(57)【要約】【課題】β線検出器の検出効率を向上させることである。【解決手段】β線が入射するβ線入射面２１及び蛍光が射出する光射出面２２を有するシンチレータ２と、前記光射出面２２側に設けられた波長変換ファイバ３と、を備え、前記波長変換ファイバ３の側周面３１と、前記光射出面２２とが面接触していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が入射する放射線入射面及び蛍光が射出する光射出面を有するシンチレータと、
前記光射出面側に設けられた波長変換ファイバと、を備え、
前記波長変換ファイバの側周面と、前記光射出面とが面接触していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記光射出面が、前記波長変換ファイバの径とほぼ等しい径を有する断面部分円状の溝を備え、当該溝に前記波長変換ファイバが嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記波長変換ファイバが、予め所定温度で加熱され、形状フォーミング処理及びアニール処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記波長変換ファイバの両端部が、１つの光検出器に接続されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、β線、γ線又はＸ線などの放射線検出器に関し、特に検出効率を向上させることができる放射線検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
β線など放射線を検出する放射線検出器は、特許文献１に示すように、放射線が入射するとシンチレーション光（蛍光）を発するプラスチックシンチレータと、そのシンチレーション光を吸収して異なる波長のシンチレーション光に変換する波長変換ファイバと、その波長変換ファイバによって伝送された光を捉える光電子増倍管と、を備えている。
【０００３】
そして、シンチレータと波長変換ファイバとの位置関係は、図８に示すように、シンチレータの光射出面に、例えば３ｍｍの補強用透明アクリル板を設け、その上面に波長変換ファイバを設けるようにしている。そして、波長変換ファイバと透明アクリル板との隙間には、光学グリスを充填している。
【０００４】
しかしながら、このような構造では、シンチレータにより生じたシンチレーション光（蛍光）が透明アクリル板及び光学グリス（特に透明アクリル板）によって減衰してしまい、検出感度が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
そして、検出器のノイズ信号との関係で、検出信号がノイズ信号内に埋もれてしまい弁別が困難であるという問題もある。
【特許文献１】特開平９−１５９７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、放射線検出器の検出効率を向上させることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る放射線検出器は、放射線が入射する放射線入射面及び蛍光が射出する光射出面を有するシンチレータと、前記光射出面側に設けられた波長変換ファイバと、を備え、前記波長変換ファイバの側周面と、前記光射出面とが面接触していることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、シンチレータの光射出面と波長変換ファイバとが面接触しているので、それらの光学的結合が密になり、蛍光が減衰することがなく、検出感度を向上させることができる。したがって、放射線検出器の検出効率を向上させることができる。また、面接触させることにより、放射線検出器の温度安定性を向上させることもできる。
【０００９】
面接触させるための具体的な実施の態様としては、前記光射出面が、前記波長変換ファイバの径と等しい又はほぼ等しい径を有する断面部分円状の溝を備え、当該溝に前記波長変換ファイバが嵌め込まれていることが望ましい。
【００１０】
温度安定性を改善して、検出効率を更に向上させるためには、前記波長変換ファイバが、予め所定温度で加熱され、形状フォーミング処理及びアニール処理が施されていることが望ましい。
【００１１】
Ｓ／Ｎ比を大きくするとともに、検出信号とノイズ信号との弁別ができるエネルギレベルを低域まで拡大するためには、前記波長変換ファイバの両端部が、１つの光検出器に接続されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成した本発明によれば、シンチレータの光射出面と、波長変換ファイバの側周面とを面接触させているので、放射線検出器の検出効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態に係る放射線検出器の一例としてのβ線検出器１の側面図であり、図２は、放射線検出器１の部分断面図であり、図３は、放射線検出器１の分解斜視図である。
【００１４】
