(57)【要約】　　　（修正有）【課題】前面の素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響をなくした、蛍光体あるいはシンチレータを検出媒体とした二次元放射線イメージ検出器あるいは二次元中性子イメージ検出器を提供する。【解決手段】蛍光体に中性子コンバータを混合した中性子イメージングシート、若しくは中性子用シンチレータの下部の面に、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置し、その背後の面に直角方向に長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置する。短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＸ軸パルス信号とし、長波長側をＹ軸パルス信号とし、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行って中性子の２次元入射位置を求めることにより、入射側に検出器構成素材のない２次元中性子イメージ検出器を実現する。【選択図】　図３
2004045250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が入射すると蛍光を発する蛍光体をシート状にした放射線イメージングシート、若しくは放射線が入射すると蛍光を発するシンチレータの下部の面に、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、放射線イメージングシート若しくはシンチレータから放出される蛍光の波長スペクトルの短い波長側からの蛍光を検出し、これらの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの蛍光吸収波長帯より長い波長の透過した蛍光を、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向に長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して検出し、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＸ軸パルス信号とし、長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＹ軸パルス信号とし、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定することを特徴とした２次元放射線イメージ検出器。
【請求項２】
放射線が入射すると蛍光を発する蛍光体に中性子コンバータであるＧｄ、６Ｌｉ、１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した中性子イメージングシート、若しくはシンチレータの構成材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータの下部の面に、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、中性子イメージングシート若しくは中性子用シンチレータから放出される蛍光の波長スペクトルの短い波長側からの蛍光を検出し、これらの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの蛍光吸収波長帯より長い波長の透過した蛍光を、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向に長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して検出し、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＸ軸パルス信号とし、長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＹ軸パルス信号とし、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定することを特徴とした２次元中性子イメージ検出器。
【請求項３】
放射線が入射すると短波長側の蛍光を発する蛍光体と放射線が入射すると長波長側の蛍光を発する蛍光体を混合してシート状にした放射線イメージングシートの下部の面に、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、放射線イメージングシートから放出される蛍光の波長スペクトルの短い波長側からの蛍光を検出し、これらの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの蛍光吸収波長帯より長い波長の透過した蛍光を、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向に長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して検出し、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＸ軸パルス信号とし、長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＹ軸パルス信号とし、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定することを特徴とした２次元放射線イメージ検出器。
【請求項４】
放射線が入射すると短波長側の蛍光を発する蛍光体、放射線が入射すると長波長側の蛍光を発する蛍光体及び中性子コンバータであるＧｄ、６Ｌｉ、１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した中性子イメージングシートの下部の面に、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、中性子イメージングシートから放出される蛍光の波長スペクトルの短い波長側からの蛍光を検出し、これらの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの蛍光吸収波長帯より長い波長の透過した蛍光を、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向に長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して検出し、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＸ軸パルス信号とし、長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＹ軸パルス信号とし、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定することを特徴とした２次元中性子イメージ検出器。
【請求項５】
放射線が入射すると蛍光を発する蛍光体をシート状にした放射線イメージングシート、若しくは放射線が入射すると蛍光を発するシンチレータの下部の面に、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置して、この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、この波長シフト板の下部の面に、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、放射線イメージングシート若しくはシンチレータから放出される蛍光の波長スペクトルの短い波長側からの蛍光を検出し、これらの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの蛍光吸収波長帯より長い波長の透過した蛍光を、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向に長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して検出し、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＸ軸パルス信号とし、長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＹ軸パルス信号とし、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定することを特徴とした２次元放射線イメージ検出器。
【請求項６】
