特許 6642871 放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6642871

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 7/00 20060101AFI20200130BHJP

   G01T 1/24 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   G01T7/00 A

   G01T1/24

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-48147(P2016-48147)

(22)【出願日】2016年3月11日

(65)【公開番号】特開2017-161444(P2017-161444A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2019年1月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】710002462

【氏名又は名称】セイコー・イージーアンドジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】板津 英輔

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２７９９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２５６８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８４０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７５６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２０２１７４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ ７／００

Ｇ０１Ｔ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出部と、
前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、
前記検出部および前記伝熱部を収容するクライオスタットと、
前記クライオスタットにおいて前記検出部が収容される部位と前記部位を取り囲むように配置される遮蔽体において前記部位が挿入される孔部との間に装着される振動吸収部材と、
を備える、
ことを特徴とする放射線検出器。

【請求項2】

検出部と、
前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、
前記検出部および前記伝熱部を収容するクライオスタットと、
前記クライオスタットにおいて前記伝熱部が収容される第１部位と前記クライオスタットにおいて前記検出部が収容される第２部位を取り囲むように配置される遮蔽体において前記第１部位が挿入される孔部との間に装着される振動吸収部材と、
を備える、
ことを特徴とする放射線検出器。

【請求項3】

検出部と、
前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、
前記検出部および前記伝熱部を収容するクライオスタットと、
前記クライオスタットにおいて前記伝熱部が収容される部位に設けられる固定部材と、
前記伝熱部を冷却する冷却部において前記固定部材を支持する支持部と、
前記固定部材と前記支持部との間に装着される振動吸収部材と、
を備える、
ことを特徴とする放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、放射線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液体窒素または冷凍機による冷却が必要な放射線検出器において、液体窒素の沸騰または冷凍機の作動に起因する振動を伝達する部位を合金の制振材料により形成することで、マイクロフォニックノイズを低減する放射線検出器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２６０２６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記従来技術に係る放射線検出器によれば、放射線検出器において振動を伝達する部位を、汎用の材料から換えて特別な制振材料により形成する必要があり、構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。また、放射線検出器を形成する材料には、振動減衰性に加えて、真空保持性、形状多様性、加工容易性、および溶接容易性などが必要とされることから、制振材料として合金を用いているので、振動減衰性を向上させることが難しいという問題が生じる。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、振動減衰性を簡易に向上させることによって、マイクロフォニックノイズを低減することが可能な放射線検出器を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る放射線検出器は、検出部と、前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、前記検出部および前記伝熱部を収容するクライオスタットと、前記クライオスタットにおいて前記検出部が収容される部位と前記部位を取り囲むように配置される遮蔽体において前記部位が挿入される孔部との間に装着される振動吸収部材と、を備える。

【0007】

（２）本発明の一態様に係る放射線検出器は、検出部と、前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、前記検出部および前記伝熱部を収容するクライオスタットと、前記クライオスタットにおいて前記伝熱部が収容される第１部位と前記クライオスタットにおいて前記検出部が収容される第２部位を取り囲むように配置される遮蔽体において前記第１部位が挿入される孔部との間に装着される振動吸収部材と、を備える。

【0008】

（３）本発明の一態様に係る放射線検出器は、検出部と、前記検出部に熱的に接続される伝熱部と、前記検出部および前記伝熱部を収容するクライオスタットと、前記クライオスタットにおいて前記伝熱部が収容される部位に設けられる固定部材と、前記伝熱部を冷却する冷却部において前記固定部材を支持する支持部と、前記固定部材と前記支持部との間に装着される振動吸収部材と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

上記（１）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、クライオスタットにおいて検出部が収容される部位は、周辺環境からの振動の影響を受け難い遮蔽体と振動吸収部材によって結合されるので、検出部に音響的振動が伝達されることを抑制することができる。例えば、クライオスタットに収容される伝熱部を冷却する液体窒素の沸騰または冷凍機の作動に起因する振動、もしくは周辺環境の振動などが検出部に伝達されることを抑制して、検出部の分解能を向上させることができる。
振動吸収部材は、クライオスタットにおいて検出部が収容される部位と遮蔽体の孔部との間に装着されるので、既存の放射線検出器の内部構成および遮蔽体の構成を変更すること無しに、所望の振動減衰性を確保することができる。