本実施形態に係るβ線検出器１は、図１に示すように、プラスチックシンチレータ２と、波長変換ファイバ３と、前記プラスチックシンチレータ２と共に波長変換ファイバ３を挟み込む補強反射板４と、波長変換ファイバ３からの光を検出して、電気信号に変換する光検出器である光電子増倍管５と、光電子増倍管５からの電気信号を受信して、β線を計数する演算装置（図示しない）と、を備えている。なお、β線検出器１は、外部からの光が侵入しないように、図示しない遮光膜で覆われている。
【００１５】
以下にシンチレータ２、波長変換ファイバ３及び補強反射板４について説明する。
【００１６】
シンチレータ２は、平板状、より具体的には矩形板状の、例えばポリスチレン等のプラスチックシンチレータであり、β線が入射すると蛍光を発するものである。図２及び図３に示すように、その一方の面に、β線が入射するβ線入射面２１を有し、他方の面に、蛍光を射出する光射出面２２を有している。当該プラスチックシンチレータ２は、γ線寄与率低減のため、その厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度の薄型のものが望ましい。
【００１７】
そして、光射出面２２は、波長変換ファイバ３の径とほぼ等しい径を有する断面部分円状の溝を備えている。本実施形態では、波長変換ファイバ３の直径とほぼ等しい径を有する半円状の溝である。このとき、光射出面２２の透明性を確保するために、表面ポリッシング処理を行う。表面ポリッシング処理としては、例えば、磁化したスラリーをマグネットで引きつけながら研磨する方法、バフ研磨、又は化学エッチング処理などが考えられる。
【００１８】
波長変換ファイバ３は、プラスチックシンチレータ２で生じた蛍光が入射すると異なる波長の蛍光を発生し、その蛍光をファイバ軸方向に伝達するものであり、プラスチックシンチレータ２に比べて光の伝達効率が高い材料からなるものである。そして、波長変換ファイバ３は、光射出面２２の幅方向の距離に対応した所定本数分だけ互いに接触するように、光射出面２２のほぼ全面に均等に平面状に敷設されている。
【００１９】
より詳細には、各波長変換ファイバ３は、プラスチックシンチレータ２の光射出面２２の溝に嵌め込まれて密着配置されている。このとき、各波長変換ファイバ３は、光学的結合がより密になるために光学グリスを介して、その半分が溝に埋まるようにしている。
【００２０】
このように、波長変換ファイバ３の下半分が溝に埋設されるので、各波長変換ファイバ３とプラスチックシンチレータ２との間に隙間が生じず、プラスチックシンチレータ２で生じた蛍光の減衰を可及的に抑制することができる。また、この構成により、従来波長変換ファイバ３の受光量が約０．０００１Ｗ／ｍｍ２であるのに対して、本実施形態の波長変換ファイバ３の受光量を約０．００１Ｗ／ｍｍ２とすることができ、従来に比べて約１０倍の光量を受光することができる。
【００２１】
さらに、本実施形態の波長変換ファイバ３は、所定温度で加熱し、形状フォーミング処理を兼ねて、アニール処理を施している。例えば約９０℃の温水中に約１分間静止することにより行う。このような処理を施しているので、波長変換ファイバ３の温度安定性を向上させることができる。
【００２２】
そして、各波長変換ファイバ３の両端は、同一の光電子増倍管５に接続されている。このように、波長変換ファイバ３の両端を１つの光電子増倍管５に接続して、その両端面からの光を１つの光電子増倍管５で受光しているので、波長変換ファイバ３の両端方向に伝搬したシンチレーション光を１つの光電子増倍管５で受けることになり、信号エネルギを無駄なく捕らえることができる。したがって、検出信号対ノイズの弁別が可能なエネルギレベルを低域まで拡大することができる。
【００２３】
このとき、波長変換ファイバ３を１８０度曲げてリターンさせて、Ｕ字形に加工する必要があるが、従来その曲率には限界があり（直径φ１．０ｍｍのファイバで、半径約４０ｍｍ）、設計上の制約となっている。
【００２４】
しかし、本実施形態のように、形状フォーミング処理を行うことで、半径３０ｍｍ程度まで曲げることが可能となる。また、直径φ０．５ｍｍの波長変換ファイバ３を使用すれば、より小さい曲率でリターンする構造が可能となる。
【００２５】
そして、Ｕ字形に加工された複数本の波長変換ファイバ３は、そのＵ字曲線部分が互いに重なり、かつ直線部分が接触して平面状をなすように設けられる。なお、図３においては、８本の波長変換ファイバ３を２組用いて、波長変換ファイバ３を平面状にしている。
【００２６】
補強反射板４は、例えばネジなどの固定手段６によりプラスチックシンチレータ２に固定されて、プラスチックシンチレータ２を補強するとともに、波長変換ファイバ３を透過した蛍光を波長変換ファイバ３側に反射する機能を有するものである。反射機能を発揮するために、例えばアルミホイル、白色ペイント又はテフロン（登録商標）等を用いて構成している。
【００２７】
