(57)【要約】【課題】  真空障壁の小型化を可能とし、多チャンネル化が可能な荷電粒子検出器を提供することを目的とする。【解決手段】  穴が形成された金属枠と、該金属枠の穴に固定された光透過部材と、該光透過部材の一方側の面に固定された無機シンチレーション素子と、該光透過部材の他方側の面に配置された光検出装置とを備え、該無機シンチレーションを通過した荷電粒子は該光透過部材を介して該光検出装置に送られ、該光検出装置で検出される荷電粒子検出装置装置を提供する。【選択図】図１
2005024539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴が形成された金属枠と、
該金属枠の穴に固定された光透過部材と、
該光透過部材の一方側の面に固定された無機シンチレーション素子と、
該光透過部材の他方側の面に配置された光検出装置とを備え、該無機シンチレーションに入射した荷電粒子により発生した蛍光は該光透過部材を介して該光検出装置に送られ、該光検出装置で検出されることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子検出装置において、前記無機シンチレーション素子の表面に遮光膜を備えていることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の荷電粒子検出装置において、前記無機シンチレーション素子は、その厚さが、検出する荷電粒子のエネルギーにおける飛程と同程度の厚さであることを特徴とする荷電粒子検出器。
【請求項４】
請求項１に記載の荷電粒子検出装置において、前記光透過部材及び無機シンチレーション素子が、アレイ状に配置され、前記光検知装置は、金属枠を挟んで前記無機シンチレーション素子と対向して配置されていることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の前記金属枠に設けた穴の形状が円錐台または角錐台であることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の前記金属枠に設けた穴の形状が円柱または正角柱であることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項７】
請求項１又は５に記載の荷電粒子検出器において、前記金属枠と光透過部材は、シリコン樹脂あるいはエポキシ樹脂によって接合されていることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項８】
請求項１又は６に記載の荷電粒子検出器において、前記金属枠と光透過部材は、それぞれの線膨張率がほぼ等しく、溶融固着することで接合されていることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光検出装置が光電子増倍管であることを特徴とする荷電粒子検出装置。
【請求項１０】
穴が形成された金属枠と、
該金属枠の穴に固定された光透過部材と、
該光透過部材の一方の面に固定された無機シンチレーション素子と、
該光透過部材の他方側の面に配置された光検出器とを備えた荷電粒子検出装置と、
荷電粒子と中性子を発生させる中性子発生装置と、発生させた中性子が検査対象物に照射した際に発生するγ線を検出するγ線検出器を備え、前記荷電粒子検出装置の検出結果とγ線検出装置の検出結果にも基づいて検査対象物の構成元素を同定して危険物を検知することを特徴とする荷電粒子検出器を用いた検知装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の検知装置において、前記光透過部材と光検出装置とを真空障壁を介して接続することを特徴とする荷電粒子検出器を用いた検知装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の検知装置において、前記検査対象物に中性子を照射する前に該検査対象物の位置や形状を測定する測定装置を備えることを特徴とする荷電粒子検出器を用いた検知装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