JP2000147128A - ストリップ電極型放射線検出装置及びその検出装置を備えた原子炉炉心監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積の半導体結晶を用いているにもかかわ
らず、エネルギー分解能が低下せず、構造が簡単で製作
が容易な放射線検出装置を提供すること。 【解決手段】 絶縁性基板２上にストリップ状陽電極３
a〜３e及びストリップ状補助陰電極４a〜４fが交互に接
近して形成されており、これらの電極と主陰電極５との
間に半導体結晶６が配設されている。そして、これらの
部材は、電極固定手段７により共に固定されている。半
導体結晶６に対する電界は、主に主陰電極５とストリッ
プ状陽電極３a〜３eとの間で発生するが、ストリップ状
陽電極３a〜３e付近にはストリップ状補助陰電極４a〜
４fが設けられているので、この付近の電界が強くなっ
ている。これらのストリップ状電極は、絶縁性基板２に
形成されるので製作が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線検出媒体に
電圧を印加し、放射線によって生じる電荷信号を収集す
ることによって放射線を検出する放射線検出装置に係
り、特に、ストリップ電極型放射線検出装置及びその検
出装置を備えた原子炉炉心監視装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ストリップ電極型検出器は、放射線検出
媒体として半導体を用いており、核医学診断の分野にお
いて通常使用されているシンチレーションカメラやエミ
ッションCT装置(コンピュータ断層撮影装置)などに見ら
れるように、この検出器を複数ならべることにより特定
のエネルギーの放射線分布を測定する手段として用いら
れている。

【０００３】一方、検出媒体に気体を用いるものとして
は、放射線検出で一般的に用いられる電離箱が該当する
が、その構造が簡単なため原子炉内で放射線(出力)分布
を測定するインコアモニタに使用されている。

【０００４】ところで、γ線のエネルギー分布測定に
は、エネルギー分解能の高いシリコンやゲルマニウムな
どの半導体を用いた半導体検出器が用いられる。しか
し、ゲルマニウム半導体検出器は熱雑音を押さえるため
に液体窒素温度程度まで冷却する必要があり、冷却装置
や付属装置が必要になるために大型化してしまうという
欠点がある。そこで、常温で使用可能な半導体を用い、
しかも、シリコンやゲルマニウムなどの半導体を用いた
場合よりも検出効率の高く且つ小型化が可能な常温半導
体検出器が開発されている。

【０００５】常温半導体検出器は、テルル化カドミウム
(CdTe)、テルル化カドミウム鉛(CdZnTe)など種々の半導
体を用いたものについて開発が行われており、核医学分
野等においてはX線透過量の画像化、手荷物検査の透過
像の計測などに用いられはじめている。

【０００６】図１１は従来の一般的な半導体検出器の構
成図である。この図に示すように、常温半導体結晶４９
の両面に金５２が蒸着されており、さらに陽電極及び陰
電極５０，５１が貼付されている。これらの電極には電
圧印加装置５３により電圧が印加され、放射線によって
結晶内に生成する電子およびイオンが収集されて、測定
装置５４により電流パルスが観測されるようになってい
る。

【０００７】また、原子炉内出力分布計測は、電離箱の
原理を用いた炉内中性子モニタ、あるいは放射線による
発熱を測定するγサーモメータなどにより行われてい
る。このうち、炉内中性子モニタの構成は図１２に示す
ようになっている。すなわち、中性子により核分裂を起
こすウラン５５が負電極５６に塗布されており、核分裂
によって電離する電極間ガス中のイオン・電子が陽電極
５７に印加される電界によって収集され、これによって
中性子強度つまり原子炉出力が測定されるようになって
いる。

【０００８】これらの電極間はセラミックス５８で絶縁
されている。通常、電荷の収集を行う正負電極間の間隔
は数mm程度であり、放射線が強く電極間のイオン密度が
高くなる条件においても、生成イオンを収集できるよう
になっている。そして、電極間の間隔が狭いほど、バッ
クグラウンドとなるガンマ線に起因する信号電流の中性
子信号に対する割合が減少するため、計測性能上がより
有効になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の常温半
導体検出器は以下のような課題を有するものであった。
まず、第1の課題として、結晶を大型化した場合のエネ
ルギー分解能の低下である。すなわち、通常、γ線のエ
ネルギーを測定するには、半導体結晶の検出体積内でγ
線のすべてのエネルギーが吸収される必要があるが、高
いエネルギーを持つγ線は透過力が高く、しかも、結晶
内で反応する効率が低いため、これらのエネルギーを測
定するには大型の検出体が必要となる。そして、原子炉
等では構造材に中性子が吸収された場合にγ線が発生す
るが、この時発生するγ線エネルギーは、数MeV〜10MeV
であり、実用化されている常温半導体検出器の検出エネ
ルギー範囲(X線領域〜数100keV程度)より高いために、
製品化されている常温半導体検出器よりも大型化するな
どの構造的な工夫が必要となる。

【００１０】従来はこのような大型の常温半導体結晶を
作ることは困難であるとされてきたが、最近、CdZnTe等
については1cm角以上の結晶ができるなど、10MeVの電子
(γ線で生成)でもほとんど結晶内で吸収できるサイズま
で開発がすすんでいる。しかし、結晶を大型化した場合
の問題点として、γ線によって生じた電子および正孔が
結晶内で捕獲されて電極まで収集できないケースが生
じ、γ線の入射位置によってその割合が変わり、単一エ
ネルギーのγ線であっても、過小評価されたり、されな
かったりという現象が生じるということがある。つま
り、半導体検出器の特徴である高いエネルギー分解能を
実現できないという致命的な問題点が生じることにな
る。

【００１１】この対策として、主に2つの方策が考えら
れている。まず第1の方策は、個々の出力波形の形状が
半導体結晶内でγ線が反応を起こした位置により異なる
ことを利用し、波形の形状を信号処理で処理し、反応位
置による減衰量を補正するというものである（例えば、
R.Redus,et.a1.,“E1ectronics for high resolution s
pectroscopy with compound semiconductor”,Nucl.Ins
tr.and Meth.A380(1996)312-317, T.Takahasi,et.al.,
Nucl.Instr.and Meth.A380(1996)381）。しかし、この
方策は、γ線によって生じた正孔と電子の比率の違いを
用いており、約1cmになる結晶では正孔が電極まで収集
されないケースがほとんどであるため、そのまま適用す
ることは困難であると推測できる。

【００１２】第2の方策は、結晶内に電界強度分布を持
たせることで、電子および正孔の捕獲による減少量を補
正する方策である。結晶内で電界強度分布を持たせる方
法としては、球状の2重電極、2重円筒電極、ストリップ
状の電極などを使用することが考えられている（例え
ば、P.N.Luke ,“Electrode configuration and energy
resolution in gamma-ray detectors ” ,Nucl.Instr.
and Meth. A380 232-237, B.E.Patt, et.al. ,“New ga
mma-ray detector structures for e1ectron on1y carr
ier co11ection uti1izing high-Z compound semicond
uctors”,Nuc1.Instr. and Meth-A380(1996)276-28
1）。しかし、この場合、非常に壊れやすい半導体結晶
を均一厚さで加工したり、1cm以下の結晶に微細なスト
リップ状電極を貼り付けるなどの、高度な加工、製作技
術が必要となる。

【００１３】常温半導体検出器の第2の課題は、上記の
第１の課題に関連するものであるが、2次元のγ線位置
検出を行う場合は、大面積の半導体結晶が必要になると
いうものである。通常、核医学分野で開発が進んでいる
X線の画像化では、常温半導体結晶を複数ならべ、それ
ぞれから信号を取り出すか、あるいは、結晶にストリッ
プ状の電極を直交する形で設けることにより2次元の放
射線位置検出を可能にしている。しかし、この場合も、
微細な結晶に電極を貼り付ける高度な作業が必要とな
り、また、大面積化するにはこれら電極を貼り付けたも
のを複数個製作した後ならべる必要がある。そして、結
晶にストリップ電極を設けたものについては、結晶毎に
ストリップ電極の信号線を取り出す構造が必要となるた
め、非常に複雑な形状となるという問題がある。