【0011】

上記（２）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、クライオスタットにおいて伝熱部が収容される第１部位は、周辺環境からの振動の影響を受け難い遮蔽体と振動吸収部材によって結合されるので、検出部に音響的振動が伝達されることを抑制することができる。例えば、クライオスタットに収容される伝熱部を冷却する液体窒素の沸騰または冷凍機の作動に起因する振動、もしくは周辺環境の振動などが検出部に伝達されることを抑制して、検出部の分解能を向上させることができる。
振動吸収部材は、クライオスタットにおいて伝熱部が収容される第１部位と遮蔽体の孔部との間に装着されるので、既存の放射線検出器の内部構成および遮蔽体の構成を変更すること無しに、所望の振動減衰性を確保することができる。

【0012】

上記（３）に記載の態様に係る放射線検出器によれば、クライオスタットにおいて伝熱部が収容される部位は、振動源である冷却部と振動吸収部材によって結合されるので、検出部に音響的振動が伝達されることを抑制することができる。例えば、クライオスタットに収容される伝熱部を冷却する液体窒素の沸騰または冷凍機の作動に起因する冷却部の振動、もしくは周辺環境の振動などが検出部に伝達されることを抑制して、検出部の分解能を向上させることができる。
振動吸収部材は、クライオスタットの固定部材と冷却部の支持部との間に装着されるので、既存の放射線検出器の内部構成および冷却部の構成を変更すること無しに、所望の振動減衰性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る放射線検出器の構成図である。

【図2】図１に示す放射線検出器のクライオスタットにおいて検出部を収容する部位を拡大して示す図である。

【図3】図１に示す放射線検出器のクライオスタットにおいて伝熱部を収容する部位を拡大して示す図である。

【図4】本発明の実施形態の第１変形例に係る放射線検出器の構成図である。

【図5】図４に示す放射線検出器のクライオスタットにおいて伝熱部を収容する部位を拡大して示す図である。

【図6】本発明の実施形態の第２変形例に係る放射線検出器の構成図である。

【図7】本発明の実施形態の第３変形例に係る放射線検出器の構成図である。

【図8】図７に示す放射線検出器のデュワーにおいて冷凍機の冷却部を収容する部位を拡大して示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態に係る放射線検出器について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態による放射線検出器１０は、図１および図２に示すように、箱型の放射線遮蔽体１１の内部において試料または線源から放出される放射線を検出する。
放射線検出器１０は、例えばゲルマニウム半導体検出器またはシリコン半導体検出器などの半導体検出器である。

【0016】

放射線検出器１０は、例えば垂直型のクライオスタット２１を備えている。クライオスタット２１の先端部には、放射線の入射窓を有するエンドキャップハウジング２１ａが設けられている。エンドキャップハウジング２１ａの内部の真空領域には、放射線に対して有感なゲルマニウム結晶またはシリコン結晶などの半導体結晶２２が保持されている。半導体結晶２２は、放射線検出器１０の検出部１０ａを構成している。
半導体結晶２２に形成された結晶電極は、保護カバー２３によって覆われた電荷型前置増幅器２４に接続されている。電荷型前置増幅器２４は、半導体結晶２２に入射した放射線のエネルギーに対応する波高値を有する出力信号パルスを、外部に露出した出力端子から出力する。