の検知装置において、前記検査対象物の形状を測定するＸ線装置を備え、Ｘ線装置は、該検査対象物の搬送方向に略直交する面において前記中性子発生装置と同じ面上に配置されていることを特徴とする荷電粒子検出器を用いた検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子を検出する荷電粒子検出器、ならびにこれを備える検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子検出器としては、ガス検出器，半導体検出器，有機シンチレーション検出器，無機シンチレーション検出器等がある。
【０００３】
ここで、無機シンチレーション検出器は、例えば、特開２００１−１８３４６４号公報に記載されているように、荷電粒子が入射した際に蛍光を発生する物質（シンチレータ）と、その蛍光を電気信号に変換する装置から構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８３４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近、例えば、重水素とトリチウムの核融合反応により発生する中性子を用いた爆発物・禁制薬物検知装置においては、爆発物・禁制薬物の同定のために、核融合反応によって発生するα線を検出することが必要とされている。α線を検出する無機シンチレーション素子は、発光量が小さいため、光検出装置としては、検出光の増幅作用を有する光電子増倍管が用いられる。
【０００６】
ここで、無機シンチレーション素子を用いて、真空中で荷電粒子を測定するためには、無機シンチレーション素子は、真空中に配置し、光電子増倍管は真空中では使用できないため、大気中に配置する必要がある。このため、無機シンチレーション素子の発光波長を十分透過することができる真空障壁を設けるが、この真空障壁には、コバール等の線膨張率が小さい金属とガラスを融合させたものを用いている。しかしながら、この従来の真空障壁構造では、装置が大型化するという問題があった。爆発物・禁制薬物検知装置に用いる荷電粒子検出装置においては、荷電粒子の位置を測定するために多チャンネル化する必要があるが、真空障壁が大型化すると、多チャンネル化が困難となる。
【０００７】
本発明の目的は、真空障壁の小型化を可能とし、多チャンネル化が可能な荷電粒子検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、穴が形成された金属枠と、
該金属枠の穴に固定された光透過部材と、
該光透過部材の一方側の面に固定された無機シンチレーション素子と、
該光透過部材の他方側の面に配置された光検出装置とを備え、該無機シンチレーションに入射した荷電粒子により発生した蛍光は該光透過部材を介して該光検出装置に送り、該光検出装置で検出する危険物検知装置を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は穴が形成された金属枠と、
該金属枠の穴に固定された光透過部材と、
該光透過部材の一方の面に固定された無機シンチレーション素子と、
該光透過部材の他方側の面に配置された光検出器とを備えた荷電粒子検出装置と、
荷電粒子と中性子を発生させる中性子発生装置と、発生させた中性子が検査対象物に照射した際に発生するγ線を検出するγ線検出器を備え、前記荷電粒子検出装置の検出結果とγ線検出装置の検出結果にも基づいて検査対象物の構成元素を同定して危険物を検知する荷電粒子検出器を用いた検知装置を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
荷電粒子検出器の用途の一実施形態として、中性子発生装置と共に用いられる場合について図１を用いて説明する。中性子発生管１６の側面にフランジ取付用金属材１１をあらかじめ設け、このフランジ取付用金属材１１と荷電粒子検出器のフランジ取付用金属材
１１とを溶接加工又はボルトによる締め付けを行うことで、荷電粒子検出器を中性子発生管１６の側面に取り付ける。中性子発生管１６は、重水素プラズマ１３及び水素吸蔵合金
