特許 7578536 検出器及び放射線モニタ

(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】

(24)【登録日】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】検出器及び放射線モニタ

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20241029BHJP

   G01T 1/16 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

G01T1/20 C

G01T1/20 B

G01T1/16 A

G01T1/20 H

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021073504

(22)【出願日】2021-04-23

(65)【公開番号】P2022167602

(43)【公開日】2022-11-04

【審査請求日】2024-02-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】田所 孝広

(72)【発明者】

【氏名】畠山 修一

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 徹

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 敬介

(72)【発明者】

【氏名】小泉 湧希

【審査官】坂上 大貴

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／００－１／１６

１／１６７－７／１２

Ｓｃｏｐｕｓ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射する放射線の放射線量に対応するフォトンを発生する放射線発光材料により構成され、前記フォトンが出射する出射側端面を備えるセンサと、
前記センサで発生した前記フォトンを散乱させる散乱体と、
前記センサの前記出射側端面に対向するように入射口が配置され、前記散乱体で散乱した前記フォトンを、前記入射口を通じて光電変換器に伝送する光ファイバと、を備える
ことを特徴とする検出器。

【請求項2】

前記センサの前記出射側端面と、前記光ファイバの前記入射口との間に空隙を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。

【請求項3】

前記散乱体は、前記センサの前記出射側端面に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項4】

前記散乱体は、前記センサの前記出射側端面のうち、前記光ファイバの前記入射口を前記出射側端面に投影した部分以外の前記出射側端面に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項5】

前記散乱体は、少なくとも前記センサの前記出射側端面を含むように、前記センサの内部に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項6】

前記散乱体は、前記センサの内部の一部に配置される
ことを特徴とする請求項５に記載の検出器。

【請求項7】

前記散乱体は、前記フォトンの波長よりも小さい粒子により構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項8】

前記散乱体は、前記センサの全体に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項9】

前記散乱体は、前記放射線発光材料の多結晶体により構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項10】

前記散乱体は、結晶欠陥を有する前記放射線発光材料の単結晶により構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項11】

前記散乱体は、不純物を有する前記放射線発光材料により構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項12】

前記散乱体は、等方散乱を生じさせる散乱体である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項13】

前記センサの前記出射側端面と、前記光ファイバの前記入射口とは、接触する
ことを特徴する請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項14】

前記センサのうちの前記出射側端面以外の部分を覆うように、前記フォトンを反射させる反射材を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出器。

【請求項15】

放射線を検出し、検出した放射線量に対応するフォトンを発生させる検出器と、
前記検出器で発生した前記フォトンを電気信号に変換する光電変換器と、
前記光電変換器が変換する前記電気信号を計数し、前記電気信号の計数値を出力する計数装置と、
前記電気信号の計数値に基づいて、放射線量又は線量率の少なくとも何れか一方の演算結果を演算する演算装置と、
前記演算結果を表示する表示装置と、を備え、
前記検出器は、
入射する放射線の放射線量に対応するフォトンを発生する放射線発光材料により構成され、前記フォトンが出射する出射側端面を備えるセンサと、
前記センサで発生した前記フォトンを散乱させる散乱体と、
前記センサの前記出射側端面に対向するように入射口が配置され、前記散乱体で散乱した前記フォトンを、前記入射口を通じて光電変換器に伝送する光ファイバと、を備える
ことを特徴とする放射線モニタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は検出器及び放射線モニタに関する。

【背景技術】

【0002】

放射線モニタは、原子力発電プラント、医療用の放射線検査、放射線治療等の各用途に使用される放射線計測装置である。放射線モニタとして、安定性及び再現性が良好な電離箱が広く使用されている。特に、原子力発電プラントの過酷環境下で放射線量を計測する場合には、計測場所の制限等により、小さく、電圧印加不要であるとともに、耐環境性にも優れることが好ましい。また、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合にも、低侵襲性であることが好ましく、小さく、電圧印加不要なセンサが好ましい。

