さ（寸法ｔ３で示す）は、数十ｎｍ程度である。有機半導体２０の厚さ（寸法ｔ２で示す）は、数十μｍ程度である。
【００２５】
陰極１４は、図２に示すように、基板１２に沿って放射線検出器１０の幅方向Ｗ及び長手方向Ｌに広がっており、本実施形態においては、長方形状をなしている。有機半導体２０は、陰極１４に沿って幅方向Ｗ及び長手方向Ｌに広がっており、陰極１４と略同一の寸法の長方形状をなしている。
【００２６】
一方、複数の陽極１６は、有機半導体２０に沿って幅方向Ｗ及び長手方向Ｌにそれぞれ所定の間隔をあけてマトリックス状に配列されている。電極アレイを構成する各陽極１６は、正方形状をなしており、その寸法は、１ｃｍ×１ｃｍである。各陽極１６は、有機半導体２０を間に挟んで、陰極１４と放射線検出器１０の厚さ方向Ｔに対向するよう配置されている（図３参照）。
【００２７】
各陽極１６は、図１に示すように、対応する導体１５を介して処理デバイスに３０に電気的に接続されている。同様に、陰極１４は、導体１３を介して処理デバイス３０に電気的に接続されている。なお、導体１３，１５は、例えば、金等の材料で構成することができる。導体１３，１５を介して２つの電極１４，１６の間には、放射線検出器１０の厚さ方向Ｔに所定の電圧（逆バイアス電圧）が印加される。
【００２８】
加えて、本実施形態の放射線検出器１０は、陽極１６及び陰極１４より測定対象側において有機半導体２０に向かう電磁波又は光を遮蔽可能な導体（以下、シールドと記す）１８を有している。シールド１８は、上述した陰極１４及び陽極１６と電気的に絶縁されており、且つ図示しないアースに電気的に接続されている。シールド１８は、アルミニウムや銅などの金属材料で構成することができる。
【００２９】
シールド１８は、金属材料で形成された浅い皿状をなしており、陽極１６より放射線検出器１０の厚さ方向Ｔに所定の間隔をあけて幅方向Ｗ及び長手方向Ｌに広がっている。シールド１８は、基板１２より測定対象側において、陽極１６、有機半導体２０及び陰極１４を覆っており、これらとの電気的絶縁が確保されている。シールド１８のうち縁部は、電気絶縁体である基板１２に結合されている。
【００３０】
シールド１８は、測定対象から発せられる放射線のうち一部、例えば、α線やβ線を遮蔽可能とすることも好適である。例えば、有機半導体２０へのα線の入射を制限すると共にβ線を透過させるような材料及び厚さとすることにより、高い精度でβ線を検出することが可能となる。また、シールド１８は、γ線を高い精度で検出するために、α線及びβ線を遮蔽するよう構成することも好適である。
【００３１】
以上のように構成された放射線検出器１０において、各陽極１６と陰極１４との間には、所定の電圧（逆バイアス電圧）が印加される。当該電圧により、各陽極１６と陰極１４との間にある有機半導体２０には、電場が生じる。この状態において、図３に矢印Ｒ１で示すように、測定対象からの放射線（例えば、β線）が入射すると、有機半導体２０内には、電子ｅ−と正孔ｈ＋とのペア、いわゆる電子正孔対（electron-hole pairs）が生成される。さらに、電子正孔対のうち電子ｅ−が、有機半導体２０内を陽極１６に移動すると共に、正孔ｈ＋が陰極１４に移動する。
【００３２】
これら移動の際に陽極１６には、数ピコクーロン[ｐＣ]の電荷が誘起される。この電荷量は、理想的には、放射線の入射により陽極１６と陰極１４との間にある有機半導体に付与されたエネルギに比例している。この誘起された電荷により、陽極１６と陰極１４との間には、パルス状に変化する微弱な電流が流れる。
【００３３】
このようにして、放射線検出器１０においては、有機半導体２０への放射線の入射に応じて当該放射線の入射を示すパルス状の電気信号（以下、単に「パルス信号」と記す）が生成され、放射線検出器１０から出力される。当該パルス信号は、処理デバイス３０により受信されて、その数やエネルギが計測される。当該パルス信号の単位時間当たりの数をカウント（計数）することで、有機半導体２０に入射した放射線強度を算出することが可能となる。
【００３４】
（表示器の構成例）
表示器４０は、図１に示すように、放射線検出器１０の厚さ方向Ｔにおいて測定対象側（放射線が入射する側）とは反対側に配置されている。換言すれば、表示器４０は、厚さ方向Ｔにおいて基板１２に対し有機半導体２０が配置される側（放射線が入射する側）とは、反対側に配置されている。表示器４０は、処理デバイス３０により制御されて、当該放射線検出器１０により検出された放射線に関する情報を表示する。
