(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光輝尽性結晶から放出される光を光ファイバを介して受光して計測するための受光部を有し、前記光輝尽性結晶にレーザー光源からのレーザー光が照射されるものであって、前記受光部で変換される光の強度に相当する電気信号を受ける計測装置を備えた放射線強度計測装置において、前記受光部は、前記レーザー光によって前記光輝尽性結晶から放出される励起光を光成分として受光すると共に、前記レーザー光源から前記受光部に至る過程での光の散乱や反射に起因した光の成分を光輝尽性結晶の励起に起因しない光成分として受光するものであり、前記受光部で受光した光の時間分布に基づいて前記励起に起因しない光の強度を信号に変えるものであって、あらかじめ記憶された励起に起因しない光の強度と実測された励起に起因しない光の強度とに基づいて時間経過或いは環境変化に伴う前記光ファイバ中の減衰量を推測することを特徴とする放射線強度計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線強度計測装置において、前記受光部で得られた光の出力に応じた信号を増幅する増幅器を備えたことを特徴とする放射線強度計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線強度計測装置において、光輝尽性結晶としてＢａＦＢｒを用いたことを特徴とする放射線強度計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放射線強度計測装置において、光輝尽性結晶としてＡｌ2Ｏ3を用いたことを特徴とする放射線強度計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線強度計測装置において、光輝尽性結晶の代わりに光輝尽性物質を塗布した支持板を用いることを特徴とする放射線強度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線強度を計測する放射線強度計測装置及び放射線強度計測方法に関し、特に光輝尽性（ＯＳＬ：Optically Stimulated Luminescence）結晶を用いた放射線強度計測装置及び放射線強度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光輝尽性結晶は放射線の照射を受けると電子が励起され、価電子帯から伝導帯に遷移する。この伝導帯に遷移した電子は格子欠陥にトラップされると準安定となるため、励起状態が維持される。一方、価電子帯は電子が抜けたためホールが生じる。励起した状態の光輝尽性結晶に特定の波長の光を照射すると伝導帯の電子が価電子帯に戻り、電子とホールが結合して発光現象が起こる。この発光現象の発光強度は励起している電子の量に依存し、また、放射線の照射による励起は確率的な事象であるため、放射線の照射量が多いほど励起されている電子が増加する。従って、光輝尽性結晶からの発光強度を調べることで、光輝尽性結晶に照射された放射線量がわかる。また、光輝尽性結晶への放射線の照射量は放射線強度と照射時間で決まるため、光輝尽性結晶からの発光強度と照射時間から放射線強度を導出することができる。
【０００３】
放射線を照射された光輝尽性結晶に光ファイバを介してレーザー光を照射し、光輝尽性結晶を発光させ、発生した光を同一または別の光ファイバを介して伝送し、その発光強度を調べることで、光輝尽性結晶から離れた位置において放射線強度を計測することが可能である。また、光輝尽性結晶が励起する過程で電源は不要であるため、光輝尽性結晶を設置した場所の周囲に電源を用意する必要がなく、電源や計測装置を設置することが困難な場所における放射線強度計測を行うことが可能である。
【０００４】
光輝尽性結晶を用いて放射線強度分布を計測する技術として先行文献１の放射線強度計測装置がある。この装置は光輝尽性結晶を複数配置し、それぞれの設置位置での放射線強度を計測する装置である。この装置ではレーザー光源からのレーザー光を光分配装置により分配することで、レーザー光源および受光部を含む計測装置が一組あれば複数の光輝尽性結晶に照射された放射線強度を調べることが可能としている。
【０００５】