【００１４】また、従来の炉内中性子モニタも次のよう
な課題を有するものであった。まず、第1の課題は、現
在の炉内中性子モニタは、一方の電極にウランを塗布し
ているという点である。ウランを塗布した電極は、中性
子照射によるウランの核分裂により高温となり、次第に
電極表面に凹凸が生じ、また、同様の原因により一部の
ウランが剥離する場合がある。そのため、電極間に放電
が発生し、一時的に検出器出力が増加するなどの誤動作
が発生することがある。通常の原子炉監視装置において
は、信号処理によってこれらの誤動作を防止して原子炉
監視には影響のでないようにしている。例えば、特開平
6-194452号公報に開示されている「中性子束監視システ
ム」では、異常信号を閾値で検出し、その異常信号数に
より検出器の劣化を判断するようにしている。しかし、
このような異常信号は、本来、検出器の信頼性を向上さ
せることによって検出器自体で防止することが望まし
い。つまり、ウラン塗布面に起因する放電を防止できる
電極構造が望まれている。

【００１５】炉内中性子モニタの第2の課題は、電極間
隔に関するものである。すなわち、ガンマ線感度を低減
するため電極間隔を狭くすることが望ましいが、通常の
炉内中性子モニタは2重の円筒を正負の電極としている
ため、その円筒の加工精度によって電極間隔が制限され
ている。また、上記第１の課題における放電も狭くする
ことで発生しやすくなる。つまり、電極間隔を狭くでき
る電極構造が望まれている。

【００１６】炉内中性子モニタの第3の課題は、炉内中
性子モニタによって複数の情報を取得したいという要求
があるため、複数の電極をセンサ内に格納する傾向にあ
るが、現状の円筒電極では構造が複雑になってしまうと
いう問題である。例えば、特開平6-235771号公報に開示
された「多素子型中性子検出装置」では、2組の円筒電
極が一つのセンサ内に格納されている。この二つの電極
に同じ設計のものを用いた場合はセンサの多重化とな
り、一方、電極間隔及び塗布ウラン量を異なるものにし
た場合は、双方の電極からの信号を用いることで計測可
能範囲を異ならせることができるため、広いレンジでの
監視が可能となる。しかし、このような電極構造は複雑
なものとなるため、更なる単純化が望まれている。

【００１７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、常温半導体検出器を用いたものにおいては、原子
炉等で発生する高エネルギーγ線を計測するに十分な大
型結晶を用いた場合にもエネルギー分解能が低下しない
電極構造を有すると共に、製作が容易であり、さらに、
放射線の2次元画像化に必要とされる面積の大きな半導
体結晶を用いる場合も、構造が簡単で製作が容易なスト
リップ電極型放射線検出装置を提供することを目的とし
ている。また、このようなストリップ電極型放射線検出
装置を用いることにより、原子炉等での高エネルギーγ
線及び中性子のエネルギー分布計測や、放射線分布のリ
アルタイム監視を可能にして、炉内センサの削減、炉内
センサの交換頻度の低減を可能にし、もって監視機能が
向上した原子炉炉心監視装置を実現することを目的とし
ている。

【００１８】そして、炉内中性子モニタを用いたものに
おいては、ウラン塗布面の突起物に起因する放電を発生
させないようにし、また、複数の情報を取得できるよう
に複数の電極構造を有するようにした電極型放射線検出
装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【問題点を解決するための手段】上記課題を解決するた
めの手段として、請求項１記載の発明は、陽電極と陰電
極との間に放射線検出用の半導体結晶が配設された放射
線検出器を有し、この放射線検出器の半導体結晶に放射
線が入射したときに生成される電荷をいずれかの電極側
で収集し、この収集した電荷により発生する電気信号に
基づき放射線エネルギーの検出を行う放射線検出装置に
おいて、前記放射線検出器は、放射線入射側に配置され
る主電極及びこの主電極に対向する位置に配置される複
数のストリップ状補助電極に分けて形成された前記陽電
極及び陰電極のうちの一方の極性の電極と、前記一方の
極性のストリップ状補助電極に対して交互に接近した状
態で配設され、複数のストリップ状電極に分割された前
記陽電極及び陰電極のうちの他方の極性の電極と、前記
交互に接近した状態で配置された一方の極性の複数のス
トリップ状補助電極及び他方の極性の複数のストリップ
状電極が形成された絶縁性基板と、前記一方の極性の主
電極と、前記絶縁性基板に形成された前記一方の極性の
複数のストリップ状補助電極及び前記他方の極性のスト
リップ状電極との間に配設された前記放射線検出用の半
導体結晶と、前記一方の極性の主電極と前記絶縁性基板
との間に押圧力を加えた状態で、前記一方の極性の主電
極、前記半導体結晶、及び前記絶縁性基板を、共に固定
する電極固定手段と、を含んで成ることを特徴とする。

【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記放射線検出器の前記絶縁性基板に形成
された前記他方の極性の複数のストリップ状電極から送
られてくる前記電気信号を入力し、この電気信号の波形
を分析する波形分析手段と、前記波形分析手段の分析結
果に基づき、前記陽電極及び前記陰電極間に印加される
電圧の評価を行う印加電圧評価手段と、前記印加電圧評
価手段の評価に基づき、前記陽電極及び前記陰電極間に
印加される電圧を調整する電圧印加手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記一方の極性の主電極は、放射線
が透過し易い、メッシュ状の薄膜金属により形成される
ものである、ことを特徴とする。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明において、前記他方の極性のスト
リップ状電極の後方に、長手方向がこのストリップ状電
極の長手方向と直交するように配設され、この他方の極
性のストリップ状電極が出力する電気信号によって誘起
される電気信号を出力する複数のバックストリップ電極
を備えており、前記他方の極性のストリップ状電極から
の電気信号と、前記バックストリップ電極からの電気信
号とにより、放射線についての２次元上の入射位置を前
記波形分析手段又は前記印加電圧評価手段が検出するも
のである、ことを特徴とする。

【００２３】請求項５記載の発明は、陽電極と陰電極と
の間に放射線検出用の半導体結晶が配設された放射線検
出器を有し、この放射線検出器の半導体結晶に放射線が
入射したときに生成される電荷をいずれかの電極側で収
集し、この陽電極と陰電極との間に放射線検出用の半導
体結晶を配設し、この半導体結晶に放射線が入射したと
きに生成される電荷をいずれかの電極側で収集し、この
収集した電荷により発生する電気信号に基づき放射線エ
ネルギーの検出を行う放射線検出装置において、前記放
射線検出器は、放射線入射側に配設される第１の絶縁性
基板と、前記第１の絶縁性基板の放射線進行方向側の面
上に、交互に接近した状態で配設された複数のストリッ
プ状第１の陽電極及び第１の陰電極と、前記複数のスト
リップ状第１の陽電極及び第１の陰電極の放射線進行方
向側の面に接して配設された放射線検出用の第１の半導
体結晶と、前記第１の半導体結晶の放射線進行方向側の
面に接して配設された陽電極又は陰電極のうちのいずれ
かの極性の中間電極と、前記中間電極の放射線進行方向
側の面に接して配設された放射線検出用の第２の半導体
結晶と、前記第２の半導体結晶の放射線進行方向側の面
に接して、交互に接近した状態で配設された複数のスト
リップ状第２の陽電極及び第２の陰電極と、前記複数の
ストリップ状第２の陽電極及び第２の陰電極の放射線進
行方向側の面に接して、これらの電極を支持する第２の
絶縁性基板と、前記第１及び第２の絶縁性基板間に押圧
力を加えた状態で、前記複数のストリップ状第１の陽電
極及び第１の陰電極、前記第１の半導体結晶、前記中間
電極、前記第２の半導体結晶、及び前記複数のストリッ
プ状第２の陽電極及び第２の陰電極を、共に固定する電
極固定手段と、を含んで成ることを特徴とする。

