特開 2023-65889 放射線検出器及び放射線の入射方位推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023065889

(43)【公開日】2023-05-15

(54)【発明の名称】放射線検出器及び放射線の入射方位推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/29 20060101AFI20230508BHJP

   G01T 1/20 20060101ALI20230508BHJP

【ＦＩ】

G01T1/29 C

G01T1/20 B

G01T1/20 E

G01T1/20 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021176290

(22)【出願日】2021-10-28

(71)【出願人】

【識別番号】505089614

【氏名又は名称】国立大学法人福島大学

(71)【出願人】

【識別番号】505374783

【氏名又は名称】国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(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】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100181722

【弁理士】

【氏名又は名称】春田 洋孝

(72)【発明者】

【氏名】鳥居 建男

(72)【発明者】

【氏名】眞田 幸尚

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 美雪

【テーマコード（参考）】

2G188

【Ｆターム（参考）】

2G188BB04

2G188BB05

2G188BB15

2G188BB18

2G188CC18

2G188CC23

2G188CC25

2G188CC28

2G188DD03

2G188DD30

2G188EE14

2G188EE25

2G188EE29

2G188EE37

(57)【要約】

【課題】放射線の入射方向を検出することができ、かつ、安価に小型軽量化を図ることが可能な放射線検出器を提供する。
【解決手段】放射線検出器１は、放射線を検出し、フラクタル構造を形成するように配列された複数の放射線センサ１０と、隣り合う放射線センサ１０の間を埋める放射線遮蔽材２０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線を検出し、フラクタル構造を形成するように配列された複数の放射線センサと、
隣り合う前記放射線センサの間を埋める放射線遮蔽材と、を備える放射線検出器。

【請求項2】

前記フラクタル構造のフラクタル次元が、１．５以上かつ２．５以下である請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項3】

複数の前記放射線センサは、それぞれ正四面体の外観を有し、
前記フラクタル構造は、シェルピンスキーの四面体である請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記放射線センサは、前記放射線を光に変換するシンチレーション材料からなるシンチレーション部と、前記シンチレーション部の表面に固定され、前記放射線を透過させ、かつ、前記光を検出する光検出部と、を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線検出器。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線検出器の複数の前記放射線センサにおいてそれぞれ得られた放射線の計数率に基づいて逆問題解析を行うことで、三次元空間における前記放射線の入射方向を推定する放射線の入射方位推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線検出器及び放射線の入射方位推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、放射線の一種であるＸ線を検出する放射線検出器が開示されている。この放射線検出器は、Ｘ線を光に変換するシンチレーション層と、シンチレーション層に結合されて光を検出する複数のシリコンフォトマルチプライヤ（ＳｉＰＭ）と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２５３０８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、放射能で汚染された屋内や宇宙空間などでは、様々な方向から放射線が入射してくる。このため、放射線検出器には、放射線の入射方向を検出できるものが求められている。
このような要求に対し、従来では、ピンホールカメラやコンプトンカメラなど放射線の入射方向をある程度の範囲で検出できる放射線検出器がある。ピンホールカメラでは、放射線を検出する検出器本体が、ピンホールが形成した遮蔽体の内部に収容される。遮蔽体は放射線を遮蔽する鉛などの材料からなるため、ピンホールカメラは重いという欠点を有する。一方、コンプトンカメラは、ピンホールカメラと比較して重量が軽いという利点を有するが、構造が複雑である上に、放射線の検出に要する放射線センサの数（チャンネル数）が多くなるため、高価となってしまう。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、放射線の入射方向を検出することができ、かつ、安価に小型軽量化を図ることが可能な放射線検出器及びこれを用いた放射線の入射方位推定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、以下の態様を含む。
〔１〕 放射線を検出し、フラクタル構造を形成するように配列された複数の放射線センサと、
隣り合う前記放射線センサの間を埋める放射線遮蔽材と、を備える放射線検出器。
〔２〕 前記フラクタル構造のフラクタル次元が、１．５以上かつ２．５以下である〔１〕に記載の放射線検出器。
〔３〕 複数の前記放射線センサは、それぞれ正四面体の外観を有し、
前記フラクタル構造は、シェルピンスキーの四面体である〔１〕または〔２〕に記載の放射線検出器。
〔４〕 前記放射線センサは、前記放射線を光に変換するシンチレーション材料からなるシンチレーション部と、前記シンチレーション部の表面に固定され、前記放射線を透過させ、かつ、前記光を検出する光検出部と、を備える〔１〕から〔３〕のいずれか一項に記載の放射線検出器。
〔５〕 〔１〕から〔４〕のいずれか一項に記載の放射線検出器の複数の前記放射線センサにおいてそれぞれ得られた放射線の計数率に基づいて逆問題解析を行うことで、三次元空間における前記放射線の入射方向を推定する放射線の入射方位推定方法。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、放射線の入射方向を検出でき、かつ、安価に小型軽量化を図ることが可能な放射線検出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る放射線検出器を、図１と異なる方向から見た斜視図である。