このような技術は例えば、特開平１１−２３７４９号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光輝尽性結晶と光ファイバによる放射線強度計測では、光輝尽性結晶や光ファイバが劣化する。劣化の原因には放射線照射に起因するものと経年劣化によるものがある。劣化が起こった場合、受光部で得られる光強度と光輝尽性結晶に照射された放射線強度の相関が変化するため、正しい放射線強度計測ができなくなる。同様に、光ファイバの設置環境の変化により、光の曲げ損失が変化した場合も受光部で得られる光強度と光輝尽性結晶に照射された放射線強度の相関が変化するため、正しい放射線強度計測ができなくなる。
【０００８】
また、光ファイバを介して離れた位置で制御している場合、光輝尽性結晶の設置位置での変化を直接観測できず、光輝尽性結晶の変化に気づき難い。この時、物理的な変化が光輝尽性結晶に発生していたとしても、気づくことができず、正しい放射線強度計測ができなくなる。
【０００９】
さらに、先行文献のように複数の光輝尽性結晶を用いる場合、光ファイバの設置環境によって、光の曲げ損失が発生し、受光部で得られる光強度に差異が生じるため、放射線強度と計測された光強度の相関が光輝尽性結晶の設置位置ごとに異なる。この問題は設置した時に光輝尽性結晶ごとに補正を行うことで初期の段階では問題とならないが、長期間の使用の間に、設置場所の環境や光ファイバの敷設に変化が発生した場合、補正値が正しくなくなるため、正しい放射線強度計測ができなくなる。同様に、光ファイバの劣化も光輝尽性結晶ごとに異なるタイミング、程度で起こるため、補正値が正しくなくなり、正しい放射線強度計測ができなくなる。
【００１０】
これらの原因により、光輝尽性結晶と光ファイバによる放射線強度計測装置は長期間使用した場合や複数箇所に設置した場合等で信頼性が低下する問題があった。
【００１１】
本発明は、劣化や環境の変化による発光強度の変化に可能な放射線強度計測装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明では、受光部で計測された光のうち光輝尽性結晶の励起に起因しない成分を計測する計測装置を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の装置では、劣化や環境の変化による発光強度の変化に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】放射線強度計測装置の全体図。
【図２】他の実施例を示す図。
【図３】さらに他の実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の好適な一実施例である実施例１の放射線強度計測装置を、図１を用いて説明する。
【００１７】
ここで、本実施例の基本的な考え方を説明する。  
光輝尽性結晶の励起に起因しない成分は光源から受光部に至る過程での光の散乱や反射に起因しており、その強度は光ファイバの劣化や光の曲げ損失に依存する。従って、これらの成分を計測することで、光ファイバの劣化や光の曲げ損失の影響をモニタすることが可能である。また、受光部で得られる最初の光の成分は光輝尽性結晶の励起に起因しない光または、光輝尽性結晶の励起に起因しない光と光輝尽性結晶の励起に起因する光の混合成分となる。いずれにせよ、光強度の時間分布の立ち上がりには光輝尽性結晶の励起に起因しない光の成分が含まれる。光輝尽性結晶の励起に起因しない光の立ち上がり時間と光輝尽性結晶の励起に起因する光のピークの時間差は通常一定であるが、光輝尽性結晶の構造の変化によって、時間差に変化が生じる。このような現象は放射線照射による光輝尽性結晶の劣化や光輝尽性結晶の物理的な変化によって発生する。従って、光輝尽性結晶の励起に起因しない光の時間分布と光輝尽性結晶の励起に起因した光の時間分布を計測することで、光輝尽性結晶の変化をモニタすることが可能である。ここで言う時間差とは光輝尽性結晶の励起による光の発生の時間幅が長くなることも含んでいる。
【００１８】
実施例１の放射線強度計測装置は、光輝尽性結晶１、レーザー光源２、受光部３、増幅器４、光分析装置５、励起光計測装置６、励起光解析装置７、非励起光計測装置８、非励起光解析装置９、出力用光ファイバ１０、入力用光ファイバ１１で構成される。
【００１９】