【００２４】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記放射線検出器の前記複数のストリップ
状第１及び第２の陽電極並びに第１及び第２の陰電極の
うちの一方の極性の電極から送られてくる前記電気信号
を入力し、この電気信号の波形を分析する第１及び第２
の波形分析手段と、前記波形分析手段の分析結果に基づ
き、前記陽電極及び前記陰電極間に印加される電圧の評
価を行う印加電圧評価手段と、前記印加電圧評価手段の
評価に基づき、前記陽電極及び前記陰電極間に印加され
る電圧を調整する電圧印加手段と、を備え、しかも前記
複数のストリップ状第１の陽電極及び第１の陰電極と、
前記複数のストリップ状第２の陽電極及び第２の陰電極
とは、その長手方向が互いに直交するように配設され、
これにより前記印加電圧評価手段は、各電極からの前記
電気信号に基づき放射線についての２次元上の入射位置
を検出することが可能になっている、ことを特徴とす
る。

【００２５】請求項７記載の発明は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の発明において、前記主電極の放射線入
射側の面上に配設された中性子コンバータを備えてお
り、中性子の検出を可能とした、ことを特徴とする。

【００２６】請求項８記載の発明は、原子炉炉心監視装
置が、原子炉の炉心を格納する原子炉圧力容器の周囲に
配設された、請求項１乃至７のいずれかに記載の放射線
検出装置を複数台備えていることを特徴とする。

【００２７】請求項９記載の発明は、原子炉炉心監視装
置が、原子炉の炉心を格納する原子炉圧力容器の周囲に
配設された、請求項７に記載の放射線検出装置と、前記
放射線検出装置の放射線検出器からの電気信号の波高を
弁別することにより、この電気信号が高速中性子又は熱
中性子のいずれに係るものであるかを弁別する中性子弁
別手段と、前記中性子弁別手段の弁別結果に基づき、前
記原子炉圧力容器の周囲における中性子エネルギーの分
布状態を監視する中性子エネルギー分布監視手段と、を
備えていることを特徴とする。

【００２８】請求項１０記載の発明は、電離ガスが封入
された空間内を放射線が通過したときに発生するイオン
電荷を陽電極又は陰電極のいずれかの電極が収集し、こ
の収集した電荷に基づき放射線の検出を行う放射線検出
器を有する放射線検出装置において、前記放射線検出器
は、核分裂物質が塗布され放射線入射電極及びこの放射
線入射電極に対向する位置に配置される複数のストリッ
プ状電極に分けて形成された前記陽電極及び陰電極のう
ちの一方の極性の電極と、前記一方の極性のストリップ
状電極に対して交互に接近した状態で配設され、複数の
ストリップ状電極に分割された前記陽電極及び陰電極の
うちの他方の極性の電極と、前記交互に接近した状態で
配置された一方の極性の複数のストリップ状電極及び他
方の極性の複数のストリップ状電極が形成された絶縁性
基板と、を備え、しかも、前記一方の極性の複数のスト
リップ状電極及び他方の極性の複数のストリップ状電極
との間の各間隔の中には、空間電荷効果に起因してイオ
ン・電子の収集が不可能にならないように、充分に狭く
した間隔が含まれている、ことを特徴とする。

【００２９】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の発明において、前記放射線入射電極は円筒形状であっ
て、この円筒内周面に前記核分裂物質が塗布されてお
り、前記円筒形状の放射線入射電極の内側に円筒形状の
前記絶縁性基板が配設されると共に、この絶縁性基板の
円筒外周面に前記一方の極性の複数のストリップ状電極
及び他方の極性の複数のストリップ状電極が形成されて
おり、前記放射線入射電極の円筒内周面と前記絶縁性基
板の円筒外周面との間に形成される空間に前記電離ガス
が封入されている、ことを特徴とする。

【００３０】請求項１２記載の発明は、前記放射線検出
器の前記絶縁性基板に形成された前記他方の極性の複数
のストリップ状電極からの電流を計測する電流計測手段
と、前記電流計測手段の計測に基づき、前記陽電極及び
前記陰電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、を備え
たことを特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。図１は、第１の実施形態に係るストリ
ップ電極型放射線検出装置の構成図であり、図２は、図
１におけるストリップ状電極部材の配置方向を示す説明
図である。これらの図において、放射線検出器１Ａは、
絶縁性基板２と、この絶縁性基板２上に交互に接近した
状態で配設された複数のストリップ状陽電極３a〜３e及
びストリップ状補助陰電極４a〜４fと、これらストリッ
プ状陽電極３a〜３e及びストリップ状補助陰電極４a〜
４fに対向する位置に配設された主陰電極５と、この主
陰電極５とストリップ状陽電極３a〜３e及びストリップ
状補助陰電極４a〜４fとの間に配設された半導体結晶６
と、主陰電極５と絶縁性基板２との間に押圧力を加えた
状態で、これら主陰電極５、半導体結晶６、及び絶縁性
基板２の端部を固定する電極固定手段７と、から構成さ
れている。

【００３２】ストリップ状陽電極３a〜３eは、配線材
８、信号増幅器９a〜９e、及び配線材１０を介して電圧
印加手段１３に接続されており、また、ストリップ状補
助陰電極４a〜４f及び主陰電極５は、それぞれ配線材１
１，１２を介して電圧印加手段１３に接続されている。
そして、この電圧印加手段１３により、ストリップ状陽
電極３a〜３e、ストリップ状補助陰電極４a〜４f、及び
主陰電極５に対して電圧が印加されるようになってい
る。なお、この実施形態では、電圧印加手段１３は、ス
トリップ状陽電極３a〜３eとストリップ状補助陰電極４
a〜４fとの間の電圧と、ストリップ状陽電極３a〜３eと
主陰電極５との間の電圧とを調節することができるよう
になっている。また、ストリップ状陽電極３a〜３eの幅
は細く、ストリップ状補助陰電極４a〜４fの幅はそれよ
り太く形成されている。

【００３３】信号増幅器９a〜９eの出力側は、更に、配
線材１４を介して波形分析手段１５に接続されており、
ストリップ状陽電極３a〜３eからの信号がこの波形分析
手段１５に送られるようになっている。波形分析手段１
５は、この信号の波形の種々の特徴量（本実施形態で
は、例えば、波高とする。）を分析し、その分析結果を
印加電圧評価手段１６に出力するようになっている。印
加電圧評価手段１６は、この分析結果に基づき、電圧印
加手段１３が現在印加している電圧の適否を評価し、電
圧印加手段１３は、この評価に基づき印加電圧の調整を
行うようになっている。

【００３４】絶縁性基板２は、プリント基板等として用
いられる樹脂製の基板であり、この基板上にストリップ
状陽電極３a〜３e及びストリップ状補助陰電極４a〜４f
が露光エッチング技術により形成されている。これらの
電極の材料としては、例えば、金、パラジウム、白金、
アルミニウム、ニッケル等の比較的柔らかな金属が用い
られる。

【００３５】主陰電極５は、放射線の入射側に配置され
るものであり、この実施形態では、比較的低いエネルギ
ーのγ線、あるいはα線やβ線などの荷電粒子が透過し
易いように、メッシュ状にして孔を多く設けた金属薄膜
により構成されている。この金属としては、ベリリウム
アルミニウム等の軽い元素の金属が用いられる。