【0003】

近年、電離箱に代わり、放射線量の計測に、小型化が比較的容易な半導体検出器が使用されている。しかし、半導体検出器であっても、信号処理系までを含めると、小型化には限界がある。また、半導体検出器は、電圧印加が行われるとともに、耐環境性という観点からは使用条件の制限が大きい。

【0004】

そこで、センサとしてシンチレータ素子を使用し、シンチレータ素子から発生するフォトンを光ファイバにより伝送し、遠隔にて放射線量を計測する光ファイバ型の放射線モニタが開発されている。光ファイバ型の放射線モニタは、センサが小型で、電圧の印加も不要であるとともに、耐放射線性、耐熱性等の耐環境性にも優れている。従って、光ファイバ型の放射線モニタは、原子力発電プラントの過酷環境下で放射線量を計測する場合、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合にも好適である。

【0005】

特許文献１の請求項１には、「放射線の入射によって発光する放射線検出素子と、前記放射線検出素子を収容するハウジングと、を有する放射線検出部を複数備えるとともに、複数の前記放射線検出素子で生じた光を伝送して合流させる光伝送路と、前記光伝送路を介して、自身に導かれる合流後の光を電気パルスに変換する光検出部と、前記電気パルスの計数率に基づいて、放射線の線量率を算出する解析部と、を備え、複数の前記ハウジングには、第１の材料で構成される少なくとも一つの前記ハウジングが含まれるとともに、第２の材料で構成される別の前記ハウジングが含まれることを特徴とする放射線モニタ。」が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１９－９０６２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の技術では、放射線検出素子の光ファイバ側の端面には、光学研磨が施されている（段落００２３）。これにより、光が端面を透過し易い。一方で、端面を透過したものの光ファイバの入射口に到達しないフォトンは検出されず、検出感度が低下する。このような課題は、例えば、原子力発電プラント、その他の放射線施設のエリアモニタとして使用する場合等の、環境が低線量率の場合に大きくなる。
本開示が解決しようとする課題は、優れた検出感度を有する検出器及び放射線モニタの提供である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の検出器は、入射する放射線の放射線量に対応するフォトンを発生する放射線発光材料により構成され、前記フォトンが出射する出射側端面を備えるセンサと、前記センサで発生した前記フォトンを散乱させる散乱体と、前記センサの前記出射側端面に対向するように入射口が配置され、前記散乱体で散乱した前記フォトンを、前記入射口を通じて光電変換器に伝送する光ファイバと、を備える。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、優れた検出感度を有する検出器及び放射線モニタを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の放射線モニタのブロック図である。

【図2】放射線によるフォトンの発生過程を説明する概念図である。

【図3】線量率とフォトン計数率との関係を説明する図である。

【図4】第１実施形態の検出器の構造を説明する図である。

【図5】従来の検出器を説明する図である。

【図6】フォトン計数率と電気パルス計数率の関係を説明する図である。

【図7A】第２実施形態の検出器の構造を説明する図である。

【図7B】センサの出射側端面への光ファイバの投影部分を説明する図である。

【図8】第３実施形態の検出器の構造を説明する図である。

【図9】第４実施形態の検出器の構造を説明する図である。

【図10】第５実施形態の検出器の構造を説明する図である。

【図11】第６実施形態の検出器の構造を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。

【0012】

図１は、第１実施形態の放射線モニタ１（光ファイバ型放射線モニタ）のブロック図である。放射線モニタ１は、検出器７０と、光電変換器３０と、計数装置４０と、演算装置５０と、表示装置６０とを備える。

【0013】

検出器７０は、放射線Ｒを検出し、検出した放射線量に対応するフォトンＰを発生させるものである。検出器７０は、センサ１０と散乱体１００と光ファイバ２０とを備える。センサ１０は、入射する放射線Ｒ（例えばガンマ線、Ｘ線等）の放射線量に対応するフォトンＰ（シングルフォトン）を発生する放射線発光材料により構成されたものである。センサ１０は、例えば放射線発光材料により構成された放射線発光素子（不図示）を備え、放射線Ｒは、例えば放射線発光素子に入射し、放射線発光素子においてフォトンＰが発生する。フォトンＰの発生により、発光（蛍光も含む）が生じる。

