(57)【要約】  汚染された室内の放射能領域のキャラクタリゼーションのための装置及び方法が提供される。そのような装置の１つは、放射線を計測するときにノイズを減らすためのコリメータシールドを有するコリメータである。測定システムは、減衰体材料の隣接層を間に挿入した放射線感受性フィルムの重なり合う複数の層を備えた放射線検出器を使用する。結果として得られる積み重ねられたフィルム層と減衰体層とのサンドイッチは、有用な検出器をもたらす。この検出器を、室内又は閉鎖環境内の放射線源についての３６０度の視野を可能するコリメータを有する放射線検出装置内で用いることができる。
2014500962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線検出器であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された第１のフィルム層及び第２のフィルム層と、
前記ハウジング内に配置された第１の減衰体層及び第２の減衰体層と、を有し、
前記第１及び第２の減衰体層は、前記第１及び第２のフィルム層のうちの少なくとも１つと対向するように配置される、放射線検出器。
【請求項２】
前記第１及び第２のフィルム層は、Ｘ線用フィルム及びＰＳＰプレートから成る群から選択される、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記第１及び第２のフィルム層と、前記第１及び第２の減衰体層とは、互い違いの層を形成する、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記第１及び第２のフィルム層及び前記第１及び第２の減衰体層は平坦である、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記第１及び第２のフィルム層及び前記第１及び第２の減衰体層は湾曲している、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項６】
放射線検出装置であって、
ハウジングと、放射線感受性検出器と、を有し、
前記ハウジングは、内面と、外面と、前記外面から前記内面まで延びる複数のコリメータを有し、
前記放射線感受性検出器は、前記ハウジングの内面に沿って配置され、前記複数のコリメータと通じ、互い違いに配置された放射線感受性フィルムの複数の層と減衰体の複数の層を含む、放射線検出装置。
【請求項７】
前記ハウジングは、球の形状を有し、
前記放射線感受性検出器の材料は、前記ハウジングの内面の形状に一致する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ハウジングは、多角形の形状を有し、
前記放射線感受性検出器の材料は、前記ハウジングの内面の形状に一致する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記ハウジングは凹所を有し、
放射線シールドが前記凹所内に配置され、
前記放射線感受性検出器の材料は、前記ハウジングの内面と前記放射線シールドの間に配置される、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
放射線検出装置であって、
ハウジングと、前記ハウジングによって定められる複数のコリメータと、を有し、
前記ハウジングは、複数の面を有し、前記面の各々は、その内側に沿って位置決めされた放射線検出器材料と作動可能に係合するように構成され、
前記コリメータの各々は、前記放射線検出器材料と通じる、放射線検出装置。
【請求項１１】
前記複数のコリメータは、タイマー及びスイッチ機構のうちの少なくとも１つに応答して、放射線遮断シャッターと選択的に通じ、それにより、放射線に対するコリメータの曝露は、第１の遮断位置から開位置までの前記放射線遮断シャッターの作動によって制御される、請求項１０に記載の放射線検出装置。
【請求項１２】
放射線検出装置であって、
ハウジングと、コリメータと、を有し、
前記ハウジングは、少なくとも６つの外面を有し、前記外面の各々は、放射線検出器を収容する受け部を有し、
前記コリメータは、前記外面の各々の上に位置決めされ、前記放射線検出器の表面に対して垂直である孔を有し、且つ、９６度の視野を有する、放射線検出装置。
【請求項１３】
前記コリメータのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのタイマー又はスイッチ機構に応答する放射線遮断シャッターと選択的に通じ、放射線へのコリメータの曝露は、第１の遮断位置から開位置までの前記放射線遮断シャッターの作動によって制御される、請求項１２に記載の放射線検出装置。
【請求項１４】
前記放射線検出器は、前記ハウジング内に配置された第１のフィルム層及び第２のフィルム層と、前記第１のフィルム層及び前記第２のフィルム層のうちの少なくとも１つと対向するように配置された第１の減衰体層及び第２の減衰体層と、を有する請求項１２に記載の放射線検出装置。