【００３５】
本実施形態において、表示器４０は、略シート状をなしており且つ可撓性がある有機ＥＬパネル、いわゆるフレキシブル有機ＥＬパネルである。表示器４０は、その外側すなわち放射線が入射する側とは反対側には、画面４１を有している。表示器４０は、放射線検出器１０により検出された放射線に関する情報を含む各種の情報を、当該画面４１に表示可能である。なお、当該画面４１に表示される「放射線に関する情報」の例については、後述する。
【００３６】
表示器４０の画面４１は、図６及び図７に示すように、複数の表示領域４４を有している。当該複数の表示領域４４は、電極アレイである複数の陽極１６（図２参照）にそれぞれ一対一で対応している。本実施形態において、各表示領域４４は、その対応する陽極１６と、放射線検出器１０の厚さ方向Ｔ（図１参照）に対向する位置に配置されている。
【００３７】
画面４１を構成する各表示領域４４は、間隔をあけて配列されている複数の発光素子（図示せず）を含んでいる。本実施形態において、各表示領域４４は、赤い色を発する発光素子と、緑色を発する発光素子と、青色を発する発光素子とを含んでいる。これら発光素子は、間隔をあけて配列されている。なお、各表示領域４４は、複数の陽極１６のうち一つと対応していることが好適である。
【００３８】
このように構成された表示器４０は、画面４１の各表示領域４４に各種の色や文字等を表示することが可能であり、放射線検出器１０により検出された放射線に関する情報として、測定対象からの放射線の強さ、いわゆる「放射線強度」を表す情報を、色（図６参照）、文字（図７参照）、発光パターン等の態様で表示することができる。表示器４０の各表示領域４４の表示態様は、処理デバイス３０により制御される。
【００３９】
（処理デバイスの構成例）
処理デバイス３０は、図４に示すように、有機半導体２０への放射線の入射に応じて放射線検出器１０から出力された電気信号（パルス信号）を計測する機能ユニット（以下、信号計測部と記す）３２を有している。また、信号計測部３２により計測されたパルス信号に基づいて放射線強度を算出する機能ユニット（以下、放射線強度算出部と記す）３４と、放射線強度を算出するための各種の定数が予め格納されているメモリ３５とを有している。
【００４０】
処理デバイス３０は、放射線検出器１０により検出された放射線に関する情報を表示器４０に表示させる機能ユニット（以下、表示制御部と記す）３６を有している。当該放射線に関する情報には、放射線強度算出部３４により算出された放射線強度を表す情報が含まれている。本実施形態の表示制御部３６は、表示器４０の画面４１を構成する各表示領域４４をそれぞれ制御して、放射線強度を表す情報を各表示領域４４に表示させる。
【００４１】
また、本実施形態の処理デバイス３０は、電源として二次電池３８を有している。二次電池３８は、放射線検出器１０及び表示器４０に電力を供給可能である。放射線検出器１０に供給された電力は、逆バイアス電圧の印加に用いられる。
【００４２】
信号計測部３２は、有機半導体２０への放射線の入射に応じて放射線検出器１０から出力された電気信号、より具体的には、有機半導体２０への放射線の入射により陰極１４と陽極１６との間に生じたパルス状の電流の変化を計測する。
【００４３】
なお、信号計測部３２は、当該パルス信号を増幅するアンプと、増幅されたパルス信号の数をカウントするカウンタと、Ａ／Ｄ変換器等を用いて実現することができる。当該アンプには、例えば、電荷の総量（すなわち電流の積分値）に比例した信号を出力するチャージアンプが用いられる。カウンタは、当該アンプにより増幅されたパルス信号の単位時間あたりの数をカウントする。当該単位時間あたりのパルス信号の数は、放射線強度に比例している。
【００４４】
放射線強度算出部３４は、単位時間あたりのパルス信号の数と、所定の換算係数に基づいて、放射線強度を算出する。放射線強度には、例えば、測定対象からの放射線の線量率［μＳｖ／ｈ］や、測定対象の放射能［Ｂｑ］等の物理量がある。なお、放射線強度算出部３４は、ＩＣやプロセッサを用いて実現することができる。
【００４５】