【0014】

図２は、放射線ＲによるフォトンＰの発生過程を説明する概念図である。センサ１０（図１）に放射線Ｒが入射すると、放射線Ｒのエネルギにより、放射線発光材料における基底状態（エネルギ準位Ｌ１）の電子は、エネルギ準位の高い励起状態（エネルギ準位Ｌ３）に遷移する（矢印ａ１）。そして、エネルギ準位の高い励起状態（エネルギ準位Ｌ３）にある電子は、エネルギ準位の低い励起状態（エネルギ準位Ｌ２）に遷移する（矢印ｂ１）。センサ１０は、エネルギ準位Ｌ３とエネルギ準位Ｌ２とのエネルギ差に相当するエネルギを有するフォトンＰを発生する。

【0015】

図１に戻って、放射線発光材料は、例えば、母材として透明イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）等の材料を有し、この材料に、添加物として、イッテルビウム、ネオジム、セリウム、プラセオジウム等の１種類以上の希土類元素を有する。１種類以上の希土類元素を有することにより、センサ１０に入射する放射線Ｒの線量率とフォトン計数率との線形性を更に向上できる。線形性については図３を参照しながら後記する。そして、高線量率の放射線Ｒがセンサ１０に入射する場合であっても、線量率とフォトン計数率との線形性を維持し、線量率の計測精度を向上できる。

【0016】

放射線発光材料は、例えば下記式（１）に示される材料でもよい。
ＡＴａＯ_４：Ｂ ・・・式（１）
式（１）において、Ａ及びＢは、４ｆ－４ｆ電子遷移を有する希土類元素であり、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｂの少なくとも１種類以上の希土類元素である。添加物を示すＢの質量は、放射線発光材料の総質量に対して、１×１０^－３質量％～３０質量％であることが好ましい。これにより、センサ１０の発光強度を向上できる。

【0017】

式（１）で示される放射線発光材料は、高密度の母材ＡＴａＯ_４及び添加物Ｂにより、４ｆ－４ｆ電子遷移を有する希土類元素を含む。これにより、放射線Ｒの入射により母材ＡＴａＯ_４に付与するエネルギを、高効率で添加物Ｂの励起エネルギに使用できる。この結果、センサ１０の感度を向上できる。

【0018】

センサ１０に入射する放射線Ｒの放射線量と、センサ１０で発生するフォトンＰの数（フォトン数）とは、線形性を有する。つまり、センサ１０に入射する放射線Ｒの線量率と、センサ１０が発生する単位時間当たりのフォトン数（以下「フォトン計数率」という）とは、線形性を有する。

【0019】

図３は、線量率とフォトン計数率との関係を説明する図である。図示のように、放射線Ｒの線量率とフォトン計数率とは線形性（比例関係）を有する。この関係は、センサ１０の発光寿命、蛍光寿命等の寿命が比較的長いことによる。具体的には、センサ１０の寿命は例えば１μ秒以上が好ましく、放射線発光材料が例えばＹＡＧ：Ｎｄである場合には、寿命は例えば２３０μ秒である。

【0020】

図４は、第１実施形態の検出器７０の構造を説明する図である。Ｚ軸は光ファイバ２０の中心軸方向であり、Ｒ軸はＺ軸に垂直な方向に延在する軸である。センサ１０は、フォトンＰが出射する出射側端面１０２を備える。光ファイバ２０は、センサ１０の出射側端面１０２に入射口２０１が対向するように配置され、フォトンＰを入射口２０１を通じて光電変換器３０（図１）に伝送するものである。光ファイバ２０は、例えば石英、プラスチック等により構成される。

