(57)【要約】  本発明は遠隔位置の高レベルの放射線の検出用デバイスを提供し、該デバイスはシンチレーター結晶と可変長光ファイバーケーブルとを具備する。好ましくは、該シンチレーターは無機シンチレーターを有し、該光ファイバーケーブルは金属コートされた光ファイバーケーブルを有するのがよい。該デバイスは又、該デバイスが展開される環境の放射線レベルが決定されるよう、記録手段と協同する光測定デバイスを有するのが好ましい。該デバイスは、非常に高いレベルの放射線を示す製品、過程及び／又は設備のモニタリング用に、原子核産業で幅広い応用の可能性を有する。
2013501929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔位置の高いレベルの放射線の検出用デバイスであって、前記デバイスがシンチレーターと可変長さの光ファイバーケーブルと、を具備しており、前記シンチレーターがメガ電子ボルト当たり２０，０００光子より少ないシンチレーション効率を有する無機シンチレーターを備えるデバイス。
【請求項２】
前記シンチレーターがメガ電子ボルト当たり１５，０００光子より少ないシンチレーション効率を有する請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記シンチレーターがメガ電子ボルト当たり５，０００から１２，０００光子の範囲内のシンチレーション効率を有する請求項１又は２記載のデバイス。
【請求項４】
前記無機シンチレーターが２．５から１５ｇ／ｃｍ３の範囲に入る密度を有する非吸湿性材料を備える請求項１、２又は３の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項５】
前記無機シンチレーターが亜鉛ベースのシンチレーターを有する請求項１から４の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項６】
前記亜鉛ベースのシンチレーターがタングステン酸亜鉛（ＺｎＷＯ４）を有する請求項５記載のデバイス。
【請求項７】
前記レベルの放射線が毎時０．１ミリグレイから毎時１００，０００グレイの範囲内にある請求項１〜６の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項８】
前記レベルの放射線が毎時１０ミリグレイから毎時１０，０００グレイの範囲内にある請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記光ファイバーケーブルの長さが１から５００ｍの範囲内で変わる請求項１〜８の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記光ファイバーケーブルの長さが５から１００ｍの範囲内で変わる請求項９記載のデバイス。
【請求項１１】
前記光ファイバーケーブルの長さが２０ｍの領域内にある請求項１０又は１１記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも１つの電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラを有する光測定デバイスも具備する請求項１〜１１の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記光測定デバイスが多数検出デバイスから情報を受信するよう適合されている請求項１２記載のデバイス。
【請求項１４】
前記高レベルの放射線が高レベルのガンマ線を有する請求項１〜１３の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１５】
該無機シンチレーター結晶が５ｍｍから１００ｍｍ（長さ）、０．１ｍｍから５ｍｍ（幅）そして０．１ｍｍから５ｍｍ（深さ）の範囲の寸法を有するロッド状立方形構造体を備える請求項１〜１４の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１６】
前記寸法が１０ｍｍから５０ｍｍ（長さ）、０．５ｍｍから２ｍｍ（幅）そして０．５ｍｍから２ｍｍ（深さ）の範囲にある請求項１５記載のデバイス。
【請求項１７】
前記寸法が２０ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍである請求項１５又は１６記載のデバイス。
【請求項１８】
前記結晶が拡散／反射シートを有する巻き付け手段内に納められる請求項１〜１７の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１９】
前記結晶が固定遮蔽手段内に納められる請求項１〜１８の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項２０】
前記固定遮蔽手段がアルミニウム又は銅で形成された金属シースを有する請求項１９記載のデバイス。
【請求項２１】
前記シンチレートする結晶の少なくとも１部分が、該結晶の少なくとも１部分を放射線から選択的に遮蔽するよう適合された可動遮蔽手段でカバーされる請求項１〜２０の何れかに記載のデバイス。
【請求項２２】
前記可動遮蔽手段が鉛又はタングステンを有する請求項２１記載のデバイス。
【請求項２３】
該可動遮蔽手段の位置は一旦該デバイスが位置付けられると手動で又は遠隔操作で調整され得る請求項２１又は２２記載のデバイス。
【請求項２４】
前記光ファイバーケーブルがシリカファイバーを有する光ファイバーから成る請求項１〜２３の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項２５】
前記光ファイバーがシリカコア及びシリカ被覆を有する請求項２４記載のデバイス。
【請求項２６】
該光ファイバーが金属でコートされる請求項１〜２５の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項２７】
前記金属がアルミニウム、銅又は金を含む請求項２６記載のデバイス。
【請求項２８】
前記光ファイバーケーブルがポリマー光ファイバーケーブルを有する請求項１〜２５の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項２９】