放射線が入射すると蛍光を発する蛍光体に中性子コンバータであるＧｄ、６Ｌｉ、１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ材料を混合した中性子イメージングシート、若しくはシンチレータの構成材料の中に中性子コンバータであるＧｄ、６Ｌｉあるいは１０Ｂ元素のうち１つ以上含んだ中性子用シンチレータの下部の面に、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置して、この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、この波長シフト板の下部の面に、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、放射線イメージングシート若しくはシンチレータから放出される蛍光の波長スペクトルの短い波長側からの蛍光を検出し、これらの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの蛍光吸収波長帯より長い波長の透過した蛍光を、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向に長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して検出し、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＸ軸パルス信号とし、長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出してＹ軸パルス信号とし、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定することを特徴とした２次元中性子イメージ検出器。
【請求項７】
上記請求項１−６において、短波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量を、短波長側の蛍光を検出する光検出器と長波長側の蛍光を検出する光検出器の検出感度の変更、あるいは短波長側及び長波長側信号高速信号増幅器の増幅度の変更、あるいは短波長側及び長波長側波高弁別器の波高設定レベルを変更することにより、位置検出特性を変化させることを特徴した２次元放射線イメージ検出器及び２次元中性子イメージ検出器。
【請求項８】
上記請求項３−４において、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量を、短波長側の蛍光を発する蛍光体と長波長側の蛍光を発する蛍光体の混合割合を変えることにより、ほほ同じとすることを特徴した２次元放射線イメージ検出器及び２次元中性子イメージ検出器。
【請求項９】
上記請求項５−６において、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光検出用波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量を、蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板の厚さあるいは含有する波長シフト用蛍光体の濃度を変えることにより、ほぼ同じとすることを特徴した２次元放射線イメージ検出器及び２次元中性子イメージ検出器。
【請求項１０】
上記請求項１−８において、並列に面上に配置した短波長側蛍光検出用波長シフトファイバ束あるいは長波長側蛍光検出用波長シフトファイバ束からの波長シフトされた放射線あるいは中性子入射による蛍光を光検出器で蛍光を検出し、出力された光電気信号を波高弁別器によりデジタルパルス信号にした後、隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定し、同時計数した場合に、用いた信号の丁度真ん中の箇所に放射線あるいは中性子が入射した位置パルス信号とし、この位置パルス信号を用いて、放射線あるいは中性子の入射位置を決定することを特徴とした２次元放射線イメージ検出器及び２次元中性子イメージ検出器。
【請求項１１】
上記請求項１−１０において、検出媒体の下部に接して配置された検出媒体から放出される蛍光を最初に検出する短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの形状が正方形であることを特徴とした２次元放射線イメージ検出器あるいは２次元中性子イメージ検出器。
【請求項１２】
上記請求項１、３及び５の２次元放射線イメージ検出器の放射線イメージングシート、若しくはシンチレータの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバと長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの放射線信号の波高値を短波長側蛍光検出用波長シフトファイバと長波長側蛍光検出用波長シフトファイバにより得られた放射線入射位置とともに測定し、放射線の入射位置とそのエネルギーを同時に検出することを特徴とした２次元放射線イメージ検出器。
【請求項１３】
上記請求項２、４及び６の２次元中性子イメージ検出器の中性子イメージングシート、若しくは中性子用シンチレータの短波長側蛍光検出用波長シフトファイバと長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの中性子信号の波高値を、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバと長波長側蛍光検出用波長シフトファイバにより得られた中性子入射位置とともに、測定し、この波高値をもとに、バックグラウンドとなる放射線の検出を除去することを特徴とした２次元中性子イメージ検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出媒体の前面に置かれた検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響をなくした蛍光体あるいはシンチレータを検出媒体とした二次元放射線イメージ検出器あるいは二次元中性子イメージ検出器を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
従来、シンクロトロン放射光を用いたＸ線源あるいは原子炉または加速器を用いた中性子源などを利用したＸ線あるいは中性子散乱実験に使用される高位置分解能を有する放射線イメージ検出器あるいは中性子イメージ検出器としては、蛍光体あるいはシンチレータ及びこれらと中性子コンバータを組み合わせた放射線及び中性子イメージ検出器が使用されてきた［Ｎｕｃｌ．　Ｉｎｓｔｒ．　ａｎｄ　Ｍｅｔｈ．，　Ａ４３０（１９９９）３１１−３２０、特願平１０−３６６６７９、特願２０００−２５９４４３、特願２００１−０１９８３１］。これらの検出器はクロスファイバ読み取り方式により位置情報を得ることを特徴とし、図１９に示すように蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得している。
【０００３】
しかし、これらの検出器では放射線が入射する際、上面に置かれた波長シフトファイバにより、放射線、特に低いエネルギーのＸ線、ガンマ線、ベータ線、アルファ線、軽粒子線あるいは重粒子線などが吸収されてしまい、一部あるいは全部の放射線が検出できないという欠点あった。また、波長シフトファイバとしてプラスチックを素材としたファイバを用いた場合、中性子エネルギーが高くなるとファイバ内の水素により反射が生じ一部の中性子を検出できなくなるなどの欠点があった。
【０００４】
また、検出体の厚さを厚くすることが可能なシンチレータを用いた場合として、図２０に示すように、個々のシンチレータの４つの側面を蛍光反射材で覆い、上下の面を上記例と同様に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得している。また、図２１に示すようにシンチレータの４つの側面に波長シフトファイバを配置し、相対する側面の同時計測を行うことにより、それぞれＸ軸及びＹ軸位置信号を得て、これらＸ軸及びＹ軸位置信号を再度同時計数することにより、Ｘ軸及びＹ軸の二次元位置を確定する方法が用いられてきた。しかし、これらの方法ではイメージング画素を多くした場合、製作するのに手間がかかるなどの欠点があった。
【０００５】
一方、図２２に示すようにこれらの欠点を改善する方法として、蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバ束をそれぞれ面上に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する方法が提案されている。