【0021】

検出器７０は、センサ１０で発生したフォトンＰを散乱させる散乱体１００を備える。図示の例では、センサ１０が散乱体１００を備え、散乱体１００は、出射側端面１０２に配置される。センサ１０の内部の点Ｓで発生したフォトンＰは、出射側端面１０２に向かって進行し、出射側端面１０２に至る。出射側端面１０２に至ったフォトンＰは、散乱体１００で散乱した後に出射側端面１０２から出射し、入射口２０１を通じて光ファイバ２０に入射する。従って、光ファイバ２０は散乱体１００で散乱したフォトンＰを伝送する。散乱により、出射側端面１０２から光ファイバ２０の入射口２０１に至るフォトンＰを増やし、検出感度を向上できる。

【0022】

検出器７０は、センサ１０の出射側端面１０２と、光ファイバ２０の入射口２０１との間に空隙２００を備える。空隙２００は、例えば、センサ１０と光ファイバ２０とをハウジング（不図示）の内部に離間して配置することで、前記ハウジング内に備えられる。空気等が存在する空隙２００の屈折率は小さいため、出射側端面１０２から屈折率が小さくなる空隙２００にいったん出射させることで、詳細は後記する伝送可能な角度θ１を大きくできる。空隙２００の内部は真空でもよいし、内圧は大気圧未満又は大気圧以上でもよい。

【0023】

出射側端面１０２と入射口２０１とは通常は平行に配置され、これらの間に空隙２００が備えられる。空隙２００の大きさ、即ち、出射側端面１０２と入射口２０１との間の距離は、フォトンＰの減衰を抑制可能な程度の距離であれば特に制限されないが、例えば１ｍｍ以下にすることができる。

【0024】

図５は、従来の検出器８０を説明する図である。図５に示す検出器８０と、本開示の検出器７０（図４）とは、散乱体１００の有無、及び空隙２００の有無以外は同様である。

【0025】

従来技術では、フォトンＰが光ファイバ２０内を伝送可能となる入射方向には制限がある。具体的には、入射口２０１に対する入射角が所定の角度θ以下でないと伝送できない。センサ１０の屈折率をｎ、光ファイバ２０の開口数をＮＡとすると角度θは式（２）で与えられる。
角度θ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎ） ・・・式（２）

【0026】

センサ１０の屈折率ｎを２．０、光ファイバ２０の開口数ＮＡを０．３７とすると式（２）より、角度θは１０．７°である。即ち、１０．７°を超える角度θで入射口２０１に入射したフォトンＰは、光ファイバ２０の内部を適切に伝送されない。そこで、光ファイバ２０の伝送効率を高めるためには、式（２）により、光ファイバ２０の開口数ＮＡを大きく、又は、センサ１０の屈折率ｎを小さくすることが好ましい。更に、光ファイバ２０のコア径自体を大きくすることも好ましい。

【0027】

この入射可能な角度θと光ファイバ２０のコア径とに基づき、センサ１０の任意の点において、伝送可能な角度θを算出できる。また、センサ１０の任意の点において、フォトンＰの放出確率が等しく、放出方向が例えば等方的であると考えられるので、任意の位置で求めた伝送可能な角度θから伝送可能な確率を算出できる。更に、センサ１０内の各点での伝送可能な確率を全て足し合わせること（体積積分）により、フォトンＰの伝送確率を算出できる。具体的には、センサ１０の形状を直径３ｍｍ長さ３ｍｍの円筒形、屈折率ｎを２．０とし、光ファイバ２０のコア径を４００μｍ、開口数ＮＡを０．３７とすると、伝送確率は１．５×１０^－４となり、非常に小さな値である。従って、従来技術では、伝送確率が非常に小さい主原因は、センサ１０の屈折率で決まる狭い角度θである。

【0028】

そこで、図４に戻って、本開示の検出器７０は散乱体１００を備える。これにより、フォトンＰを散乱させ、入射口２０１へのフォトンＰの到達確率を向上できる。これにより、角度θ以下で入射するフォトンＰを増やせるため、検出器７０の検出感度を向上できる。