【請求項１５】
前記ハウジングは凹所を有し、
放射線シールドが前記凹所内に配置され、
前記放射線検出器は、前記ハウジングの内面と前記放射線シールドの間に配置される、請求項１２に記載の放射線検出装置。
【請求項１６】
保護キャップが、前記放射線遮断シャッターの上に配置され、且つ、前記放射線遮断シャッターの表面から距離を空けて配置され、前記放射線遮断シャッターは、前記保護キャップが適所にある状態で作動することができる、請求項１２に記載の放射線検出装置。
【請求項１７】
原子炉、燃料及び同位体処理設備、実験室、グローブボックス、隔離装置、及び室外環境等の、多表面環境内に存在するガンマ線、アルファ粒子、ベータ粒子、及び／又は中性子放射源のうちの１つ又は２つ以上の検出及び同定方法であって、
複数の外面を有する放射線検出装置を配備させるステップを有し、前記外面の各々は、放射線検出器が入る受け部を有し、前記放射線検出器は、減衰体の介在層によって分離された複数のフィルム層を含み、コリメータと通じ、
さらに、前記放射線検出器の各々を、制御された時間にわたって周囲状態に曝露するステップと、
前記放射線検出器を処理して、前記放射線検出装置が配備されている環境に存在する放射線源の種類、量、又は位置のうちの少なくとも１つの情報を決定するステップと、を有する方法。
【請求項１８】
前記コリメータは、互いに反対向きに位置する１対のテーパ面を前記コリメータの両面に有する、請求項１２に記載の放射線検出装置。
【請求項１９】
前記コリメータを透過する最も狭い箇所における孔の直径は、１ｍｍ又はそれよりも小さい、請求項１８に記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年１１月９日出願の「ＦＲＩＤ（登録商標）、ＲａｄＣｒｙｓｔａｌ（登録商標）及びＧｒａｙＱｂを使用するホットセル／グローブボックスのキャラクタリゼーション」と題する米国特許出願第６１／４１１，７５３号に基づく優先権を主張する。この米国特許出願の全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本出願は、２０１１年８月１８日出願の「汚染された室内の放射線の同定のためのシステム及び方法」と題するＰＣＴ／ＵＳ１１／３８２５０号に関連し、その内容を本明細書に援用する。
【０００３】
（米国連邦政府後援の研究開発のもとで行われた発明に対する権利に関する声明）
本発明は、米国エネルギー省によって与えられた契約番号ＤＥ−ＡＣ０９−０８ＳＲ２２４７０のもとでの政府支援を受けて行われた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。
【０００４】
本発明は、一般に、ガンマ線、アルファ粒子及び中性子放射体を含む放射性物質によって汚染された遮蔽セル（ホットセル）、グローブボックス、及び部屋などの領域のキャラクタリゼーションに関する。より具体的には、本出願は、高感度リン蓄積プレート（Phosphor Storage Plate;ＰＳＰ）検出物質を用いた、放射線キャラクタライズ装置を含む。放射線キャラクタライズ装置は、汚染の場所、強度、及びエネルギーを決定する能力、並びに汚染領域を視覚的に強調するためのシステムを提供し、このことは、本出願人の同時係属中の２０１１年８月１８日出願の「汚染された室内の放射線の同定のためのシステム及び方法と題するＰＣＴ／ＵＳ１１／２８２５０号に記載され、その内容を本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００５】
放射性物質の使用は、原子炉、燃料及び同位体処理設備、実験室、グローブボックス、隔離装置、及びその他の部屋の汚染を生じる可能性がある。これらの設備は、通常、極めて高い線量率を伴うので、これらの高汚染環境において作業者の被曝を合理的に達成可能な低さに保つためには、キャラクタリゼーション及び廃止措置（デコミッショニング）に遠隔技術を使用することが不可欠である。汚染された設備の除染及び廃止措置を計画し実施する際の重要な初期ステップは、設備内部の放射能に関する状態、化学的状態、及び構造状態の正確な評価法の開発を含む。このような状態は、これらの設備の多くに関して未知であることが多い。このような設備の放射能及び化学汚染、並びに構造損傷は作業者に危険を与えるものであり、この危険を軽減しなければならない。設備の状態を説明するための情報を遠隔技術を用いて収集することができる限りは、初期の作業者エントリ（及び関連費用）の立案に伴う保守的傾向を減らすことができる。
【０００６】
危険性が高いことが確認された設備については、キャラクタリゼーション、除染及び廃止措置のための遠隔及びロボット技術が、作業者の危険を軽減するための費用をさらに削減することができる。
【０００７】
高い放射線レベルが存在するグローブボックス、ホットセル、及びその他の限られた空間内の、ホットスポットなどの未確認の放射線源をキャラクタライズして位置を突き止めるための、より優れた検出器システム及び方法を開発する必要がある。