前記ポリマー光ファイバーケーブルがポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、又はそれらの混合物を含む請求項２８記載のデバイス。
【請求項３０】
該光ファイバーケーブルが金属シース内に納められる請求項１〜２９の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項３１】
前記金属が銅である請求項３０記載のデバイス。
【請求項３２】
該光ファイバーケーブルが固定手段の使用により該結晶と接触して保持される請求項１〜３１の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項３３】
前記固定手段が金属シースを有する請求項３２記載のデバイス。
【請求項３４】
前記金属シースがアルミニウムで形成される請求項３３記載のデバイス。
【請求項３５】
前記光ファイバーケーブルが光ファイバー光フィルターを有する請求項１〜３４の何れ
か１つに記載のデバイス。
【請求項３６】
前記光ファイバー光フィルターが該光検出器と協同する該光ファイバーケーブルの端部に取り付けられる請求項３５記載のデバイス。
【請求項３７】
前記光ファイバー光フィルターが該光ファイバー出力光強度を５０と９９．９９％の間だけ減じるよう適合される請求項３５又は３６記載のデバイス。
【請求項３８】
前記電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラが背部を薄くされた、１６ビットデジタル出力のフルフレーム転送ＣＣＤ画像センサーである請求項１２〜３７の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項３９】
前記カメラが多数の個別ポートを有する請求項１２〜３８の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項４０】
原子核産業の製品、過程及び設備のモニタリングで使われる請求項１〜３９の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項４１】
中間レベル及び高レベルの廃棄物の処理、貯蔵又は移動のモニタリングを含む請求項４０記載のデバイス。
【請求項４２】
請求項１から６の何れか１つに記載の多数のデバイスを具備する検出器のアレー。
【請求項４３】
（ａ）請求項１から４１の何れか１つに記載のデバイス又は請求項４２に記載のアレーを提供する過程と、
（ｂ）前記デバイスを放射線に、該シンチレーション結晶から作られるシンチレーション光が該光ファイバーケーブルを下って伝送されるよう露出する過程と、
（ｃ）記録手段と協同する光検出デバイスにより該シンチレーション光を検出する過程と、
（ｄ）該カメラ出力を該記録手段上に記録する過程と、そして
（ｅ）該デバイスが展開される環境の放射線レベルを決定する過程と、を具備する遠隔位置の高レベル放射線の検出方法。
【請求項４４】
前記デバイスがマスタースレーブマニュピレーターオペレ−ターアームにより位置的に操作される請求項４３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線障害の検出に関する。特に、本発明は放射線障害の強度を記録するために、高レベルの放射線で成功裡に作動する新しいデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線の存在を検出し、測定することが出来る技術には数多くの応用がある。この様な技術は原子核及び関連産業で起こり得る放射線障害の検出と特徴付けに特に応用を見出す。
【０００３】
例えば特許文献１はシンチレーターと、該シンチレーターと光学的に連通する第１端部を有する光パイプと、そして光検出器と、を備える放射線場用の線量計を開示している。該光パイプはその周囲に光反射材料を有する中空コアを有し、該線量計は更に、測定信号用の校正信号として使うための及び／又は該光パイプをチェックするよう使うための光を発生する光源を有する。該デバイスは医学的応用で特に使用される。
【０００４】
しかしながら、この様な従来技術のデバイスは幾つかの欠点を有する。特に重要なのは、幾つかのシステム、特に放射線療法応用に付随するシステム、は高い放射線の背景での動作不能を示す。他の共通した困難には、物理空間的制限のための展開に於ける実際的問題、又は調査が行われるべき位置の遠隔さ、がある。更に、コスト問題が非常に重要なことが多く、多くの商業的に入手可能なシステムは購入するには高価であるのが典型的である。
【０００５】
これらの課題に取り組み、そして高い放射線の背景で有効で効率的に動作し、広範な種類の場所及び環境で展開され、そして比較的低廉で製造し易いシステムを提供する企画で、特許文献２は放射性材料により放射される放射線の検出及びマップ化用のデバイスを開示しているが、該デバイスは外側シェル材料内に配置されたポリマーコアを具備しており、該ポリマーコアは放射性材料により放射される放射線に敏感な少なくとも１つの放射線感応性部品を備え、該外側シェルはコリメーションシースを備える。該放射線感応性コア部品はガンマ線に感応し、又ベータ線及び中性子線にも感応性であるのが好ましい。
【０００６】
特許文献３は放射線の遠隔検出用デバイスを開示しているが、該デバイスは光ファイバーと検出用結晶と、を有しており、該結晶の一端は該光ファイバーと光学的に結合し、該結晶は該放射線と相互作用することにより光を放射することが出来て、該光は該光ファイバー内のみならず、該検出用結晶に光学的に接し、全反射により該光を制限するよう該検出用結晶より小さい屈折率を有して該検出用結晶を囲む光学的被覆内も伝播する。該デバイスは線量計測に応用される。
【０００７】
原子炉周辺をモニターする原子核環境用の実時間の光ファイバー放射線線量計の使用は非特許文献１でも考慮されて来た。
【０００８】
特許文献４は例えば海底石油貯蔵タンク内で、遠隔のアクセス不可能な場所の液体／液体又は液体／蒸気のインターフエースの位置を測定する方法と装置に関しており、該方法及び装置は該液体（複数を含む）を有する容器に隣接するか、該容器内の、ソースからのガンマ線に該液体又は液体及び蒸気を曝し、該液体又は液体及び蒸気から発する該ガンマ線をモニターし、そして該測定器具で受信した信号を運ぶ長い長さの光ファイバーを使用することに依る。