【００３６】主陰電極５と、ストリップ状陽電極３a〜
３e及びストリップ状補助陰電極４a〜４fとの間に配設
される半導体結晶６として、本実施形態では、テルル化
カドミウム(CdTe)の結晶が用いられているが、その他、
常温半導体として適用が考えられているダイヤモンド
(C)、砒化ガリウム(GaAs)、沃化鉛(PbI2)、あるいは最
近大きな結晶が作られるようになってきたテルル化カド
ミウム鉛(CdZnTe)等を用いることも可能である。ただ
し、これらの結晶は現在の製造技術では１cm四方程度が
限界であることから、本実施形態では検出面積を稼ぐた
めに３個の結晶を並べて用いている。

【００３７】次に、第１の実施形態の作用を説明する。
半導体結晶６内の電界は、主としてストリップ状陽電極
３a〜３eと主陰電極５との間の電圧の印加によって形成
されるが、図１の構成では、ストリップ状陽電極３a〜
３eに接近してストリップ状補助陰電極４a〜４fが配設
されているので、このストリップ状陽電極３a〜３e付近
には他の場所よりも強い電界が形成されている。

【００３８】いま、主陰電極５からγ線が入射すると、
このγ線により半導体結晶６内で反応が起こり、半導体
結晶６内に正孔及び電子が生成する。生成した正孔は主
陰電極５及びストリップ状補助陰電極４a〜４fに収集さ
れ、電子はストリップ状陽電極３a〜３eに収集される。
そして、ストリップ状陽電極３a〜３eが収集した電子に
基づく信号が信号増幅器９a〜９eを介して波形分析手段
１５に送られる。

【００３９】ところで、正孔は非常に移動速度が遅いた
め、半導体結晶が大きな場合は、電極に移動するまでに
殆どが消滅する。そして、電極に誘導される電流は、正
孔及び電子の移動によって生じるが、大きな半導体結晶
では途中で正孔が消滅するため、この誘導電流が減少す
ることになる。そして、全体の誘導電流は、電荷の移動
距離、電荷量、及び移動速度で決まるため、一般には、
陽電極から遠い位置で反応した場合には大きな信号とな
り、陽電極に近い位置で反応した場合には小さな信号と
なる。つまり、γ線の入射位置や入射方向によって、異
なるレベルの信号が発生してしまい、前述したように、
エネルギーの分解能の低下が起こるのである。

【００４０】しかし、図１の構成では、ストリップ状陽
電極３a〜３eの付近にストリップ状補助陰電極４a〜４f
を設けて、この付近の電界強度を高くしているので、こ
の付近の電子の移動速度を速くすることでエネルギー分
解能の低下を抑えることができる。すなわち、主陰電極
５の近傍で生じた電子は、ストリップ状陽電極３a〜３e
まで長い距離を移動するので、その間の移動距離にほぼ
比例した信号が得られ、一方、ストリップ状陽電極３a
〜３eの近傍で生じた電子は、その移動距離が短いもの
であるため、そのままでは得られる信号が小さなものと
なる。しかし、ストリップ状陽電極３a〜３eの近傍で生
じた電子の移動速度は速くなっているので、結果として
主陰電極５の近傍で生じた電子の場合とほぼ同じ信号が
得られる。

【００４１】そして、電圧印加手段１３は、このときの
電子の移動速度を適正に調節するためストリップ状陽電
極３a〜３e及びストリップ状補助陰電極４a〜４f間の電
圧を調整する。このときの電圧印加手段１３の電圧調整
は、印加電圧評価手段１６の評価に基づいており、ま
た、印加電圧評価手段１６の評価は、波形分析手段１５
の分析結果に基づいている。ここで、電圧印加手段１
３、波形分析手段１５、及び印加電圧評価手段１６は、
それぞれ、γ線が正規の（又は理想的な）入射位置、入
射方向で入射された場合の基準データを内部に予め記憶
しており、この基準データを参照することにより、分
析、評価、及び調整を行う。そして、本実施形態では、
ストリップ状陽電極３a〜３eの幅を細く、ストリップ状
補助陰電極４a〜４fの幅を太く形成しているので、スト
リップ状陽電極３a〜３e付近の電圧勾配を印加電圧によ
って大きく変化させることが可能である。

【００４２】ところで、波形分析手段１５が入力する信
号は、通常、ストリップ状陽電極３a〜３eのうちのいず
れか一つからの信号であるが、γ線のエネルギーやγ線
の入射方向等によって、２以上の陽電極から信号を入力
すること（同時計測）がある。本実施形態では、このよ
うな現象についても監視し、その現象の発生原因を推定
できるようにしている。すなわち、「同時計測」が発生
する原因としては、入射したγ線のエネルギーが高いた
めに半導体結晶６内で電子対生成反応が起こり、これに
より隣接する陽電極の双方が信号を出力する場合と、高
エネルギーγ線の入射方向が斜めであるために複数の陽
電極が信号を出力する場合とがある。前者の電子対生成
の場合は、約０．５ＭｅＶ程度のエネルギーを吸収する
ことが分かっているので、このエネルギーの値を基準に
して、前者の場合の同時計測であるのか後者の場合の同
時計測であるのかを弁別することができる。

【００４３】上記したように、図１の構成では、ストリ
ップ状陽電極３a〜３eの付近にストリップ状補助陰電極
４a〜４fを交互に配置しているので、この付近の電界強
度を適正に調節することができ、γ線の入射位置や入射
方向等によるストリップ状陽電極３a〜３eの収集電荷量
の変動を抑制することが可能となっている。そして、こ
の電界強度を適正に調節できることから、半導体結晶６
として１ｃｍ程度の厚い結晶を用いた場合でも、高いエ
ネルギー分解能を持った状態での測定が可能となる。つ
まり、１００ｋｅＶ〜１０ＭｅＶの高エネルギーγ線が
衝突した場合には、殆どのエネルギーが半導体結晶６内
で消費され、そのエネルギーを測定することが可能とな
る。なお、図１の構成では、主陰電極５がメッシュ状の
金属薄膜により形成されているので、低エネルギーのγ
線や、α線やβ線の測定も可能となっている。

【００４４】また、図１の構成では、まず、絶縁性基板
２上にストリップ状陽電極３a〜３e及びストリップ状補
助陰電極４a〜４fを形成しておき、主陰電極５とこれら
ストリップ状陽電極３a〜３e及びストリップ状補助陰電
極４a〜４fとの間に半導体結晶６を配設した後、これら
の部材を電極固定手段７により共に固定する構造として
いるので、大型の放射線検出器を安価に製作することが
可能になっている（なお、電極と半導体結晶との間の接
触を補強するため、電極表面に導電性接着剤を塗布する
ことは有効である。）。つまり、従来技術では半導体結
晶の表面に金蒸着を行い、その上に陽電極及陰電極を接
着していたが、このような方法ではストリップ状に形成
した複数の陽電極及び陰電極を半導体結晶の表面に配設
するのは困難である。しかし、図１の構成では、絶縁性
基板２を用いているので、このようなストリップ状の陽
電極及び陰電極でも容易に形成することができ、さら
に、その上に複数の半導体結晶６を平面的に並べること
ができるので、大面積を有する放射線検出器を容易に製
造することができる。ここで、複数個の半導体結晶を用
いた場合に、結晶の不連続面の存在が問題となるが、不
連続面をストリップ状陽電極３a〜３e又はストリップ状
補助陰電極４a〜４fの中心位置に配置することにより、
この不連続面を横切る電荷を低減することができる。

【００４５】なお、上記した第１の実施形態では、主陰
電極５は１つとなっているが、この主陰電極５について
も、複数のストリップ状電極により形成するようにする
ようにして、電圧調整をよりきめ細かく行うようにして
もよい。

【００４６】また、電圧印加手段１３、波形分析手段１
５、及び印加電圧評価手段１６に学習機能をもたせるよ
うにし、現在の電圧でのエネルギー分解能に関する情報
を経時的に記録させることによって、電圧印加手段１３
が最適な電圧を印加できるように構成することもでき
る。