【０００８】
これらの部屋の除染活動には、放射能汚染が室内のどこにあるかという知識が役立つ。作業者は、その除染活動を、既に清浄な領域を避けて、室内の実際に汚染されている部分に集中することができるので、時間、労力、金を節約することができ、放射線被曝を減らすことができる。室内の放射能汚染の同定は、コリメータのシールド内に収容された放射線感受性検出物質で作られた検出器を含むコリメータを使用することによって行うことができる。コリメータのシールドは、少なくとも１つの透過孔を定める。コリメータは、放射性物質で汚染された室内に検出器の部分が露光されるようになるのに十分な時間、又はそれ以外の方式で放射能汚染に対する曝露によって変化するのに十分な時間にわたって置かれる。
【０００９】
コリメータのシールドの孔は、放射線が検出器内に進入して被曝画像が形成されることを可能にする。被曝した画像の程度及び画像上の被曝の位置が、放射線の強度及びその方向に関する情報を与える。コリメータのシールドは、この測定をより良いものにするために、検出器の部分が被曝しないよう放射線を完全に又は部分的に遮断するように機能する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
室内の放射能汚染の場所及び強度を確認するために既存の技術を利用できるが、それらの技術は、本質的に主観的なものであり、費用がかかり、非効率であり、用途が限られ、自動式ではなく、不正確である。従って、当該技術分野にはバリエーション及び改良の余地が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
少なくとも１つの本実施形態の１つの側面は、遮蔽セル、グローブボックス又は室内などの箇所の中に存在するガンマ線、アルファ粒子及び中性子放射体のキャラクタリゼーションのための放射線検出器を提供する。
【００１２】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、減衰体材料の対向する層の間に配置される複数のフィルム層を設けて、ガンマ線、アルファ粒子及び中性子放射体に対する広範囲の感受性を有するフィルム検出器のサンドイッチ型構築物を提供する。
【００１３】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線減衰材料の対向する層の間に配置された複数のフィルム層を有する放射線検出器を提供し、放射線検出器の近傍に存在するガンマ線、アルファ粒子及び／又は中性子放射源のうちの１つ又は２つ以上の検出及び同定のための迅速スクリーニングツールを構成する。
【００１４】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線減衰材料の対向する層の間に配置された複数のフィルム層を提供し、放射線源の近傍で作業する作業員が身につけることができ、又は、「ホット」環境内のスクリーニングツールとして配備させることができる線量計を構成する。
【００１５】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、ハウジングと、放射線感受性検出器とを有し、ハウジングは、内面と、外面と、外面から内面まで延びる複数のコリメータを有し、放射線感受性検出器は、ハウジングの内面に沿って配置され、複数のコリメータと通じ、交互に配置された放射線感受性フィルムの複数の層と減衰体の複数の層を含む。
【００１６】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、ハウジングと、受け部と、コリメータとを有し、ハウジングは、複数の面を有し、複数の面の各々は、他の面に対して個別の平面を構成し、受け部は、複数の面の各々にも受けられ、放射線検出器を受け部の中に保持するように構成され、コリメータは、各受け部に対向するように配置され、コリメータの各々は、ハウジングの面によって構成された平面に対して垂直な開口を有し、放射線検出器が少なくとも１つの受け部の中に配置されたときに、放射線検出器は、コリメータ内の開口を通過する放射線を受入れる。
【００１７】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、ハウジングを有し、ハウジングは、複数の外面を有し、前記外面の各々は、ハウジングの内側に沿って位置決めされた放射線検出器材料と作動可能に係合するように構成され、複数の外面及び一意的な平面を定めるハウジングを定め、各々の外面が、複数のコリメータに係合するようにさらに構成されたハウジングの形状の各々の外面に配置された放射線検出器材料に作動可能に係合するように構成される。
【００１８】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、多数のファセット面を有し、タングステン又はタングステン合金等の放射線遮蔽材料が放射線検出装置の外面に設けられる。