１５から成り、重水素プラズマ１３より引き出された重水素イオンビーム１４はトリチウムが吸蔵された水素吸蔵合金１５と衝突し、重水素とトリチウムの核融合反応によってα線２１と中性子３１が発生する。α線２１と中性子３１はほぼ１８０度逆の方向に飛行することから、α線２１の発生位置と検出位置を同定することでα線２１の飛行方向がわかり、従って中性子３１の飛行方向を同定することができる。
【００１２】
中性子３１の飛行方向の２次元情報と、中性子３１の飛行時間の１次元情報により、信号処理装置５０は、３次元情報を得ることができる。検査対象物６０から発生するγ線
４１をγ線検出器４０で検出し、そのエネルギー及び計数値を信号処理装置５０で特定できるため、例えば、（窒素のカウント値／酸素のカウント値）と、（炭素のカウント値／酸素のカウント値）とから、信号処理装置５０は、検査対象物６０の元素組成を同定することができる。しかも、上述の３次元情報と組み合わせることにより、同定された物質
（例えば、爆発物や禁制薬物）の形状を認識して表示することが可能である。
【００１３】
その中性子３１と検査対象物６０との反応で発生するγ線４１とα線２１を同時測定することでバックグラウンドノイズを除去できる。遮光用容器７内は大気圧で、中性子発生管１６内は、１０-1Ｐａ以下になっている。水素吸蔵合金１５で発生したα線は中性子発生管１６内を飛行し、アルミニウムまたはニッケルまたはクロム−モリブデン合金でできた遮光用の金属膜５を通過し、無機シンチレーション素子４に入射する。α線が入射した無機シンチレーション素子４は蛍光を発し、この蛍光は、ガラス１及び光電面用ガラス窓８を通して光電子増倍管６の光電面に達する。光電面に達した蛍光は光電面で電子に変換され、その電子は光電子増倍管６内で増幅され電気信号となる。その電気信号を絶縁端子１０を通して取り出し、信号の波高値を測定することでα線のエネルギーを測定できる。なお、中性子発生管は、重水素同士の核融合反応（Ｄ−Ｄ反応）により荷電粒子及び中性子を発生させる装置構成であっても良い。
【００１４】
次に、図２を用いて、本実施形態による荷電粒子検出器の一例を示す。単数または複数の薄膜化した円盤状の無機シンチレーション素子４を、金属またはセラミックから成る無機シンチレーション素子固定用板２（ｂ）で挟み込む。無機シンチレーション素子４は、あらかじめその表面をスパッタリングまたは蒸着によるアルミニウムまたはニッケルまたはクロム−モリブデン合金等の遮光のための金属膜５を形成しておく。金属またはセラミックから成る無機シンチレーション素子固定用板２（ｂ）には、無機シンチレーション素子４のそれぞれに対応して、無機シンチレーション素子４の発光による光がガラス１に届くように穴を設け、無機シンチレーション素子４のそれぞれがガラス１のそれぞれに対応するように設置する。ガラス１の大気側にはガラス１のそれぞれに対応するように光電子増倍管６を絶縁板９を介して設置する。荷電粒子検出器を加熱する必要がある場合には、加熱中は光電子増倍管６及び絶縁板９を取り外し、加熱後、再び取り付けて用いる。
【００１５】
図３に本実施形態に係る荷電粒子検出器の他の一例を示す。
【００１６】
荷電粒子検出器２０は、遮光用容器７の内部に配置された光電子増倍管６を備えている。
【００１７】
遮光用容器７と中性子発生管１６の間に設けられた真空障壁は、アルミニウム等の金属枠２と、金属枠２に固定された光透過性を有するガラス１とから構成されている。ガラス１は、光電子増倍管６の光透過窓の部分に対応して、金属枠２に固定されている。ガラス１の一方側が真空側である中性子発生管１６の側に面している。ガラス１の大気圧側の面は、光学グリース又は光学セメント等を用いて光電子増倍管６の端面に位置する光電面用ガラス面に密着されている。また、金属枠２としてアルミニウムを用いることにより、アルミニウムは低放射化材であるため、γ線の２次放出を低減できる。
【００１８】
金属枠２には、穴が開口しており、この穴と同じ形状のガラス１が嵌め込まれる。
【００１９】