【００４７】さらに、図１の構成では、ストリップ状陽
電極３a〜３eからの信号を波形分析手段１５が入力する
ようになっているが、波形分析手段１５はストリップ状
補助陰電極４a〜４fからの信号を入力し、この信号の波
形を分析するようにしてもよい（この場合は、主陰電極
５は「主陽電極５」となる。）。

【００４８】図３は、第２の実施形態に係るストリップ
電極型放射線検出装置の構成図であり、図４は、図３に
おけるストリップ状電極部材の配置方向を示す説明図で
ある。これらの図において、図１及び図２に示した構成
要素と同様の構成要素には同一符号を付して重複した説
明を省略する。

【００４９】図３の放射線検出器１Ｂが図１の放射線検
出器１Ａと異なる点は、絶縁性基板２とストリップ状陽
電極３a〜３e及びストリップ状補助陰電極４a〜４fとの
間に複数のバックストリップ電極１７a〜１７e及び薄膜
絶縁体１８（例えば、ポリイミドなどの絶縁体）が形成
されている点である。そして、バックストリップ電極１
７a〜１７eからの各信号は、配線材１９、信号増幅器２
０a〜２０e、及び配線材２１を介して波形分析手段１５
に送られるようになっている。

【００５０】バックストリップ電極１７a〜１７eは、図
４に示されているように、その長手方向がストリップ状
陽電極３a〜３e及びストリップ状補助陰電極４a〜４fと
直交するように配設されている。このように、バックス
トリップ電極１７a〜１７eを配設することにより、半導
体結晶６におけるγ線の２次元上の入射位置を検出する
ことができる。

【００５１】次に、上記のように構成される第２の実施
形態の作用を説明する。主陰電極５からγ線が入射する
と、その結晶内部で生じた電子はストリップ状陽電極３
a〜３eにより収集される。この場合、ストリップ状陽電
極３a〜３e周辺の電界はストリップ状補助陰電極４a〜
４fが設けられているので強くなっており、ストリップ
状陽電極３a〜３eに収集された電子によりバックストリ
ップ電極１７a〜１７eのいずれかに信号が誘起され、こ
の信号が信号増幅器２０a〜２０eのいずれかを通って波
形分析手段１５に送られる。そして、上記したように、
ストリップ状陽電極３a〜３eとバックストリップ電極１
７a〜１７eとは、その長手方向が互いに直交するように
配設されているので、ストリップ状陽電極３a〜３e及び
バックストリップ電極１７a〜１７eのうちのどの電極か
ら信号が送られてきたかを特定することにより、波形分
析手段１５は半導体結晶６におけるγ線のＸ方向及びＹ
方向の位置すなわち２次元上の入射位置を知ることがで
きる。

【００５２】図５は、第３の実施形態に係るストリップ
電極型放射線検出装置の構成図であり、図６は、図５に
おけるストリップ状電極部材の配置方向を示す説明図で
ある。これらの図において、図１乃至図４に示した放射
線検出器１Ａ，１Ｂ以外の構成要素と同様の構成要素に
は同一符号を付して重複した説明を省略する。また、以
下の実施形態においては、説明及び図示の簡単化のた
め、配線材の符号を省略する。

【００５３】図５において、放射線検出器１Ｃは、第１
の絶縁性基板２２と、この第１の絶縁性基板２２の放射
線進行方向側（図５の右方向へ進む側）の面上に交互に
接近した状態で配設されたストリップ状第１の陽電極２
３a〜２３e及びストリップ状第１の陰電極２４a〜２４f
と、これらストリップ状第１の陽電極２３a〜２３e及び
ストリップ状第１の陰電極２４a〜２４fの放射線進行方
向側の面に接して配設された複数の第１の半導体結晶２
５と、この第１の半導体結晶２５の放射線進行方向側の
面に接して配設された中間陰電極２６と、この中間陰電
極２６の放射線進行方向側の面に接して配設された複数
の第２の第２の半導体結晶２７と、この第２の半導体結
晶２７の放射線進行方向側の面に接して交互に接近した
状態で配設された複数のストリップ状第２の陽電極２８
a〜２８e及びストリップ状第２の陰電極２９a〜２９f
と、これらストリップ状第２の陽電極２８a〜２８e及び
ストリップ状第２の陰電極２９a〜２９fの放射線進行方
向側の面に接して、これらの電極を支持する第２の絶縁
性基板３０と、第１及び第２の絶縁性基板２２，３０間
に押圧力を加えた状態で第１の絶縁性基板２２、第１の
半導体結晶２５、中間陰電極２６、第２の半導体結晶２
７、及び第２の絶縁性基板３０を共に固定する電極固定
手段３１とから構成されている。

【００５４】なお、第１及び第２の絶縁性基板２２，３
０は図１の絶縁性基板２と同様の構造であり、ストリッ
プ状第１の陽電極２３a〜２３e及びストリップ状第２の
陽電極２８a〜２８eは図１のストリップ状陽電極３a〜
３eと同様の構造であり、第１の半導体結晶２５及び第
２の半導体結晶２７は図１の半導体結晶６と同様の構造
であり、中間陰電極２６は図１の主陰電極５と同様の構
造であり、電極固定手段３１は図１の電極固定手段７と
同様の構造である。

【００５５】そして、ストリップ状第１の陽電極２３a
〜２３eからの信号は信号増幅器９a〜９eを介して波形
分析手段１５Ａに送られ、ストリップ状第２の陽電極２
８a〜２８eからの信号は信号増幅器９a〜９eを介して波
形分析手段１５Ｂに送られるようになっている。印加電
圧評価手段１６は、これら波形分析手段１５Ａ，Ｂから
の分析結果に基づき、電圧印加手段１３が現在印加して
いる電圧の適否を評価し、電圧印加手段１３は、この評
価に基づき印加電圧の調整を行うようになっている。

【００５６】また、図６に示すように、ストリップ状第
１の陽電極２３a〜２３e及びストリップ状第１の陰電極
２４a〜２４fと、ストリップ状第２の陽電極２８a〜２
８e及びストリップ状第２の陰電極２９a〜２９fとは互
いに、その長手方向が直交するように配設されている。
したがって、印加電圧評価手段１６は、波形分析手段１
５Ａ，Ｂからの分析結果から、いずれの電極が信号を出
力したかを調べることにより第１及び第２の半導体結晶
２５，２７における２次元上の入射位置を知ることがで
きる。

【００５７】次に、上記のように構成される第３の実施
形態の作用につき説明する。第１の絶縁性基板２２側か
ら高エネルギーのγ線が入射すると、このγ線により生
じた第１の半導体結晶２５及び第２の半導体結晶２７内
での電子はストリップ状第１の陽電極２３a〜２３e及び
ストリップ状第２の陽電極２８a〜２８eにより収集され
る。そして、この電子の収集に基づき、ストリップ状第
１の陽電極２３a〜２３e及びストリップ状第２の陽電極
２８a〜２８eは、波形分析手段１５Ａ，Ｂに信号増幅器
９a〜９eを介して信号を出力する。

【００５８】波形分析手段１５Ａ，Ｂは、入力した信号
に基づき波形分析を行い、その分析結果を印加電圧評価
手段１６に出力する。印加電圧評価手段１６は、この分
析結果に基づき印加電圧の評価を行う。そして、この評
価に基づいて電圧印加手段１３は印加電圧の調整を行
う。ここで、印加電圧評価手段１６は、波形分析手段１
５Ａ，Ｂがそれぞれどの電極からの信号を入力したかに
ついての情報を把握できるようになっており、これによ
り印加電圧評価手段１６は、導体結晶２５，２７におけ
る２次元上の入射位置を知ることができる。また、印加
電圧評価手段１６は、波形分析手段１５Ａ，Ｂからの信
号の和をγ線のトータルエネルギーとして評価するよう
になっている。