放射線照射により光輝尽性結晶１中の電子が励起される。前記励起された前記光輝尽性結晶１にレーザー光源２から入力用光ファイバ１１を介してレーザー光が入射する。前記レーザー光は前記光輝尽性結晶１内の電子を基底状態に戻し、その時、励起光が前記光輝尽性結晶１から放出される。前記放出された励起光は出力用光ファイバ１０を介して受光部３に入射し、電気信号に変換される。一方、前記レーザー光の成分の一部は前記レーザー光源２から前記受光部３に至る過程の前記入力用光ファイバ１１、前記光輝尽性結晶１、前記出力用光ファイバ１０で散乱および反射され、前記受光部３に入射し、電気信号に変換される。励起光に基づく電気信号および励起光に基づかない電気信号は共に増幅器４で増幅され光分析装置５で前記光輝尽性結晶１の励起に起因する信号と、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号とに分けられる。前記光輝尽性結晶１の励起に起因した信号は励起光計測装置６で計測され、励起光解析装置７で光強度の時間分布や波高分布が解析される。また、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号は非励起光計測装置８で計測され、非励起光解析装置９で解析される。
【００２０】
実施例１の放射線強度計測装置を運用する際には、あらかじめ前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない光の計測データを取得、解析し、該データと実測時の前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない光の計測データと比較する。前記光ファイバに劣化や光の曲げ損失による光の減衰量の増加があった場合、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない光および前記光輝尽性結晶１の励起に起因した光の強度が減衰する。この時、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない光の減衰量から前記光輝尽性結晶１の励起に起因した光の減衰量を推定できる。前記あらかじめ取得した前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない光の成分のデータはデータベース化して前記非励起光解析装置９の内部に組み込んでおいても良い。環境の変化としては、前記出力用光ファイバ１０または前記入力用光ファイバ１１の敷設状況の変化による光の曲げ損失の増減や前記出力用光ファイバ１０または前記入力用光ファイバ１１の放射線劣化、経年劣化が考えられる。
【００２１】
また、あらかじめ前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない光の成分のデータを取得していなかったとしても、測回ごとの前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号を比較することで、相対的な環境の変化をモニタすることは可能である。
【００２２】
さらに、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号から環境の変化による計測値の増減を演算して前記光輝尽性結晶１の励起に起因した信号の計測値に補正をかけることにより、環境の変化に依存することなく、放射線強度計測を行うことができる。この補正は、前記非励起光解析装置９の結果を前記励起光計測装置６にフィードバックさせることによって、自動的に行っても良い。
【実施例２】
【００２３】
本発明の好適な一実施例である実施例２の放射線強度計測装置を、図２を用いて説明する。
【００２４】
実施例２の放射線強度計測装置は、光輝尽性結晶１、レーザー光源２、受光部３、増幅器４、光分析装置５、励起光計測装置６、励起光解析装置７、非励起光計測装置８、非励起光解析装置９、出力用光ファイバ１０、入力用光ファイバ１１で構成される。
【００２５】
光輝尽性結晶１の励起に起因する光と起因しない光を分けて解析する過程に関しては実施例１と同じである。
【００２６】
実施例２の放射線強度計測装置は、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号をタイミング信号として取り扱う。レーザー光源２から放出されたレーザー光の成分のうち最短で受光部３に入射する成分と前記光輝尽性結晶１の励起に起因する信号の最短で前記受光部３に入射する成分のタイミング差は装置の構成を変えない限り同じである。従って、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号の立ち上がり時刻を基準のタイミングとし、前記光輝尽性結晶１の励起に起因した成分の光強度の時間分布を計測することで、前記光輝尽性結晶１の励起に起因した成分の光強度の時間分布の変化を観測することができる。
