(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線により発光するシンチレータと前記発光を検知する発光検出用半導体素子とを含み、第１エネルギー以上の放射線を検出する第１感度特性を有する第１放射線検出器と、
放射線による電離を検知する放射線検出用半導体素子を含み、前記第１エネルギーより低い第２エネルギー以上の放射線を検出する複数の第２放射線検出器と、
前記第１放射線検出器からの放射線検出信号と複数の前記第２放射線検出器それぞれからの放射線検出信号とに基づいて放射線を計数する計数部と、
を有し、
前記複数の第２放射線検出器はそれらを合成した感度特性として、前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間で第２感度特性を有し、
前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間のエネルギー範囲と前記第１エネルギー以上のエネルギー範囲とにわたって、これらのエネルギー範囲全体での感度特性が平坦化されるように前記複数の第２放射線検出器の個数が設定されること、
を特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
放射線により発光する第１シンチレータと前記第１シンチレータでの発光を検知する第１半導体素子とを含み、第１エネルギー以上の放射線を検出する第１感度特性を有する第１放射線検出器と、
放射線により発光する第２シンチレータと前記第２シンチレータでの発光を検知する第２半導体素子とを含み、前記第１エネルギーより低い第２エネルギー以上の放射線を検出する第２放射線検出器と、
前記第１放射線検出器からの放射線検出信号と前記第２放射線検出器からの放射線検出信号とに基づいて放射線を計数する計数部と、
を有し、
前記第２半導体素子の前記発光に対する有感面は、前記第１半導体素子の前記発光に対する有感面より小さく構成され、
前記第２放射線検出器は、前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間にて第２感度特性を有し、
前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間における感度と前記第１エネルギー以上における感度とが同水準となるように前記第２シンチレータの容積が調整されること、
を特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
放射線により発光する第１シンチレータと前記第１シンチレータでの発光を検知する第１半導体素子とを含み、第１エネルギー以上の放射線を検出する第１感度特性を有する第１放射線検出器と、
放射線により発光する第２シンチレータと前記第２シンチレータでの発光及び前記第２シンチレータを通過した放射線の両方を検知する第２半導体素子とを含み、前記第１エネルギーより低い第２エネルギー以上の放射線を検出する第２放射線検出器と、
前記第１放射線検出器からの放射線検出信号と前記第２放射線検出器からの放射線検出信号とに基づいて放射線を計数する計数部と、
を有し、
前記第２放射線検出器は、前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間にて第２感度特性を有し、
前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間で必要とされる感度特性と、必要とされるカットエネルギーと、に基づいて、前記第２シンチレータの厚さが選択されること、
を特徴とする放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線量を測定する放射線測定装置に関し、特に測定可能エネルギーが低エネルギー側に拡張される放射線測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の放射線測定装置の概略のブロック図である。この放射線測定装置は、ＣｓＩ（Ｔｌ）を用いて作られたシンチレータ２が入射放射線により発光し、この光をフォトダイオード４が検出する。フォトダイオード４は入射した光量に応じた電荷を発生する。この電荷量はフォトダイオードのキャパシタンスに応じた電圧に変換される。電圧信号は増幅器６で増幅され、ディスクリミネータ８は増幅された電圧信号が所定閾値を越えるとパルスを発生する。計数回路１０はパルスをカウントし、線量率等の所望の測定値への換算を行い、その結果が表示器１２に表示される。
【０００３】