【０００６】
この方法の場合、放射線あるいは中性子イメージングシートあるいは放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発するシンチレータからの蛍光の一部を下部に配置された波長シフトファイバまで到達させる必要があるため、最初に置かれた波長シフトファイバの波長変換用蛍光体の濃度を標準よりも少なく調整した特殊な波長シフトファイバが必要となる。また、最初の光ファイバで蛍光を透過させる場合、波長変換用蛍光体の吸収以外にファイバ自身の吸収のため、透過する蛍光の量が少なくなり、蛍光体から発生する蛍光の利用効率が悪くなるという欠点があった。
【０００７】
また、図２３に示すように、蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートあるいは中性子用シンチレータの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバを用い、Ｘ軸方向の波長シフトファイバとＹ軸方向の波長シフトファイバと直交する空間を開け、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する中性子イメージング検出器も提案されているが、空間を開けることによる位置分解能の劣化のため、及び蛍光体あるいはシンチレータから放出される蛍光をかなり無駄に使用するため、発生する蛍光量が多い蛍光体あるいはシンチレータしか対応できないという欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発する蛍光体をシート状にした放射線あるいは中性子イメージングシート、あるいは、放射線あるいは中性子が入射すると蛍光を発するシンチレータの下部の面に、Ｘ軸用として短波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、この短波長側蛍光検出用波長シフトファイバの背後の面に直角方向にＹ軸用として長波長側蛍光検出用波長シフトファイバを並列に面上に配置して、Ｘ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、放射線あるいは中性子の２次元入射位置を決定する方法を考案した。
【０００９】
このように２種類の波長シフトファイバを用い、蛍光体あるいはシンチレータの種類を選び、効率良く発生する蛍光を利用することにより、検出効率あるいは位置分解能を改善し、かつ検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響を少なくした蛍光体あるいはシンチレータを用いた二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる。また、波長シフトファイバについても標準のものをそのまま利用することができる。
【００１０】
一方、蛍光体をシート状にした放射線あるいは中性子イメージングシートについては、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバおよび長波長側蛍光検出用波長シフトファイバの吸収波長帯に合致するように２種類の蛍光体を用い、その混合比を調整することにより蛍光を効率良く用いることができる。また、シンチレータについては、波長シフト板と組み合わせて用いることによりシンチレータからの蛍光と波長シフトされた蛍光の２種類の蛍光を利用し、かつ波長シフトする割合を調整することにより、効率良く位置検出ができる二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
実施例１として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図１に示す。本実施例では放射線としてアルファ線を検出することとし、アルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いる。ＺｎＳ：Ａｇを厚さ０．２ｍｍのシート状にした蛍光体シートの下面に、図１に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００１２】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．２ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００１３】
ここで本実施例において、蛍光体から放出された蛍光が２種類の波長シフトファイバにより検出される過程について、図２を用いて述べる。まず、ＺｎＳ：Ａｇからは図２−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２によって検出される。ＢＣＦ−９２の吸収波長特性は図２−（ｂ）に示すように３５０ｎｍから４４０ｎｍであり、吸収されたＺｎＳ：Ａｇの短波長側蛍光は図２−（ｃ）に示すように４４０ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９２の透過波長特性は図２−（ｄ）に示すように４２０ｎｍから徐々に大きくなり４７０ｎｍ以上では約０．２７と一定になる。従って、ＢＣＦ−９２を透過してくる蛍光は図２−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９２の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図２−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４３０ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図２−（ｇ）に示すような特性である。
【００１４】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、３２．８と１６．１であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合、短波長用波長シフトファイバの約２分の１であることがわかる。
【００１５】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓとする。
【００１６】
（実施例２）
実施例２として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図３に示す。本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋と中性子コンバータＬｉ２１０Ｂ４Ｏ７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。中性子イメージングシートの下面に、図３に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００１７】
Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋の蛍光波長の中心は４２０ｎｍであり、３７０ｎｍから６００ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、中性子検出媒体の厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００１８】
ここで本実施例において、蛍光体から放出された蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程について、図４を用いて述べる。まず、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋からは図４−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図４−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋の短波長側蛍光は図４−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図４−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図４−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図４−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図４−（ｇ）に示すような特性である。