【０００９】
特許文献５は放射線ソースの遠隔モニター用の放射線感応性で光学的に励起されたルミネセント線量計システムに関する。該システムは、イオン化放射線に曝された時該イオン化放射線からのエネルギーを貯蔵し、励起用第２波長の光エネルギーへの曝露による励起時、第１波長の光学的に励起されたルミネセント光の形で該貯蔵エネルギーを解放するために、遠隔位置に配置されたドーピングされたガラス材料を利用する。該システムは更に、該励起第２波長の励起用光エネルギーを提供する光源と、光学的に励起されたルミネセント放射を測定する光検出器と、そして貯蔵エネルギーから光学的に励起されたルミネセント光を作るよう該線量計を励起するために該光源から該線量計へ励起用光エネルギーを送り、そして該線量計が該励起用第２波長の光エネルギーにより励起される時、起こる何等かの光学的に励起されたルミネセント放射を、該光検出器が測定出来るよう該検出器にルミネセンス光を送る光ファイバーと、を有する。該線量計は又イオン化放射線への露光時、ドーピングされたガラス材料により放射されるシンチレーションを検出することによる実時間モニタリング用に使われてもよい。
【００１０】
特許文献６は放射線源により放射されるイオン化放射線を検出するために、媒体として光ファイバーを使うイオン化放射線検出器を説明する。イオン化放射の意図しない放出が予想される範囲又は領域に配置された光ファイバーを通して赤外領域の光が連続的に汲み上げられるので、この様な放射が直ちに検出される。該光源は特定の波長バンド内の一定出力を放射するが、該バンドは、イオン化放射による該ファイバーの照射が内部カラー中心を変えさせる時だけ変化する。該ファイバーの出力は光パイプを介して光電子増倍管に光学的に結合され、そして単一光源、検出器、及び付随電子機器が該システムを完成させる。該デバイスは、部品が放射露光に供され易い位置から遠くの点に配置されるように、遠隔検出用の手持ちユニットを有する。
【００１１】
これらのデバイスは遠隔位置の放射線の検出に付随する多くの困難を克服し、多くの高放射線状況で成功裡に動作することが出来るが、しかしながらそれらは非常に高レベルの放射線、毎時数万シーベルトの範囲の線量率を典型的に含む環境で動作することは出来ない。結果的に、この様な状況で精密で成功裡に動作することが出来るデバイスの開発のニーヅがなお存在し、本発明が取り組むのはこの必要性である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願公開第ＵＳ−Ａ−２００９／００１４６６５号明細書
【特許文献２】国際公開第ＷＯ−Ａ−２００９／０６３２４６号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第ＵＳ−Ａ−５６４００１７号明細書
【特許文献４】米国特許第ＵＳ−４４７１２２３号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第ＵＳ−Ａ−６０８７６６６号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第ＵＳ−Ａ−５３２３０１１号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ａ．Ｆ．Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ  ｅｔ  ａｌ、Ｆｕｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ（２００８）、８３，５０−５９
【発明の概要】
【００１４】
かくして、本発明の第１の側面に依れば、遠隔位置の高レベル放射線の検出用のデバイスが提供され、前記デバイスはシンチレーターと、可変長光ファイバーケーブルと、を具備しており、前記シンチレーターは毎メガ電子ボルト当たり２０，０００光子より少ないシンチレーション効率を有する非効率的無機シンチレーターである。
【００１５】
好ましいシンチレーターは毎メガ電子ボルト当たり１５，０００光子より少ない、特に毎メガ電子ボルト当たり５，０００から１２，０００光子の範囲のシンチレーション効率を有する。
【００１６】
適当な無機シンチレーターの特に好ましい例は、高密度、低い圧縮性及び高い放射線許容度の様な、有利な物理的特性を示す非吸湿性材料を有する。典型的に、密度値は２．５から１５ｇ／ｃｍ３、好ましくは４から１０ｇ／ｃｍ３の範囲に入るのがよい。特に好適な例は亜鉛ベースのシンチレーターの様な短い燐光（ａｆｔｅｒｇｌｏｗ）を有する材料を含んでおり、該材料の典型的例は７．６２ｇ／ｃｍ３の密度を有するタングステン酸亜鉛（ＺｎＷＯ４）である。
【００１７】
該シンチレーターはシンチレートする結晶を有するのが好ましく、そして前記結晶は遠隔の展開を許容するよう光ファイバーケーブルに結合され、それにより原子核産業で屡々遭遇する高レベル放射線内で動作するよう適合された実時間放射線検出デバイスを提供する。典型的な放射線レベルは毎時数万グレイの桁の線量率に帰着する。かくして、該デバイスは毎時０．１ミリグレイから毎時１００，０００グレイまでの、より一般的には毎時１０ミリグレイから毎時１０，０００グレイの領域の線量率を生じる放射線環境で展開されるのに適合している。
【００１８】
該遠隔展開用の光ファイバーケーブルは、１から５００ｍまでの範囲で、好ましくは５から１００ｍの範囲で、典型的に変わり得るが、２０ｍの領域にあるのが典型的な、長さを有する。
【００１９】
好ましくは、該光ファイバーケーブルは金属コートされたシリカベースの光ファイバーケーブルを有するのがよいが、オプションではポリマー光ファイバーケーブルを有してもよい。
【００２０】
本発明の第１側面の該デバイスは、典型的にＰＣソフトウエアを有する記録手段と協同する、光電子増倍管ベースのシステム、又はより好ましくは電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ、の様な光測定デバイスを有するのがよい。特に好ましい配備では、ＣＣＤカメラは、放射線場の結晶で作られたシンチレーション光が、該光ファイバーケーブルを下って伝送され、該ＣＣＤカメラにより検出され、そして該デバイスが展開される環境の放射線レベルが決定されるよう、該ソフトウエア上に記録される様な仕方で、ソフトウエアと協同する。前記カメラは多数の検出デバイスから情報を受信するよう適合されてもよい。