【００２７】
図２では、前記光輝尽性結晶１に変化が無い時の光強度分布（光強度の時間分布）１０１と前記光輝尽性結晶１に変化があった時の光強度分布（光強度の時間分布）１０２を示している。前記光輝尽性結晶１に変化があった場合、時刻に対する光強度分布が相対的に遅い時刻に放出される。ここで言う遅いとは、立ち上がりタイミングが遅くなること、または励起光の放出時間が長くなることを意味している。また、ここで言う前記光輝尽性結晶１の変化とは、前記光輝尽性結晶１の劣化および物理的な変化である。従って、前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない光による時間分布の立ち上がり時間を基準とした前記光輝尽性結晶１の励起に起因した光強度の時間分布の変化を解析することにより、前記光輝尽性結晶１の劣化および物理的な変化をモニタすることができる。この時、非励起光解析装置９によって前記光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号の立ち上がり時刻を解析し、得られたタイミング信号を元に励起光解析装置７により前記光輝尽性結晶１の励起に起因した信号の時間分布を解析している。
【００２８】
また、励起した前記光輝尽性結晶１から放出される光強度の時間分布の変化に伴い、前記光輝尽性結晶１の光強度が減少する。従って、励起光解析算装置７で、光強度の時間分布の変化に伴った光強度の補正値を算出し、励起光解析算装置７での計数値を補正する機能を有しても良い。
【実施例３】
【００２９】
本発明の好適な一実施例である実施例３の放射線強度計測装置を、図３を用いて説明する。
【００３０】
実施例３の放射線強度計測装置は、複数の光輝尽性結晶１、レーザー光源２、受光部３、増幅器４、光分析装置５、励起光計測装置６、励起光解析装置７、非励起光計測装置８、非励起光解析装置９、複数の出力用光ファイバ１０、複数の入力用光ファイバ１１、入力用光分配装置２１、出力用光分配装置２２、非励起光演算装置３１、放射線強度演算装置３２で構成される。
【００３１】
光輝尽性結晶１の励起に起因する光と起因しない光を分けて解析する過程に関しては実施例１と同じである。
【００３２】
実施例３の放射線強度計測装置は複数箇所の放射線強度を計測する構成である。放射線強度を計測する位置は光輝尽性結晶１の設置位置で決まる。本実施例では、光輝尽性結晶１、出力用光ファイバ１０、入力用光ファイバ１１以外は光輝尽性結晶１によらず共通のものを使用している。レーザー光源２から放出されるレーザー光は入力用光分配装置２１によりそれぞれの光輝尽性結晶１にそれぞれの入力用光ファイバ１１を介して順次伝送される。受光部３へ入射する光は出力用光分配装置２２により、それぞれの光輝尽性結晶１ごとにそれぞれの出力用光ファイバ１０を介して順次伝送される。二つの前記光分配装置は光輝尽性結晶１ごとに決まったチャンネルを持っているため、片方の前記光分配装置のチャンネルが切り替わるのと同時にもう一方の前記光分配装置のチャンネルが切り替わるように制御されている。共通の前記受光部３に光が入射する際に、他の光輝尽性結晶１に影響を与えない、または影響が無視できるほど軽微なのであれば、前記出力用光分配装置２２は設けなくても良い。
【００３３】
本実施例のように光輝尽性結晶１が複数設置されている場合、それぞれの光輝尽性結晶１を設置する際の敷設の仕方や、設置後の環境の変化により、入力に対する出力の感度差が発生する可能性がある。この感度差を補正するために全ての光輝尽性結晶１の励起に起因しない信号を比較し、非励起光の信号強度が同等となるように補正値を非励起光演算装置３１で演算して放射線強度演算装置３２で全ての光輝尽性結晶１の励起に起因した計測値に対して補正する。ここで言う感度差とは、光の曲げ損失や光ファイバの劣化を含んだ光の伝送ロスのことである。
【符号の説明】
【００３４】
１  光輝尽性結晶
２  レーザー光源
３  受光部
４  増幅器
５  光分析装置
６  励起光計測装置
７  励起光解析装置
８  非励起光計測装置
９  非励起光解析装置
１０  出力用光ファイバ
１１  入力用光ファイバ
２１  入力用光分配装置
２２  出力用光分配装置
３１  非励起光演算装置
３２  放射線強度演算装置
１０１、１０２  光強度分布
【図１】
0005792612.tif 000002
【図２】
0005792612.tif 000003
【図３】
0005792612.tif 000004