ガラス１の側面には、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂を塗布されており、ガラス１を金属枠２の穴に嵌め込み、固着している。ガラス１の一方側を真空側に、他方側を大気側に設置することで、真空と大気圧に起因する応力を、金属枠２とガラス１との面で受けることができ、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂で真空封止することができる。なお、ガラスに代えて、合成石英を用いることも可能である。すなわち、金属枠２に取り付けられる部材としては、無機シンチレーション素子４が発生する光を透過する性質を有する光透過部材であればよい。また、金属枠２に代えて、ガラス製の枠を用いることもできる。ガラス１の表面には、薄膜状の無機シンチレーション素子４が固定されている。無機シンチレーション素子４の材料としては、セリウムを添加したイットリウム・アルミニウム・酸素の化合物結晶(ＹａｌＯ3) ，レテニウム・シリコン・酸素の化合物結晶
（Ｌｕ2(ＳｉＯ4)Ｏ），フッ化セリウム７(ＣｅＦ3) ，フッ化バリウム(ＢａＦ2) 、または、セリウムを添加したケイ酸ガドニウム（Ｇｄ2ＳｉＯ5）等を用いている。これらの無機シンチレーション素子４を用いることにより、高計数率（１０5 個／秒以上）及び高時間分解能（１nsec以下）が図れる。さらに、無機シンチレーション素子４の表面には、遮光用の薄膜のアルミニウム遮光膜５が形成されている。
【００２０】
ガラス１上に接着後、薄膜化した無機シンチレーション素子４上に、アルミニウムまたはニッケルまたはクロム−モリブデン合金をスパッタリング成膜加工又は蒸着加工により成膜した金属膜５を成膜した面と反対のガラス１の面に、光学グリース又は光学セメント等を用いて光電子増倍管６の光電面用ガラス窓８を密着または絶縁材９を介して接合させる。荷電粒子が無機シンチレーション素子４に入射したときに発生する蛍光以外の光が光電子増倍管６に入らないようにするために、光電子増倍管６を遮光用容器７内に入れる。遮光用容器７の底面には、光電子増倍管６に高電圧を印加するため及び光電子増倍管からの信号を取り出すための絶縁端子１０を設ける。アルミニウムまたはニッケルまたはクロム−モリブデン合金等の遮光用の金属膜５を通過し、無機シンチレーション素子４に入射した荷電粒子によって、無機シンチレーション素子４は蛍光を発する。この蛍光は、ガラス１及び光電面用ガラス窓８を通して光電子増倍管６の光電面に達する。光電面に達した蛍光は光電面で電子に変換され、その電子は光電子増倍管６内で増幅され電気信号となる。その電気信号を絶縁端子１０を通して取り出し、信号の波高値を測定することで荷電粒子のエネルギーを測定できる。
【００２１】
３つの絶縁端子１０のそれぞれには図示していないが、タイミングをとる信号線、波高値用信号線及び高電圧印加用線のいずれかが接続されている。
【００２２】
荷電粒子が無機シンチレーション素子４に入射すると、無機シンチレーション素子４中の電子が価電子帯から伝導帯へ上がり、価電子帯に正孔が作られる。電子が伝導帯に上がるのに充分なエネルギーが与えられない場合もあり、その場合は、電子が価電子帯中の正孔に静電的に縛られたままとなり、このように形成された電子正孔対は励起子と呼ばれている。無機シンチレーション素子４が励起子の捕獲又は電子、正孔の連続捕獲の結果、励起状態の一つに上がり、この励起状態の無機シンチレーション素子４が基底状態に戻る際に蛍光を発する。この蛍光量は、荷電粒子の種類に応じた比例係数を持って、荷電粒子のエネルギーにほぼ比例することから、光電子増倍管６等で電気信号への変換及び増幅することで荷電粒子のエネルギーを測定できる。ただし、荷電粒子以外に可視光等が無機シンチレーション素子４に入射した場合においても、その光が光電子増倍管６等に入り、増幅及び電気信号への変換が起こってしまうので、無機シンチレーション素子４は、荷電粒子は通すが、光は通さないといった遮光加工を施す必要がある。そこで、無機シンチレーション素子４の表面を、アルミニウム，ニッケル，クロム−モリブデン合金等の金属薄膜で遮光する必要がある。無機シンチレーション素子４において、同エネルギーのγ線または電子線に対する波高値と比較してα線等の重荷電粒子に対する波高値は低い。