例えば、シンチレータ２は１０×１０×１０ｍｍに構成され、その一つの面に有感面積が１０ｍｍ角（以下、１０ｍｍ□と表示する）、すなわち１００ｍｍ2のフォトダイオード４が配置される。フォトダイオードのノイズレベルはその面積に依存する。すなわち、フォトダイオードのキャパシタンスは面積に比例し、よって、信号電圧は基本的に面積に反比例する。そして面積が大きいほど、信号電圧レベルは低くなり、ノイズの影響を受けやすくなる。
【０００４】
１０ｍｍ□のフォトダイオード４に、放射線を入射させ電離を起こさせた場合には、例えば１５ｋｅＶのカットエネルギーが得られる。ここで、フォトダイオード４に１５ｋｅＶの放射線を入射させたときに生じる電圧信号がノイズレベルから弁別可能な限界であることを意味する。一方、シンチレータ２に放射線を入射させ、シンチレーション光に変換し、この光を同じフォトダイオード４で検知する場合には、例えば１００ｋｅＶのカットエネルギーが得られる。これは、１００ｋｅＶの例えばγ線をシンチレータ２に入射させたときに、そのシンチレーション光によりフォトダイオード４にて発生する電荷量と、フォトダイオード４に直接１５ｋｅＶの放射線を入射させたときに発生する電荷量とが同等であることを意味する。このように、フォトダイオード４を光センサとして用いた場合のノイズレベルは、フォトダイオード４を放射線検出素子として用いた場合のそれと比較して７〜８倍劣化する。
【０００５】
図１１は、シンチレータとフォトダイオードとで構成される従来の放射線検出器の感度特性を模式的に示すグラフである。同図において横軸は入射γ線のエネルギーＥ、縦軸は137Ｃｓが放射するγ線（Ｅ＝６６２ｋｅＶ）を基準とするレスポンスＲであり、レスポンスのエネルギー依存曲線１６が示されている。上述のように、この検出器では、Ｅ＝１００ｋｅＶ程度でのγ線に対応するフォトダイオードの電気信号は、ノイズレベル程度となる。そのためノイズと共にそれらの信号も除去され、Ｅ＝１００ｋｅＶに近づくとレスポンスは急に低下している。
【０００６】
また一方、フォトダイオード４に入射した放射線に対し電気信号を生じるのは、例えば厚さ３００μｍといった極めて薄い空乏層であるのに対し、シンチレータ２は放射線に対し大きな通過距離を与える。よって、フォトダイオード４の前にシンチレータ２を配置し、フォトダイオード４を光センサとして用いた方が、フォトダイオード４単体を放射線検出素子として用いるよりも、大きな感度が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、シンチレータでの発光をフォトダイオードで検知する従来の放射線測定装置は、カットエネルギーが大きいという問題があった。一方、半導体基板上に構成されるフォトダイオードのような素子で放射線による電離を検知するような従来の構成は、感度が低いという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、感度特性を維持しつつカットエネルギーが改善される放射線測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放射線測定装置は、放射線により発光するシンチレータ及び前記発光を検知する発光検出用半導体素子を含み、第１エネルギー以上の放射線を検出する第１感度特性を有する第１放射線検出器と、放射線による電離を検知する放射線検出用半導体素子を含み、前記第１エネルギーより低い第２エネルギー以上の放射線を検出する複数の第２放射線検出器と、前記第１放射線検出器からの放射線検出信号と複数の前記第２放射線検出器それぞれからの放射線検出信号とに基づいて放射線を計数する計数部とを有し、前記複数の第２放射線検出器はそれらを合成した感度特性として、前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間で前記第１感度特性に相応した第２感度特性を有する。
【００１０】
本発明によれば、第１放射線検出器は、シンチレータでの放射線による発光により放射線を検知する。発光検出用半導体素子は、例えば半導体基板上に形成されるフォトダイオードにより構成され、逆バイアスされたときの電荷空乏層にシンチレータからの光が入射するとこの光を電荷に変換する。これにより放射線の入射に対応した電気パルスが放射線検出信号として出力される。一方、第２放射線検出器は、放射線検出用半導体素子での放射線による電離作用により、電気パルスを発生し、これが放射線検出信号として出力される。放射線検出用半導体素子は、基本的には発光検出用半導体素子のフォトダイオードと同様な素子で構成することができる。ここで、第２放射線検出器は、第１放射線検出器と異なり、光への変換を介さずに直接に放射線から電荷へ変換する。この電荷への変換メカニズムの相違により、例えば両放射線検出器の発光検出用又は放射線検出用の半導体素子が同程度の有感面積であるとすれば、第２放射線検出器のノイズレベルは第１放射線検出器におけるそれよりも低くなる。