【図3】図１，２の放射線検出器から放射線遮蔽材を除いた状態を示す斜視図である。

【図4】図１～３の放射線検出器を構成する一つの放射線センサを示す斜視図である。

【図5】図１，２の放射線検出器に対する放射線の入射方向の例を示す図である。

【図6】図５において、放射線が第一入射方向Ｄ１から放射線検出器に入射した場合の複数の放射線センサの計数率の分布を示すグラフである。

【図7】図５において、放射線が第二入射方向Ｄ２から放射線検出器に入射した場合の複数の放射線センサの計数率の分布を示すグラフである。

【図8】γ線及びβ線のエネルギースペクトルの一例を示すグラフである。

【図9】γ線及びβ線を弁別して測定できることを説明するためのグラフである。

【図10】他の実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。

【図11】他の実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。

【図12】放射線センサに対するβ線の飛程を模式的に示す図であって、（ａ）は放射線センサが小さい場合を示し、（ｂ）は放射線センサが大きい場合を示している。

【図13】放射線センサに対するγ線の飛程を模式的に示す図であって、（ａ）は放射線センサが小さい場合を示し、（ｂ）は放射線センサが大きい場合を示している。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態について、図１～７を参照して説明する。
図１，２に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１は、複数の放射線センサ１０と、放射線遮蔽材２０と、を備える。

【0010】

各放射線センサ１０は、当該放射線センサ１０に入射する放射線（例えばγ線やβ線）を検出する。放射線センサ１０は、入射した放射線に応じて電気信号を出力する。図４に示すように、本実施形態の放射線センサ１０は、シンチレーション部１１と、光検出部１２と、を有するがこれに限定されない。放射線センサ１０は、例えば、半導体検出器によって構成されてもよい。
シンチレーション部１１は、放射線を光に変換するシンチレーション材料によって構成されている。シンチレーション部１１は、放射線センサ１０の外観をなしている。本実施形態では、シンチレーション部１１が正四面体に形成されていることで、放射線センサ１０が正四面体の外観を有する。

【0011】

光検出部１２は、シンチレーション部１１の表面に固定され、シンチレーション部１１において放出された光を検出する。具体的に、光検出部１２は、シリコンフォトマルチプライヤ（ＳｉＰＭ）であり、検出した光を電気信号に変換して当該電気信号を外部に出力する。光検出部１２は、放射線を透過させるように形成されている。光検出部１２は、例えば、放射線が透過する程度に薄く形成されている。
本実施形態において、光検出部１２は、正四面体とされたシンチレーション部１１の１つの平面（三角形の平面）に固定されている。また、光検出部１２は、同一のシンチレーション部１１に対して１つだけ設けられている。

【0012】

以上のように構成される本実施形態の放射線センサ１０においては、放射線が、シンチレーション部１１の表面に固定された光検出部１２を透過できる。これにより、放射線センサ１０では、三次元空間における全方位からの放射線を検出することができる。
また、本実施形態の放射線センサ１０は、シンチレーション部１１の表面に光検出部１２を固定した単純な構造であるため、容易に小型化できる。放射線センサ１０の小型化によりその軽量化も図ることができる。さらに、放射線センサ１０の小型化により、放射線センサ１０に入射する放射線の数を少なくしてパイルアップ（計数率の飽和）の発生を効果的に抑制することもできる。

【0013】

図示しないが、放射線センサ１０は、シンチレーション部１１及び光検出部１２を覆う被覆部をさらに備えることが好ましい。被覆部は、測定対象である放射線を透過させ、光を遮蔽する材料によって構成されている。被覆部は、例えばシンチレーション部１１及び光検出部１２の表面への塗布によって形成されてよい。また、被覆部は、例えばシンチレーション部１１及び光検出部１２を収容する筐体であってもよい。被覆部は、例えばアルミニウム箔などの薄い金属で形成されてもよい。
放射線センサ１０が被覆部を有することで、光検出部１２が対となる放射線センサ１０の外部からの光を検出することを防止できる。すなわち、対となる放射線センサ１０において入射した放射線を正しく検出することができる。