【００２１】
該デバイスの小さく、コンパクトな性質は、該デバイスが小さなアクセス空間内で利用されることを可能にする。更に、本発明のデバイスは、単一検出器としてか、垂直又は水平線に沿う放射線モニタリングを実現する検出器のチェーンとしてか、又は放射線モニタリングによる評価中の対象の精確な輪郭の造形を実現するよう、指定環境上に置かれてもよい検出器のアレーとしてか、何れかで展開されてもよい。かくして、前記実施例では、多数の検出器は、各検出器用に別々のポートが提供されるよう該カメラ上の別々のポートを使うことにより、１つのカメラに取り付けられてもよい。本発明の更に進んだ実施例は、多数カメラと組み合わせた多数検出器の使用を想定する。
【００２２】
本発明の第１の側面に依る該デバイスは、水中環境、例えば、約２５ｍの深さの、核燃料貯蔵池内に成功裡に展開され、そして又同様な深さの円筒孔の下方への展開により、地下及び土壌サンプル内の放射線レベルの評価に応用される。
【００２３】
その直截な設計に依り、本発明の第１の側面の該デバイスは作るのに比較的低廉で、その展開様式は作業者が低いレベルの放射線にしか曝されないことを保証する。結果として
、その作業の効率性に加えて、該デバイスはコストと健康及び安全の考慮の意味で可成りの利点を提供する。該デバイスは、中間レベル及び高レベルの廃棄物の処理、貯蔵又は移動を含む、製品、処理過程及び／又は設備のモニタリング用に、原子核産業での起こり得る広範な応用を有する。
【００２４】
本発明の第２の側面に依れば、遠隔位置の高レベルの放射線の検出用の方法が提供されるが、前記方法は
（ａ）本発明の第１の側面に依るデバイスを提供する過程と、
（ｂ）前記デバイスを、該シンチレーターで作られるシンチレーション光が該光ファイバーケーブルを下って伝送されるよう放射線へ露出させる過程と、
（ｃ）該シンチレーション光を、ＰＣソフトウエアと協同する光測定デバイスにより検出する過程と、
（ｄ）カメラ出力を該ソフトウエア上に記録する過程と、そして
（ｅ）該デバイスが展開される環境の放射線レベルを決定する過程と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の実施例が付随する図面を参照してこの後更に説明される。
【図１（ａ）】本発明の好ましい実施例のデバイスの側面図である。
【図１（ｂ）】本発明の好ましい実施例のデバイスの端面図である。
【図１（ｃ）】本発明の好ましい実施例のデバイスの平面図である。
【発明の記述】
【００２６】
本発明は放射線の実時間、遠隔検出用デバイスを提供する。特に、本発明は原子核産業の部分で最も特定的に見られる様な、高レベルのガンマ線を有する環境内の放射線の検出を実現する。
【００２７】
該デバイスは可変長さの光ファイバーケーブルに結合された無機シンチレーターを有する。好ましくは、前記シンチレーターは前記光ファイバーケーブルの１端に確実に設置されるのがよい。光ファイバーは、該光ファイバーが光を可成りの距離に亘り低エネルギー損失で伝送することが出来る利点を有するので、本応用には特に好適である。該デバイスが放射線場に露出された時、該結晶から作られた光は該光ファイバーケーブルを下って伝送され、次いで電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラにより検出され、そしてＰＣソフトウエア上に記録される。
【００２８】
特に好ましい無機シンチレーターは、特にタングステン酸亜鉛結晶が好ましい例である亜鉛ベースのシンチレーターを有する。好適な無機のタングステン酸亜鉛（ＺｎＷＯ４）結晶はヒルガークリスタル（Ｈｉｌｇｅｒ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ）から得られ、好ましい範囲は１０ｍｍから５０ｍｍ（長さ）、０．５ｍｍから２ｍｍ（幅）、そして０．５ｍｍから２ｍｍ（深さ）であるが、５ｍｍから１００ｍｍ（長さ）、０．１ｍｍから５ｍｍ（幅）、そして０．１ｍｍから５ｍｍ（深さ）の範囲の寸法を有するロッド状の立方形構造体を有するのが典型的である。本発明の特に好ましい実施例では、２０ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの寸法を有する結晶が使われた。
【００２９】
好ましくは、該結晶は巻き付け手段内に納められ、ランダム光が該結晶に入り、そして出ることを可能にするよう適合されるのがよい。好ましい巻き付け手段は白が最適な拡散／反射シートを含む。
【００３０】
好ましい実施例では、該結晶は、該デバイスの展開中、高い放射線耐久性と保護とを提供するために固定遮蔽手段内に納められ、そしてそれによりシンチレートされた光の収集を改善する。好ましくは、前記固定遮蔽手段は金属シースを有するのがよく、より好ましくはアルミニウム又は銅の様な加工の容易な金属を有するのがよい。最も好ましくは、該シースはアルミニウムで形成されるのがよい。好ましくは、該シースは０．１ｍｍから１．０ｃｍの範囲の、より好ましくは０．２ｍｍから０．５ｍｍの間の範囲の厚さを有するのがよい。
【００３１】
本発明の特に好ましい実施例では、シンチレートする結晶の少なくとも１部分は、該結晶の少なくとも１部分を放射線から選択的に遮蔽し、非平行化（ａｎｔｉ−ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）を提供して、それにより指向性放射線を検出することを実現するよう適合された、移動可能な遮蔽手段でカバーされる。好ましくは、前記可動遮蔽手段は容易に加工される高密度金属を有するのがよい。この背景で特に好ましい金属は鉛及びタングステンを有する。典型的に、前記可動遮蔽手段は前記シンチレーター結晶及び前記光ファイバーケーブルから独立して移動するよう適合されており、そして形状がシリンダー形であるのが最も便利である。好ましい実施例では、前記可動遮蔽手段の運動は、該可動遮蔽手段の回転位置をセットする更なる手段と結合され、該可動遮蔽手段の一面内での位置をセットするよう適合された、レバー操作されるヒンジ付き配備を有する操作システムによりもたらされる。本発明の代わりの実施例では、該可動遮蔽手段は１つ以上のプログラム可能なステッピングモーターから成る自動機械手段を使って位置付けられてもよい。