【００１９】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６１．７と３０．５であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバの約２分の１であることがわかった。また、相対値の値を実施例１の蛍光体ＺｎＳ：Ａｇに比較すると１．５〜２倍良いことがわかる。
【００２０】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９２及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、中性子の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋の蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。
【００２１】
一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバＢＣＦ−９９−３３を４本並列に配置しこれらの背後に直交してＹ−８を配置し、直交した部分の上面に、蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋と中性子コンバータＬｉ２１０Ｂ４Ｏ７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを配置した中性子イメージ検出器について、原子炉から発生する冷中性子を用いて位置分解能確認試験を行った。原子炉から発生したエネルギー５ｍｅＶの冷中性子ビームを厚さ０．５ｍｍのカドミウム（Ｃｄ）に直径１ｍｍの穴を開け構造の中性子コリメータに導く。コリメートされて出てくる冷中性子ビームの直径は１ｍｍである。この中性子ビームを中性子イメージ検出器の右隅に照射し、中性子イメージを測定した。測定結果を図５に示す。この結果より、検出器の位置分解能を求めた結果、Ｘ軸方向について０．７ｍｍ、Ｙ方向については１．０ｍｍであった。直下に波長シフトファイバを配置したＸ軸方向よりも、その背後に配置されたＹ軸の場合蛍光が分散するため、Ｙ軸の方が分解能が少し悪くなることが確認された。Ｘ軸方向の位置分解能は波長シフトファイバの略太さにあたっており、高位置分解能で中性子イメージを検出できることが確認された。また、中性子のエネルギーが５ｍｅＶの場合、０．５ｍｍｘ０．５ｍｍピクセルに対する検出効率は、１３．３％であった。
【００２２】
（実施例３）
実施例３として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図６に示す。本実施例では放射線としてベータ線を検出することとし、ベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータを用いる。プラスチックシンチレータの厚さを１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体としてプラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。このプラスチックシンチレータの下面に、図６に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００２３】
ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３４０ｎｍから４４０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、ＰＯＰＯＰの蛍光波長の中心は４６０ｎｍであり、４２０ｎｍから５５０ｎｍまでの蛍光を発生する。２つの有機蛍光体の蛍光寿命は１０ｎｓ以下と非常に短い。本実施例ではｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌ及びＰＯＰＯを同じ量混ぜたプラスチックシンチレータについて述べる。
【００２４】
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、ベータ線検出媒体の厚さが１ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００２５】
波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００２６】
ここで本実施例において、プラスチックシンチレータ内の２種類の蛍光体から放出された蛍光が２種類の波長シフトファイバにより検出される過程について、図７を用いて述べる。まず、プラスチックシンチレータからは図７−（ａ）に示すように、３５０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図７−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたプラスチックシンチレータの短波長側蛍光は図７−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図７−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図７−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図７−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図７−（ｇ）に示すような特性である。
【００２７】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６５．２と１８．４であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバの約３分の１であることがわかった。
【００２８】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、プラスチックシンチレータの蛍光寿命が１０ｎｓであり、電子回路等の余裕をとり２０ｎｓとする。
【００２９】
なお、本実施例ではプラスチックシンチレータであることからベータ線を検出対象としたが、高エネルギーの中性子による反跳されるプロトンも効率良く測定できることから高エネルギーの中性子イメージングにも対応できる。
【００３０】
また、ガンマ線に対しては、原子番号の大きな鈴（Ｓｎ）などの微粉を本プラスチックシンチレータに混合することにより感度を上げたガンマ線イメージングも可能となる。
【００３１】
（実施例４）
実施例４として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図８に示す。本実施例では、上記実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータを用いる。プラスチックシンチレータの厚さ１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体とし、かつ中性子コンバータとして硼素１０（１０Ｂ）の微粉を重量比で５％プラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。このプラスチックシンチレータの下面に、図８に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００３２】
本プラスチックシンチレータでは、中性子が硼素１０（１０Ｂ）に捕獲される中性子捕獲反応により４Ｈｅと７Ｌｉが放出され、この放射線により蛍光が発生する。その他の実施例及び検出器における信号生成過程などについては上記実施例３と同じである。
【００３３】
（実施例５）
実施例５として、本発明による２次元放射線イメージ検出器の構造を図９に示す。本実施例では放射線としてガンマ線を検出することとし、ガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータを用いる。ＹＡＰシンチレータの厚さを２ｍｍとする。このシンチレータの下面に、図９に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００３４】
ＹＡＰシンチレータの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率を考慮し０．４ｍｍとする。
【００３５】
短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバは、位置分解能がＹＡＰシンチレータの厚さ２ｍｍに依存することから、同じ広さ２ｍｍを確保するため４本ごとに光検出器に接続する。
【００３６】