【００１９】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、立方体形状であり、立方体の各面は、放射線検出器材料を収容する受け部を有し、受け部は、コリメータのカバーを構成する。
【００２０】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、複数のフィルム層を含む放射線検出器が収容された放射線検出装置を提供し、複数のフィルム層の少なくともいくつかは、放射線減衰材料の層を介在させることによって分離される。
【００２１】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、複数の面を個別の平面に定め、各面は、内部に収容された少なくとも１つのフィルム層を含む放射線検出器材料及び放射線検出器に対向して配置されたコリメータに作動可能に係合するように構成され、コリメータは、少なくとも１つのタイマー又はスイッチ機構に応答して放射線遮断シャッターと選択的に通じ、それにより、放射線へのコリメータの曝露を、第１の遮断位置から開位置までのシャッターの作動によって制御する。
【００２２】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、複数のファセット（面）を有し、タングステン又はタングステン合金等の放射線遮蔽材料が放射線検出装置の外面に設けられ、装置の内側本体部分は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成される。
【００２３】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、放射線検出装置を提供し、この放射線検出装置は、少なくとも６つの外面を定め、各々の外面は、放射線検出器を収容するための受け部を内部に定め、表面ファセットの上に、コリメータ内に定められた開口が放射線検出器の表面に対して垂直になるように配置されたコリメータを定め、コリメータはさらに９６度の視野を定める、放射線検出装置を提供する。
【００２４】
少なくとも１つの実施形態のさらなる側面は、原子炉、燃料及び同位体処理設備、実験室、グローブボックス、隔離装置、及び屋外環境のような、複数表面を有する環境内に存在するガンマ線、アルファ粒子、ベータ粒子、及び／又は中性子放射源のうちの１つ又はそれ以上の検出及び同定の方法を提供し、この方法は、複数の多重ファセットを有する外面を定め、各々の表面ファセットが内部に放射線検出器を有する受け部を内部に定め、放射線検出器は、減衰体の介在層によって分離された複数のフィルム層を定め、放射線検出器はさらにコリメータと通じる、放射線検出装置を配備するステップと、各々の放射線検出器を制御された時間にわたって周囲条件に曝露するステップと、放射線検出器を処理して、放射線検出装置が配備されていた環境に存在する放射線源の種類、量、又は位置のうちの少なくとも１つの情報を決定するステップと、を含む。
【００２５】
少なくとも１つの本実施形態のさらなる側面は、複数表面を有する環境内に存在するガンマ線、ベータ粒子、アルファ粒子及び／又は中性子放射源のうちの１つ又はそれ以上の検出及び同定のための方法を提供し、この方法において、複数の放射線検出器からの情報を用いて放射線源の位置及び同定が与えられ、位置を与えるステップは、検査される部屋のマップ又は写真の上に放射線源情報を重ね合わせる投影をさらに含む。
【００２６】
そのような装置及び方法は、被災領域の３次元キャラクタリゼーションを提供する能力を促進するとともに、低コスト、堅牢性、並びに、落下、衝撃及び極端な温度に対する安定性を含む種々の有用な特性を有する。さらに、本システムは、計測／キャラクタリゼーションの方法中、遠隔配備することができ、他の電子機器に対する接続電力、通信コード又は接続を必要としない。本装置の携帯性、感度及び小さいサイズは、これまで従来の電気に基づく放射線検出システムでは物理的に到達できないと考えられていた設備の領域内の計測及びマッピングを促進する。本明細書で説明する装置及び方法は、作業者の被曝を最小にするとともに効果的な除染を可能にする、初期の放射能キャラクタリゼーション、方法の途中の調査、及び最終の状態調査を行う安価且つ安全な手段を提供する。
【００２７】
本発明はさらに、１）汚染領域内の汚染された領域を突き止め、２）これらの領域内の放射性核種を同定／区別し、３）汚染の強度を定量化するために使用されるキャラクタライザ装置を配備することによる、ガンマ線、アルファ粒子、ベータ粒子、及び中性子放射体で汚染されたホットセル、グローブボックス、部屋及び現場位置の完全なキャラクタリゼーションに関する。
【００２８】
本発明はまた、検出器フィルム／プレートの間に減衰材料が存在する場合に、放射線源のエネルギー識別を行うことができる、積層体又は「サンドイッチ」状に配置することができる改良された検出器材料の使用を含む。本発明はさらに、全３６０度にわたる上から下までの室内キャラクタリゼーション（４πステラジアンの視角）を可能にする放射線検出装置をもたらす。この装置はフィルム／ＰＳＰの高感度を利用して、検出される放射線を平行にして位置決定を可能にする手段を提供する。