【0014】

図１～３に示すように、複数の放射線センサ１０は、フラクタル構造を形成するように配列されている。フラクタル構造とは、同じ形状かつ同じ大きさの放射線センサ１０を複数配置した全体の形状が、単体の放射線センサ１０と同じ形状となる構造（すなわち自己相似性を有する構造）である。フラクタル構造の具体例としては、例えば、シェルピンスキーの四面体や、メンガーのスポンジが挙げられるが、これに限定されない。複数の放射線センサ１０を配列したフラクタル構造のフラクタル次元は、２前後であることが好ましい。また、当該フラクタル次元は、例えば１．５以上かつ２．５以下であることが好ましく、これらの上限値及び下限値よりも２に近いことがさらに好ましい。

【0015】

本実施形態におけるフラクタル構造は、シェルピンスキーの四面体である。すなわち、各々正四面体とされた複数の放射線センサ１０は、その全体（放射線検出器１）の外観が正四面体となるように配列されている。シェルピンスキーの四面体におけるフラクタル次元は２である。

【0016】

図１～３に示す放射線検出器１では、４個の放射線センサ１０が、全体で正四面体の外観を有する１個のセンサユニット５を構成するように配列されている。また、４個のセンサユニット５が、全体で正四面体の外観を有するように配列されている。すなわち、図１～３に示す放射線検出器１は、１６個の放射線センサ１０を有する。

【0017】

放射線遮蔽材２０は、フラクタル構造を形成するように配列された複数の放射線センサ１０において隣り合う放射線センサ１０の間を埋める。言い換えれば、放射線遮蔽材２０は、複数の放射線センサ１０によって自己相似の形状に形成された構造体の内側の空隙あるいは空間を埋める。これにより、フラクタル構造を形成するように配列された各放射線センサ１０の表面のうち、隣り合う他の放射線センサ１０に対向する領域（平面）が、放射線遮蔽材２０によって覆われる。
放射線遮蔽材２０には、放射線の遮蔽性能が高い高密度金属（例えばタングステン、タングステン合金、鉛など）を用いることが好ましい。
本実施形態の放射線検出器１では、フラクタル構造がシェルピンスキーの四面体であるため、複数の放射線センサ１０によって自己相似の形状に形成された構造体の内側の空隙あるいは空間は、一つに繋がっている。このため、図１，２では、放射線遮蔽材２０が放射線検出器１の表面において複数箇所に分かれた状態で露出しているが、実際には放射線遮蔽材２０は一つにまとまっている。

【0018】

このように構成された放射線検出器１では、各放射線センサ１０の表面のうち他の放射線センサ１０に対向しない領域だけが露出する。他の放射線センサ１０に対向しない各放射線センサ１０の領域は、放射線検出器１の外側に向く露出面である。図１，２に示す放射線検出器１では、その正四面体の頂点に対応する４個の放射線センサ１０（１０－１，１０－６，１０－１１，１０－１６）の３つの面が上記の露出面に該当する。また、当該正四面体の頂点に対応しないが正四面体の辺に対応する放射線センサ１０（１０－２～１０－５，１０－７～１０－１０，１０－１２～１０－１５）の２つの面が上記の露出面に該当する。
この放射線検出器１では、各放射線センサ１０の露出面から入射する放射線を検出することができる。

【0019】

以上のように構成される本実施形態の放射線検出器１では、三次元空間における放射線の入射方向を検出することができる。以下、この点について説明する。

【0020】

例えば図５に示すように、放射線が二つの異なる方向（第一、第二入射方向Ｄ１，Ｄ２から放射線検出器１に入射する場合を考える。第一入射方向Ｄ１は、上方から下方へ放射線検出器１の上端（放射線センサ１０－１）に向かう方向である。第二入射方向Ｄ２は、放射線検出器１の側辺（４個の放射線センサ１０－１，１０－４，１０－１３，１０－１６が並ぶ辺）に向かう方向である。

【0021】

図６は、放射線が第一入射方向Ｄ１から放射線検出器１に入射した場合の複数の放射線センサ１０の計数率の分布を示すグラフである。また、図７は、放射線が第二入射方向Ｄ２から放射線検出器１に入射した場合の複数の放射線センサ１０の計数率の分布を示すグラフである。図６，７の各グラフにおけるセンサ番号（１，２，３…，１６）は、それぞれ図１～３，５に示す放射線センサ１０の枝番号（１０－１，１０－２，１０－３…，１０－１６）に対応している。