メモリ３５には、単位時間あたりのパルス信号の数と測定対象からの放射線の線量率との関係を示す比例定数（以下、線量率換算係数と記す）が、予め格納されている。また、メモリ３５には、単位時間あたりのパルス信号の数と測定対象の放射能との関係を示す比例定数（以下、放射能換算係数と記す）が、予め格納されているものとしても良い。線量率換算係数及び放射能換算係数は、適合実験やシミュレーション等を行うことにより予め求めることが可能である。
【００４６】
放射線強度算出部３４は、信号計測部３２により計測された単位時間あたりのパルス信号の数と、予めメモリ３５に格納された線量率換算係数に基づいて、測定対象からの放射線の線量率を算出する。また、放射線強度算出部３４は、単位時間あたりのパルス信号の数と、予めメモリ３５に格納された放射能換算係数に基づいて、測定対象の放射能を算出するものとしても良い。
【００４７】
なお、信号計測部３２が、各パルス信号の高さ、すなわち各パルス信号が有するエネルギを計測する機能ユニットを含み、当該エネルギに基づいて、単位時間あたりのパルス信号の数に重み付けを行うことも好適である。また、放射線強度算出部３４が、当該エネルギに基づいて放射線強度、例えば、線量率［μＳｖ／ｈ］や放射能［Ｂｑ］の値を補正することも好適である。
【００４８】
処理デバイス３０は、以上に説明したパルス信号の計測と放射線強度の算出を、複数の陽極１６のそれぞれについて行う。信号計測部３２は、電極アレイを構成する各陽極１６に対応するパルス信号を計測する。放射線強度算出部３４は、計測されたパルス信号に基づいて、当該電極１６に対応する放射線強度を算出する。算出された放射線強度は、メモリ３５に格納される。これら放射線強度から、放射線強度の二次元分布を得ることができる。
【００４９】
処理デバイス３０のうち表示制御部３６は、電極アレイを構成する各電極１６に対応して算出された放射線強度を、当該電極１６に対応する表示領域４４に表示させる。本実施形態においては、図６に示すように、各表示領域４４に、対応する放射線強度を表す色をカラー表示する。例えば、線量率［μＳｖ／ｈ］や放射能［Ｂｑ］に応じて、赤、緑、青を各表示領域４４に表示させることにより、画面４１に、いわゆるカラーコンター表示で放射線強度の二次元分布を表す情報を表示することができる。
【００５０】
なお、図７に示す変形例のように、放射線強度を表す情報として、文字、より具体的には数値を、各表示領域４４に表示することも好ましい。線量率や放射能に略比例した数値を表示することが好適である。
【００５１】
以上に説明したように本実施形態の放射線測定装置１は、略シート状をなしており且つ可撓性があり、陽極１６と陰極１４の間に配置された有機半導体２０を有し、当該有機半導体２０に入射した放射線を検出する放射線検出器１０を有している。加えて、放射線測定装置１は、放射線検出器１０の厚さ方向Ｔにおいて測定対象側とは反対側に配置されており、放射線検出器１０により検出された放射線に関する情報を表示可能な表示器４０とを有するものとした。
【００５２】
本実施形態によれば、配管等の表面が湾曲した構造物が測定対象である場合であっても、測定対象の表面に放射線検出器を接触させた状態で、β線等の放射線を検出し、当該検出された放射線に関する情報を、その場においてリアルタイムで表示することができる。当該放射線測定装置１を使用して測定対象の放射線を測定している作業者が、放射線強度等の情報を得ることが容易となる。また、放射線の測定を行っていないときには、放射線測定装置１を曲げた状態で持ち運ぶことができ、放射線測定装置の可搬性が向上する。
【００５３】
なお、本実施形態において、処理デバイス３０は、放射線検出器から出力されたパルス信号の単位時間あたりの数をカウントすることや、各パルス信号のエネルギを計測することにより放射線強度を算出するものとしたが、本発明に係る処理デバイスが、放射線強度を算出する手法は、この態様に限定されるものではない。例えば、単位時間あたりに陽極に誘起された電荷の量、すなわち陽極１６を電流を計測ある時間の平均値として読み出す、いわゆる「電流読み出し」を行うことにより、放射線強度を算出することも可能である。この場合、上述した信号計測部３２は、チャージアンプに代えて、カレントアンプを用いることにより実現することができる。