このようにして第２放射線検出器は、第１放射線検出器より低い第２エネルギーにカットレベルを設定することができ、第１放射線検出器よりも低いエネルギーの放射線まで検出可能となる。一方、第１放射線検出器は比較的大きな容積のシンチレータで光への変換を行うのに対して第２放射線検出器は極めて薄い電荷空乏層で放射線を検出するため、１つの第２放射線検出器の感度は第１放射線検出器が有する第１感度特性よりも低くなる。そこで、本発明では第２放射線検出器を複数設け、特に第１放射線検出器ではカバーされない第２エネルギーから第１エネルギーまでの感度特性を向上させる。すなわち、第２放射線検出器を複数並べることにより、感度は、各第２放射線検出器の個数に応じて増加する。ちなみに第２放射線検出器は、第２エネルギーと第１エネルギーとの間にて所望の第２感度特性のレベルが達成されるだけの個数が設けられる。第２感度特性は第１感度特性に相応して設定され、第２エネルギーから第１エネルギーまでの低いエネルギー範囲において、第１エネルギー以上のエネルギー範囲と同様に有効な放射線測定を行うことができる。
【００１１】
本発明に係る放射線測定装置は、放射線により発光する第１シンチレータ及び前記第１シンチレータでの発光を検知する第１半導体素子を含み、第１エネルギー以上の放射線を検出する第１感度特性を有する第１放射線検出器と、放射線により発光する第２シンチレータ及び前記第２シンチレータでの発光を検知する第２半導体素子を含み、前記第１エネルギーより低い第２エネルギー以上の放射線を検出する第２放射線検出器と、前記第１放射線検出器からの放射線検出信号と前記第２放射線検出器からの放射線検出信号とに基づいて放射線を計数する計数部とを有し、前記第２半導体素子の前記発光に対する有感面は、前記第１半導体素子の前記発光に対する有感面より小さく構成され、前記第２放射線検出器は、前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間にて前記第１感度特性に相応した第２感度特性を有する。
【００１２】
本発明によれば、第１放射線検出器及び第２放射線検出器はそれぞれ、シンチレータでの放射線による発光によって放射線を検知する。シンチレータでの発光に対する第２半導体素子の有感面は第１半導体素子のそれよりも小さく、よってそのキャパシタンスも小さいので、第２放射線検出器のカットレベルである第２エネルギーは第１放射線検出器のカットレベルである第１エネルギーよりも小さく設定することができる。第２放射線検出器の感度は第２シンチレータの容積に応じて定まる。第２エネルギーと第１エネルギーとの間における第２感度特性は第１感度特性に相応して設定され、第２エネルギーから第１エネルギーまでの低いエネルギー範囲において、第１エネルギー以上のエネルギー範囲と同様に有効な放射線測定を行うことができる。
【００１３】
本発明に係る放射線測定装置は、放射線により発光する第１シンチレータ及び前記第１シンチレータでの発光を検知する第１半導体素子を含み、第１エネルギー以上の放射線を検出する第１感度特性を有する第１放射線検出器と、放射線により発光する第２シンチレータ及び前記第２シンチレータでの発光及び前記第２シンチレータを通過した放射線の両方を検知する第２半導体素子を含み、前記第１エネルギーより低い第２エネルギー以上の放射線を検出する第２放射線検出器と、前記第１放射線検出器からの放射線検出信号と前記第２放射線検出器からの放射線検出信号とに基づいて放射線を計数する計数部とを有し、前記第２シンチレータは、入射した前記放射線を部分的に通過させる厚さを有し、前記第２放射線検出器は、前記第２エネルギーと前記第１エネルギーとの間にて前記第１感度特性に相応した第２感度特性を有する。
【００１４】
本発明によれば、第１放射線検出器及び第２放射線検出器はそれぞれ、シンチレータでの放射線による発光によって放射線を検知する。第２シンチレータは第１シンチレータより厚みを薄く構成され、これにより入射された放射線の一部を光に変換する一方で、他の一部を光に変換せずに通過させる。すなわち、第２半導体素子には、基本的にシンチレータで発生した光と、通過した放射線とが入射し、これら両方が検知される。第２放射線検出器は、通過した放射線を検知することにより、第１放射線検出器のカットレベルである第１エネルギーより低い第２エネルギーをカットレベルとして有する。一方、第２シンチレータの光を検知することにより、第２放射線検出器の感度は、放射線の全てが半導体素子で入射して電離を生じる場合に比べて向上する。この第２放射線検出器を備えることにより、第１放射線検出器では測定することができない第１エネルギー以下での測定が可能となる。