ここで本実施例において、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータの下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４から出てくるＹＡＰシンチレータ自身から放出される中心波長３７０ｎｍ蛍光と、この蛍光の一部を波長シフト板により波長シフトした中心波長４２０ｎｍ蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程について、図１０を用いて述べる。まず、ＹＡＰシンチレータからは図１０−（ａ）に示すように、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの幅の狭い波長の蛍光が発生する。下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４においてこの蛍光の一部が変換され、図１０−（ｂ）に示すようにほぼ同等の強度の蛍光が合わさった蛍光となる。
【００３７】
この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５によって検出される。ＢＣＦ−９９−８５の吸収波長特性は図１０−（ｃ）に示すように３００ｎｍから３８０ｎｍであり、主に吸収される短波長側蛍光は図１０−（ｄ）に示すように３７０ｎｍにピークを持ち、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−８５の透過波長特性は図１０−（ｅ）に示すように３８０ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−８５を透過してくる蛍光は図１０−（ｆ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−８５の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１の吸収特性は図１０−（ｇ）に示すように４２０ｎｍにピークを持ち３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１に吸収される蛍光は図１０−（ｈ）に示すような特性である。
【００３８】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、６４．５と４１．４であり、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は本実施例の場合短波長用波長シフトファイバのほぼ３分の２であることがわかった。
【００３９】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１から波長シフトされてきた蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は高速信号増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、Ｘ軸パルス信号及びＹ軸パルス信号となる。これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、ガンマ線の２次元入射位置を決定する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＹＡＰシンチレータの蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。
【００４０】
（実施例６）
実施例６として、本発明による２次元中性子イメージ検出器の構造を図１１に示す。本実施例では、蛍光体にＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）の粉末を用い、中性子コンバータとしては硼素を１０Ｂに濃縮した四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２１０Ｂ４Ｏ７）を用い、両者を混合して作製した厚さ０．２ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。この中性子イメージングシートの下面に、図１１に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００４１】
ＹＡＰの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率から０．４ｍｍとする。短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。位置分解能が中性子イメージングシートと波長シフト板の厚さ、本実施例の場合は０．６ｍｍとなることから、配置された波長シフトファイバは１本ごとに光検出器に接続する。
【００４２】
中性子イメージングシートの下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４から出てくるＹＡＰ自身から放出される中心波長３７０ｎｍ蛍光と、この蛍光の一部を波長シフト板により波長シフトした中心波長４２０ｎｍ蛍光が２つの波長シフトファイバにより検出される過程については、実施例５と同じである。
【００４３】
（実施例７）
実施例７として、実施例１で述べたアルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いた２次元放射線イメージ検出器に適用した例について図１２をもとに述べる。
【００４４】
ＺｎＳ：Ａｇを厚さ０．２ｍｍのシート状にした蛍光体シートの下面に、図１２に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置して２次元放射線イメージ検出器とする。
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。
波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。
【００４５】
蛍光を検出する光検出器としては、１６チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製Ｈ６５６８を用いることができる。本実施例では、光電子増倍管から出力された各光電気信号を増幅する高速信号増幅器として、増幅度を変更することができる増幅度可変機能付き高速信号増幅器を用いる。Ｘ軸用増幅度可変機能付き高速信号増幅器の増幅度を下げ、Ｙ軸用増幅度可変機能付き高速信号増幅器の増幅度を上げることにより、これら増幅器の後にそれぞれ接続された波高弁別器から出力されるデジタルパルス信号の量をほぼ同じに調整することができる。
これらのＸ軸パルス信号とＹ軸パルス信号との同時計数測定を２同時計数回路を用いて行うことにより、放射線の２次元入射位置を決定する。このようにすることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の検出感度を同じとすることができ、その結果、位置分解能特性の向上を図ることができる。また、信号同時計数時間（コインシデンス時間）としては、ＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓとする。
【００４６】
本実施例では、短波長側及び長波長側信号高速信号増幅器の増幅度の変更により蛍光量をほぼ同じとしたが、光電子増倍管のバイアス電圧を調整し信号パルスの波高電圧を高速信号増幅器の増幅度の変更の例と同じにすることにより同様の効果が得られる。また、短波長側及び長波長側波高弁別器の波高設定レベルを調整しても同様の効果が得られる。
【００４７】
（実施例８）
実施例８として、短波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量をほぼ同じするため、短波長側の蛍光を発する蛍光体と長波長側の蛍光を発する蛍光体の混合割合を変えた例について、実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータに適用した場合について図１３をもとに述べる。
【００４８】
プラスチックシンチレータの厚さ１ｍｍとし、有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｙｌを、短波長側の蛍光体としてＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として、プラスチック素材に混合しプラスチックシンチレータとする。本実施例ではｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを２５％及びＰＯＰＯＰを７５％混ぜたプラスチックシンチレータを製作することとする。