【００２９】
本発明のこれら及び他の特徴は、当業者にとってのその最良の形態を含めて、本明細書の残りの部分において、添付の図面を参照しながらより具体的に説明される。
【００３０】
当業者向きの、本発明の完全且つ実施可能な開示は、その最良の形態を含めて、本明細書の残りの部分でより具体的に説明され、これは添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】１つの例示の実施形態による複数のフィルム層で形成された放射線検出器の分解斜視図である。
【図２】１つの例示の実施形態による複数の面を有する放射線検出装置の斜視図である。
【図３】フィルム検出器を収容する受け部の上に配置されたコリメータを有する、図２で示した放射線検出装置と同様の放射線検出装置の斜視図である。
【図４】コリメータと係合する電動式位置可変シャッターを示す、図２〜図３と同様の斜視図である。
【図５】図４に示す位置可変シャッターの拡大斜視図である。
【図６】配備中の放射線検出装置とともに用いられる保護キャップを示す、図２〜図４と同様の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本明細書及び図面において、参照文字の反復使用は、本発明の同じ又は類似の構造部又は要素を表すことを意図したものである。
【００３３】
これから本発明の実施形態の詳細について言及し、本発明の１つ又は２つ以上の例を図面に示す。各例は、本発明の説明のために提供され、本発明の限定を意味しない。例えば、１つの実施形態の部分として示し又は説明する特徴を別の実施形態と共に用いて、第３の実施形態を構成してもよい。本発明は、これら及びその他の修正例及び変形例を含むことを意図する。
【００３４】
本明細書で言及する範囲は、規定された範囲内にある全ての範囲を含むことを理解すべきである。従って、本明細書で言及する全ての範囲は、言及された範囲に含まれる全ての小範囲を含む。例えば、１００〜２００の範囲はまた、１１０〜１５０、１７０〜１９０、及び１５３〜１６２の範囲を含む。さらに、本明細書で言及する限度は、言及された限度に含まれる全ての他の限度を含む。例えば、７までの限度はまた、５までの限度、３までの限度、及び４．５までの限度を含む。
【００３５】
放射線検出器１０は、汚染された室内の放射性物質の強度を計測するのに使用される。検出器１０は、図１に示すように積重ねアレイの形態に配置された複数の放射線感受性フィルム層１２を含む。個々の減衰体層１４が放射線感受性フィルム層の間に介在し、放射線検出器１０を通過する放射線強度の制御された提言を行う。これらの層をホルダ１６の中で組立てるとき、放射線検出器１０は、放射線に敏感な複数のフィルム層１２を構成する。ホルダ１６は、フィルム／ＰＳＰ層の挿入及び取り出しを容易にする。後で最もよく説明するように、放射線検出器１０の放射線曝露の方向を直線に導くコリメータを用いることにより、存在する可能性のある放射能の位置及び強度をより容易に突止めることができる。
【００３６】
本発明において用いるのに適したフィルムは、医療分野で用いられる種類のものであってもよいし、様々な工業的環境で非破壊検査（ＮＤＴ）のために使用されている特定の型式のものであってもよい。フィルムは、従来の写真用の種類のものであってもよいし、最近のコンピュータＸ線撮影法（ＣＲ）に用いられる新しいリン蓄積プレート（Phosphorous Storage Plate; ＰＳＰ）技術のものであってもよい。ほとんど全ての医療又は工業的事例においては、放射線源はユーザに既知であり、入射放射線のエネルギー又は放射線源の位置のいずれかを決定することに関心はない。本発明は、フィルムをベースとする放射線検出器を用いて線源光子のエネルギーを測定する装置及び方法を用いる。
【００３７】
ＰＳＰ基板を含むように広く定義されるフィルムの出力は、ゼロ被曝とフィルムの上限値との間でスケール調整された単なる数の行列であり、典型的には２次元行列の画像として表示される。従来のＸ線用フィルムを用いる場合、処理されたフィルムの被曝値の２次元行列は、無被曝の純白からフィルム領域の完全被曝を表す純黒までの範囲にわたる。純白値と純黒値との間の階調は、ゼロ被曝と、フィルムをその最大値まで飽和させる強度の放射線に対する曝露との間の連続体の中間値として数値的に解釈することができる。
【００３８】
各々の種類のフィルムは、入射エネルギー放射線に対して特定の応答を有している。ほとんどのフィルムは、低エネルギーのガンマ線に対して極めて敏感であるが、高エネルギーのガンマ線に対してあまり敏感ではない。比較的古い写真用フィルムは、「Ｓ」字型の応答を有し、低い方の端では比較的平坦な応答を有し、エネルギーが増すに連れて感度が急激に低下し、高い方の端では比較的平坦（低感度）になる。ＰＳＰ型フィルムは、それよりも遥かに直線的な応答を有し、入射エネルギーが増大するにつれて感度が徐々に低下する。この技術を採用するとき、種々のエネルギーにおいて、使用されるフィルムの応答を決定しておく必要がある。