第２エネルギーと第１エネルギーとの間における第２感度特性は第１感度特性に相応して設定される。第２感度特性は、第２シンチレータの厚さにより調節され、第２エネルギーから第１エネルギーまでの低いエネルギー範囲において、第１エネルギー以上のエネルギー範囲と同様に有効な放射線測定を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る放射線測定装置は、放射線により発光するシンチレータと、前記シンチレータの前記発光の出射端面に分割配列され、前記発光を検知する複数の半導体素子と、前記各半導体素子に対応して設けられ、前記各半導体素子の出力に基づいてそれぞれ放射線検出信号を生成する複数の検出信号生成部と、前記各放射線検出信号に基づいて放射線を計数する計数部とを有する。
【００１６】
本発明によれば、シンチレータの光の出射端面が複数の領域に分割され、各領域に半導体素子及び検出信号生成部が割り当てられる。すなわち、出射端面からの光を１つの半導体素子で検知するのではなく、その光をより小型の半導体素子を複数個用いて検知する。この構成では、各半導体素子の面積が小さくなるため、出射端面に１つの半導体素子を割り当てる場合に比べて、検出信号生成部のカットレベルが低くなる。また合計した有効面積は、１つの半導体素子を設ける場合と基本的に同様である。すなわち、計数部で得られる放射線計数値は１つの半導体素子を設ける場合と同様となり、感度特性は１つの半導体素子と同様レベルに維持される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
［実施形態１］
図１は、本発明の第１の実施形態である放射線測定装置の概略のブロック図である。この放射線測定装置は、シンチレーション光を検知する放射線検出器２０と、放射線による電離を検知する放射線検出器２２とを含み、γ線の線量当量率を測定する。放射線検出器２２は複数個設けられ、放射線検出により生じた放射線検出器２０及び各放射線検出器２２のそれぞれからのパルスはＯＲ回路２４に入力される。ＯＲ回路２４は各放射線検出器からの出力を１つにまとめ、計数回路２６に入力する。計数回路２６は単位時間当たりに各放射線検出器から出力されるパルスをカウントし、線量当量率への換算を行い、その結果が表示器２８に表示される。
【００１９】
放射線検出器２０は、シンチレータ３０、フォトダイオード３２、増幅部３４、ディスクリミネータ３６を含んで構成される。一方、放射線検出器２２は、放射線検出用半導体素子４２、増幅部３４、ディスクリミネータ３６を含んで構成される。図１では便宜上、放射線検出器２２の個数が４つである場合の例を示しているが、その個数は後述するように具体的には所望の感度特性に応じて定められる。
【００２０】
シンチレータ３０は、例えばＣｓＩ（Ｔｌ）を用いて構成され、１０×１０×１０ｍｍの大きさである。このシンチレータ３０は、入射した放射線により発光する。シンチレータ３０の１つの面にはフォトダイオード３２が当接され、他の面は反射フィルムで覆われる。これにより、シンチレータ３０内で生じた光は、直接に、又は反射フィルムで反射されてフォトダイオード３２に入射する。
【００２１】
フォトダイオード３２は半導体基板上に不純物を拡散することにより形成された半導体素子であり、シンチレータ３０からの光を検知する。具体的には、フォトダイオード３２は電源ＶBにより逆バイアスされて、電荷空乏層が形成される。この空乏層に光が入射すると、その光量に応じた電荷を発生する。例えば、フォトダイオード３２の有感面積は、シンチレータ３０の光出射端面に合わせて１０ｍｍ□（１０×１０ｍｍ）に構成される。
【００２２】
一方、放射線検出用半導体素子４２も半導体基板上に不純物を拡散することにより形成された半導体素子であり、基本的にフォトダイオード３２と同様の構造を有し、空乏層にて放射線により生じる電荷が信号として取り出される。フォトダイオード３２と同様の構成であるため、空乏層に光が入射すると電荷を発生してしまう。そのため、放射線検出用半導体素子４２の有感面は遮光される。なお、ここでは、有感面積はフォトダイオード３２と同じく１０ｍｍ□に構成されている。
【００２３】
フォトダイオード３２及び放射線検出用半導体素子４２で生じた電荷量はそれぞれ、それらのキャパシタンスに応じた電圧信号に変換する。この電圧信号は増幅部３４で増幅される。なお、この増幅部３４は電荷検出プリアンプとメインアンプとを含んでいる。
【００２４】
ディスクリミネータ３６は増幅された電圧信号が所定閾値を越えるとパルスを発生する。この閾値はフォトダイオード３２及び放射線検出用半導体素子４２のノイズレベルを越える値に設定され、このディスクリミネータ３６によりノイズによる計数が除去される。
【００２５】