【0022】

放射線が第一入射方向Ｄ１から放射線検出器１に入射する場合、図６に示すように、第一入射方向Ｄ１から見た放射線センサ１０の露出面積が大きい程、放射線センサ１０における計数率が大きくなることが分かる。
具体的に、第一入射方向Ｄ１から見た放射線センサ１０の露出面積は、放射線検出器１の上端に位置する放射線センサ１０－１が最も大きい（露出面が３つである）。このため、当該放射線センサ１０－１における計数率が最も大きい。

【0023】

次いで、放射線検出器１の上端（頂点）から延びる３つの辺に沿って位置する放射線センサ１０－２～１０－６，１０－９，１０－１１，１０－１３，１０－１６（図１，２参照）の露出面積が大きい（露出面が２つである）。このため、これら放射線センサ１０－２～１０－６，１０－９，１０－１１，１０－１３，１０－１６における計数率が放射線センサ１０－１に次いで大きい。
そして、放射線検出器１の下端に位置する３つの辺に沿って位置し、かつ、正四面体の頂点と関連しない放射線センサ１０－７，１０－８，１０－１０，１０－１２，１０－１４，１０－１５（図１，２参照）の露出面積が最も小さい（露出面が１つである）。このため、これら放射線センサ１０－７，１０－８，１０－１０，１０－１２，１０－１４，１０－１５における計数率が最も小さい。
以上により、図６に示すような複数の放射線センサ１０の計数率の分布が得られる。

【0024】

一方、放射線が第二入射方向Ｄ２から放射線検出器１に入射する場合、図７に示すように、第二入射方向Ｄ２から見た放射線センサ１０の露出面積が大きい程、放射線センサ１０における計数率が大きくなることが分かる。
具体的に、第二入射方向Ｄ２から見た放射線センサ１０の露出面積は、第二入射方向Ｄ２側に向く放射線検出器１の側辺に沿って位置する放射線センサ１０－１，１０－４，１０－１３，１０－１６（図１，２参照）の露出面積が最も大きい（露出面が２つである）。このため、これら放射線センサ１０－１，１０－４，１０－１３，１０－１６における計数率が最も大きい。

【0025】

次いで、上記した放射線検出器１の側辺に連なる２つの平面に位置し、前記側辺と関連しない放射線センサ１０－２，１０－３，１０－５，１０－６，１０－８，１０－９，１０－１１，１０－１２，１０－１４，１０－１５の露出面積が大きい（露出面が１つである）。このため、これらの放射線センサ１０－２，１０－３，１０－５，１０－６，１０－８，１０－９，１０－１１，１０－１２，１０－１４，１０－１５における計数率は、放射線センサ１０－１，１０－４，１０－１３，１０－１６に次いで大きい。
残りの放射線センサ１０－７，１０－１０は、第二入射方向Ｄ２から見えない位置にあるため、これら放射線センサ１０－７，１０－１０における計数率が最も小さい。
以上により、図７に示すような複数の放射線センサ１０の計数率の分布が得られる。

【0026】

図６，７に示したように、放射線検出器１に対する放射線の入射方向が異なると、複数の放射線センサ１０の計数率の分布が変化することが分かる。したがって、本実施形態の放射線検出器１では、計測された複数の放射線センサ１０の計数率の分布に基づいて、三次元空間における放射線の入射方向を検出することができる。

【0027】

次に、本実施形態の放射線検出器１を用いた放射線の入射方位推定方法について説明する。
放射線の入射方位推定方法では、放射線検出器１の複数の放射線センサ１０においてそれぞれ得られた放射線の計数率に基づいて逆問題解析を行うことで、三次元空間における放射線の入射方向を推定する。
具体的には、例えば、下記に示す方程式の逆問題を解くことで、入射方向を推定する。

【0028】

【数1】

【0029】

上記方程式において、Ｃｉ（ｉ＝１，２，・・・，１６）は各放射線センサ１０（１０－１～１０－１６）において計測される計数率である。ｉは放射線センサ１０のセンサ番号（枝番号）に対応している。θ及びζは、放射線検出器１への放射線の入射方向を示す角度であり、極座標系において放射線検出器１を中心として互いに直交する方向の角度である。φは、入射角度θ及びζをパラメータとしたフラックス（放射線の粒子束）である。Ｒｉ（ｉ＝１，２，・・・，１６）は、各放射線センサ１０の応答関数であり、モンテカルロ計算で予め求められるものである。
上記方程式は、各放射線センサ１０の計数率Ｃｉが、放射線の入射角度θ，ζ毎のフラックスφの積分値であることを示している。