【００５９】本実施形態では、第１の半導体結晶２５及
び第２の半導体結晶２７をγ線の進行方向に重ねて配設
しているので、大面積で且つ大きな厚さの半導体結晶を
持つ放射線検出器を実現することができる。そして、上
記したように、ストリップ状第２の陽電極２８a〜２８e
及びストリップ状第２の陰電極２９a〜２９fとは互い
に、その長手方向が直交するように配設されているの
で、半導体結晶２５，２７における２次元上の入射位置
を知ることができる。なお、本実施形態では、γ線が第
１の絶縁性基板２２を通って第１の半導体結晶２５及び
第２の半導体結晶２７に入る構成となっており、第１及
び第２の実施形態のように、γ線が透過し易いメッシュ
状部材を入射側に配設しているわけではないので、比較
的高エネルギーのγ線の検出を行う場合に適しているも
のといえる。

【００６０】図７は、第４の実施形態に係るストリップ
電極型放射線検出装置の構成図である。この実施形態
は、図３及び図４に示した第２の実施形態の構成に中性
子コンバータを付加することにより、中性子エネルギー
の大まかな識別を可能としたものである。

【００６１】図７が図３と異なる点は、放射線検出器１
Ｄが主陰電極５の放射線入射側の面上に取り付けられた
中性子コンバータ３２を有している点である。この中性
子コンバータ３２は、ポリエチレン、ボロン、あるいは
ウラン等の材料により形成されたものであり、入射した
中性子３３のエネルギーにより核分裂または反跳した荷
電粒子３４を発生させるものである。

【００６２】次に、この第４の実施形態の作用につき説
明する。中性子コンバータ３２に中性子３３が入射する
と荷電粒子３４が発生する。この荷電粒子３４は、メッ
シュ状の主陰電極５を殆ど遮蔽されずに通過して半導体
結晶６内に入る。その後の、動作は図３における説明と
同様であるため、重複した説明を省略する。

【００６３】この第４の実施形態の構成によれば、中性
子コンバータ３２において中性子３３のエネルギーによ
り反跳した荷電粒子３４のエネルギーも変化するため、
この荷電粒子３４のエネルギーを測定、弁別することに
より中性子のエネルギー分布の監視を行うことができ
る。また、この荷電粒子３４の検出位置に基づいて、中
性子コンバータ３２の反応位置すなわち中性子の強度分
布を１次元的又は２次元的にリアルタイムで評価するこ
とが可能となっている。

【００６４】図８は、第４の実施形態に係るストリップ
電極型放射線検出装置を用いて構成した原子炉炉心監視
装置の構成図である。この図において、ストリップ電極
型放射線検出装置３５は、図７に示した第４の実施形態
の構成と同様の構成を有するものであり、このストリッ
プ電極型放射線検出装置３５が原子炉圧力容器３６の周
囲に複数台設置され、炉心から発せられる中性子３７を
検出できるようになっている。

【００６５】各ストリップ電極型放射線検出装置３５か
らの信号は中性子弁別手段３８に出力されるようになっ
ている。中性子弁別手段３８は、ストリップ電極型放射
線検出装置３５からの信号の波形（例えば、波高）を分
析し、検出された中性子３７が高速中性子又は熱中性子
のうちいずれの中性子であるかを弁別するものである。
そして、中性子弁別手段３８の弁別結果は、中性子エネ
ルギー分布監視手段３９に送られ、中性子エネルギー分
布監視手段３９は高速中性子及び熱中性子の２種類の中
性子の比率の変化を監視するようになっている。

【００６６】次に、上記の原子炉炉心監視装置の動作に
つき説明する。原子炉圧力容器３６の炉心から発せられ
る中性子３７は、周囲のストリップ電極型放射線検出装
置３５により検出され、各ストリップ電極型放射線検出
装置３５は、中性子検出信号を中性子弁別手段３８に出
力する。中性子弁別手段３８は、各ストリップ電極型放
射線検出装置３５からの検出信号を入力し、この検出信
号の波高を分析することにより検出された中性子３７が
高速中性子又は熱中性子のいずれであるかを弁別する。

【００６７】中性子エネルギー分布監視手段３９は、中
性子弁別手段３８の弁別結果を連続的に監視しており、
高速中性子と熱中性子との比率が一定以上変化した場合
に原子炉に異常が発生しているものと判断する。つま
り、原子炉は、その水位の変動や、燃焼割合の変化等に
よって、高速中性子と熱中性子との比率（中性子のエネ
ルギー分布）が変化することが知られているので、この
比率を監視することによって、原子炉の異常を早期に検
知することが可能となる。

【００６８】図９は、第５の実施形態に係るストリップ
電極型放射線検出装置の構成図であり、図１０は、図９
におけるストリップ状電極部材の配置方向を示す説明図
である。この実施形態は、電離箱の原理に基づく放射線
検出装置の電極をストリップ状に形成したものである。

【００６９】図９において、円筒状に形成された放射線
入射陰電極４０の内周面にウラン４１が塗布されてい
る。そして、放射線入射陰電極４０の内側に、例えばア
ルミナセラミックスで形成された電極支持部材４２を介
して円筒状絶縁性基板４３が配設されている。この円筒
状絶縁性基板４３は、例えば、アルミナ、シリコンなど
で形成されており、その表面には円筒軸方向に沿って複
数のストリップ状陽電極４４a〜４４c及びストリップ状
陰電極４５a〜４５cが化学蒸着等により塗布されている
（図示の都合上、４４a〜４４c及び４５a〜４５cの電極
のみを示している。）。

【００７０】上記の各電極は、例えば、陽電極４４aと
陰電極４５a，４５bとが対電極となり、また、陽電極４
４cと陰電極４５a，４５cとが対電極となっている。そ
して、図１０に示すように、陽電極４４aと陰電極４５
a，４５bとの間の間隔は広く、一方、陽電極４４cと陰
電極４５a，４５cとの間の間隔は狭くなっている。

【００７１】円筒状絶縁性基板４３の表面に上記のスト
リップ状陽電極及び陰電極を形成する場合、既に円筒状
に加工されている基板上に電極を形成する場合と、平板
上の基板に電極を形成した後に、この基板を円筒状に変
形させる場合との２通りが考えられるが、いずれの方法
を採用してもよい。また、本実施形態では、これらの電
極が基板の円筒軸方向に沿って形成された場合を示して
いるが、径方向に沿って形成することとしてもよい。

【００７２】放射線入射陰電極４０の円筒内周面と円筒
状絶縁性基板４３の円筒外周面との間に形成される密閉
空間には、例えばアルゴンなどの電離ガス４６が封入さ
れている。そして、この電離ガス４６の電離によって生
じたイオン・電子は、ストリップ状陽電極４４及びスト
リップ状陰電極４５により収集され、ストリップ状陽電
極４４を流れる電流が電流計測手段４７により計測され
るようになっている。

【００７３】陽電極及び陰電極間の電圧は電圧印加手段
４８によって印加されるが、ストリップ状陽電極４４と
ストリップ状陰電極４５との間の電圧は数百ボルト、ス
トリップ状陽電極４４と放射線入射陰電極４０との間の
電圧は数ボルト（あるいはゼロボルトであってもよい）
程度となっている。

【００７４】次に、上記のように構成される第５の実施
形態の作用につき説明する。外部から放射線検出器１Ｅ
内に中性子が飛び込むと、放射線入射陰電極４０の内周
面に形成されているウラン４１内で核分裂が生じ、その
ときの核分裂片によって電離ガス４６が電離する。この
電離によって生じたイオン・電子は、その大部分が数百
ボルトの電圧が印加されているストリップ状陽電極４４
及びストリップ状陰電極４５により収集される。そし
て、ストリップ状陽電極４４を流れる電流が電流計測手
段４７により計測され、これにより放射線検出器１Ｅ内
の中性子束に比例する信号を得ることができる。なお、
ストリップ状陽電極４４と放射線入射陰電極４０との間
に印加される電圧はゼロボルトから数ボルトの低い電圧
であるため、これらの電極間に放電が発生することはな
く、したがって、従来装置のように、ウラン４１に凹凸
や剥離が生じたりすることはない。