【0017】

放射線遮蔽体１１は、放射線検出器１０のエンドキャップハウジング２１ａと、測定対象である試料または線源を保持する容器を内部に収容して、放射線検出器１０の検出部１０ａをバックグラウンド放射線から遮蔽する。放射線遮蔽体１１の形状は、複数の部材によって構成された箱型に形成されている。放射線遮蔽体１１は、例えば、鉛を有する鉛遮蔽部と、鉛遮蔽部の表面を被覆するように設けられた鋼材からなる鋼材遮蔽部と、鋼材遮蔽部の表面を被覆する腐食防止用などの非導電性の塗膜と、を備えている。放射線遮蔽体１１は、例えば、無酸素銅からなる第１内張と、アクリルなどの樹脂からなる第２内張とを、内面上に備えている。
放射線遮蔽体１１には、放射線検出器１０のエンドキャップハウジング２１ａが挿入される貫通孔１１ａが形成されている。

【0018】

放射線検出器１０は、エンドキャップハウジング２１ａおよび保護カバー２３に装着される第１振動吸収部材２５を備えている。第１振動吸収部材２５は、エンドキャップハウジング２１ａおよび保護カバー２３の各外面と放射線遮蔽体１１の貫通孔１１ａの内面との間に配置される。第１振動吸収部材２５は、例えばゲル状のシリコン樹脂などである。第１振動吸収部材２５の針入度は、例えば５０から３００程度である。

【0019】

放射線検出器１０のクライオスタット２１は、検出部１０ａに熱的に接続される伝熱部１０ｂを内部に収容している。伝熱部１０ｂは、デュワー２６の内部に貯溜される液体窒素に浸漬される銅からなる冷却棒および伝熱部材などを備えている。伝熱部１０ｂは、検出部１０ａを熱的な接触により冷却する。伝熱部１０ｂは、例えば鉛直方向に伸びるクライオスタット２１の内部において、検出部１０ａから鉛直方向下方に向かい伸びるように配置されている。

【0020】

デュワー２６は、図３に示すように、デュワー２６の内部に通じる開口部２７ａが形成されたデュワーフランジ２７を備えている。デュワーフランジ２７の開口部２７ａには、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位の少なくとも一部が挿入されている。
デュワーフランジ２７には、クライオスタット２１を支持するための支持部２８が、例えばボルトなどの締結部材２８ａによって固定されている。支持部２８の形状は、例えば円環状に形成されている。支持部２８の内周面と、支持部２８に挿入されるクライオスタット２１との間には、デュワー２６の内部とクライオスタット２１との間の気密を封止するためのガスケット２９が配置されている。ガスケット２９は、例えば、所望の振動吸収性を有する材質によって形成されてもよい。

【0021】

支持部２８は、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂに設けられる固定部材３０を支持する。クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂは、エンドキャップハウジング２１ａよりも細く形成されている。固定部材３０は、例えば円環状に形成された金具などである。クライオスタット２１は、伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂの少なくとも一部が支持部２８およびデュワーフランジ２７の開口部２７ａに挿入された状態で固定部材３０が支持部２８に載置されることによって支持される。

【0022】

放射線検出器１０は、クライオスタット２１の固定部材３０と、デュワーフランジ２７に固定された支持部２８との間に第２振動吸収部材３１を備えている。第２振動吸収部材３１は、例えばゲル状のシリコン樹脂などである。第２振動吸収部材３１の針入度は、例えば５０から３００程度である。第２振動吸収部材３１の針入度は、例えば第１振動吸収部材２５の針入度と同等または第１振動吸収部材２５の針入度よりも小さく設定されてもよい。

【0023】

放射線遮蔽体１１は、架台４１に載置されている。架台４１は、腐食防止用などの非導電性の塗膜によって被覆された表面を有する鋼材などによって箱型に形成されている。架台４１は、デュワー２６を内部に収容している。
架台４１は、ベース４２に載置されている。ベース４２の形状は、腐食防止用などの非導電性の塗膜によって被覆された表面を有する鋼材などによって板状に形成されている。ベース４２は、表面上に載置された架台４１を支持する。