【0030】

放射線の入射方位推定方法では、複数の放射線センサ１０において計測された放射線の計数率Ｃｉに基づいて、上記方程式の逆問題を解くことで、放射線検出器１への放射線の入射角度θ、ζ及びフラックスφが求められる。これにより、三次元空間における放射線検出器１への放射線の入射方向を推定することができる。
なお、逆問題を解く際には、例えばアンフォールディング計算や深層学習（ディープラーニング）を用いてよい。この場合には、複数の放射線の入射方向を推定するほか、放射線源の位置を推定することができる。

【0031】

以上説明したように、本実施形態の放射線検出器１では、複数の放射線センサ１０がフラクタル構造を形成するように配置されている。これにより、放射線センサ１０の数を少なく抑えても、放射線の入射方向を検出することができる。そして、放射線センサ１０の数を少なく抑えることで、小型かつ安価な放射線検出器１を提供することが可能となる。
また、複数の放射線センサ１０がフラクタル構造を形成するように配置されていることで、放射線センサ１０の間を埋める放射線遮蔽材２０の量を従来のピンホールカメラよりも小さく抑えることが可能となる。これにより、放射線検出器１の軽量化を図ることができる。

【0032】

また、本実施形態の放射線検出器１では、複数の放射線センサ１０を配列するフラクタル構造のフラクタル次元が、１．５以上かつ２．５以下の範囲に収まっている。フラクタル次元が１．５以上であることで、三次元空間における全方位からの放射線を効率よく検出することが可能となる。また、フラクタル次元が２．５以下であることで、フラクタル構造による放射線検出器１の構造を単純化することが可能となる。例えば、少ないチャンネル数（放射線センサ１０の数）で全方位からの放射線を検出することができる。複数の放射線センサ１０の形状が同じであることで、放射線に対する放射線センサ１０の応答特性も同じであるため、放射線検出器１の製造、放射計数率等の信号データ処理、逆問題解析もシンプル化しやすい、という利点もある。

【0033】

また、本実施形態の放射線検出器１では、複数の放射線センサ１０がそれぞれ正四面体の外観を有する。その上で、複数の放射線センサ１０を配列するフラクタル構造が、シェルピンスキーの四面体である。これにより、フラクタル構造のフラクタル次元が２となるため、最低限のチャンネル数（放射線センサ１０の数）で全方位からの放射線を検出することができる。

【0034】

また、本実施形態の放射線検出器１において、各放射線センサ１０の光検出部１２は放射線を透過するように構成されている。これにより、光検出部１２が放射線センサ１０の露出面に相当するシンチレーション部１１の表面に配置されていても、放射線を検出することができる。

【0035】

また、本実施形態の放射線検出器１では、放射線の種類に応じたエネルギーの差を利用して、複数種類の放射線、具体的にはγ線とβ線とを弁別して測定することも可能であるし、また、放射線源から直接発せられて放射線検出器１に入射する直達線と、周りに散乱して放射線検出器１に入射する散乱線とを弁別して測定することも可能である。すなわち、各種類の放射線の入射方向を個別に検出することもできる。以下、この点について図８、図９を参照して説明する。

【0036】

図８は、γ線及びβ線のエネルギースペクトルを示すグラフである。図８のグラフにおいては、γ線核種（Cs137、Ba137m）が出すγ線のエネルギースペクトルと、β線核種（Sr90、Y90）が出すβ線のエネルギースペクトルと、が示されている。図８のグラフの縦軸は、放射線検出器１（放射線センサ１０）に入射した放射線の量（入射した放射線に応じてシンチレーション部１１で発光した光の数）に対応している。図８のグラフにおいて、測定されるβ線核種（Y90）のβ線エネルギーには、β線核種（Sr90）が崩壊してできるβ線核種（Y90）のβ線エネルギーが含まれている。

