(57)【要約】【課題】シンチレーション物質と光学窓との間を密に接合するオイル層のシンチレーション物質の他の側への流出を確実に防止することができるとともに、シンチレーション物質において生じた発光が光検出器によって確実に検出されるようにし、もって検出感度に優れかつ外観性に優れたシンチレータを提供すること。【解決手段】内周面に環状突部２が形成されたリング体１の前記環状突部２の内部に平板状のシンチレーション物質３を位置させ、このシンチレーション物質３の一側面側に前記環状突部２によって保持される放射線入射窓５を設ける一方、前記シンチレーション物質３の他側面側に前記環状突部２によって保持されかつ前記シンチレーション物質３との間にオイル層１０を介して光学窓１１を設け、前記シンチレーション物質３をリング体１内に封入してなるシンチレータにおいて、前記環状突部２の内周面に放射線入射窓５側から光学窓１１側に向かって広がるテーパ面１５を形成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に環状突部が形成されたリング体の前記環状突部の内部に平板状のシンチレーション物質を位置させ、このシンチレーション物質の一側面側に前記環状突部によって保持される放射線入射窓を設ける一方、前記シンチレーション物質の他側面側に前記環状突部によって保持されかつ前記シンチレーション物質との間にオイル層を介して光学窓を設け、前記シンチレーション物質をリング体内に封入してなるシンチレータにおいて、前記環状突部の内周面に放射線入射窓側から光学窓側に向かって広がるテーパ面を形成したことを特徴とするシンチレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば気体中または液体中などに含まれている放射性物質の濃度を測定する放射線検出装置に組み込まれるシンチレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】実開昭６２−２２５７４号公報
シンチレータは、放射線が入射することによって所定波長（可視領域またはそれに近い領域）の光を発光させるもので、ＮａＩやＣｓＩあるいはＺｎＳなどの無機物質からなる結晶体や、アントラセン、ナフタリンなどの有機物質からなる結晶体をシンチレーション物質として用いたものがある。なお、ＮａＩ結晶体を用いたものとして、例えば、前記特許文献１がある。
【０００３】ところで、ＮａＩ結晶体のように潮解性の大きな結晶体をシンチレーション物質とするシンチレータにおいては、前記シンチレーション物質をリング体内に設け、このリング体の一方の開口側に放射線入射窓を設け、他方の開口側に光学窓を設け、これら放射線入射窓と光学窓とによって前記シンチレーション物質をリング体内に封入した状態で設けるのが一般的である。
【０００４】図３は、シンチレーション物質としてＮａＩ結晶体を用いた従来のシンチレータＡの構造を概略的に示すもので、この図において、１は例えばアルミニウムなどの金属よりなるケースとしての例えば平面視円環状のリング体で、適宜の肉厚と長さを有しており、その内部にはＮａＩ結晶体（後述する）の厚みと同等の厚み（図示状態における上下方向の寸法）を有する環状突部２が周設されている。この環状突部２は、その内周面が垂直に切り落とされ、その内部にシンチレーション物質としてのＮａＩ結晶体３を位置させることができるように形成されている。前記ＮａＩ結晶体３は、例えば、厚さ２ｍｍ、直径３０ｍｍ程度の円形の平板状に形成されている。
【０００５】そして、リング体１の一方（図示例では環状突部２の下面側）の開口部１ａには、環状突部２の下部段部４に密着し、ＮａＩ結晶体３と密着しこれを保持する放射線入射窓５が設けられている。この放射線入射窓５は、例えばベリリウム箔５ａとこれよりやや薄いアルミニウム箔５ｂとを重ね合わせてなり、ＮａＩ結晶体３よりもやや大径に形成され、ベリリウム箔５ａが外側に位置するように設けられるもので、図中の矢印６で示す放射線をＮａＩ結晶体３側に効率よく通過させるものである。なお、７は放射線入射窓５の外側に設けられる例えば金属製の窓抑えリングであり、８は接着剤である。
【０００６】
また、リング体１の他方（図示例では環状突部２の上面側）の開口部１ｂには、環状突部２の上部段部９に密着し、例えばシリコンオイルなどのオイル層１０を介してＮａＩ結晶体３と接合されるようにして光学窓１１が設けられている。この光学窓１１は、例えば適宜厚さの耐熱ガラスよりなり、ＮａＩ結晶体３よりも大径で、放射線入射窓５よりも小径に形成されている。なお、１２は接着剤であり、１３は光学窓１１の他の面に密着するようにして設けられる光検出器で、例えば光電子増倍管（ＰＭＴ）である（図では、便宜上、光学窓１１と離間した状態で示している）。
【０００７】上記構成のシンチレータＡにおいては、ＮａＩ結晶体３がその両側面に放射線入射窓５および光学窓１１を密着させた状態でリング体１内に密封された状態で設けられているので、ＮａＩ結晶体３が外気に触れることがなく、潮解することがない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のシンチレータＡにおいては、ＮａＩ結晶体３と光学窓１１とがオイル層１０を介して接合されているが、使用中にＮａＩ結晶体３の一部がオイル層１０に溶解し、この溶解したオイルがＮａＩ結晶体３の周縁部から環状突部２とＮａＩ結晶体３の周側面との間の僅かな隙間１４を毛細管現象によって伝って、ＮａＩ結晶体３の放射線入射面３ａと放射線入射窓５との間に侵入して、前記放射線入射面３ａにシミを形成することがあった。このようなオイルによるシミが放射線入射面３ａに生ずると、外観性が低下するのみならず、放射線の入射効率が低下し、検出感度に重大な悪影響が及ぼされることとなる。
