JPH10232284A

JPH10232284A - 波長シフト型放射線センサおよび放射線検出装置

Info

Publication number: JPH10232284A
Application number: JP3536997A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyuki Maekawa; 立行前川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型化、小型化可能、感度向上、位置依存性低
減等により、特にβ線を高精度で検出する。【解決手段】波長シフトファイバ２２をシンチレータ２
１の周縁部に沿って対称的に配置される複数のもので構
成する。各波長シフトファイバ２２の長さ方向一端面に
光検出器２３を装着するとともに他端面に光をその波長
シフトファイバ内に戻すための反射体２４を設ける。波
長シフトファイバ２２の対シンチレータ非接触の外側面
と、波長シフトファイバの配備されないシンチレータ周
縁の外表面とに、シンチレータの内側方に向かって光を
反射する反射体２２ａ，２５を設ける。シンチレータの
平坦な面に、屈折率がシンチレータに比べて小さい物質
を配備し、さらにその面の外側に、シンチレータから出
た光をそのシンチレータの内側方に反射するとともに外
部からの光を遮ることができる反射・遮光材料を被せ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子力関連施設等に
おいて例えば表面汚染用として適用される放射線検出技
術に係り、特に発光現象を利用して放射線を検出する波
長シフト型放射線センサおよびそのセンサを用いた放射
線検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の放射線検出装置としては種
々の構成のものが知られており、特に飛程の大きいβ線
の検出装置としては、プラスチック製の大面積のシンチ
レータを用いる場合が多い。

【０００３】図３６〜図４０は、このような大面積β線
検出センサの各種従来例を示しており、原子力関連施設
における表面汚染検査用として多く用いられているもの
である。

【０００４】図３６に示した放射線センサは箱形のもの
で、集光箱１の１つの面（図の上面）が集光面、他の５
つの内面がすべて光を反射するように処置した反射面と
されている。この集光箱１の上蓋部分を薄いプラスチッ
クシンチレータ２で構成しており、プラスチックシンチ
レータ２の上部（集光箱内面に対して外側）は、β線が
透過可能で、かつ内側へ光を反射することのできる図示
しないシートで覆われている。

【０００５】そして、β線の入射によりシンチレータ２
内に発生した光が集光箱１の内部で反射しながら充満
し、集光箱１内部に据え付けられた光検出器３により検
出される。

【０００６】また、図３７に示したものは、ガスフロー
型センサで構成した大面積β線用検出装置である。この
装置はβ線がガス中に作るイオン対を収集する一般的な
比例計数管の１つである。この場合は箱型の容器４の上
面を、β線入射が可能でかつガスを封入保持可能なシー
トで構成した入光窓５とし、ガスパイプ６を介してゆっ
くりと電離用ガスを容器４内に流し続けるものである。

【０００７】また、図３８および３９に示したものは、
シンチレーションカロリメータで用いられている放射線
センサである。図３８の例では、平板状のプラスチック
製シンチレータ２の平坦部に、波長シフトファイバ７を
渦巻状に密着させ、その波長シフトファイバ７の長さ方
向一端面に伝送用光ファイバ８を接続し、図示しない光
検出器まで信号伝送するようになっている。即ち、シン
チレータ２で発生するシンチレーション光が波長シフト
ファイバ７に遭遇して蛍光変換され、この蛍光パルスを
透明な伝送用ファイバ８で伝送するものである。

【０００８】さらに、図３９に示したセンサも同様の機
能を有しており、四角形板状のプラスチック製のシンチ
レータ２の外周縁に蛍光体を含んだ１対のＬ字形の樹脂
製の角柱ライトガイド（以下、波長シフトバーと称す
る）９を配置し、この各波長シフトバー９が出会う角部
分を、さらに第２の波長シフトバー１０を介して光検出
器１１に接続している。シンチレータ２に接している第
１の波長シフトバー９はシンチレーション波長により励
起されて蛍光を放出するものであるが、第２の波長シフ
トバー１０は第１の波長シフトバー９が放出した蛍光に
より励起され、さらに長い波長の光を放出するものであ
る。

【０００９】なお、図３８、３９に示したいずれのセン
サも、図４０に示すように、鉛板１２等とシンチレータ
２とが交互に多層に積み重ねられて使用されることを想
定している。

【００１０】そして、これらのセンサでは、ＧｅＶオー
ダの荷電粒子の入射の結果、電子（β線）とγ線とのカ
スケードシャワーが発生し、多層構造のシンチレータ２
の中をこのシャワーが透過していく。従って、一度に多
量に発生する電子により、各層のシンチレータ２が発光
するようになっているものであり、集光量が多少低くと
も十分実用になるものであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、原子力関連
施設等の表面汚染検査では、広い範囲の汚染を一時に測
定したり、測定対象物の周囲を包囲するようにセンサを
多数配置したり、あるいはこれらのセンサを駆動機構で
動かしたりする必要がある。このため、センサ自体の薄
型化、小型軽量化が重要な課題となっている。