【００７５】ところで、中性子束が弱くガス中のイオン
・電子密度が低い場合、陽電極４４c及び陰電極４５a，
４５cの対電極は、それらの電極間隔が狭く、電極間に
存在するイオン・電子量が少ないため、ＳＮ比の関係
上、中性子束に比例した信号を得ることができない。し
かし、陽電極４４a及び陰電極４５a，４５bの対電極
は、それらの電極間隔が広くなっているので、電極間の
すべてのイオン・電子を収集することにより中性子束に
比例した信号を得ることができる。

【００７６】また、中性子束が強くガス中のイオン・電
子密度が高い場合、陽電極４４a及び陰電極４５a，４５
bの対電極は、それらの電極間隔が広くなっているが故
に、その空間イオンの電界によって電極間の電界が逆転
する所謂「空間電荷効果」が発生し、イオン・電子を収
集できなくなる。しかし、陽電極４４c及び陰電極４５
a，４５cの対電極は、それらの電極間隔が狭く電界強度
が強くなっているため、電極間のイオン・電子を全て収
集することができ、中性子束に比例した信号を得ること
ができる。

【００７７】このように、図９の構成では、円筒状絶縁
性基板４３の表面に形成されるストリップ状陽電極４４
及びストリップ状陰電極４５間の間隔が位置によって異
なっているので、中性子束が弱い場合又は強い場合のい
ずれにおいても中性子束に比例した信号を得ることがで
き、広いレンジでの測定が可能となっている。

【００７８】そして、ストリップ状陽電極４４及びスト
リップ状陰電極４５は、微細加工技術を用いて円筒状絶
縁性基板４３の表面に形成することが可能であるため、
機械加工で形成した場合に比べて電極間隔をはるかに狭
く（例えば、数μｍ）することができる。また、この電
極間隔は計測中の熱応力によっても、均一に変化するの
みで、一部のみが狭くなるような現象が起こることはな
い。

【００７９】なお、ストリップ状陽電極４４及びストリ
ップ状陰電極４５間に所謂「ガード電極」を設け、陽電
極及び陰電極間のリーク電流を補償する構成とすること
は、従来の電離箱と同様に可能である。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、常温半
導体検出器を用いたものにおいては、原子炉等で発生す
る高エネルギーγ線を計測するに十分な大型結晶を用い
た場合にもエネルギー分解能が低下しない電極構造を有
すると共に、製作が容易であり、さらに、放射線の2次
元画像化に必要とされる面積の大きな半導体結晶を用い
る場合も、構造が簡単で製作が容易なストリップ電極型
放射線検出装置を実現することができる。

【００８１】また、このようなストリップ電極型放射線
検出装置を用いることにより、原子炉等での高エネルギ
ーγ線及び中性子のエネルギー分布計測や、放射線分布
のリアルタイム監視を可能にして、炉内センサの削減、
炉内センサの交換頻度の低減を可能にし、もって監視機
能が向上した原子炉炉心監視装置を実現することができ
る。

【００８２】そして、炉内中性子モニタを用いたものに
おいては、ウラン塗布面の突起物に起因する放電を発生
させないようにすると共に、異なる電極間隔を持たせた
複数の電極構造とすることにより複数の情報を取得でき
るようにしたストリップ電極型放射線検出装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るストリップ電極型放射線
検出装置の構成図。

【図２】図１におけるストリップ状電極部材の配置方向
を示す説明図。

【図３】第２の実施形態に係るストリップ電極型放射線
検出装置の構成図。

【図４】図３におけるストリップ状電極部材の配置方向
を示す説明図。

【図５】第３の実施形態に係るストリップ電極型放射線
検出装置の構成図。

【図６】図５におけるストリップ状電極部材の配置方向
を示す説明図。

【図７】第４の実施形態に係るストリップ電極型放射線
検出装置の構成図。

【図８】第４の実施形態に係るストリップ電極型放射線
検出装置を用いて構成した原子炉炉心監視装置の構成
図。

【図９】第５の実施形態に係るストリップ電極型放射線
検出装置の構成図。

【図１０】図５におけるストリップ状電極部材の配置方
向を示す説明図。

【図１１】従来の一般的な常温半導体検出器の構成図。

【図１２】電離箱の原理を用いた従来の炉内中性子モニ
タの構成図。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｅ 放射線検出器 ２ 絶縁性基板 ３a〜３e ストリップ状陽電極 ４a〜４f ストリップ状補助陰電極 ５ 主陰電極 ６ 半導体結晶 ７ 電極固定手段 ８ 配線材 ９a〜９e 信号増幅器 １０ 配線材 １１ 配線材 １２ 配線材 １３ 電圧印加手段 １４ 配線材 １５ 波形分析手段 １６ 印加電圧評価手段 １７a〜１７e バックストリップ電極 １８ 薄膜絶縁体 １９ 配線材 ２０a〜２０e 信号増幅器 ２１ 配線材 ２２ 第１の絶縁性基板 ２３a〜２３e ストリップ状第１の陽電極 ２４a〜２４f ストリップ状第１の陰電極 ２５ 第１の半導体結晶 ２６ 中間陰電極 ２７ 第２の半導体結晶 ２８a〜２８e ストリップ状第２の陽電極 ２９a〜２９f ストリップ状第２の陰電極 ３０ 第２の絶縁性基板 ３１ 電極固定手段 ３２ 中性子コンバータ ３３ 中性子 ３４ 荷電粒子 ３５ ストリップ電極型放射線検出装置 ３６ 原子炉圧力容器 ３７ 中性子 ３８ 中性子弁別手段 ３９ 中性子エネルギー分布監視手段 ４０ 放射線入射陰電極 ４１ ウラン ４２ 電極支持部材 ４３ 円筒状絶縁性基板 ４４a〜４４c ストリップ状陽電極 ４５a〜４５c ストリップ状陰電極 ４６ 電離ガス ４７ 電流計測手段 ４８ 電圧印加手段 ４９ 常温半導体結晶 ５０ 電極 ５１ 電極 ５２ 金 ５３ 電圧印加装置 ５４ 測定装置 ５５ ウラン ５６ 負電極 ５７ 陽電極 ５８ セラミックス