測定するα線のエネルギーでの無機シンチレーション素子の飛程程度に無機シンチレーション素子４を薄膜化することで、高エネルギーのγ線または電子線は、無機シンチレーション素子４でほとんどエネルギーを落とすこと無く透過してしまうことから、γ線バックグラウンド下でのα線等の重荷電粒子検出が可能となる。また、ガラスまたは金属板に、台錐台または円錐台のように上面が下面より大きな面積をもつ形状の穴を複数個開け、その穴に、同様に角錐台または円錐台のように上面が下面より大きな面積をもつ形状に加工した合成石英等のガラスをはめ込み、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂で接着することで、真空と大気圧に起因する応力を、ガラスまたは金属枠とガラスとの面で受けることができ、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂で真空封止することができ、小さな構造で検出器の多チャンネル化が可能となり、高位置分解能での測定が可能となる。また、金属板にガラスと線膨張率のほぼ等しい金属を用い、ガラスを金属板に空けた穴に溶融固着することで接合することでも、小さな構造で検出器の多チャンネル化が可能となり、高位置分解能での測定が可能となる。
【００２３】
図４に本実施形態に係る荷電粒子検出器の他の一例を示す。無機シンチレーション素子４を接着後、薄膜加工し、ガラス１複数個を同様に２次元アレイ状に複数個の穴開け加工したガラス固定用金属板２（ａ）にはめ込み接着する。ガラス固定用金属板２（ａ）には、真空容器を取り付けることが可能なフランジ取付用金属材１１をあらかじめ接合しておく。ここで、フランジ取付用金属材１１を真空容器に取り付けた場合に、フランジ取付用金属材１１とガラス固定用金属板２（ａ）の接合部分から真空が破れないように接合する。フランジ取付用金属材１１に接合したガラス固定用金属板２（ａ）の無機シンチレーション素子４を接着した側に、アルミニウムまたはニッケルまたはクロム−モリブデン合金等のスパッタリング成膜加工又は蒸着加工により金属膜５を成膜する。２次元アレイ状の無機シンチレーション素子４の個々について、成膜面と反対側のガラス１の面に、光学グリース又は光学セメント等を用いて光電子増倍管６の光電面用ガラス窓８を密着または絶縁材９を介して接合させる。個々の光電子増倍管６の側面は、他の光電子増倍管６に入ってくる蛍光が入射してくるのをできるだけ少なく抑えるために遮光を施す。２次元アレイ状に無機シンチレーション素子４を並べることで、入射してくる荷電粒子の位置を同定することができる。
【００２４】
図５に本実施形態に係る荷電粒子検出器の他の一例を示す。図７に示したように、無機シンチレーション素子４を２次元アレイ状に並べ、無機シンチレーション素子４と反対側のガラス１の面に、光学グリース又は光学セメント等を用いて側面に遮光加工を施した光ガイド１２を接着する。光ガイド１２における光ガイド１２とガラス１との接着面と反対側の面を、同じく側面を遮光加工した光電子増倍管６の光電面用ガラス窓８に光学グリース又は光学セメント等を用いて接着する。光電子増倍管６の光電面用ガラス窓８の大きさが無機シンチレーション素子４に比べて充分大きい場合、無機シンチレーション素子中で発生した蛍光を光電子増倍管６に効率良く運ぶためにこのような光ガイド１２を用いる。
【００２５】
図６に本実地形態に係る荷電粒子検出器の他の一例を示す。図４に記載のように、ガラス固定用金属板２（ａ）を半球面状に加工し、その半球面状のガラス固定用金属板２(ａ)の端面に真空容器を取り付けることが可能なフランジ取付用金属材１１をあらかじめ接合しておく。ここで、図９における場合と同様に、成膜面に真空容器を取り付けた場合に、フランジ取付用金属材１１とガラス固定用金属板２（ａ）の接合部分から真空が破れないように接合する。フランジ取付用金属材１１を接合した半球面状の金属枠２に２次元アレイ状に複数個の穴開け加工をし、半球面に沿った２次元アレイ状の穴に、無機シンチレーション素子４を接着後薄膜加工したガラス１をはめ込み接着する。無機シンチレーション素子４を接着後薄膜加工したガラス１をはめ込み接着後、アルミニウムまたはニッケルまたはクロム−モリブデン等をスパッタリング成膜加工又は蒸着加工により遮光のための金属膜５を成膜する。