【０００９】
また、前記シンチレータＡにおいては、ＮａＩ結晶体３を収容するリング体１の内面に形成される環状突部２の内周面が垂直に切り立った状態となるように形成されているので、放射線が入射することによって所定波長（可視領域またはそれに近い領域）の光を発光させるもので、放射線６がＮａＩ結晶体３に入射することによって発生した所定波長の光を光検出器１３側に効率よく入射させることができないことがあり、これにより、検出感度が低下することがあった。
【００１０】上述のような課題は、他のＣｓＩあるいはＺｎＳなどの無機物質やアントラセン、ナフタリンなどの有機物質からなる結晶体をシンチレーション物質として用いるシンチレータにおいても同様に生じていた。
【００１１】この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、シンチレーション物質と光学窓との間を密に接合するオイル層のシンチレーション物質の他の側への流出を確実に防止することができるとともに、シンチレーション物質において生じた発光が光検出器によって確実に検出されるようにし、もって検出感度に優れかつ外観性に優れたシンチレータを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、この発明では、内周面に環状突部が形成されたリング体の前記環状突部の内部に平板状のシンチレーション物質を位置させ、このシンチレーション物質の一側面側に前記環状突部によって保持される放射線入射窓を設ける一方、前記シンチレーション物質の他側面側に前記環状突部によって保持されかつ前記シンチレーション物質との間にオイル層を介して光学窓を設け、前記シンチレーション物質をリング体内に封入してなるシンチレータにおいて、前記環状突部の内周面に放射線入射窓側から光学窓側に向かって広がるテーパ面を形成したことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１および図２は、この発明の一つの実施の形態を示している。まず、図１は、この発明のシンチレータＢの構造を概略的に示すもので、図３に示した従来のシンチレータＡと大きく異なる点は、シンチレーション物質としてのＮａＩ結晶体３を内部に位置させる環状突部２の内周面に放射線入射窓５側から光学窓１１側に向かって広がるテーパ面１５を形成したことである。なお、図１において、図３における部材と対応する部材には同一符号を付している。
【００１４】より具体的には、この実施の形態においては、図１に示すように、内部にＮａＩ結晶体３を位置させる環状突部２の放射線入射窓５側には若干の鉛直方向の直線部２ａを形成し、この鉛直直線部２ａの光学窓１１側の端部から光学窓１１に向かって例えば４５°の角度で広がるテーパ面１５を上部段部９に至るまで形成している。
【００１５】上記構造のシンチレータＢにおいては、ＮａＩ結晶体３を内部に位置させる環状突部２の内周面に放射線入射窓５側から光学窓１１側に向かって広がるテーパ面１５が形成されているので、ＮａＩ結晶体３と光学窓１１との間を密に接合するオイル層１０が仮に溶出してオイルとなってＮａＩ結晶体３の周縁部から流れ出しても、当該オイルがテーパ面１５を伝うことにより、ＮａＩ結晶体３の放射線入射窓５側への進出が防止される。したがって、ＮａＩ結晶体３の放射線入射面側にオイルに起因するシミが形成されることがなくなる。
【００１６】上記図１に示したような構造のシンチレータＢと図３に示した従来の構造のシンチレータＡとを、電圧８００Ｖ、リニアアンプゲイン１００倍、シェイピングタイム３μ秒という測定条件で測定したところ、下記表１のような結果が得られた。
【００１７】
【表１】
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【００１８】上記表１に示されるように、リング体１の環状突部２にテーパ面１５を形成したシンチレータＢにおいては、テーパ面１５を形成していないシンチレータＡに比べて約５０Ｃｈ（チャンネル）位ゲインが高くなるとともに、分解能もその殆どが４０％未満となり、そのバラツキも小さくなり、その性能が大幅に向上している。これは、ＮａＩ結晶体３に放射線６が入射することによってＮａＩ結晶体３内において生じた所定波長の光が、放射線入射窓５側から光学窓１１側に向かって広がるテーパ面１５において乱反射されることにより、光検出器１３への発光の入射効率がアップしたためであると考えられる。
【００１９】図２は、この発明のシンチレータＢの製造方法の一例を概略的に示すものである。例えば、以下の手順で製造する。
【００２０】
＜放射線入射窓５の準備＞
適宜の洗浄液によって洗浄した後十分乾燥させたベリリウム箔５ａの片面に適宜の接着剤２１を塗布し、適宜の洗浄液によって洗浄した後十分乾燥させたアルミニウム箔５ｂを接着剤塗布面に載せて両者５ａ，５ｂを接着重畳し、放射線入射窓５を形成する（図２中の符号（１）部分参照）。