【００３９】
フィルムはスケール調整された被曝値を提供するにすぎないので、ユーザは、入射放射線の線源又は強度を（１つのフィルムだけで）決定することはできない。例えば、高エネルギーガンマ線を発する高放射線源は、低エネルギーガンマ線を発する低放射線源と同様の画像を生じさせる。その理由は、フィルムは、低エネルギーの方が遥かに高感度であり、低エネルギーガンマ線を発する低放射線源が、同様の画像を生じさせる可能性があるからである。
【００４０】
図１に見られるように、複数のフィルム層１２の構成が設けられ、いくつかの減衰材料１４と「サンドイッチ」状に積重ねられる。減衰材料は、金属、プラスチック、ガラス等であり、ほぼ任意の必要な厚さを有する。サンドイッチ内に用いられるフィルムの正確な数及び材料（及び厚さ）は、エネルギー識別に必要な解像度に応じて調節可能である。
【００４１】
例えば、低エネルギーガンマ線源が、放射線検出器１０に曝露されるとき、外側のフィルム１２Ａが、線源に直接曝露され、線源エネルギーが低いために線源から比較的大きい被爆量を受ける。入射放射線はまた、外側のフィルム１２を透過し、第１の減衰体１４Ａに進入する。入射放射線はまた、減衰体１４Ａを透過した後、第２のフィルム１２Ｂを被曝させる。減衰体の材料及び厚さを注意深く選ぶことにより、減衰体は、第２のフィルムを完全に遮蔽すべきではなく、第２のフィルム１２Ｂは、第１のフィルム１２Ａよりも少ない被爆量しか受けない。両方のフィルムが受ける被爆量は、百分率差及び実際の被爆量によって表される。例えば、フィルム層１２Ｂの被爆量が、フィルム層１２Ａよりも５０％小さく、フィルム間の減衰体の減衰係数及び厚さが分かれば、どのエネルギーにおいて減衰体が入射放射線の５０％を遮蔽したかを決定することができる。入射エネルギーが分かれば、種々のエネルギーにおけるフィルムの応答を知ることによって、フィルムの被曝レベルに基づく入射放射線の強度を決定することもできる。
【００４２】
このサンドイッチを、種々の減衰体材料を有する多層に拡張して、識別可能な広いエネルギー範囲を得、又は、非常に正確なエネルギー値を得るのがよい。所望であれば、単一の減衰体を、その密度が減衰体の面にわたって変化するように設けてもよい。フィルム層の位置と可変密度減衰体の位置との相対関係により、単一のフィルム層により、広範囲のエネルギー値を記録することができる。かかる形態は、エネルギー閾値の迅速な決定に有用であり、その結果、後で説明するように、フィルム層１２及び減衰体１４の適切な形態を用いて、それを放射線検出装置の上に配備したとき、より詳細な分析を行うことができる。
【００４３】
放射線検出器１０は、後で詳述する放射線検出装置内における使用に加えて、放射線被曝を計測するための線量計又はフィルムバッジとして使用されてもよい。本発明において用いるフィルム又はＰＳＰプレートの適切な読取り装置エアテクニック社（Air Techniques, Inc.;ニューヨーク州、Ｍｅｌｖｉｌｌｅ）から入手可能であり、例えば、ＳｃａｎＸブランドの画像化システムである。エアテクニック社は、可撓性ＰＳＰプレート並びに従来のＸ線フィルムを、適切な読取り装置及び処理装置と共に提供し、かかる処理装置は、スキャンされたデータをさらなるデータ処理のためにコンピュータに直ちに転送することが可能である。
【００４４】
本出願人が２０１１年８月１８日に出願した「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ  Ｒｏｏｍｓ」と題するＰＣＴ／ＵＳ１１／３８２５０号に記載されているように、放射線感受性のＰＲＥＳＡＧＥ（商標）ポリマー検出器材料を用いた装置及び方法が開示されている。ＰＲＥＳＡＧＥ（商標）ポリマーは、Ｈｅｕｒｉｓ  Ｐｈａｒｍａ（ニュージャージー州Ｓｋｉｌｌｍａｎ）から入手可能であり、発行された多数の報告において広く研究されている。しかしながら、ポリマー材料の感度は、多くの配備位置に対して低過ぎ、その理由は、データ蓄積に数ヶ月から数年の配備計測期間を必要とするからである。ＰＳＰ技術は、ポリマーに対しておよそ３０，０００倍も高感度であり、配備時間及びデータの分析を数分から数時間まで短縮する。
【００４５】
幾つかのＰＳＰフィルム層又は従来のフィルム層は、半球形状に配列され、（ＲａｄＢａｌｌ（商標）ＰＲＥＳＡＧＥ（商標）ポリマーの代用品として）、エネルギー識別を可能にするために図１に示すような減衰体１４を備えた多層配置を含むことが好ましい。フィルム又はＰＳＰ等価物の感度は、ＲａｄＢａｌｌ（商標）の感度を、より多くの配備領域に適したレベルまで、特に、非常に低い線量の環境まで高め、かかる環境は、例えば、〜１ミリレントゲン毎時（〜１ｍＲ／ｈｒ）で特徴付けられる環境である。図１を参照すると分かるように、放射線検出器は、幾つかのフィルム層及び減衰体材料層、並びに、放射線検出器を取扱うための構造的構成要素を備えている。所望であれば、放射線検出器１０は、半球状に形成され、外側のフィルム層は、ある程度半球状に配置され、幾らかのガンマ線減衰材料の層を覆い、さらにフィルム層が続き、場合により第３のフィルム／減衰体層が設けられる。これらの層は分離可能であるので、内側のフィルムを取出すことができる。フィルム自体は、できる限り球形に近くなるように種々の形状とすることができる。