【００４９】
まず、プラスチックシンチレータからは図１３−（ａ）に示すように、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光が発生する。この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３によって検出される。ＢＣＦ−９９−３３の吸収波長特性は図１３−（ｂ）に示すように３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、吸収されたプラスチックシンチレータの短波長側蛍光は図１３−（ｃ）に示すように４００ｎｍにピークを持ち、３７０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−３３の透過波長特性は図１３−（ｄ）に示すように４００ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−３３を透過してくる蛍光は図１３−（ｅ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−３３の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＹ−８の吸収特性は図１３−（ｆ）に示すように４６０ｎｍにピークを持ち４００ｎｍから５００ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＹ−８に吸収される蛍光は図１３−（ｇ）に示すような特性である。
【００５０】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−３３及び長波長用波長シフトファイバＹ−８によって検出された蛍光量はそれぞれ相対値として、２７．３と２６．４であり、本実施例の場合、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は短波長用波長シフトファイバとほぼ同じとなることがわかる。
【００５１】
本実施例のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向の光量をほぼ同じとすることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の検出感度を同じとすることができ、その結果、位置分解能特性の向上を図ることができる。
【００５２】
（実施例９）
実施例９として、実施例５で述べたガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータに適用した例について図１４をもとに述べる。
【００５３】
本実施例では、短波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光波高信号と長波長側蛍光波長シフトファイバから波長変換されて放出される蛍光を光検出器で検出して出力される蛍光信号の量をほぼ同じするため、波長シフト板の厚さを変える。実施例５で述べた波長シフト板の厚さ０．４ｍｍから、本実施例では０．８ｍｍにする。
【００５４】
まず、ＹＡＰシンチレータからは図１４−（ａ）に示すように、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの幅の狭い波長の蛍光が発生する。下面に配置された波長シフト板ＢＣ−４８４においてこの蛍光の一部が変換され、図１４−（ｂ）に示すようにほぼ同等の強度の蛍光が合わさった蛍光となる。
【００５５】
この蛍光は、蛍光体の直下に置かれた短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５によって検出される。ＢＣＦ−９９−８５の吸収波長特性は図１４−（ｃ）に示すように３００ｎｍから３８０ｎｍであり、主に吸収される短波長側蛍光は図１４−（ｄ）に示すように３７０ｎｍにピークを持ち、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長特性を持つ。一方、ＢＣＦ−９９−８５の透過波長特性は図１４−（ｅ）に示すように３８０ｎｍから徐々に大きくなり４２０ｎｍ以上では約０．２８と一定になる。従って、ＢＣＦ−９９−８５を透過してくる蛍光は図１４−（ｆ）のような分布を持つ。ＢＣＦ−９９−８５の下に直交して配置された長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１の吸収特性は図１４−（ｇ）に示すように４２０ｎｍにピークを持ち３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長特性を持つ。最終的に長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１に吸収される蛍光は図１４−（ｈ）に示すような特性である。
【００５６】
短波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９９−８５及び長波長用波長シフトファイバＢＣＦ−９１によって検出され蛍光量はそれぞれ相対値として、４６．０と４０．２であり、本実施例の場合、長波長用波長シフトファイバに検出される蛍光は短波長用波長シフトファイバとほぼ同じとなることがわかる。
【００５７】
本実施例のように、Ｘ軸の入射位置決定及びＹ軸の入射位置決定を行う際、その決定に用いる蛍光量をほぼ同じとすることにより、Ｘ軸及びＹ軸の位置分解能を向上させることができる。
【００５８】
（実施例１０）
実施例１０として、実施例１で述べたアルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているＺｎＳ：Ａｇを用いた２次元アルファ線イメージ検出器について、図１５を参照して述べる。
【００５９】
ＺｎＳ：Ａｇの蛍光波長の中心は４５０ｎｍであり、３６０ｎｍから５４０ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は２００ｎｓである。短波長用波長シフトファイバとしては、３５０ｎｍから４４０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換する米国Ｂｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９２を用いる。
また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが０．２ｍｍであることから、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例１と同じある。
【００６０】
ＺｎＳ：Ａｇは非常に蛍光効率が高いため、アルファ線が入射した際、並列に面上に配置した入射位置に近い短波長側波長シフトファイバあるいは長波長側波長シフトファイバの複数の波長シフトファイバにより蛍光を検出することになる。この場合、入射位置がどの波長シフトファイバに近いのかを弁別する必要がある。
【００６１】
このため、本発明においては、アルファ線入射による蛍光を短波長側波長シフトファイバ及び長波長側波長シフトファイバによりそれぞれ波長シフトし光検出器で蛍光を検出し、出力された光電気信号を波高弁別器によりデジタルパルス信号にした後、隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定する。本実施例では、短波長用波長シフトファイバ及び長波長側波長シフトファイバのそれぞれ隣接する２本の波長シフトファイバが同時計数した場合に、用いた信号の丁度真ん中の箇所にアルファ線が入射したとする例について述べる。
【００６２】
図１５に示すように、Ｘ軸及びＹ軸の各検出場所に対応したデジタルパルス信号とその信号の隣りのデジタルパルス信号とについて、２同時計数回路を用いて同時計数測定し、同時計数した場合には真ん中に対応した場所に中性子が入射した位置パルス信号とする。同時計数時間については、蛍光体であるＺｎＳ：Ａｇの蛍光寿命である２００ｎｓを用いることとする。
【００６３】
なお、本実施例についてはＸ軸及びＹ軸とも２同時計数回路を用いたが、蛍光検出量の多い短波長側波長シフトファイバつまりＸ軸についてのみ２同時計数回路を用い、Ｙ軸については同時計数を使わずそのまま一本で位置決定を行う事も可能である。さらに、蛍光量が多い場合には２同時計数回路ではなく３同時計数回路を用いることもできる。
【００６４】
（実施例１１）
実施例１１として、実施例３で述べたベータ線検出媒体用蛍光体として常用されているプラスチックシンチレータに適用した例について図１６をもとに述べる。
【００６５】