【００２１】
＜リング体１の準備＞
機械加工により、前記段落００１４に記載したような形状を有するリング体１を形成し、このリング体１を超音波洗浄して十分乾燥させておく。そして、このリング体１の一方の開口部１ａ側から環状突部２の下部段部４に前記放射線入射窓５を、そのベリリウム箔５ａが下方（外方）に位置するように載置し、その周縁部に適宜の接着剤８を塗布し、さらに、放射線入射窓５の外方から金属製の窓抑えリング７を嵌め込むことにより（図２中の符号（２）部分参照）、一方の開口部１ａが放射線入射窓５によって密閉されたリング体１が得られる（図中の符号（３）部分参照）。
【００２２】
＜光学窓１１およびＮａＩ結晶体３の準備＞
前記放射線入射窓５およびリング体１の準備とは別に、適宜大きさに形成されたガラスを適宜の洗浄液などで洗浄した後十分乾燥させて光学窓１１とする。そして、適宜長さの丸目棒状のＮａＩ結晶体を例えば４．５ｍｍ厚に切断し、その両面を研磨して鏡面状態として４ｍｍ厚のＮａＩ結晶体３Ａとし、さらに、鋭利なカッターで２分割して２ｍｍ厚のＮａＩ結晶体３とする（図２中の符号（４）部分参照）。そして、前記光学窓１１を水平にしてその一方の平面１１ａにシリコンオイル９Ａを適宜量載置し、前記平面１１ａ側から前記２ｍｍ厚のＮａＩ結晶体３を、その研磨された面側がシリコンオイル９Ａを載置した光学窓１１の平面１１ａに合うようにして重ね合わせる（図２中の符号（５）部分参照）。これにより、前記シリコンオイル９Ａが光学窓１１とＮａＩ結晶体３との重ね合わせ部分の間においてその全体に広がるようにして延び、ＮａＩ結晶体３と光学窓１１とがオイル層９を介して密着接合される。
【００２３】
＜最終工程＞
一方の開口部１ａが放射線入射窓５によって密閉されたリング体１と、ＮａＩ結晶体３が接合された光学窓１１と、接着剤１２と適宜のドライボックス（図示していない）に収容する。そして、リング体１の環状突部２の上部段部９に適宜の接着剤を塗布した後、リング体１の他方の開口部１ｂ側から、ＮａＩ結晶体３が接合された光学窓１１を、ＮａＩ結晶体３がリング体１の環状突部２の内部に収容されるようにしてリング体１内に嵌め込み、その後、適宜の接着剤１２を光学窓１１と開口部１ｂ周壁との間に充填することにより、リング体１の開口部１ｂを光学窓１１によって密閉する（図２中の符号（６）部分参照）。これにより、リング体１の内部にＮａＩ結晶体３を、放射線入射窓５および光学窓１１によってサンドイッチに封じ込んだ状態のシンチレータＢが得られる（図中の符号（７）部分参照）。
【００２４】この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、例えば、シンチレーション物質としては、ＣｓＩあるいはＺｎＳなどの無機物質からなる結晶体や、アントラセン、ナフタリンなどの有機物質からなる結晶体を用いることができるが、この発明は、上記実施の形態で例示したＮａＩ結晶体３のように潮解性を有する結晶体をシンチレーション物質として用い、これを放射線入射窓５および光学窓１１を用いてリング体１内に気密に封じ込んだ構造のシンチレータに好適に適用することができる。また、リング体１の環状突部２の内周面に直線部２ａを設けず、前記内周面にテーパ面１５のみを設けてもよい。そして、このテーパ面１５の角度は４５°に限られるものではなく、例えば３０°〜７５°の範囲の適宜の大きさに設定することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明においては、内周面に環状突部が形成されたリング体の前記環状突部の内部に平板状のシンチレーション物質を位置させ、このシンチレーション物質の一側面側に前記環状突部によって保持される放射線入射窓を設ける一方、前記シンチレーション物質の他側面側に前記環状突部によって保持されかつ前記シンチレーション物質との間にオイル層を介して光学窓を設け、前記シンチレーション物質をリング体内に封入してなるシンチレータにおいて、前記環状突部の内周面に放射線入射窓側から光学窓側に向かって広がるテーパ面を形成しているので、シンチレーション物質と光学窓との間を密に接合するオイル層を形成するオイルのシンチレーション物質の他の側への流出を確実に防止することができるとともに、シンチレーション物質において生じた発光が光検出器によって確実に検出されるようになり、検出感度に優れかつ外観性に優れたシンチレータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のシンチレータの構造の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】前記シンチレータの製作手順の一例を概略的に示す図である。
【図３】従来のシンチレータの構造のを概略的に示す断面図である。
【符号の説明】１…リング体、２…環状突部、３…シンチレーション物質、５…放射線入射窓、１０…オイル層、１１…光学窓、１５…テーパ面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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