【００３２】
最も好ましくは、前記可動遮蔽手段が、２ｍｍから２５ｃｍ、好ましくは１ｃｍと１５ｃｍ、より好ましくは５ｃｍと１０ｃｍの間の長さ、そして２ｍｍから５ｃｍ、好ましくは５ｍｍから３ｃｍ、より好ましくは１−２ｃｍの領域の直径、を有するシリンダー形部材を備えるのがよい。
【００３３】
本発明の或る実施例では、本発明の第１の側面のデバイスはレーザー捜出手段を有する可動遮蔽手段を備え、前記レーザー捜出手段は該可動遮蔽手段が指し示される方向、そして従って何等かの外部入射放射線が前記シンチレートする結晶との接触から阻止される方向、の可視的指示をユーザーに提供するよう適合される。オプションでは、前記レーザー捜出手段はレーザー指示器を有する。
【００３４】
かくして、本発明の典型的実施例では、該シンチレーターはタングステンシリンダーの形の放射線遮蔽を有する非平行化デバイスと嵌合されており、得られる結果に方向的側面を提供するよう適合されているので、これらの結果は本発明のデバイスの位置に対して、該放射線が発生する方向を示す。前記実施例では該シンチレーター結晶は展開ランスの端部に嵌合されており、該展開ランスはタングステンシリンダーを、該シリンダーが該シンチレーター結晶中心の回りで動くことを可能にするヒンジに嵌合された形で有している。該ランスの軸に対する角（０−９０°）の意味の該タングステンシリンダーの位置と、該回転角（０−３６０°）と、は一旦該デバイスが位置付けられると手動又は遠隔操作で調整され得るので、該タングステンシリンダーが放射線ソースと一列に並ぶと、該デバイスから得られた読みは最小化され、それによりソース位置の指示を提供する。
【００３５】
該光ファイバーケーブルは光ファイバーから成るが、該光ファイバーはシリカファイバーを有するのが好ましい。最も好ましいのは、該光ファイバーがシリカコアとシリカ被覆を有することである。本発明の特に好ましい実施例では、選択されたケーブルは高純度合成シリカコアとドーピングしたシリカ被覆とを有する多モードステップ形屈折率分布シリカ−シリカファイバーである。好ましくは、該光ファイバーはアルミニウム、銅又は金の様な、容易に加工される金属でコートされるのがよい。特に好ましい光ファイバーはアルミニウム又は銅のコーティングを有する光ファイバーである。適当な光ファイバーがクバ
ル（ＣｕＢＡＬＬ）の商号のオックスフォードエレクトロニクス（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）から得られる。
【００３６】
オプションでは、前記光ファイバーケーブルはポリマー光ファイバーケーブルを有してもよい。好ましいポリマー光ファイバーケーブルは、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、又はそれらの混合物の様なポリマー材料を含む。
【００３７】
最適性能用に、該光ファイバーは、該光ファイバーがシンチレートする結晶により作られるシンチレーション光の波長を最適に伝送することが出来るよう、広いスペクトルのＵＶ可視性であるべきこと、そして該光ファイバーが無機シンチレーター結晶からの放射光の波長と整合した波長範囲の光を伝送すべきこと、が必要である。かくして、タングステン酸亜鉛結晶の場合、該光ファイバーは１８０から１，２００ｎｍまでの波長範囲を有する光を伝送するよう求められる。
【００３８】
該光ファイバーケーブルは又、照射により引き起こされる劣化に対する非常に高い耐久性を示すよう求められ、そして好ましい金属コートシリカファイバーの透過スペクトルの解析は、０．３キログレイから５５キログレイのレベルの照射に従った該ファイバーの測定可能な劣化を示さなかった。
【００３９】
好ましくは、該光ファイバーケーブルは、展開時、放射線及び損傷の耐久性を提供するためにシース内に納められるのがよい。この様な配備は又該デバイスの剛性を高め、それにより、例えば、処理機器内の小さなアクセス孔を通して該デバイスを供給する能力の意味で使用し易さを改善する利点を有する。好ましいシースは容易に加工される金属で形成される。最も好ましくは、前記シースは銅で形成されるのがよい。
【００４０】
一般に、金属コートされたファイバーは高温度で動作することが出来て、典型的に、１時間以下の短い時間７００℃までの温度に耐える一方、数時間（例えば１２−２４時間）までの遙かに長い時間の間５００℃までの温度中の動作が可能である。該ファイバーは又、例えば、ポリマーでコートされたシリカベースの光ファイバーと比較した時、改良された密閉特性と、より高い強度と、を示す。
【００４１】
該光ファイバーの直径は、該結晶の端部と接するファイバーの最も狭い表面積カバー率を提供するよう選択される。かくして、最も好ましい寸法（１ｍｍ平方）を有する結晶の場合、コア直径及び被覆直径の寸法は両方共８００から１，２００μｍ、より好ましくは９００から１，１００μｍの範囲にある一方、コーティング直径は１，０００から１，６００μｍ、より好ましくは１，１００から１，５００μｍに及ぶのがよく、そして該ファイバーは０．１から０．４、より好ましくは０．１５から０．３の範囲に入る開口数を有するのがよい。本発明の特に好ましい実施例では、コア直径、被覆直径及びコーティング直径の寸法はそれぞれ１，０００μｍ、１，０６０μｍ及び１，３２０μｍであり、一方該ファイバーは０．２２±０．０２の開口数を有する。
【００４２】
非常に高い放射線レベルに遭遇した場合、該検出器の効率を下げる必要がある。この様な状況では、該光ファイバーケーブルの直径はこの効果を達成するよう減じられてもよい。かくして、本発明の更に進んだ実施例では、コア直径と被覆直径の寸法は共に４００から８００μｍ、より好ましくは５００から７００μｍの範囲にあるのが好ましく一方、コーティング直径は好ましくは５００から１０００μｍ、より好ましくは６００から９００μｍに及び、そして該ファイバーは０．１から０．４、より好ましくは０．１５から０．３の範囲に入るのが好ましい開口数を有する。
【００４３】
該光ファイバーケーブルの１端のシンチレートする材料との結合は一般に、該ファイバ