半球面に沿った２次元アレイ状の無機シンチレーション素子の個々について、成膜面と反対側のガラス１の面に、光学グリース又は光学セメント等を用いて光電子増倍管６の光電面用ガラス窓８を密着する。個々の光電子増倍管６の側面は、他の光電子増倍管６に入ってくる蛍光が入射してくるのをできるだけ少なく抑えるために遮光を施す。半球面に沿った２次元アレイ状に無機シンチレーション素子４を並べることで、荷電粒子が一定点から発生する場合、その発生点からの距離が等しくなるように無機シンチレーション素子４を設置することができる。
【００２６】
次に、図７を用いて、本実施形態による荷電粒子検出器２０に用いる無機シンチレーション素子を備えた真空障壁の製造工程について説明する。
【００２７】
図７に本実施形態に係るガラス固定用金属板２（ａ）とガラス１の接着についての他の一例を示す。ガラス固定用金属板２（ａ）に円柱の穴を単数または複数加工する。円柱状に加工したガラスを前記穴に埋め込み、加熱しながら円柱の上面及び底面に圧力を加えることで、金属板の円柱状穴の側面と円柱状のガラスの側面を融着させる。一般に材料の線膨張率は温度によって変化するが、ここではガラス柱体が溶融固着する温度領域まで、ガラス柱体と金属枠の線膨張率がほぼ一致するように両者の材質を選んでいる。例えば、ガラス柱体の材料としてホウ珪酸ガラス、金属枠の材料として鉄−ニッケル−コバルト合金を選べば、常温からガラスの溶融軟化点（約８００℃）までの各温度において両者の線膨張率をほぼ一致させることができる。このようにすれば製作時の加熱−冷却の温度サイクルを与えても、ガラスヘの亀裂や、ガラスと金属の剥離が発生するという問題は起こらない。円柱の穴の代りに、円錐台、角錐台、正角柱の穴を加工しても良い。また、ガラス固定用金属板２（ａ）に加工した穴と同じ形状のガラス１の側面にシリコン樹脂またはエポキシ樹脂３（ａ）を塗布し、ガラス１をガラス固定用金属板２（ａ）にはめ込むこともできる。
【００２８】
図８に、本実施形態に係るガラス固定用金属板２（ａ）とガラス１の接着についての他の一実施形態を示す。半球状のガラス固定用金属板２（ａ）に、円錐台状または円錐台の穴をあける。ガラス固定用金属板２（ａ）に加工した穴と同じ形状のガラス１の側面にシリコン樹脂またはエポキシ樹脂３（ａ）を塗布し、ガラス１をガラス固定用金属板２(ａ)にはめ込む。または、半球状のガラス固定用金属板２（ａ）に、円柱上または直方体状の穴をあけ、円柱状または直方体状に加工したガラスを前記穴に埋め込み、加熱しながら円柱または直方体の上面及び底面に圧力を加えることで、金属板の円柱状または直方体状の穴の側面と円柱状または直方体状のガラスの側面を融着させる。
【００２９】
図９に無機シンチレーション素子とガラス固定用金属板２（ａ）の加工の一実施形態を示す。まず、円錐台に加工したガラス１に無機シンチレーション素子４を接着する。接着には、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂３（ａ）を使用する。シリコン樹脂またはエポキシ樹脂３（ａ）で接着した無機シンチレーション素子４を研磨することで薄膜化する。無機シンチレーション素子４を薄膜化した後、接着しても良い。この膜厚は、荷電粒子の膜内での飛程程度にする。次に、ガラス固定用金属板２（ａ）に円錐台の穴を複数個開ける加工をする。ガラス固定用金属板２（ａ）に加工した穴に、無機シンチレーション素子４を接着薄膜加工した円錐台の形をしたガラス１の側面に、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂３（ａ）を塗布し、無機シンチレーション素子４を接着薄膜加工した円錐台の形をしたガラス１を金属枠２にはめ込む。円錐台の面積の小さい方の面を真空側に、面積の大きい方の面を大気側に設置する。このような構造にすることで、真空と大気圧に起因する応力を、ガラスまたはガラス固定用金属板とガラスとの面で受けることができ、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂で真空封止することができる。