【0029】

また、空隙２００を備えることで、光ファイバ２０を伝搬可能な入射口２０１への入射角である角度θ１を増大できる。これにより、光ファイバ２０に伝送できない角度以上で出射したフォトンＰであっても、角度θ１以下であれば伝送できるため、光ファイバ２０の伝送確率を向上できる。例えば、光ファイバ２０を伝搬可能な角度θ１は、光ファイバ２０の開口数ＮＡを０．３７とすると空気の屈折率は１．０なので、式（２）によれば、角度θ１は２１．７°であり、従来技術に対して倍増する。

【0030】

従って、光ファイバ２０により伝送されるフォトンＰの数を増やせるため、検出器７０の検出感度を向上できる。例えば、空隙２００の屈折率を１．０として、散乱体１００で例えば等方的に散乱とすると仮定すると、伝送確率は２．３×１０^－４となり、従来技術の伝送確率である上記１．５×１０^－４の１．５倍となる。

【0031】

散乱体１００は、上記のように、例えば、センサ１０の出射側端面１０２に配置される。この位置に配置することで、例えば出射側端面１０２の表面加工等によって散乱体１００を配置できるため、散乱体１００を容易に配置できる。また、散乱体１００による効果を向上できるとともに、散乱体１００の特性を制御し易くできる。これらにより、検出器７０及び放射線モニタ１を安価に製造できる。表面加工は、例えば後記のレイリー散乱を発生可能な程度の幅を有した傷付け等が挙げられ、形成される形状は例えば溝、凹凸等である。

【0032】

別の実施形態では、散乱体１００は、例えば、等方散乱を生じさせる散乱体である。等方散乱させることで、入射口２０１への到達確率及び光ファイバ２０でのフォトンＰの伝送確率を向上でき、放射線モニタ１の検出感度をより向上できる。

【0033】

上記のように、散乱体１００での散乱は等方的であることが好ましい。従って、等方的に散乱するレイリー散乱可能な散乱体１００が好ましい。レイリー散乱は、光の波長よりも十分小さい粒子による散乱である。従って、別の実施形態では、散乱体１００は、例えば、センサ１０で発生するフォトンＰの波長よりも小さい粒子により構成される。散乱体１００は例えば多結晶体により構成される。粒子は、表面加工によって形成してもよい。これにより、レイリー散乱を生じさせることでき、フォトンＰを等方的に散乱できる

【0034】

例えば緑色のフォトンＰの場合、その波長は５５０ｎｍ程度なので、散乱体１００の粒子は、５５０ｎｍよりも十分小さいものが良い。従って、散乱体１００を構成する粒子は、サブμｍ以下の粒径が好ましい。なお、粒径はＸ線回折により測定でき、必ずしも全ての粒子が光の波長よりも小さい必要はない。従って、緑色のフォトンＰの場合には、例えば５５０ｎｍ以下に砕いた粒子を散乱体１００に含有させてもよい。また、等方的に散乱しているかを確認することで、フォトンＰの波長よりも小さい粒子であるか否かを判断できる。

【0035】

なお、散乱体１００は、例えば、フォトンＰの波長よりも小さい粒子により構成されることが好ましいものの、そうでなくてもよい。即ち、フォトンＰの波長よりも大きな粒子であっても、ある程度散乱による効果が奏される。

【0036】

図１に戻って、光電変換器３０は、検出器７０で発生したフォトンＰを電気信号（以下電気パルスという）に変換するものである、光電変換器３０には光ファイバ２０が接続され、センサ１０で発生したフォトンＰは、光ファイバ２０を通じて、光電変換器３０に伝送される。光電変換器３０は、光ファイバ２０が伝送する各フォトンＰを各電気パルスに変換する。従って、光電変換器３０は、１個のフォトンＰに対して、対応する１個の電気パルスを発信する。