ここでフォトダイオード３２と放射線検出用半導体素子４２とは同一の半導体素子とすることができ、その場合、放射線検出器２０，２２の各ディスクリミネータ３６の閾値は電気的パルスに対する共通の値に設定することができる。しかし、この場合でも放射線検出器２０と放射線検出器２２とで入射放射線のエネルギーから電荷への変換効率が相違することに起因して、ディスクリミネータ３６により入射放射線に対して設定されるカットレベルは互いに異なる。したがって、例えば、ディスクリミネータ３６が電気的に共通の閾値であっても、放射線検出器２０では１００ｋｅＶ相当のカットレベルに設定され、放射線検出器２２では１５ｋｅＶ相当のカットレベルに設定されることになる。
【００２６】
図２は、本装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。同図において横軸は入射γ線のエネルギーＥを表し、縦軸は137Ｃｓが放出するγ線（Ｅ＝６６２ｋｅＶ）を基準とするレスポンスＲを表す。本装置のレスポンスのエネルギー依存曲線５０は、放射線検出器２０のレスポンス曲線５２と放射線検出器２２群のレスポンス曲線５４との重ね合わせとなる。なお、レスポンス曲線５６は各放射線検出器２２それぞれのレスポンス曲線であり、これを複数の放射線検出器２２全てについて重ね合わせることによりレスポンス曲線５４が形成される。
【００２７】
ディスクリミネータ３６により、放射線検出器２０のレスポンス曲線５２は上述のように１００ｋｅＶ相当のカットレベルを有し、一方、放射線検出器２２のレスポンス曲線５４は上述のように１５ｋｅＶ相当のカットレベルを有している。
【００２８】
放射線検出器２２は単体では、放射線検出器２０に比べて低いレスポンスしか得られない。そこで、本装置では、放射線検出器２２を複数個設けることにより、放射線検出器２０のカットレベル以下の低エネルギー領域でのレスポンスを引き上げる。すなわち、この低エネルギー領域でのレスポンスが所望のレベルに達するように放射線検出器２２の個数が定められる。例えば、放射線検出器２０がカバーする中高エネルギー領域と、放射線検出器２２がカバーする低エネルギー領域とにわたって本装置により有効な計測を可能とすることを目的として、これらのエネルギー範囲全体でのレスポンス特性の平坦化が図られる。この場合、低エネルギー領域でのレスポンスが中高エネルギー領域でのレスポンス程度となるように、放射線検出器２２の個数が設定される。
【００２９】
［実施形態２］
図３は、本発明の第２の実施形態である放射線測定装置の概略のブロック図である。以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明の簡素化を図る。
【００３０】
この放射線測定装置は、それぞれシンチレーション光を検知する放射線検出器２０と放射線検出器６０とを含み、γ線の線量当量率を測定する。放射線検出により生じた放射線検出器２０及び放射線検出器６０のそれぞれからのパルスはＯＲ回路２４にて１系統の信号にまとめられる。そして計数回路２６がパルスをカウントし、計測された線量当量率が表示器２８に表示される。
【００３１】
放射線検出器６０の根本的な構成は、放射線検出器２０と同様であり、シンチレータ６２、フォトダイオード６４、増幅部３４、ディスクリミネータ３６を含んで構成される。放射線検出器６０が放射線検出器２０と大きく異なる点は、フォトダイオード６４がフォトダイオード３２より小さいという点、及びシンチレータ６２のサイズもシンチレータ３０と異なるという点である。例えば、フォトダイオード６４の有感面は、３ｍｍ□（３×３ｍｍ）に構成される。またシンチレータ６２は、光の出射端面をフォトダイオード６４に合わせて、例えば１０×３×３ｍｍの大きさに構成される。シンチレータ６２の材質やフォトダイオード６４の構造は、それぞれシンチレータ３０、フォトダイオード３２と同様とすることができる。
【００３２】
ここで、有感面積の相違に起因して、フォトダイオード６４はフォトダイオード３２より小さなキャパシタンスを有する。そのため、フォトダイオードに蓄積される電荷量を同じとした場合、フォトダイオード３２よりもフォトダイオード６４にて生じる電圧信号の方が大きい。よって、放射線検出器６０におけるカットレベルは放射線検出器２０におけるカットレベルよりも小さく設定することができる。例えば、放射線検出器２０のディスクリミネータ３６は、入射放射線のエネルギーの１００ｋｅＶにカットレベルが生じるように設定され、放射線検出器６０のディスクリミネータ３６は、入射放射線のエネルギーの５０ｋｅＶにカットレベルが生じるように設定される。
【００３３】