次に、薄膜化させた無機シンチレーション素子４上に、金属膜５を成膜させる。金属としては、アルミニウムまたはニッケルまたはクロム−モリブデン合金等を用いる。この膜は、検出したいα線等の重荷電粒子のエネルギーにおける飛程より充分薄い厚さである必要があり、かつ、遮光膜として用いるため充分な遮光性能を持つ必要がある。したがって、例えば３.５ＭｅＶ 程度のエネルギーを持つα線の検出器の遮光用として、アルミニウムを用いるためには、その厚さを１〜２μｍ程度に、クロム−モリブデン合金を用いるためには３００ｎｍ〜６００ｎｍ程度にする必要がある。この金属膜５を、蒸着加工で成膜する場合も、同様の厚さにする必要がある。
【００３０】
次に、荷電粒子検出器を備えた爆発物又は禁制薬物の検知装置に適用する例を説明する。
【００３１】
図１０に示す爆発物又は禁制薬物検知装置６１は、中性子を検査対象物６０に照射して、そこから等方的に発生するγ線４１を検出し、γ線が有するエネルギー値から中性子が照射した物質の元素を同定するものである。その構成は、荷電粒子検出器２０及びその検出信号を処理する荷電粒子信号処理装置２２と、中性子発生装置３０と、γ線の検出を行うγ線検出器４０およびその検出信号を処理するγ線信号処理装置４２と、荷電粒子信号処理装置２２およびγ線信号処理装置４２および測定信号処理装置５３から出力されるデータ処理を行うデータ処理装置５１と、処理結果を表示する出力装置５２とを有し、図示しない制御装置により統合されている。なお、図１０の爆発物又は禁制薬物検知装置６１は、中性子を照射する前にあらかじめ検査対象物の回転台６５上での位置や寸法・形状を測定する。検査対象物が、コンテナのような大型のものである場合、あらかじめ、Ｘ線透過装置またはＸ線ＣＴ装置等の測定装置７０で、検査対象物内物質の形状及び密度を計測し、爆発物又は禁制薬物と同程度の密度を持つ物質の存在範囲に関して中性子を用いた検査を行うことで、中性子を用いた検知装置の検査対象範囲が狭い場合も対応できる。
【００３２】
図１１に荷電粒子検出器２０を備えた爆発物又は禁制薬物の検知装置構成についての他の一実施形態を示す。中性子発生装置３０及びγ線検出器４０と検査対象物６０の密度分布または形状分布を取得するためのＸ線発生装置６３及びＸ線検出器アレイ６４とを、検査対象物６０の搬送方向と垂直な断面に配置する。この爆発物又は禁制薬物検知装置６１は、図示しない制御装置によって統合して制御されており、放射線の遮蔽を兼ねる装置壁６２の同一断面に、Ｘ線発生装置６３及びＸ線検出器アレイ６４を配置し、同じく中性子発生装置３０及びγ線検出器４０を複数配置する。Ｘ線発生装置６３から発生した手荷物またはコンテナ等の検査対象物６０を透過したＸ線をＸ線検出器アレイ６４で検出することにより、Ｘ線透過像を得ることができる。Ｘ線検出器アレイ６４は、１次元アレイであり、検査対象物６０が移動することにより２次元の透過像を得る。また、２方向のＸ線検出器アレイ６４を同時に動作させることにより、２方向の透過像を同時に得ることができる。爆発物又は禁制薬物検知装置６１における処理系は、荷電粒子検出器２０からの信号の処理を荷電粒子信号処理装置２２で行い、γ線検出器４０からの信号の処理をγ線信号処理装置４２で行う。また、測定信号処理装置５３は、Ｘ線検出器アレイ６４からの信号を処理し、検査対象物６０の透過Ｘ線像を作成するための信号処理を行う。そして、データ処理装置５１でγ線のエネルギースペクトルの演算や、画像処理を行い、出力装置５２に表示させる。この爆発物又は禁制薬物検知装置６１によれば、同一平面内に配置した各装置により、ほぼ同時に透過Ｘ線像と中性子ＣＴ像とが得られるので、装置を小型化することができる。また、爆発物又は禁制薬物の検知を迅速に行うことができる。
【００３３】
次に、荷電粒子検出器２０及び中性子発生装置３０を配管中の成分分析に適用する例を説明する。
【００３４】