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G075 AA01 BA03 CA08 DA01 EA01 FA06 FA19 FB04 FB10 FC14 GA02 GA09 GA15 2G088 BB05 EE22 FF04 FF09 FF15 FF17 GG21 JJ31 KK01 LL01 5F088 AA03 AB07 AB09 BA20 BB10 DA01 FA09 FA20 KA10 LA07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽電極と陰電極との間に放射線検出用の半
   導体結晶が配設された放射線検出器を有し、この放射線
   検出器の半導体結晶に放射線が入射したときに生成され
   る電荷をいずれかの電極側で収集し、この収集した電荷
   により発生する電気信号に基づき放射線エネルギーの検
   出を行う放射線検出装置において、 前記放射線検出器は、 放射線入射側に配置される主電極及びこの主電極に対向
   する位置に配置される複数のストリップ状補助電極に分
   けて形成された前記陽電極及び陰電極のうちの一方の極
   性の電極と、 前記一方の極性のストリップ状補助電極に対して交互に
   接近した状態で配設され、複数のストリップ状電極に分
   割された前記陽電極及び陰電極のうちの他方の極性の電
   極と、 前記交互に接近した状態で配置された一方の極性の複数
   のストリップ状補助電極及び他方の極性の複数のストリ
   ップ状電極が形成された絶縁性基板と、 前記一方の極性の主電極と、前記絶縁性基板に形成され
   た前記一方の極性の複数のストリップ状補助電極及び前
   記他方の極性のストリップ状電極との間に配設された前
   記放射線検出用の半導体結晶と、 前記一方の極性の主電極と前記絶縁性基板との間に押圧
   力を加えた状態で、前記一方の極性の主電極、前記半導
   体結晶、及び前記絶縁性基板を、共に固定する電極固定
   手段と、 を含んで成ることを特徴とするストリップ電極型放射線
   検出装置。
2. 【請求項２】前記放射線検出器の前記絶縁性基板に形成
   された前記他方の極性の複数のストリップ状電極から送
   られてくる前記電気信号を入力し、この電気信号の波形
   を分析する波形分析手段と、 前記波形分析手段の分析結果に基づき、前記陽電極及び
   前記陰電極間に印加される電圧の評価を行う印加電圧評
   価手段と、 前記印加電圧評価手段の評価に基づき、前記陽電極及び
   前記陰電極間に印加される電圧を調整する電圧印加手段
   と、 を備えたことを特徴とする請求項１記載のストリップ電
   極型放射線検出装置。
3. 【請求項３】前記一方の極性の主電極は、放射線が透過
   し易い、メッシュ状の薄膜金属により形成されるもので
   ある、 ことを特徴とする請求項１又は２記載のストリップ電極
   型放射線検出装置。
4. 【請求項４】前記他方の極性のストリップ状電極の後方
   に、長手方向がこのストリップ状電極の長手方向と直交
   するように配設され、この他方の極性のストリップ状電
   極が出力する電気信号によって誘起される電気信号を出
   力する複数のバックストリップ電極を備えており、 前記他方の極性のストリップ状電極からの電気信号と、
   前記バックストリップ電極からの電気信号とにより、放
   射線についての２次元上の入射位置を前記波形分析手段
   又は前記印加電圧評価手段が検出するものである、 ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のス
   トリップ電極型放射線検出装置。
5. 【請求項５】陽電極と陰電極との間に放射線検出用の半
   導体結晶が配設された放射線検出器を有し、この放射線
   検出器の半導体結晶に放射線が入射したときに生成され
   る電荷をいずれかの電極側で収集し、この陽電極と陰電
   極との間に放射線検出用の半導体結晶を配設し、この半
   導体結晶に放射線が入射したときに生成される電荷をい
   ずれかの電極側で収集し、この収集した電荷により発生
   する電気信号に基づき放射線エネルギーの検出を行う放
   射線検出装置において、 前記放射線検出器は、 放射線入射側に配設される第１の絶縁性基板と、 前記第１の絶縁性基板の放射線進行方向側の面上に、交
   互に接近した状態で配設された複数のストリップ状第１
   の陽電極及び第１の陰電極と、 前記複数のストリップ状第１の陽電極及び第１の陰電極
   の放射線進行方向側の面に接して配設された放射線検出
   用の第１の半導体結晶と、 前記第１の半導体結晶の放射線進行方向側の面に接して
   配設された陽電極又は陰電極のうちのいずれかの極性の
   中間電極と、 前記中間電極の放射線進行方向側の面に接して配設され
   た放射線検出用の第２の半導体結晶と、 前記第２の半導体結晶の放射線進行方向側の面に接し
   て、交互に接近した状態で配設された複数のストリップ
   状第２の陽電極及び第２の陰電極と、 前記複数のストリップ状第２の陽電極及び第２の陰電極
   の放射線進行方向側の面に接して、これらの電極を支持
   する第２の絶縁性基板と、 前記第１及び第２の絶縁性基板間に押圧力を加えた状態
   で、前記複数のストリップ状第１の陽電極及び第１の陰
   電極、前記第１の半導体結晶、前記中間電極、前記第２
   の半導体結晶、及び前記複数のストリップ状第２の陽電
   極及び第２の陰電極を、共に固定する電極固定手段と、 を含んで成ることを特徴とするストリップ電極型放射線
   検出装置。
6. 【請求項６】前記放射線検出器の前記複数のストリップ
   状第１及び第２の陽電極並びに第１及び第２の陰電極の
   うちの一方の極性の電極から送られてくる前記電気信号
   を入力し、この電気信号の波形を分析する第１及び第２
   の波形分析手段と、 前記波形分析手段の分析結果に基づき、前記陽電極及び
   前記陰電極間に印加される電圧の評価を行う印加電圧評
   価手段と、 前記印加電圧評価手段の評価に基づき、前記陽電極及び
   前記陰電極間に印加される電圧を調整する電圧印加手段
   と、 を備え、しかも前記複数のストリップ状第１の陽電極及
   び第１の陰電極と、前記複数のストリップ状第２の陽電
   極及び第２の陰電極とは、その長手方向が互いに直交す
   るように配設され、これにより前記印加電圧評価手段
   は、各電極からの前記電気信号に基づき放射線について
   の２次元上の入射位置を検出することが可能になってい
   る、 ことを特徴とする請求項５記載のストリップ電極型放射
   線検出装置。
7. 【請求項７】前記主電極の放射線入射側の面上に配設さ
   れた中性子コンバータを備えており、中性子の検出を可
   能とした、 ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のス
   トリップ電極型放射線検出装置。
8. 【請求項８】原子炉の炉心を格納する原子炉圧力容器の
   周囲に配設された、請求項１乃至７のいずれかに記載の
   放射線検出装置を複数台備えた、 ことを特徴とする原子炉炉心監視装置。
9. 【請求項９】原子炉の炉心を格納する原子炉圧力容器の
   周囲に配設された、請求項７に記載の放射線検出装置
   と、 前記放射線検出装置の放射線検出器からの電気信号の波
   高を弁別することにより、この電気信号が高速中性子又
   は熱中性子のいずれに係るものであるかを弁別する中性
   子弁別手段と、 前記中性子弁別手段の弁別結果に基づき、前記原子炉圧
   力容器の周囲における中性子エネルギーの分布状態を監
   視する中性子エネルギー分布監視手段と、 を備えたことを特徴とする原子炉炉心監視装置。
10. 【請求項１０】電離ガスが封入された空間内を放射線が
    通過したときに発生するイオン電荷を陽電極又は陰電極
    のいずれかの電極が収集し、この収集した電荷に基づき
    放射線の検出を行う放射線検出器を有する放射線検出装
    置において、 前記放射線検出器は、 核分裂物質が塗布され放射線入射電極及びこの放射線入
    射電極に対向する位置に配置される複数のストリップ状
    電極に分けて形成された前記陽電極及び陰電極のうちの
    一方の極性の電極と、 前記一方の極性のストリップ状電極に対して交互に接近
    した状態で配設され、複数のストリップ状電極に分割さ
    れた前記陽電極及び陰電極のうちの他方の極性の電極
    と、 前記交互に接近した状態で配置された一方の極性の複数
    のストリップ状電極及び他方の極性の複数のストリップ
    状電極が形成された絶縁性基板と、 を備え、しかも、前記一方の極性の複数のストリップ状
    電極及び他方の極性の複数のストリップ状電極との間の
    各間隔の中には、空間電荷効果に起因してイオン・電子
    の収集が不可能にならないように、充分に狭くした間隔
    が含まれている、 ことを特徴とするストリップ電極型放射線検出装置。
11. 【請求項１１】前記放射線入射電極は円筒形状であっ
    て、この円筒内周面に前記核分裂物質が塗布されてお
    り、 前記円筒形状の放射線入射電極の内側に円筒形状の前記
    絶縁性基板が配設されると共に、この絶縁性基板の円筒
    外周面に前記一方の極性の複数のストリップ状電極及び
    他方の極性の複数のストリップ状電極が形成されてお
    り、 前記放射線入射電極の円筒内周面と前記絶縁性基板の円
    筒外周面との間に形成される空間に前記電離ガスが封入
    されている、 ことを特徴とする請求項１０記載のストリップ電極型放
    射線検出装置。
12. 【請求項１２】前記放射線検出器の前記絶縁性基板に形
    成された前記他方の極性の複数のストリップ状電極から
    の電流を計測する電流計測手段と、 前記電流計測手段の計測に基づき、前記陽電極及び前記
    陰電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の
    ストリップ電極型放射線検出装置。