有機蛍光体としてはｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体とし、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体としてプラスチック素材に混合して作製したプラスチックシンチレータの下部に配置され、最初に検出する短波長側波長シフトファイバから透過して出てくる蛍光の量に関して、円形の形状の波長シフトファイバと正方形の形状の波長シフトファイバとを比較する。本プラスチックシンチレータの場合、短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。直径０．５ｍｍの円形形状のＢＣＦ−９９−３３波長シフトファイバと一辺が０．５ｍｍの正方形形状のＢＣＦ−９９−３３波長シフトファイバの透過特性をそれぞれ図１６に示す。４２０ｎｍ以上の長波長帯の透過率を比較すると正方形波長シフトファイバが、３１％であるのに対して円形波長シフトファイバが６％であることがわかる。約５倍、円形波長シフトファイバの透過特性が悪くなることがわかる。本発明の場合原理的に長波長帯の透過特性が良いほど検出性能が良くなるため、正方形波長シフトファイバを用いることが不可欠となる。
【００６６】
（実施例１２）
実施例１２として、実施例５で述べた放射線としてガンマ線を検出することとし、ガンマ線検出用シンチレータとして良く使用されているＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータを用いた例について図１７をもとに述べる。
【００６７】
ＹＡＰシンチレータの厚さを２ｍｍとする。このシンチレータの下面に、図１７に示すように、放出された蛍光の一部を波長シフトし波長の長い蛍光とする波長シフト板を配置する。この波長シフト板の下部から波長シフト前の短波長側蛍光と波長シフト後の長波長蛍光が放出される様にし、短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。異なる波長シフトファイバを並列に並べかつ直角に配置する。
【００６８】
ＹＡＰシンチレータの蛍光波長の中心は３７０ｎｍであり、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。波長シフト板としては吸収波長の中心が３８０ｎｍで蛍光波長が４２０ｎｍのＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣ−４８４を用いる。厚さは変換効率から０．４ｍｍとする。
【００６９】
短波長用波長シフトファイバとしては、３００ｎｍから３８０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４００ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−８５を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、３６０ｎｍから４６０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４９０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９１を用いる。波長シフトファイバの太さについては、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバは、位置分解能がＹＡＰシンチレータの厚さ２ｍｍに依存することから、同じ広さ２ｍｍを確保するため４本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例５と同じある。
【００７０】
本発明では、シンチレータの短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの放射線信号の波高値を短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた放射線入射位置とともに測定する。本実施例では、光電子増倍管としては、受光面積の大きな浜松ホトニクス製のヘッドオン型のＲ１２５０を用いる。この光電子増倍管の直径は１２．７ｃｍで比較的大きな面積を有感面積としたガンマ線イメージングが可能となる。この光電子増倍管からのパルス信号をチャージ積分型前置増幅器を用いて増幅し、増幅した信号を波形整形増幅器で増幅する。前置増幅器としてしては米国ＯＲＴＥＣ製ＯＲＴＥＣ−１１３が使用でき、波形整形増幅器としてはＯＲＴＥＣ−６７１などが使用できる。
波形整形時定数は、ＹＡＰシンチレータの蛍光寿命が約４０ｎｓであることから０．２５μｓで十分である。このガンマ線パルス信号を、短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた中性子入射位置信号をゲート信号としたゲート回路により取りだしマルチチャンネル波高分析器により波高解析を行い、ガンマ線に入射位置とともに記憶装置に記録することにより、放射線の入射位置とそのエネルギーを同時に検出することを可能とした２次元放射線イメージ検出器を構成することができる。
【００７１】
（実施例１３）
実施例１３として、実施例２で述べた中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋と中性子コンバータＬｉ２１０Ｂ４Ｏ７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いた２次元中性子イメージ検出器に適用した例について図１８を参照して述べる。
【００７２】
本実施例では中性子検出媒体として、蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋と中性子コンバータＬｉ２１０Ｂ４Ｏ７を混合して作製した厚さ０．４ｍｍの中性子イメージングシートを用いる。中性子イメージングシートの上面と下面に、図１８に示すように短波長用波長シフトファイバ、長波長用波長シフトファイバの順にそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
【００７３】
Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋の蛍光波長の中心は４２０ｎｍであり、３７０ｎｍから６００ｎｍまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は約４０ｎｓである。
短波長用波長シフトファイバとしては、３２０ｎｍから４２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、４５０ｎｍの蛍光に波長変換するＢｉｃｒｏｎ社製ＢＣＦ−９９−３３を用いる。また、長波長用波長シフトファイバとしては、４００ｎｍから５２０ｎｍまでの蛍光に感度があり、５２０ｎｍの蛍光に波長変換するクラレ社製Ｙ−８を用いる。波長シフトファイバの太さについては、中性子検出媒体の厚さが０．４ｍｍであることからほぼ同じ大きさとすることとし、一片の長さが０．５ｍｍの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバを１本ごとに光検出器に接続する。光検出器として用いる１６チャンネル光電子増倍管浜松ホトニクス製Ｈ６５６８による蛍光検出過程については実施例２と同じある。
【００７４】
本発明では、中性子イメージングシートの短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバを配置した側の反対側の面に光電子増倍管を配置し、この光電子増倍管からの中性子信号の波高値を短波長側検出用波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた放射線入射位置とともに測定する。本実施例では、光電子増倍管としては、受光面積の大きな浜松ホトニクス製のヘッドオン型のＲ１２５０を用いる。この光電子増倍管の直径は１２．７ｃｍで比較的大きな面積を有感面積とした中性子イメージングが可能となる。
【００７５】