【００４６】
曝露後、個々のフィルムを構造支持材料から取外す。次に、フィルムをスキャンし、コンピュータに取込んで、分析する。フィルムの分析は、汚染位置についての情報を提供する。さらに、フィルムはまた、汚染の強さ（例えば、線量率）及び光子エネルギー（例えば、放射性核種の識別）を正確に提供する。
【００４７】
ＲａｄＢａｌｌ（商標）装置内での使用のために構成された検出器材料は薄膜の形態であるので、半球状検出器の内側は、コリメータによって規定される単一の既知の方向からのみ放射線が検出器に進入することができるように、タングステン、アルミニウム、又はこれらの材料の組合せなどの遮蔽材料を含むことができる。今まで用いられていたポリマー材料は、平行経路であるが逆方向から伝送される放射線の経路間を簡単に区別することができなかった。放射線に対する検出器の曝露を単一の既知の方向から生じる放射線に限定することにより、検出器材料からの情報をより容易に分析することができる。そのうえ、ポリマー型放射線検出器は、複数の方向からポリマーを通過する飛跡を視覚化することになるので、その後のデータ分析に長時間かかった。特定のコリメータを通らずに生じる線源からの放射線の飛跡を最少にすることで、データ分析が非常に簡単になる。
【００４８】
フィルム／ＰＳＰ型検出器に付随する改良例は、改善された放射線検出装置の構築を可能にし、かかる放射線検出装置は、複数表面を有する環境内で３６０度検出を達成するために、僅か６個のコリメータ及び同数の放射線検出器しか必要としない。図２を参照して最もよく分かるように、放射線検出装置１００が提供される。図示の実施形態では、放射線検出装置１００は、６面立方体の形態をなす。立方体の外面は、タングステン又はタングステン合金等の放射線遮蔽材料で形成される。約１．５ｃｍ  インチ／ｃｍのタングステン層が、それと関連したコリメータを通過した放射線のみがそれと関連した放射線検出器と相互作用するように、十分な遮蔽を行うことが分っている。放射線検出装置１００の内側本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で作られるのがよい。アルミニウムは、機械的な配備及び位置決めを容易にする軽量の装置を提供する。注目すべきことに、アルミニウムは十分な密度／減衰特性を有するので、放射線検出装置１００内に収容された検出器を通過し得る放射線は、アルミニウムコアによって止められる。このようにして、検出器フィルムからのデータの計算を複雑にすることになる逆方向からの放射線を検出器が受け入れることが防止される。
【００４９】
立方体面１１０の各々は、その表面平面の下方に受け部１２０を有する。受け部１２０は、図１を参照して示され説明された放射線検出器１０のための位置を定める。図２から分かるように、受け部１２０は、それよりも大きい第２の受け部１３０の内側に配置されるのがよい。第２の受け部１３０は、図３から最もよく分かるように、コリメータ１４０を収容する。コリメータ１４０はさらに、コリメータ１４０並びに放射線検出器１０の複数フィルム層１２に対して垂直である孔１５を有する。コリメータ１４０の図示の実施形態は、長方形の板の形態で示されているけれども、コリメータのサイズ及び寸法を変えてもよい。当該技術分野でよく知られているように、コリメータは、遮蔽材料で構成されるのがよく、それにより、コリメータの本体は、放射線が検出器に到達することを妨げるが、放射線をコリメータの孔１５０の経路と整列させる。
【００５０】
コリメータ１４０の開口１５０は、９６度の視野を有するように設計される。９６度の視野は、同様のコリメータを立方体の６つの面の各々の上に有する放射線検出装置とともに使用するとき、３６０度全体をカバーし且つ４πステラジアンの立体角をカバーするのに十分な重なりを有する。図３を参照して分かるように、孔１５０が透過するコリメータの表面は、大径テーパ面１５２を有する。図示の実施形態において、コリメータ１４０の両面が同じテーパ面１５２を有し、両面のテーパがコリメータの厚さにわたって集束し、開口１５０がその最小直径においてほぼ長さ０ｍｍであることが有用であることが判明した。換言すれば、孔の直径は、両側のテーパ面１５２の交わりによって定められる。最適な解像度のために、開口１５０の最小孔の直径を１ｍｍ又はそれ以下にすることにより、最大解像度のためのピンホール開口を与えることが見いだされた。テーパ面の幅及び深さの寸法は、孔が定められるコリメータの厚さと直接に相関する孔１５０の長さに沿った、コリメータに関連付けられた視野を決定する助けとなる。