【0024】

架台４１の内部において、アルミニウムなどの金属によって板状に形成された検出器台４３は、表面上に載置された振動吸収部材４４および遮蔽部材４５を介してデュワー２６を支持する。第３振動吸収部材４４は、例えばゲル状のシリコン樹脂などである。第３振動吸収部材４４の針入度は、例えば５０から３００程度である。遮蔽部材４５は、電気的な絶縁性と放射線に対する遮蔽性とを有するシート状に形成されている。
高さ調整機構４６は、検出器台４３の鉛直方向の高さ位置を調整可能である。
スライド機構４７は、検出器台４３の水平方向のスライド移動によって、放射線検出器１０のデュワー２６を架台４１の内部に搬入および内部から搬出する。

【0025】

上述したように、本実施の形態による放射線検出器１０によれば、クライオスタット２１において検出部１０ａが収容されるエンドキャップハウジング２１ａは、周辺環境からの振動の影響を受け難い放射線遮蔽体１１と第１振動吸収部材２５によって結合されるので、検出部１０ａに音響的振動が伝達されることを抑制することができる。例えば、クライオスタット２１に収容される伝熱部１０ｂを冷却する液体窒素の沸騰などに起因する振動、もしくは周辺環境の振動などが検出部１０ａに伝達されることを抑制して、検出部１０ａの分解能を向上させることができる。
第１振動吸収部材２５は、エンドキャップハウジング２１ａおよび保護カバー２３と放射線遮蔽体１１の貫通孔１１ａとの間に装着されるので、既存の放射線検出器１０の内部構成および放射線遮蔽体１１の構成を変更すること無しに、所望の振動減衰性を確保することができる。

【0026】

クライオスタット２１において伝熱部１０ｂが収容される部位２１ｂは、振動源であるデュワー２６と第２振動吸収部材３１によって結合されるので、検出部１０ａに音響的振動が伝達されることを抑制することができる。例えば、クライオスタット２１に収容される伝熱部１０ｂを冷却する液体窒素の沸騰に起因するデュワー２６の振動、もしくは周辺環境の振動などが検出部１０ａに伝達されることを抑制して、検出部１０ａの分解能を向上させることができる。
第２振動吸収部材３１は、クライオスタット２１の固定部材３０とデュワー２６の支持部２８との間に装着されるので、既存の放射線検出器１０の内部構成およびデュワー２６の構成を変更すること無しに、所望の振動減衰性を確保することができる。

【0027】

なお、上述した実施の形態において、放射線検出器１０は、エンドキャップハウジング２１ａおよび保護カバー２２ａに装着される第１振動吸収部材２５を備えるとしたが、これに限定されない。
上述した実施形態の第１変形例において、放射線検出器１０は、図４および図５に示すように、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂに装着される第４振動吸収部材５１を備えてもよい。放射線検出器１０のエンドキャップハウジング２１ａおよび保護カバー２２ａは、放射線遮蔽体１１の貫通孔１１ａから放射線遮蔽体１１の内部に突出するように配置されている。クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂは、放射線遮蔽体１１の貫通孔１１ａに挿入されている。第４振動吸収部材５１は、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂの外面と放射線遮蔽体１１の貫通孔１１ａの内面との間に配置される。第４振動吸収部材５１は、例えばゲル状のシリコン樹脂などである。第４振動吸収部材５１の針入度は、例えば５０から３００程度である。
保護カバー２３の下面２３ａと放射線遮蔽体１１の内側底面１１ｂとの間には、所定の間隔が設けられていることによって、エンドキャップハウジング２１ａに試料の容器が載置された場合などにおけるエンドキャップハウジング２１ａおよび保護カバー２３の所定の沈み込みを許容している。

【0028】

第１変形例によれば、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂが収容される部位２１ｂは、周辺環境からの振動の影響を受け難い放射線遮蔽体１１と第４振動吸収部材５１によって結合されるので、検出部１０ａに音響的振動が伝達されることを抑制することができる。第４振動吸収部材５１は、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂが収容される部位２１ｂと放射線遮蔽体１１の貫通孔１１ａとの間に装着されるので、既存の放射線検出器１０の内部構成および放射線遮蔽体１１の構成を変更すること無しに、所望の振動減衰性を確保することができる。