【0037】

図６は、フォトン計数率と電気パルス計数率の関係を説明する図である。センサ１０が発生するフォトン数と、光電変換器３０が発信する電気パルス数とは、線形性（比例関係）を有する。そして、フォトン計数率と、光電変換器３０が発信する単位時間当たりの電気パルス数（電気パルス計数率）とは、図６に示すように線形性を有する。このため、フォトン係数率に基づき、電気パルス係数率を一義的に算出できる。

【0038】

上記図３に示したように、線量率とフォトン計数率との間には、一対一対の対応関係がある。また、図６に示すように、フォトン計数率と電気パルス計数率との間にも、一対一対の対応関係がある。従って、線量率と電気パルス計数率との間にも、一対一対の対応関係がある。これにより、電気パルス計数率を線量率に換算できる。

【0039】

図１に戻って、光電変換器３０としては、例えば光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード等を使用できる。これらを使用することにより、フォトンＰを増幅した電気パルスに変換できる。

【0040】

計数装置４０は、光電変換器３０が変換する電気パルス（電気信号）を計数し、電気パルスの計数値を出力するものである。計数装置４０は、光電変換器３０に対し、電気信号線（不図示）により接続される。計数装置４０は、光電変換器３０で発信される電気パルスを計数し、計数装置４０が計数する電気パルスの計数値（電気パルス数）を出力する。

【0041】

演算装置５０は、計数装置４０での電気パルス（電気信号）の計数値に基づいて、放射線量又は線量率の少なくとも何れか一方の演算結果を演算するものである。演算装置５０は、計数装置４０に対し、電気信号線（不図示）により接続される。演算装置５０は、一対一に対応する電気パルスの計数値（電気パルス計数率でもよい）と、放射線量又は線量率と、の関係（例えば関係式等）を保持する。この関係は、事前に設定される。

【0042】

演算装置５０は、何れも図示はしないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えて構成される。演算装置５０は、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＲＡＭに展開され、ＣＰＵによって実行されることにより具現化される。

【0043】

表示装置６０は、放射量又は線量率の少なくとも何れか一方の演算結果を表示するものである。表示装置６０は、演算装置５０に対し、電気信号線（不図示）により接続される。表示装置６０は、更に、センサ１０の異常等も表示する。

【0044】

検出器７０及び放射線モニタ１によれば、光ファイバ２０の入射口２０１へのフォトンＰの到達確率、及び、光ファイバ２０での伝送確率を向上でき、放射線モニタ１の検出感度を向上できる。これにより、例えば低線量率の環境においても優れた検出感度を有する検出器及び放射線モニタを提供できる。具体的には、例えばＳＮ比の向上、計測の短時間化等が挙げられる。中でも、計測の短時間化により、放射線モニタ１が複数の検出器７０を備えるようにし、使用する検出器７０を切り替えることで、多チャンネルの計測を実行できる。

【0045】

図７Ａは、第２実施形態の検出器７１の構造を説明する図である。検出器７１は、出射側端面１０２のうち散乱体１００を備えない部分を有すること以外は、検出器７０（図４）と同様である。

【0046】

図７Ｂは、センサ１０の出射側端面１０２への光ファイバ２０の投影部分を説明する図である。検出器７１では、散乱体１００は、センサ１０の出射側端面１０２のうち、光ファイバ２０の入射口２０１を、図７Ｂにおいて破線で示すように出射側端面１０２に投影した部分以外の出射側端面１０２に配置される。このようにすることで、入射口２０１の投影部分からは散乱させずにそのまま光ファイバ２０の入射口２０１に入射できるとともに、それ以外の部分からは散乱により光ファイバ２０の入射口２０１の入射確率を向上できる。

【0047】

図８は、第３実施形態の検出器７２の構造を説明する図である。検出器７２は、散乱体１００の設置場所が検出器７０（図４）と異なること以外は、検出器７０と同様である。

【0048】

検出器７２では、散乱体１００は、少なくともセンサ１０の出射側端面１０２を含むように、センサ１０の内部に配置される。これにより、センサ１０内で発生したフォトンＰを散乱できるとともに、散乱体１００の厚さを制御できる。