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の放射線検出器について図８及び図９を参照して説明する。図８は、本実施形態の放射線検出器の断面図であり、陰極と陽極との間にある有機半導体の構成を示す断面図である。図９は、本実施形態の放射線検出器のうち、陽極及びガードリングを、測定対象側から見た外観図である。なお、図９においては、理解を容易にするために放射線検出器のうちシールドの表示を省略している。本実施形態は、放射線検出器の構成のみが第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図８に示すように、本実施形態の放射線検出器は、有機半導体２０の同一の表面２０ａ上には、電極アレイを構成する各陽極１６Ｂに対応して、ガードリング１７が配置されている。ガードリング１７は、放射線検出器の厚さ方向Ｔと垂直な方向に間隔をあけて、対応する陽極１６Ｂを囲っている。ガードリング１７は、導体であり、且つ電気的にアースされている。
【００５６】
本実施形態においては、図９に示すように、複数のガードリング１７は、放射線検出器の幅方向Ｗ及び長手方向Ｌにそれぞれ所定の間隔をあけて配列されている。複数のガードリング１７は、それぞれ対応する陽極１６Ｂを全周に亘って囲っている。各ガードリング１７は、四角形状をなしており、対応する正方形状の陽極１６Ｂを囲っている。
【００５７】
本実施形態によれば、陽極１６Ｂと陰極１４との間に逆バイアス電圧が印加されて有機半導体２０に電場が生じており、当該有機半導体２０への放射線の入射がないときに、陽極１６Ｂと陰極１４との間に微弱な電流、いわゆるリーク電流が流れることを抑制することができる。本実施形態の放射線検出器は、当該リーク電流に相当する電流を、陽極１６Ｂとガードリング１７との間を有機半導体２０の表面２０ａに沿って流すことができる。有機半導体２０への放射線の入射に応じて放射線検出器１０から出力される電気信号に含まれるノイズを低減することができる。
【００５８】
なお、本実施形態において、ガードリング１７は、四角形状をなしており、対応する陽極１６Ｂを全周に亘って囲っているものとしたが、本発明に係るガードリングは、この形態に限定されるものではない。本発明に係るガードリングは、その対応する陽極を、少なくとも部分的に囲っていれば良い。例えばガードリングは、Ｃ字状をなしているものとしても良い。
【００５９】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態の放射線検出器について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、本実施形態の放射線検出器の断面図であり、陰極と陽極との間にある有機半導体の構成を示す断面図である。図１１は、本実施形態の変形例の放射線検出器の断面図であり、陰極と陽極との間にある有機半導体の構成を示す断面図である。本実施形態は、放射線検出器のうち有機半導体の構成のみが、第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図１０に示すように、本実施形態の放射線検出器において、有機半導体２０Ｃは、陰極１４と陽極１６との間に積層された複数（２つ）の層２４，２６を含んでいる。これら２つの層２４，２６のうち、測定対象側とは反対側すなわち陰極１４側には、放射線に対する感度が、その他に比べて高い層（以下、高感度層と記す）２４が配置されている。
【００６１】
一方、測定対象側すなわち陽極１６側には、放射線に対する感度が比較的低い層（以下、低感度層と記す）２６が配置されている。本実施形態の放射線検出器は、基板１２、単数の陰極１４、高感度層２４、低感度層２６及び複数の陽極１６（電極アレイ）の順に積層されている。
【００６２】
低感度層２６は、上述した有機半導体２０（図３参照）と同じ物質で構成されている。低感度層２６は、例えば、高分子の有機化合物で構成することができる。
【００６３】
高感度層２４は、低感度層２６と同じ物質すなわち有機化合物を母材とし、本実施形態においては、放射線を受けて光を発する物質（以下、発光物質と記す）２７が、有機化合物に混合されている。発光物質２７は、高感度層２４内において略均等に分散して含まれている。なお、放射線検出器１０の厚さ方向Ｔにおける高感度層２４の厚さは、１００ｎｍ程度かそれ以上であれば良い。発光物質２７から発せられた光は、母材において１００ｎｍ程度の距離で光電変換可能なためである。