【0029】

なお、上述した実施の形態において、デュワー２６の内部に貯溜される液体窒素は、クライオスタット２１に収容される伝熱部１０ｂを冷却するとしたが、これに限定されない。
上述した実施形態の第２変形例において、デュワー２６の内部に貯溜される液体窒素は、電気冷却装置６０によって冷却されてもよい。電気冷却装置６０は、図６に示すように、液体窒素が貯留されるデュワー２６の本体と、デュワーフランジ２７との間に配置されている。クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂの少なくとも一部は、順次、支持部２８、デュワーフランジ２７、および電気冷却装置６０を介して、デュワー２６の本体の内部に挿入されている。
第２変形例によれば、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂが収容される部位２１ｂは、振動源であるデュワー２６および電気冷却装置６０と第２振動吸収部材３１によって結合されるので、検出部１０ａに音響的振動が伝達されることを抑制することができる。例えば、クライオスタット２１に収容される伝熱部１０ｂを冷却する液体窒素の沸騰または電気冷却装置６０の作動に起因する振動、もしくは周辺環境の振動などが検出部１０ａに伝達されることを抑制して、検出部１０ａの分解能を向上させることができる。

【0030】

なお、上述した実施の形態において、放射線検出器１０は、デュワー２６の内部に貯溜される液体窒素を冷却する冷凍機７０を備える場合には、冷凍機７０とデュワー２６との間に配置される第５振動吸収部材７１を備えてもよい。
上述した実施形態の第３変形例において、放射線検出器１０は、図７および図８に示すように、デュワー２６の上部に装着される冷凍機７０を備えている。冷凍機７０は、例えば、スターリング型パルス管冷凍機である。冷凍機７０は、架台７２に載置されている。架台７２は、放射線遮蔽体１１とともにベース４２に載置されている。架台７２は、デュワー２６を内部に収容している。
冷凍機７０の冷却部７３は、支持部２８の貫通孔２８ｂおよびデュワーフランジ２７の開口部２７ａに挿入されることによってデュワー２６の内部に収容されている。冷却部７３は、コールドヘッドおよび蓄冷器などを備えている。
第５振動吸収部材７１は、冷凍機７０の冷却部７３の外面と、支持部２８の貫通孔２８ｂおよびデュワーフランジ２７の開口部２７ａの各々の内面との間に配置されている。第５振動吸収部材７１は、例えばゲル状のシリコン樹脂などである。第５振動吸収部材７１の針入度は、例えば５０から３００程度である。
第３変形例によれば、デュワー２６は振動源である冷凍機７０と第５振動吸収部材７１によって結合されるので、デュワー２６を介して検出部１０ａに音響的振動が伝達されることを抑制することができる。

【0031】

なお、図７に示す第３変形例の放射線検出器１０では、クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂは、水平方向に伸びて、放射線遮蔽体１１の側面に設けられた貫通孔１１ｃに挿入されている。伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂは、デュワー２６の側面に設けられた開口部からデュワー２６の内部に収容されている。クライオスタット２１のエンドキャップハウジング２１ａは、放射線遮蔽体１１の内部において鉛直方向の上方に向かって伸びるように配置されている。クライオスタット２１において伝熱部１０ｂを収容する部位２１ｂの外面と放射線遮蔽体１１の貫通孔１１ｃの内面との間には、第４振動吸収部材５１が配置されている。

【0032】

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0033】

１０…放射線検出器、１０ａ…検出部、１０ｂ…伝熱部、１１…放射線遮蔽体、１１ａ…貫通孔、２１…クライオスタット、２１ａ…エンドキャップハウジング、２３…保護カバー、２５…第１振動吸収部材、２６…デュワー、２７…デュワーフランジ、２８…支持部、２９…ガスケット、３０…固定部材、３１…第２振動吸収部材、４１…架台、４３…検出器台、４４…第３振動吸収部材、４５…遮蔽部材、５１…第４振動吸収部材、６０…電気冷却装置、７０…冷凍機、７１…第５振動吸収部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】