ーを該結晶の端部内に緩やかに加圧し、それにより僅かな埋め込みを引き起こすことにより達成される。次いで、該ファイバーは固定手段の使用により該結晶と堅く接触して保持されるのが好ましいが、該固定手段は、該２つの要素を一緒に保持し、それにより該光ファイバーと該シンチレートする結晶の間の光学的接触の完全性を保持するよう位置内にクランプされる。最も簡便には、例えば、アルミニウムで形成され、シンチレートする結晶用の固定遮蔽手段として使われる、金属シースがこの目的で使われてもよい。かくして、好ましい実施例では、該無機シンチレーターを納める該固定遮蔽手段は又該固定手段として役立つ。
【００４４】
本発明のデバイスは又、記録手段として役立つ適当なＰＣソフトウエアと協同するよう適合された電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラを光検出器として有する。この様なカメラの好ましい例はハママツデジタル電荷結合デバイス（ＣＣＤ）ボードカメラ｛Ｈａｍａｍａｔｓｕ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  （ＣＣＤ）Ｂｏａｒｄ  Ｃａｍｅｒａ｝（Ｃ９２６０−９２１−１１／１２／１３）であり、該カメラは１６ビットデジタル出力の、背部を薄くしたフルフレーム転送ＣＣＤ画像センサーである。このカメラと取り込まれたデジタル画像信号はＩＥＥＥ１３９４バスインターフエースにより制御可能であるので、該デバイスとそのサポートソフトウエアはエスピーエイエヌ（ＳｐＡｎ）ソフトウエアを使って卓上ＰＣ又はラップトップＰＣから操作されてもよい。該ＣＣＤカメラ又は他の光検出器は該シンチレートする材料から遠くの光ファイバーケーブルの自由端部に結合される。
【００４５】
本発明の１実施例では、該カメラは多数の個別ポートを有し、それにより多数の別々の検出器の取り付けを実現するが、該検出器はそれにより並列に動作してもよい。前に詳述した様に、多数検出器の概念は、線形方向に多数検出器デバイスをリンクするか、又は代わりにネット型構造を形成するために十文字パターンに該デバイスをリンクする、ことにより拡張されてもよい。かくして、本発明のデバイスと方法は、２次元及び３次元環境の放射線検出を可能にするよう、チェーン編成か又はアレー編成で多数検出器デバイスを一緒にリンクする能力に加えて、多数の結晶／光ファイバー検出器の同じ光検出器への接続を介して、大きな放射線環境をマップ化及びモニターするために、アレーで動作する能力を提供する。典型的に、カメラは３つの個別ポートを有してもよい。多数の検出器が動作する本発明の或る実施例では、１つより多いカメラが、該多数の検出器と組み合わされて使用されることが可能である。
【００４６】
今図を参照すると、本発明の好ましい実施例のデバイスの、それぞれ側面、端面及び平面図が図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）で見られ、そこでは展開ランス（１）は、シース（５）内に納められた光ファイバーケーブル（４）に結合された固定遮蔽手段（３）内に配置されたシンチレーション結晶（２）を有する。該デバイスは更に、ヒンジ（７）の周りの曲げ運動θを実現するよう、ヒンジ（７）を介して展開ランスの端部に取り付けられた可動遮蔽手段（６）を有する。加えて、該展開ランスの回転運動ｒがもたらされてもよい。
【００４７】
本発明のデバイスと方法は種々の放射線源の特徴付けに応用されてもよい。かくして、シンチレーション結晶から該光ファイバーケーブルを下るよう伝送され、そして次いでＣＣＤカメラ上に記録された光カーブ、特にカーブ特性（例えば、幅対高さの比）の、解析により、種々のガンマ線源の特徴付けが達成される。
【００４８】
高い放射線環境では、シンチレートする結晶により放射され、光ファイバーケーブルを通して伝送される光の量が、光検出デバイス及び記録ソフトウエアの飽和が起こる様な場合であるかも知れない。この様な問題が起こることを防止し、この様な環境で光記録デバイスの有効な動作を実現するために、本発明の更に進んだ実施例は光ファイバー光フィル
ターを有する光ファイバーケーブルを予期している。前記光ファイバー光フィルターは、該ケーブルの該検出器への結合の前に、該光検出器と協同すべき光ファイバーケーブルの端部に取り付けられ、該検出器へ伝送されるシンチレーション光の量を効果的に減じ、それにより該デバイスの有効な動作を実現する。典型的に、前記フィルターは光ファイバー出力光強度を５０と９９．９９％の間、好ましくは８５％と９９．９９％の間、より好ましくは９５と９９．９９％の間の量だけ減じるよう適合される。
【００４９】
かくして、本発明の検出器と方法は、原子核産業内の高い放射線レベルの範囲内で実時間読み値をもたらす能力を提供し、データ取得が放射線源から安全な距離で行われるよう、遠隔の展開操作を実現する。該デバイスは単一検出器、チェーン又はアレー構成として展開され、それにより放射線モニタリング範囲を増大させ、そしてそのコンパクトな寸法を考慮すると、小さな空間へアクセスすることが出来る。従って、該デバイスは、チェーン編成で展開される時、水平及び垂直線での放射線マッピングに、そしてアレー編成で展開される時処理機器の輪郭の周りの放射線マッピングに、応用を見出す。更に、該デバイスは使い切り及び／又は再利用デバイスとして使用されるのに充分に費用効果的である。
【００５０】
本発明の第２の側面に依る方法では、本発明のデバイスは調査されるべき場所に置かれる。該デバイスは簡単に操作者により手動で、又はマニピュレーター又は遠隔アームにより遠隔操作で置かれる。更に進んだ実施例では、本発明は、例えば、該デバイスが特定の物理的位置で展開され、洞窟壁を通しての様な状況での取扱いを要する時、又はクレーンの様なデバイスから懸垂される時、この様な目的で特に作られた機械的デバイスの使用を予想する。最も簡便には、該デバイスはＭＳＭ｛マスタースレーブマニュピレーター（ｍａｓｔｅｒ  ｓｌａｖｅ  ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）｝オペレータアームによりこの様な状況の位置内へと操作されてもよい。
【００５１】
これらの種類の測定に着手する前の手段は一般に手持ち線量計の使用を含む。しかしながら、該手持ちデバイスは作業者の安全の心配から高い放射線背景では使われず、限られた空間では、作業者がこれらの範囲にアクセス出来ないので、限られた価値しかない。本発明のデバイスはこれらの欠点を被らない。