【0037】

図８に示すように、放射線のエネルギースペクトルの特性は、γ線とβ線とで大きく異なる。例えば、γ線（Cs137の崩壊によってできるBa137m）については０．８ＭｅＶ以上のエネルギーが測定されないが、β線（Y90）については０．８ＭｅＶ以上のエネルギーも測定される。なお、β線（Sr90）については０．８ＭｅＶ以上のエネルギーは測定されない。このことから、γ線（Cs137の崩壊によってできるBa137m）とβ線（Y90）との特性の違いを利用し、例えば、放射線検出器１（放射線センサ１０）において測定するエネルギーレンジを０．８ＭｅＶ以下とすることで、γ線を測定することができる。また、放射線検出器１（放射線センサ１０）において測定するエネルギーレンジを０．８ＭｅＶ以上とすることで、β線を測定することができる。すなわち、γ線とβ線とを弁別して測定することができ、同様に直達線と散乱線についてもエネルギー差を利用して弁別することができる。直達線と散乱線を弁別することでより高精度に入射方向を推定することができる。

【0038】

また、上記したγ線とβ線とのエネルギースペクトルの特性の違いを考慮し、例えば、放射線検出器１（放射線センサ１０）において測定される計数率を利用してγ線とβ線とを弁別して測定することもできる。具体的には、エネルギーが０．０ＭｅＶ以上（全エネルギーレンジ）における計数率C_totalと、エネルギーが０．８ＭｅＶ以上における計数率C_highとの比（C_high／C_total）を用いる。そして、図９に例示するように、全エネルギーレンジにおける計数率C_totalと、計数率の比（C_high／C_total）との関係を求める。計数率の比（C_high／C_total）が小さい範囲では、γ線が起因となる事象（γ線事象）が顕著に表れる。計数率の比（C_high／C_total）が大きい範囲では、β線が起因となる事象（β線事象）が顕著に表れる。したがって、計数率の比（C_high／C_total）を利用することで、γ線とβ線とを弁別して測定することが可能となる。

【0039】

なお、γ線とβ線とを弁別して測定する手法は、上記のものに限られない。例えば、図１２，１３に示すように、γ線及びβ線の飛程の違いを利用することで、γ線とβ線とを弁別して測定できるようにしてもよい。以下、この点について説明する。
図１２に示すように、放射線センサ１０に入射したβ線は、放射線センサ１０の表面あるいは表面近傍において停止する。一方、図１３に示すように、放射線センサ１０に入射したγ線は、放射線センサ１０の内部に到達したり放射線センサ１０を貫通したりする。すなわち、β線の飛程はγ線の飛程よりも短い。

【0040】

このようなγ線及びβ線の飛程の違いを利用するためには、放射線センサ１０の大きさが異なる２種類の放射線検出器１を用いる。図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、放射線センサ１０の表面あるいは表面近傍において停止するβ線の放射線量は、２種類の放射線検出器１の間で放射線センサ１０の表面積に比例する。一方、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、放射線センサ１０の内部に到達したり放射線センサ１０を貫通したりするγ線の放射線量は、２種類の放射線検出器１の間で放射線センサ１０の体積に比例する。したがって、２種類の放射線検出器１で検出された放射線量の比例関係を求めることで、γ線とβ線とを弁別して測定することができる。なお、図１２、１３においては、β線、γ線を示す線の本数が多い程、放射線センサ１０に対応するβ線、γ線の放射線量が多いことを示している。

【0041】

以上、本発明による実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0042】

上記した実施形態では、正四面体の放射線センサ１０を１６個使用して、シェルピンスキーの四面体を構成しているが、例えば図１０に示すように、より多くの数の放射線センサ１０を使ってシェルピンスキーの四面体を構成してもよい。すなわち、放射線検出器におけるフラクタル構造の段数を増やしてもよい。フラクタル構造の段数（放射線センサ１０の数）を増やすことで、線量が低い放射線であっても、放射線検出器１によって検出することができる。また、フラクタル構造の段数を増やしても、その幾何学的な配置は同様であるため、放射線の計数率等のデータ処理や逆問題解析も複雑化しにくい。

【0043】

また、上記した実施形態において、放射線検出器は、フラクタル構造を形成するように複数の放射線センサを配列した構造体を１つだけ備えているが、例えば複数備えてもよい。放射線検出器が当該構造体を複数備える場合、例えば図１１に示すように、四面体に形成された複数（図示例では２つ）の構造体２の向きあるいは角度を互いに変えてもよい。この場合には、放射線検出器に対する放射線の入射角度の分解能の向上を図ることができる。

【符号の説明】

【0044】

１ 放射線検出器
１０ 放射線センサ
１１ シンチレーション部
１２ 光検出部
２０ 放射線遮蔽材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】