図４は、本装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。図４の縦軸、横軸は図２と同様である。本装置のレスポンスのエネルギー依存曲線７０は、放射線検出器２０のレスポンス曲線５２と放射線検出器６０のレスポンス曲線７２との重ね合わせとなる。
【００３４】
ディスクリミネータ３６により、放射線検出器２０のレスポンス曲線５２は上述のように１００ｋｅＶのカットレベルを有し、一方、放射線検出器６０のレスポンス曲線７２は上述のように５０ｋｅＶのカットレベルを有している。
【００３５】
放射線検出器６０のレスポンス曲線７２はシンチレータ６２の容積に応じて上下する。すなわち、シンチレータ６２の容積が大きいとレスポンスが高くなる。
よって、シンチレータ６２の容積を調整することにより、放射線検出器２０のカットレベル以下の低エネルギー領域でのレスポンスを所望のレベルに設定することができる。これにより本装置では、例えば、放射線検出器２０がカバーする中高エネルギー領域でのレスポンスと、放射線検出器６０がカバーする低エネルギー領域でのレスポンスとが、同水準となるように構成される。
【００３６】
［実施形態３］
図５は、本発明の第３の実施形態である放射線測定装置の概略のブロック図である。以下の説明において、上記第１又は第２の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明の簡素化を図る。
【００３７】
この放射線測定装置は、それぞれシンチレーション光を検知する放射線検出器２０と放射線検出器８０とを含み、γ線の線量当量率を測定する。放射線検出により生じた放射線検出器２０及び放射線検出器８０のそれぞれからのパルスはＯＲ回路２４にて１系統の信号にまとめられる。そして計数回路２６がパルスをカウントし、計測された線量当量率が表示器２８に表示される。
【００３８】
放射線検出器８０の根本的な構成は、放射線検出器２０と同様であり、シンチレータ８２、フォトダイオード３２、増幅部３４、ディスクリミネータ３６を含んで構成される。放射線検出器８０が放射線検出器２０と大きく異なる点は、シンチレータ８２がシンチレータ３０よりも薄く構成される点である。このシンチレータ８２の厚さは、入射された放射線の一部が光に変換され、残りが光に変換されずにシンチレータ８２を通過するように定められる。シンチレータ８２は例えば１０×１０×１ｍｍのサイズ、すなわち厚さ１ｍｍに構成される。なお、シンチレータ８２はシンチレータ３０と同様の材質で構成することができる。
【００３９】
放射線検出器８０のフォトダイオード３２には、シンチレータ８２で発生した光と、シンチレータ８２を通過した放射線とが入射し、これら両方が検知される。シンチレータ８２を通過した放射線を検知することにより、放射線検出器８０におけるカットレベルは放射線検出器２０におけるカットレベルよりも小さく設定することができる。上記第１の実施形態と同様、放射線検出器２０，８０それぞれのディスクリミネータ３６を電気的に同じ閾値に設定しても、放射線検出器２０では１００ｋｅＶ相当のカットレベルを有し、放射線検出器８０では５０ｋｅＶ相当のカットレベルを有するように設定されることになる。
【００４０】
一方、シンチレータ８２でシンチレーション光を検知することにより、放射線検出器８０のレスポンスは、放射線検出器２２の単体の場合に比べて向上する。
【００４１】
図６は、本装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。図６の縦軸、横軸は図２と同様である。本装置のレスポンスのエネルギー依存曲線９０は、放射線検出器２０のレスポンス曲線５２と放射線検出器８０のレスポンス曲線９２との重ね合わせとなる。
【００４２】
ディスクリミネータ３６により、放射線検出器２０のレスポンス曲線５２は上述のように１００ｋｅＶのカットレベルを有し、一方、放射線検出器８０のレスポンス曲線９２は上述のように５０ｋｅＶのカットレベルを有している。
【００４３】
ちなみに放射線検出器８０のレスポンス曲線はシンチレータ８２の厚みによって変動する。すなわち、厚みが０に近づくほど、上記第１の実施形態の放射線検出器２２の単体のレスポンス曲線５６に近づき、小さいカットレベルを設定できる一方、レスポンスは低下する。反対に厚みが１０ｍｍに近づくほど放射線検出器２０のレスポンス曲線５２に近づき、設定できるカットレベルは高くなるが、レスポンスは高くなる。よって、シンチレータ８２の厚みは、必要とされるカットエネルギーと低エネルギー領域での必要とされるレスポンス特性とを考慮の上、選択される。
【００４４】
［実施形態４］
次に本発明の第４の実施形態に係る放射線測定装置を説明する。この放射線測定装置は、γ線をシンチレータで光に変換して計数し、線量当量率を測定するものである。以下の説明において、上記第１から第３の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明の簡素化を図る。