【００６４】
発光物質２７は、β線やγ線等の放射線を受けて光を放出可能な物質、いわゆるシンチレータである。発光物質２７には、例えば、ゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）の単結晶が用いられる。なお、本発明に係る発光物質は、放射線を受けて光を発する物質であれば、様々な物質を用いることができる。なお、高感度層２４の母材には、発光物質２７が発する光と略同一波長の光に対して光電変換可能な物質が用いられる。
【００６５】
図１０に矢印Ｒ２で示すように、測定対象からの放射線が、高感度層２４に入射すると、比較的高い確率で発光物質２７にあたる。発光物質２７は、放射線を受けて光（いわゆるシンチレーション光）を発する。発光物質２７から発せられた光が、高感度層２４の母材において電子正孔対を生じさせる。電子ｅ−は、高感度層２４及び低感度層２６内を陽極１６に向けて移動する。一方、正孔ｈ＋は、高感度層２４を陰極１４に向けて移動する。
【００６６】
（変形例）
なお、以上の説明において高感度層２４は、放射線を受けて光を発する発光物質２７が母材（有機化合物）に混合されているものとしたが、本発明に係る高感度層の母材に混合される物質は、発光物質に限定されるものではない。
【００６７】
例えば、図１１に示す変形例のように、高感度層２４Ｂは、低感度層２６と同じ物質すなわち有機化合物を母材とし、中性子と核反応する物質（以下、核反応物質と記す）２８が混合されているものとしても良い。なお、当該変形例においては、有機半導体２０Ｃの測定対象側の表面２０ａ上には、陽極１６Ｂと、当該陽極１６Ｂを囲うガードリング１７が配置されている。
【００６８】
核反応物質２８には、例えば、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、窒化リチウム（Ｌｉ３Ｎ）が用いられる。なお、本発明に係る核反応物質は、中性子と核反応する物質であれば、様々な物質を用いることができる。核反応物質２８は、高感度層２４Ｂ内において略均等に分散して含まれている。
【００６９】
図１１に矢印Ｒ３で示すように、測定対象からの放射線のうち中性子が、高感度層２４Ｂに入射すると、比較的高い確率で核反応物質にあたる。核反応物質は、中性子と核反応してγ線等を放出する。当該核反応物質から放出されたγ線等は、高感度層２４Ｂの母材において電子正孔対を生じさせる。正孔ｈ＋は、高感度層２４Ｂを陰極１４に向けて移動する。
【００７０】
（高感度層及び低感度層の技術的意義）
有機半導体への放射線の入射により生成される電子と正孔の数は、放射線のエネルギに依存する。しかし、有機半導体内で生成された電子／正孔のすべてが電気信号に寄与するわけではなく、有機半導体内に生じた電子／正孔のうち一部が、電極までの移動中に有機半導体内でトラップ（吸収）される場合がある。すなわち、陽極に到達する電子の数及び陰極に到達する正孔の数は、放射線の入射により生成された電子正孔対に比べて減少することがある。
【００７１】
このような現象が発生する度合いＱは、以下の数式を用いて表すことができる。
【００７２】
【数１】
2018151233.tif 000003
上記の数式において、
Ｅ：有機半導体の電極間の電場
Ｚ：有機半導体の厚さ（図１０及び図１１参照）
ｚ：電子／正孔が生じた位置であり、電極（陰極１４）からの距離
τ：電子／正孔の移動度（τｅ／τｈ）
μ：電子／正孔の寿命（μｅ／μｈ）
ｎ：生じた電子（電荷）／正孔の数
ｅ0：電気素量（素電荷）
正孔、電子ともに十分τμが大きい場合、有機半導体内のどの場所で電子正孔対が生じても得られる電気信号は一定になる。しかし、正孔のτｈμｈは、一般的に電子のτｅμｅに比べて１桁程度小さいため、正孔が、移動先の電極である陰極１４から離れた位置で発生した場合、十分な信号を得ることができない。
【００７３】