孔の長さ、直径及びテーパ面の寸法の適切な選択は、所望の視野角をもたらすように変化してもよい。図４を参照して最もよく分かるように、コリメータ１４０の孔１５０と作動的に係合する位置シャッター機構１６０が設けられるのがよい。シャッターを制御する多くの駆動機構を利用するのがよい。図４を参照して分るように、シャッター１６０に適当な１つの駆動機構は、シールド１６２を配備し、シールド１６２は、１対の枢動アーム１６４に沿って支持されるのがよい。電気モータ１６６は、駆動ホイール１６８に係合し、駆動ホイール１６８は、第２の駆動ホイール１７０に連結ベルト１７２を介して応答可能であるのがよい。シールド１６２は、コリメータを覆う第１の位置を占め、シールド１６２が非遮断位置まで枢動される第２の位置を占めるのがよい。電気モータ１６６は、バッテリに応答可能であり、タイマー機構及び／又は遠隔制御のいずれかを組込むのがよい。シャッターをコリメータに対向するカバー位置からコリメータの視野から離れた非カバー位置まで移動させる手段を与える範囲まで、任意の数のシャッター装置を用いるのがよいことに注目すべきである。例えば、線形アクチュエータ、サーボモーター、並びにシールドを摺動、枢動又は移動させるその他の方法を実施してもよい。
【００５１】
複数のシャッター機構１６０が単一の放射線検出装置に使用される実施形態では、各シャッター機構１６０が独立に作動できることが有益である。例えば、高強度放射線源に対向するコリメータと結合された１つのシャッター機構１６０は、低強度放射線源に向けられた視野を有する異なる面／コリメータよりも短い曝露間隔を必要とすることがある。
【００５２】
電子的に制御されるシャッター機構１６０は、任意の適当な遮蔽材料で構成される。写真用フィルム又はＰＳＰ層の放射線センサーは感度が非常に高いため、遮蔽が必要になる。中程度の線量率（〜１Ｒ／ｈｒ又はそれ以上）の領域をキャラクタライズするとき、装置を所定位置に移動させて前記領域から撤収する間、放射線検出器は大量の「ノイズ」に晒される。シャッターは、装置が所定の位置に静止している間だけ開閉して、ノイズを最小に保つ。
【００５３】
加えて、放射線検出器を改造して、放射線検出器が中性子、アルファ粒子、及びベータ粒子を検出できるようにすることが可能である。中性子のために、装置をガドリニウム（中性子の吸収材）で被覆し、フィルム層を、中性子からガンマ線までのフィルム被覆を含むように改造するのがよい。アルファ粒子は、ＵＶ光を生じるアルファ粒子と空気中の窒素との相互作用を検出するＵＶ感受性検出層を利用することによって検出される。ベータ粒子は、金属の薄層をコリメータの孔の上に追加し、制動放射を発生させることを可能にすることによって検出される。本明細書で説明する放射線検出装置の動的範囲は、数ｍＲ／ｈｒから数千Ｒ／ｈｒである。
【００５４】
図６を参照して分かるように、保護カバー１８０が、各ファセット（立法体面）１１０の上に配置され、保護カバー１８０が、シャッター機構１６０を覆う保護キャップを構成するのがよい。保護キャップ１８０は、放射線を容易に透過する在来の多数のプラスチック材料で構成されるのがよい。保護カバー１８０は、放射線検出器１００が配備されている間、適所に留まり、シャッター機構１６０が作動している間、適所に留まるのがよい。保護カバー１８０は、配備中、シャッター機構１６０及びその周りの構成要素を損傷や障害になる材料から保護するのに役立つ。
【００５５】
本発明は、本明細書に援用し且つ本出願人が２０１１年８月１８日に出願したＰＣＴ／ＵＳ１１／３８２５０号に記載されているように、種々の配備車両と共に使用されるのがよい。さらに、本明細書で説明した種々の放射線検出器は、上記出願の中で利用され且つ説明されている放射線検出ポリマーの代りに用いられてもよい。上記出願におけるソフトウェア可視化技術及びマッピング技術と同様のソフトウェア可視化技術及びマッピング技術は、本発明の放射線検出器及び放射線検出装置から得られたデータを利用するように容易に適合させることができる。
【００５６】
本発明の好ましい実施形態を特定の用語、装置、及び方法を用いて説明したが、このような説明は例証のためだけのものである。使用した言葉は、限定のための言葉ではなく説明の言葉である。当業者であれば本発明及び特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱せずに修正及び変更を加えることができることを理解されたい。さらに、種々の実施形態の側面は、全体的にも部分的にも交換することができることを理解されたい。従って、本発明の趣旨及び範囲は、その中に含まれる好ましいバージョンの説明に限定されるべきではない。
【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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【国際調査報告】
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