次に、このように構成したβ線検出器１と図８に示す従来のβ線検出器との環境温度特性を図４及び図５に示す。なお、図４は、計数値における環境温度特性を示す図であり、図５は、エネルギー積算における環境温度特性を示す図である。図４及び図５から分かるように、従来のβ線検出器は、温度上昇に伴い積算計数値及び積算エネルギーともに低下しているが、本実施形態のβ線検出器１は、温度安定性が大きく向上している。
【００２８】
このように構成した本実施形態に係るβ線検出器１によれば、プラスチックシンチレータ２の光射出面２２と波長変換ファイバ３の側周面３１とが面接触しているので、それらの光学的結合が密になり、蛍光が減衰することがなく、検出感度を向上させることができる。したがって、β線検出器の検出効率を向上させることができる。
【００２９】
また、プラスチックシンチレータ２と波長変換ファイバ３との間に透明アクリル等の樹脂を介さない構造としていることにより、温度安定性を向上させることができる。
【００３０】
さらに、波長変換ファイバ３にアニール処理を施しているので、温度安定性をより一層向上させることができる。
【００３１】
従来のβ線検出器は、波長変換ファイバの両端面のうち、一方面からの伝送光を光電子増倍管により捕らえて検出信号としている。このようなものでは、波長変換ファイバにより伝送される光は、ファイバの両端面に向かってほぼ二分割されるので、光電子増倍管が検出する光の波高値が約半分になり、Ｓ／Ｎ比において不利である。しかし、本実施形態のように、両端面からの光を１つの光電子増倍管５により捕らえているので、Ｓ／Ｎ比を大きくするとともに、検出信号とノイズ信号との弁別ができるエネルギレベルを低域まで拡大することができる。
【００３２】
また、波長変換ファイバ３を敷き詰めると、ノイズ信号が増大するところ、本実施形態のように、検出効率を向上させること、及びＳ／Ｎ比を大きくすることができるので、光射出面２２全体に波長変換ファイバ３を敷き詰めることができる。
【００３３】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００３４】
例えば、前記実施形態の溝は、波長変換ファイバ３のほぼ半分が埋設する深さであったが、図６に示すように、例えば波長変換ファイバ３の約１／８が埋設する深さであっても良い。また、波長変換ファイバ３の半分以上が埋設するものであっても良い。このように、溝の深さは前記実施形態に限られない。
【００３５】
さらに、前記実施形態では、波長変換ファイバ３は、断面円形状をなすものであったが、その他、断面多角形状をなすものであっても良いし、断面円形状のファイバの一部を切り欠いて、平面部を形成するようにしても良い。このように、波長変換ファイバ３の側周面３１が平面を有するものであれば、光射出面２２に溝を設けずに、光射出面２２に面接触させることができる。
【００３６】
その上、測定対象面積が大きい測定対象物のβ線を検出する場合には、図７に示すように、ユニット化したβ線検出器１を図示しない連結部材によって連結して、測定対象面積に対応するβ線入射面２１（検出面積）を確保するようにしても良い。このとき、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍの測定対象面積を測定する場合、３００ｍｍ×１００ｍｍのβ線検出器１を３つ連結させればよい。なお、１つのβ線検出器１は、約５０本のＵ字形の波長変換ファイバ３を用いて構成している。
【００３７】
さらに、本発明には、上述したβ線検出器に限られるものではなく、γ線やＸ線など他の放射線の検出にも適用することができ、より詳しくは１３０ｋｅＶ以下のβ線、γ線、Ｘ線などの検出に適用して極めて有用な効果がある。
【００３８】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射線検出器の一例としてのβ線検出器の側面図。
【図２】同実施形態におけるβ線検出器の部分断面図。
【図３】同実施形態におけるβ線検出器の組み立て分解図。
【図４】計数値における環境温度特性を示す図。
【図５】エネルギー積算における環境温度特性を示す図。
【図６】その他の変形実施形態におけるβ線検出器の部分断面図。
【図７】その他の変形実施形態におけるβ線検出ユニットの平面図。
【図８】従来のβ線検出器を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・・・β線検出器（放射線検出器）
２・・・・・シンチレータ
２１・・・・β線入射面（放射線入射面）
２２・・・・光射出面
３・・・・・波長変換ファイバ
３１・・・・波長変換ファイバの側周面
４・・・・・補強反射板
５・・・・・光検出器
【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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【図７】
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【図８】
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