【0049】

図示の例では、散乱体１００は、センサ１０の全体に配置される。これにより、センサ１０の全体の任意の位置で発生したフォトンＰを速やかに散乱できる。

【0050】

散乱体１００は、例えば、放射線発光材料の多結晶体により構成される。従って、センサ１０は、放射性発光材料により構成された散乱体１００により構成される。これにより、結晶の成長条件を変えることでセンサ１０及び散乱体１００を容易に形成できるため、製造コストを低減できる。

【0051】

別の実施形態では、散乱体１００は、結晶欠陥を有する放射線発光材料の単結晶により構成される。結晶欠陥を有する単結晶は容易に製造できるため、センサ１０及び散乱体１００を容易に形成でき、製造コストを低減できる。

【0052】

別の実施形態では、散乱体１００は、不純物を有する放射線発光材料の単結晶により構成される。不純物の物性によって散乱体１００の物性を制御できるため、センサ１０を兼ねる散乱体１００の物性を制御し易くできる。

【0053】

図９は、第４実施形態の検出器７３の構造を説明する図である。検出器７３は、センサ１０の全体に対する散乱体１００の配置割合が検出器７２（図８）と異なること以外は、検出器７２と同様である。

【0054】

検出器７３では、散乱体１００は、出射側端面１０２を含むように、センサ１０の内部の一部に配置される。このようにすることで、センサ１０のうち散乱体１００以外の部分ではフォトンＰを散乱させず散乱体１００に入射できるので、出射側端面１０２に近い部分で散乱できる。これにより、散乱したフォトンＰを出射側端面１０２から効率的に出射できる。

【0055】

図１０は、第５実施形態の検出器７４の構造を説明する図である。検出器７４は、空隙２００（図２）を備えないこと以外は、検出器７０（図２）と同様である。

【0056】

検出器７４では、センサ１０の出射側端面１０２と、光ファイバ２０の入射口２０１とは、接触する。これにより、センサ１０と光ファイバ２０とを接触させた状態で配置できるため、検出器７４を小型化できる。図示の例では、出射側端面１０２に配置された散乱体１００と入射口２０１とが接触する。

【0057】

図１１は、第６実施形態の検出器７５の構造を説明する図である。検出器７５は、検出器７３（図９）に対し、反射材１０３を備えること以外は検出器７３と同様である。

【0058】

検出器７５は、センサ１０のうちの出射側端面１０２以外の部分を覆うように、フォトンＰを反射させる反射材１０３を備える。光ファイバ２０に面していない例えば側面及び上面に反射材１０３を設置することにより、従来散逸していたフォトンＰを反射できる。これにより、出射側端面１０２に向かわないフォトンＰを散乱体１００の内部に留まらせ、光ファイバ２０への入射確率を向上できる。反射材１０３は、放射線Ｒは透過するがフォトンＰは透過せずに反射可能な材料であれば任意であり、例えば銀、アルミニウム等の例えば板、箔等である。

【0059】

また、内部に散乱体１００を分布させることで、向かい合った面等でのフォトンＰの反射に起因する減衰を抑制でき、光ファイバ２０への入射確率を向上できる。

【符号の説明】

【0060】

１ 放射線モニタ
１０ センサ
１００ 散乱体
１０２ 出射側端面
１０３ 反射材
２０ 光ファイバ
２００ 空隙
２０１ 入射口
３０ 光電変換器
４０ 計数装置
５０ 演算装置
６０ 表示装置
７０ 検出器
７１ 検出器
７２ 検出器
７３ 検出器
７４ 検出器
７５ 検出器
８０ 検出器
ａ１ 矢印
１ 矢印
Ｌ１ エネルギ準位
Ｌ２ エネルギ準位
Ｌ３ エネルギ準位
Ｐ フォトン
Ｒ 放射線
Ｓ 点
θ 角度
θ１ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】