【００４５】
図７は、本放射線測定装置のセンサ部分の模式的な斜視図である。このセンサ部１００はシンチレータとフォトダイオードとからなる。フォトダイオード１０２は３ｍｍ□のサイズであり、これがシンチレータ１０４の光出射端面に３行３列のアレイ状に９個配置される。シンチレータ１０４もフォトダイオード１０２と同様に、３行３列のアレイ状に９個配置され、それぞれフォトダイオード１０２に対応付けられる。各シンチレータ１０４は１０×３×３ｍｍのサイズを有し、その３×３ｍｍの出射端面がフォトダイオード１０２の有感面に当接される。
なお、シンチレータは９個のフォトダイオード１０２に対して一体のものを用いることもできる。
【００４６】
図８は、本放射線測定装置の概略のブロック図である。センサ部１００の各フォトダイオード１０２から得られる出力に対してそれぞれ増幅部３４、ディスクリミネータ３６が設けられる。各ディスクリミネータ３６からの出力パルスはＯＲ回路２４にて１系統の信号にまとめられる。そして計数回路２６がパルスをカウントし、計測された線量当量率が表示器２８に表示される。
【００４７】
本装置は、フォトダイオード１０２の有感面を小さく構成することにより、各ディスクリミネータ３６により設定されるカットエネルギーを低くすることができる。フォトダイオード１０２を複数個設けることにより各フォトダイオード１０２の有感面積が小さいため、感度不足となる点が補われ、必要とされる感度を確保することができる。例えば、上記第２の実施形態の放射線検出器２０，６０と比較すると、フォトダイオード１０２の有感面積は放射線検出器６０のフォトダイオード６４と同じである。よって、本装置のカットレベルは放射線検出器２０の１００ｋｅＶより低い、例えば５０ｋｅＶに設定することができる。一方、９個のフォトダイオード１０２の有感面積の合計は、ほぼ放射線検出器２０のフォトダイオード３２の有感面積程度であり、また９個のシンチレータ１０４の容積の合計も、ほぼ放射線検出器２０のシンチレータ３０の容積程度である。よって、本装置は放射線検出器２０程度の感度を得ることができる。
【００４８】
図９は、本装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。図９の縦軸、横軸は図２と同様である。本装置のレスポンスのエネルギー依存曲線１１０は、放射線検出器６０のレスポンス曲線７２を縦軸方向に９倍したものとなる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の放射線測定装置によれば、感度特性を維持しつつカットエネルギーを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態である放射線測定装置の概略のブロック図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態である放射線測定装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。
【図３】  本発明の第２の実施形態である放射線測定装置の概略のブロック図である。
【図４】  本発明の第２の実施形態である放射線測定装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。
【図５】  本発明の第３の実施形態である放射線測定装置の概略のブロック図である。
【図６】  本発明の第３の実施形態である放射線測定装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。
【図７】  本発明の第４の実施形態である放射線測定装置のセンサ部分の模式的な斜視図である。
【図８】  本発明の第４の実施形態である放射線測定装置の概略のブロック図である。
【図９】  本発明の第４の実施形態である放射線測定装置のレスポンスのエネルギー依存性を示す模式的なグラフである。
【図１０】  従来の放射線測定装置の概略のブロック図である。
【図１１】  従来の放射線検出器のレスポンスのエネルギー依存特性を示す模式なグラフである。
【符号の説明】
２０，２２，６０，８０  放射線検出器、２４  ＯＲ回路、２６  計数回路、２８  表示器、３０，６２，８２，１０４  シンチレータ、３２，６４，１０２フォトダイオード、３４  増幅部、３６  ディスクリミネータ。
【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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