上述した例においては、高感度層２４，２４Ｂを、正孔の移動先である陰極１４の近傍に配置している。これにより、有機半導体２０Ｃ内に入射した放射線は、陰極１４の近傍にある高感度層２４，２４Ｂおいて電子正孔対を生じさせる確率が、低感度層２６において電子正孔対を生じさせる確率に比べて高くなる。陰極１４の近傍において電子正孔対を生じさせることにより、有機半導体２０Ｃ内において生じたものの陰極１４への移動中にトラップされる正孔の数を減らすことができる。これにより、放射線検出器１０は、有機半導体２０Ｃへの放射線の入射に応じた電気信号を、より高い精度で出力することができる。
【００７４】
なお、本実施形態において、有機半導体２０Ｃのうち、高感度層２４，２４Ｂ以外の部分は、低感度層２６となっている。これは、高感度層２４，２４Ｂのみで構成して有機半導体の厚さを上述の例に比べて薄くすると、浮遊容量（stray capacity）が増大するためである。浮遊容量が比較的大きいと、当該浮遊容量に起因して放射線検出器から出力される電気信号に含まれるノイズも比較的大きくなる。
【００７５】
当該ノイズを抑制するためには、有機半導体２０の厚さ（図１０及び図１１に寸法Ｚで示す）を、ある程度、確保する必要がある。電極アレイを構成する各電極（陽極）１６，１６Ｂの寸法が、例えば、１ｃｍ×１ｃｍである場合、有機半導体２０Ｃの厚さを、１０μｍ程度に確保する必要がある。
【００７６】
そこで、本実施形態においては、電極アレイを構成する各陽極１６，１６Ｂと陰極１４との間には、高感度層２４，２４Ｂに加えて、低感度層２６を配置することにより、有機半導体２０Ｃの厚さを確保している。これにより、浮遊容量に起因するノイズを抑制することができる。
【００７７】
なお、本実施形態の放射線検出器においては、高感度層の母材に混合される物質は、放射線を受けて光を発する発光物質や、中性子と核反応してγ線等を放出する核反応物質であるものとしたが、本発明に係る高感度層において母材（有機化合物）に混合される物質は、これらに限定されるものではない。高感度層は、例えば、鉛等の密度が母材に比べて大きい金属が混合されているものとしても良い。例えば、γ線の散乱体である鉛の粉末を母材（有機化合物）に混合して高感度層を構成することも好適である。当該高感度層内に放射線が入射して、当該放射線のうちγ線が鉛にあたると、コンプトン散乱が生じる。コンプトン散乱により向きを変えたガンマ線が母材において電子正孔対を生じさせることも可能である。
【００７８】
〔他の実施形態〕
上述した各実施形態において、放射線検出器１０は、陽極１６が、有機半導体２０，２０Ｃの同一の表面２０ａ上において間隔をあけて配列された電極アレイであり、放射線検出器１０の厚さ方向Ｔにおいて当該電極アレイと対向する陰極１４は、単数であるものとしたが、本発明に係る放射線検出器は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る放射線検出器は、陽極と陰極のうち少なくとも一方が、電極アレイであれば良い。
【００７９】
本発明に係る放射線検出器は、例えば、陰極が、電極アレイであり、当該電極アレイと厚さ方向に対向する陽極が単数であるものとしても良い。また、陰極と陽極が双方共に電極アレイであり、複数の陽極と複数の陰極が、放射線検出器の厚さ方向において対向して配置されているものとしても良い。
【００８０】
また、上述した各実施形態の放射線検出器１０は、単数の有機半導体２０，２０Ｃを有するものとしたが、本発明に係る放射線検出器は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る放射線検出器は、陰極と陽極との間に有機半導体が配置されていれば良い。例えば、放射線検出器の厚さ方向において対向している複数の陽極と複数の陰極との間に、それぞれ対応して複数の有機半導体を配置するものとしても良い。
【００８１】
また、上述した各実施形態において、放射線検出器１０は、測定対象から発せられた放射線が、シールド１８や電極（陽極１６又は陰極１４）を透過して有機半導体２０，２０Ｃに入射し、当該有機半導体２０，２０Ｃ内に電子正孔対を生じさせるものとしたが、本発明に係る放射線検出器は、この態様に限定されるものではない。例えば、２つの電極１４，１６と測定対象との間に、電離放射線を受けて光を発するシンチレータを配置して、当該シンチレータから発せられた光が、有機半導体２０，２０Ｃに入射するよう構成しても良い。
【００８２】