【００５２】
本発明のデバイスと方法は、限られた空間のために乏しいアクセス能力しかない、そして安全なアクセスを許容するレベルを上回る一般的に受け入れ不可能な高い背景放射線レベルが存在する核施設内の放射線障害の捜出、測定及びマップ化を実現することにより、事前除染作業の様な作業用に、原子核産業での応用を見出すのが典型的である。該技術はかくして原子核プラントの、グローブボックス、セル、限定空間、そして核貯蔵施設の又は放射線放出に続く軍事施設の、遮蔽により限定された、例えば２枚以上の仕切り壁の間の、他の放射性環境内の、放射線の検出、測定及びマップ化用に使用されてもよい。従って、該デバイスと方法は多くの軍事的及び安全関連の応用での使用の可能性を有する。
【００５３】
本明細書の説明及び請求項を通して、用語“具備する”及び“含む”とそれらの変型は、“含むが、それらに限定しない”ことを意味し、そしてそれらは他の、半分、付加物、部品、完全体又は過程を排除するよう意図しない（そして排除しない）。本明細書の説明及び請求項を通して、単数は、文脈が他の仕方を要求しないなら、複数を含む。特に、不定冠詞が使われる場合、明細書は、文脈が他の仕方を要求しないなら、単数のみならず複数も考えると理解されるべきである。
【００５４】
本発明の特定の側面、実施例又は例と連携して説明された特徴、完全体、特性、化合物、化学的半分又はグループは、それと両立しなくない限り、ここで説明した何等かの他の側面、実施例又は例に適用可能であると理解されるべきである。本明細書（どんな付随する請求項、要約及び図面も含めて）で開示した特徴の全部及び／又はその様に開示した何
等かの方法又は処理の過程の全部は、この様な特徴及び／又は過程の少なくとも幾つかが相互に排他的である組み合わせを除いて、どんな組み合わせで組み合わされてもよい。本発明は何等かの前記実施例の詳細に拘束されない。本発明は、本明細書（どんな付随する請求項、要約及び図面も含めて）で開示した特徴のどんな新規な１つ、又はどんな新規な組み合わせにも、或いはその様に開示したどんな方法又は処理の過程の、どんな新規な１つ、又はどんな新規な組み合わせにも、拡張される。
【００５５】
読者の注意は、本出願と関連して本明細書と同時に又は本明細書の前に提出された、そして本明細書と共に公共の点検用に公開された全ての文献及び文書に導かれ、そして全てのこの様な文献及び文書の内容は引用によりここに組み入れられる。
【００５６】
本発明は今、下記例を参照することにより、本発明の範囲を何等の仕方でも限定することなく、更に図解される。
【実施例】
【００５７】
実施例１
本発明のデバイスが、英国核廃炉機関（ＵＫ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｄｅｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ  Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）のセラフィールド（Ｓｅｌｌａｆｉｅｌｄ）サイトの高活性廃棄物ガラス化プラント（ｔｈｅ  Ｈｉｇｈｌｙ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｗａｓｔｅ  Ｖｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｌａｎｔ）（ＷＶＰ）のラインの分解セルで成功裡に展開された。校正時、該デバイスは毎時０．０１から８５８０グレイの放射線範囲に亘り感応性であると示された。該デバイスの上の放射線限界は毎時１００，０００グレイの領域にあると信じられる。３つの別々のデバイスの校正はシールされた６０Ｃｏ及び１３７Ｃｓ源を使って成功裡に行われ、該デバイスの各々で観察された合計カウント率では高レベルの一貫性が観察された。
【００５８】
実施例２
本発明のデバイスが該ＷＶＰのラインの分解セル内の与えられた容積に亘る放射線強度のマップ化用に使われた。該デバイスは現在のアクセス点を経由して該分解セル内に張られた。特に、該デバイスは、該セル面から該セル内へワイヤを供給するよう適合された直径約３０ｍｍの管から成る現在の横梁を使って、該セル内に展開された。次に、該デバイスはマスタースレーブマニュピレーター（ＭＳＭ）により契合され、該分解セル付近で或る数の高さ及び深さへ移動させられ、それにより放射線強度の多点測定を提供した。
【００５９】
該デバイスは次いで２４時間の間その位置に残されたが、該時間の後の再テストは、該デバイス又は記録された結果への不利な影響が無いことを示した。該デバイスは次ぎに更に進んだ２週間原位置に留まらされたが、該残留に続く再テストは同様に奨励すべき結果を提供した。
【図１】
2013501929.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月10日(2012.4.10)
【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】
遠隔位置の高レベルの放射線の検出用デバイスであるが、前記デバイスがシンチレーターと可変長さの光ファイバーケーブルと、を具備しており、前記シンチレーターがメガ電子ボルト当たり２０，０００光子より少ない、オプションではメガ電子ボルト当たり１５，０００光子より少ない、別のオプションではメガ電子ボルト当たり５，０００から１２，０００光子の範囲内の、シンチレーション効率を有する無機シンチレーターを備えており、前記高レベルの放射線がオプションでは高レベルのガンマ線を有するデバイス。
【請求項２】
前記無機シンチレーターが２．５から１５ｇ／ｃｍ３の範囲に入る密度を有する非吸湿性材料を備える請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記無機シンチレーターが亜鉛ベースシンチレーターを有し、前記亜鉛ベースのシンチレーターがオプションではタングステン酸亜鉛（ＺｎＷＯ４）を有する請求項１又は２記載のデバイス。
【請求項４】