図１２に示す配管成分分析装置７１は、中性子発生装置３０から発生する中性子３１を配管内部の検査対象物６０に照射し、そこから等方的に発生するγ線を検出し、γ線が有するエネルギー値から中性子が照射した配管内部の物質の元素を同定するものである。その構成は、荷電粒子検出器２０及びその検出信号を処理する荷電粒子信号処理装置２２，中性子発生装置３０，中性子検出器３２及びその信号を処理する中性子信号処理装置３４，γ線検出器４０およびその検出信号を処理するγ線信号処理装置４２と、荷電粒子信号処理装置２２およびγ線信号処理装置４２から出力されるデータ処理を行うデータ処理装置５１と、処理結果を表示する出力装置５２とを有し、図示しない制御装置により統合されている。荷電粒子を測定することで、中性子が配管内部の検査対象物６０に照射された時のみに発生するγ線のデータを取得することができ、バックグラウンドノイズの少ないデータが得られることで、検知時間を短縮することができる。また、配管を透過してくる中性子の量を測定することで、配管内の水分量を測定することができる。
【００３５】
次に、荷電粒子検出器２０及び中性子発生装置３０を核物質の検知装置に適用する例を説明する。
【００３６】
図１３に示す核物質検知装置８１は、中性子を検査対象物６０に照射して、検査対象物中の核物質６８から生成される高速中性子を測定することで核物質を同定するものである。その構成は、荷電粒子検出器２０及びその検出信号を処理する荷電粒子信号処理装置
２２と、中性子発生装置３０と、中性子の検出を行う中性子検出器アレイ３３およびその検出信号を処理する中性子信号処理装置３４と、荷電粒子信号処理装置２２および中性子信号処理装置３４から出力されるデータ処理を行うデータ処理装置５１と、処理結果を表示する出力装置５２とを有し、図示しない制御装置により統合されている。なお、図１３の核物質検知装置８１は、回転台６９上に設置し、中性子照射時に検査対象物６０を回転させて用いる。荷電粒子を測定することで、中性子が検査対象物６０に照射された時のみに発生する中性子のデータを取得することができ、バックグラウンドノイズの少ないデータが得られることで、検知時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】金属枠とガラスの接着の一例を示す図。
【図２】金属枠とガラスの接着の他の一例を示す図。
【図３】金属枠とガラスの接着の他の一例を示す図。
【図４】金属枠とガラスの接着の他の一例を示す図。
【図５】金属枠とガラスとの接着の他の一例を示す図。
【図６】無機シンチレーション素子と金属枠加工の一例を示す図。
【図７】荷電粒子検出器の一例を示す図。
【図８】荷電粒子検出器の他の一例を示す図。
【図９】荷電粒子検出器の使用の一例を示す図。
【図１０】荷電粒子検出器を備えた検出装置構成の一例を示す図。
【図１１】荷電粒子検出器を備えた検出装置構成の他の一例を示す図。
【図１２】荷電粒子検出器を備えた検出装置構成の他の一例を示す図。
【図１３】荷電粒子検出器を備えた検出装置構成の他の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１…ガラス、２（ａ）…ガラス固定用金属板、２（ｂ）…無機シンチレーション素子固定用板、３（ａ）…シリコン樹脂またはエポキシ樹脂、３（ｂ）…ガラスと金属の融着、４…無機シンチレーション素子、５…金属膜、６…光電子増倍管、７…遮光用容器、８…光電面用ガラス窓、９…絶縁材、１０…絶縁端子、１１…フランジ取付用金属材、１２…光ガイド、１３…重水素プラズマ、１４…重水素イオンビーム、１５…水素吸蔵合金、
１６…中性子発生管、２０…荷電粒子検出器、２１…α線、２２…荷電粒子信号処理装置、３０…中性子発生装置、３１…中性子、３２…中性子検出器、３３…中性子検出器アレイ、４０…γ線検出器、４１…γ線、４２…γ線信号処理装置、５０…信号処理装置、
５１…データ処理装置、５２…出力装置、５３…測定信号処理装置、６０…検査対象物、６１…爆発物又は禁制薬物検知装置、６２…装置壁、６３…Ｘ線発生装置、６４…Ｘ線検出器アレイ、６５，６９…回転台、６６…Ｘ線遮蔽、６７…パイプライン、６８…核物質、７０…測定装置、７１…配管成分分析装置、８１…核物質検知装置。
【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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