この光電子増倍管からのパルス信号を高速信号増幅器を用いて増幅し、増幅したパルス信号を波高弁別器に入力し、設定した信号レベル以上の波高値のみを取りだし中性子判別信号とする。この中性子判別信号と、短波長側波長シフトファイバと長波長側波長シフトファイバにより得られた中性子入射位置信号とを同時計数回路に入力し、同時計数した時のみ、中性子入射位置信号としてメモリ回路に記録する。同時計数時間（コインシデンス時間）としては、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋の蛍光寿命の約２倍である７０ｎｓとする。このようにする事により、バックグラウンドとなる放射線の検出を除去することが可能となる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明においては、２種類の波長シフトファイバを用い、蛍光体あるいはシンチレータの種類を選び、効率良く発生する蛍光を利用することにより、検出効率あるいは位置分解能を改善し、かつ検出器構成素材による放射線あるいは中性子の吸収あるいは反射による影響を少なくした蛍光体あるいはシンチレータを用いた二次元放射線及び中性子イメージ検出器とすることができる、という本発明に特有の顕著な効果が招ずる。又、波長シフトファイバについても標準のものをそのまま利用することができる、という効果も生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇをアルファ線検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図２】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇから放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図３】蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋と中性子コンバータＬｉ２１０Ｂ４Ｏ７を用いた中性子イメージングシートを中性子検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図４】蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋から放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図５】蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋と中性子コンバータＬｉ２１０Ｂ４Ｏ７を用いた中性子イメージ検出器の左上隅に中性子ビームを照射し、中性子イメージを測定した結果を示す図である。
【図６】ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として用いたプラスチックシンチレータをベータ線検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元ベータ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図７】プラスチックシンチレータ内の２種類の蛍光体から放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図８】ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌを短波長側の蛍光体、ＰＯＰＯＰを長波長側の蛍光体として用いたプラスチックシンチレータに中性子コンバータとして１０Ｂの微粉を混合した中性子検出体を用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図９】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータと波長シフト板を組み合わせたガンマ線検出用シンチレータを用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元ガンマ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１０】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータと波長シフト板を組み合わせたガンマ線検出用シンチレータから放出された蛍光が短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１１】蛍光体にＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）の粉末を用い、中性子コンバータとして１０Ｂを濃縮した四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２１０Ｂ４Ｏ７）を用いた中性子イメージングシートを用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行う２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１２】蛍光体ＺｎＳ：Ａｇをアルファ線検出体として用い、短波長側及び長波長側信号高速信号増幅器の増幅度の変更によりそれぞれの波長シフトファイバから放出される蛍光量をほぼ同じとした２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１３】短波長側の蛍光を発する蛍光体と長波長側の蛍光を発する蛍光体の混合割合を変えたプラスチックシンチレータをベータ線検出体とした場合に、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１４】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータの下に配置した波長シフト板の厚さを変えることにより、それぞれの波長シフトファイバから放出される蛍光量をほぼ同じとした場合について、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより検出される過程を示す図である。
【図１５】短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバの隣接した検出箇所の２つ以上のデジタルパルス信号を同時計数回路により同時計数測定し位置を決定する方式を用いた２次元アルファ線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１６】直径０．５ｍｍの円形波長シフトファイバと一辺０．５ｍｍの正方形波長シフトファイバの透過特性を比較した図である。
【図１７】ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）シンチレータを用い、放射線の入射位置とそのエネルギーを同時に検出することを可能とした２次元放射線イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１８】蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋と中性子コンバータＬｉ２１０Ｂ４Ｏ７を用いた中性子イメージングシートを中性子検出に用い、短波長用波長シフトファイバ及び長波長用波長シフトファイバにより入射位置決定を行うと共に、ガンマ線バックグラウンド除去を行った２次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。
【図１９】蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２０】個々のシンチレータの４つの側面を蛍光反射材で覆い、上下の面を上記例と同様に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２１】中性子用シンチレータの４つの側面に波長シフトファイバを配置し、相対する側面の同時計測を行うことにより、それぞれＸ軸及びＹ軸位置信号を得て、これらＸ軸及びＹ軸位置信号を再度同時計測することにより、Ｘ軸及びＹ軸の二次元位置を決定し、中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２２】蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類の波長シフトファイバ束をそれぞれ面上に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【図２３】蛍光体及び中性子コンバータを混合した中性子検出シートあるいは中性子用シンチレータの下面に蛍光体から放出される蛍光波長帯に合った同じ種類のＸ軸方向波長シフトファイバとＹ軸方向波長シフトファイバを空間をあけて直交させ、同時計数法により放射線入射位置を決定し中性子イメージを取得する従来方法の例を示す図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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