前記レベルの放射線が毎時０．１ミリグレイから毎時１００，０００グレイの範囲内、オプションでは毎時１０ミリグレイから毎時１０，０００グレイの範囲内にある請求項１、２又は３の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項５】
前記光ファイバーケーブルの長さが、１から５００ｍの範囲内、オプションでは５から１００ｍの範囲内で変わる、又別のオプションでは２０ｍの領域内にある請求項１から４の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項６】
少なくとも１つの電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラを有する光測定デバイスも具備しており、前記光測定デバイスがオプションで多数検出デバイスから情報を受信するよう適合されている請求項１〜５の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項７】
該無機シンチレーター結晶が５ｍｍから１００ｍｍ（長さ）、０．１ｍｍから５ｍｍ（
幅）そして０．１ｍｍから５ｍｍ（深さ）の範囲の、オプションでは１０ｍｍから５０ｍｍ（長さ）、０．５ｍｍから２ｍｍ（幅）そして０．５ｍｍから２ｍｍ（深さ）の範囲の、又別のオプションでは２０ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの、寸法を有するロッド状立方形構造体を備える請求項１〜６の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項８】
前記結晶が拡散／反射シートを有する巻き付け手段内に納められる請求項１〜７の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項９】
前記結晶が固定遮蔽手段内に納められ、該手段がオプションではアルミニウム又は銅で形成された金属シースを有する請求項１〜８の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記シンチレートする結晶の少なくとも１部分が、該結晶の少なくとも１部分を放射線から選択的に遮蔽するよう適合された可動遮蔽手段でカバーされており、前記可動遮蔽手段がオプションでは鉛又はタングステンを有しており、そしてオプションでは該可動遮蔽手段の位置が、一旦該デバイスが位置付けられると手動で又は遠隔操作で調整され得る請求項１〜９の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１１】
前記光ファイバーケーブルがシリカファイバーを有する光ファイバーから成り、前記光ファイバーがオプションではシリカコア及びシリカ被覆を有する請求項１〜１０の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１２】
該光ファイバーが金属でコートされており、前記金属がオプションではアルミニウム、銅又は金を含む請求項１〜１１の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記光ファイバーケーブルがポリマー光ファイバーケーブルを備えており、前記ポリマー光ファイバーケーブルがオプションでポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、又はそれらの混合物を有する請求項１〜１２の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１４】
該光ファイバーケーブルが金属シース内に納められ、前記金属がオプションでは銅である請求項１〜１３の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１５】
該光ファイバーケーブルが固定手段の使用により該結晶と接触して保持されており、前記固定手段がオプションでは金属シースを有しており、前記金属シースがオプションではアルミニウムで形成される請求項１〜１４の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１６】
前記光ファイバーケーブルが光ファイバー光フィルターを有しており、前記光ファイバー光フィルターがオプションでは、該光検出器と協同する該光ファイバーケーブルの端部に取り付けられ、そして前記光ファイバー光フィルターがオプションでは該光ファイバー出力光強度を５０と９９．９９％の間の値だけ減じるよう適合される請求項１〜１５の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１７】
前記電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラが背部を薄くされた、１６ビットデジタル出力のフルフレーム転送ＣＣＤ画像センサーであり、前記カメラがオプションでは多数の個別ポートを有する請求項６〜１６の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１８】
原子核産業の製品、過程及び設備のモニタリングで使われるデバイスであるが、前記デバイスがオプションでは中間レベル及び高レベルの廃棄物の処理、貯蔵又は移動のモニタリング用にも使われる請求項１〜１７の何れか１つに記載のデバイス。
【請求項１９】
請求項１から３の何れか１つに記載の多数のデバイスを具備する検出器のアレー。
【請求項２０】
（ａ）請求項１から１８の何れか１つに記載のデバイス又は請求項１９に記載のアレーを提供する過程と、
（ｂ）前記デバイスを放射線に、該シンチレーション結晶から作られるシンチレーション光が該光ファイバーケーブルを下って伝送されるよう露出する過程と、
（ｃ）記録手段と協同する光検出デバイスにより該シンチレーション光を検出する過程と、
（ｄ）該カメラ出力を該記録手段上に記録する過程と、そして
（ｅ）該デバイスが展開される環境の放射線レベルを決定する過程と、を具備しており、オプションでは前記デバイスがマスタースレーブマニュピレーターオペレ−ターアームにより位置的に操作される、遠隔位置の高レベル放射線を検出する方法。
【国際調査報告】
2013501929.tif 000004
2013501929.tif 000005
2013501929.tif 000006