また、上述した各実施形態において、表示器４０は、略シート状をなしており且つ可撓性があるフレキシブル有機ＥＬパネルであるものとしたが、本発明に係る表示器は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る表示器は、少なくとも一つの発光素子を含み、当該発光素子により、放射線強度等の放射線に関する情報を表示可能なものであれば良い。
【００８３】
本発明に係る表示器４０は、例えば、発光素子として、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）が、間隔をあけて分散して配列されているものとしても良い。複数の発光色（色彩）の発光ダイオードのそれぞれについて点灯及び消灯を制御することにより、放射線強度等、放射線検出器により検出された放射線に関する情報を、カラーで表示することが可能となる。この場合、発光ダイオードは、放射線検出器において電極アレイを構成する各陽極にそれぞれ対応して配置されていることが好適である。
【００８４】
また、本発明に係る表示器は、単数の発光ダイオード（発光素子）により構成することも可能である。放射線強度等に応じて、当該発光ダイオードの発光パターン、より具体的には、点灯や点滅のパターン等を変化させるものとしても良い。
【００８５】
また、上述した各実施形態において、処理デバイス３０は、放射線検出器１０の幅方向に延びている基板１２の縁部１２ａに結合されており、当該縁部１２ａに沿って延びているものとしたが、本発明に係る処理デバイスは、この態様に限定されるものではない。処理デバイスは、放射線検出器や表示器と結合されておらず、ケーブル等を介して放射線検出器及び表示器と電気的に接続されているものとしても良い。この場合、処理デバイスは、一般的なＰＣやアンプを用いて構成することも可能である。
【００８６】
また、本実施形態の処理デバイス３０は、有機半導体２０，２０Ｃへの放射線の入射に応じて放射線検出器１０から出力された電気信号を計測し、当該計測された電気信号に基づいて線量率［μＳｖ／ｈ］や放射能［Ｂｑ］等の放射線強度を算出し、当該放射線強度を、放射線強度を表す情報として表示器４０に表示させるものとしたが、本発明に係る処理デバイスの機能は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る処理デバイスは、放射線の入射により前記放射線検出器において生成された電気信号を処理し、当該電気信号に基づいて表示器の表示を制御可能なものであれば良い。例えば、放射線検出器からの電気信号（パルス信号）を増幅し、当該パルス信号に応じて表示器に設けられた発光素子を点滅させるものとしても良い。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、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、特許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。
【符号の説明】
【００８８】
１：放射線測定装置、５：測定対象の表面、１０：放射線検出器、１２：基板、１２ａ：縁部（放射線検出器、基板）、１４：陰極（電極、電極アレイ）、１６：陽極（電極、電極アレイ）、１８：電磁シールド、２０，２０Ｃ：有機半導体、２０ａ：表面（有機半導体）、２４，２４Ｂ：高感度層（有機半導体）、２６：低感度層、２７：発光物質、２８：核反応物質、３０：処理デバイス、３２：信号計測部（処理デバイス）、３４：放射線強度算出部（処理デバイス）、３６：表示制御部（処理デバイス）、４０：表示器（有機ＥＬパネル）、４１：画面、４４：表示領域
【図１】
2018151233.tif 000004
【図２】
2018151233.tif 000005
【図３】
2018151233.tif 000006
【図４】
2018151233.tif 000007
【図５】
2018151233.tif 000008
【図６】
2018151233.tif 000009
【図７】
2018151233.tif 000010
【図８】
2018151233.tif 000011
【図９】
2018151233.tif 000012
【図１０】
2018151233.tif 000013
【図１１】
2018151233.tif 000014