【００１２】図３６、３７に示したセンサは現在実用化
されており、図３８、３９に示したものも分野は異なる
が、電子線の検出に使用されている。これらについて上
記目的に照らし、適用の際に解決すべき課題を述べると
以下の通りである。

【００１３】図３６のセンサでは、まず集光量を確保す
るためには光検出器３の受感部面積を大きくとることが
必要である。したがって、実用的な性能を得るためには
直径２インチ程度の光電子増倍管等を用いる必要があ
る。このため必然的に集光箱１の深さが大きくなり、全
体が大型化すると共に重量面でも増大する。また、大型
の光電子増倍管を用いるほど受光確率は高まるが、光電
面が大きいことに起因して暗電流雑音も大きくなるとい
った相反する条件も存在した。

【００１４】このため、この方式では現状以上の薄型
化、小型化は困難であった。また受感面から離れた位置
での検出感度が低く、均一な感度を実現するのが困難で
あった。

【００１５】図３７のセンサも表面汚染検査装置で使用
することがある。このタイプのセンサは感度も高く、薄
く製作することも可能であるが、薄膜でガスを封じるこ
とから構造的に脆弱であり、またガスを流すためのガス
パイプ６や図示しないガスボンベ等を備える必要から、
広い設置スペースが必要であり、動きのある部分に適用
するためには複雑な構造を必要とし、さらには保守性が
悪いという大きな欠点があった。

【００１６】図３８、３９に示したものは、先の２つの
例とは分野が異なり、高エネルギー物理学実験における
シンチレーションカロリメータである。先の汚染検査装
置は通常のβ線検出器として微弱な放射性核種から放出
されるβ線のひとつひとつを計数していくものであった
が、このカロリメータは電子とγ線とのカスケードシャ
ワーの浸透、透過状態を調べるものであり、同時に数多
くの電子（β線）がバースト状に発生したものを検出す
ることを目的として設計されている。このため、発生す
る光量が桁違いに大きく、検出面での感度の位置依存性
やβ線１個の計数漏れなどはあまり問題にされず、それ
よりも多層化する場合の構造的な観点からの検討が加え
られてきた。

【００１７】図３８のセンサでは、シンチレータ２の外
表面が空気層に接しているため、発生した光の半分以上
はシンチレータ２の内部に捕獲される。このため、シン
チレータ２の表面に渦巻き状に配置した波長シフトファ
イバ７に光子が遭遇する確率はシンチレータの面積に対
して接触面積相当でしかないため極めて低く、従って集
光効率が低い。

【００１８】また、図３９のセンサではシンチレータ２
の内部に捕獲されて外周縁に到達した光を波長シフトバ
ー９で蛍光変換しているため、ここまでの効率は良い
が、さらに第２の波長シフトバー１０を導入して光の伝
送方向を変えているため、蛍光変換効率と伝送効率とが
自乗される。このため、元来微弱な光がさらに減弱し、
結果的には極めて低い集光量しか得られない。したがっ
て、実際には図４０に示すように、積層体系で使用する
ことになるが、この場合に２の波長シフトバー１０の配
置が交差状であるため多層化の際に問題となる。実用化
のためには第２の波長シフトバー１０をファイバ化する
ことが考えられるが、この結果さらに集光量が低下する
ことになる。

【００１９】以上のように、従来のセンサを通常のβ線
検出器として使用する場合には集光量が不足するため、
検査装置として必要な感度が得られない。また、光学的
な対称性が考慮されておらず、このため集光量が不足
し、発光位置によっては光の検出が不能となる。このよ
うに、面全体に対して一様な集光効率が達成できないた
め、特にβ線の検出感度の位置依存性が大きくなってし
まうという問題があった。

【００２０】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
のであり、蛍光変換による集光技術を応用し、薄型化、
小型化が可能で、かつ光学的な対称性等を考慮した配置
設計によって従来以上の感度が得られ、しかも位置依存
性が小さく、特にβ線検出用としての実用化が有効的に
図れる波長シフト型放射線センサおよび放射線検出装置
を提供するものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、平板状のシンチレータと、
このシンチレータの周縁部に少なくとも一部が光学的に
密着して接続され、シンチレーション光を吸収して波長
の長い光を放出する波長シフトファイバとを有する波長
シフト型放射線センサにおいて、前記波長シフトファイ
バを前記シンチレータの周縁部に沿って対称的に配置さ
れる複数のもので構成し、その各波長シフトファイバの
長さ方向一端面に光検出器を装着するとともに他端面に
光をその波長シフトファイバ内に戻すための反射体を設
け、かつ前記波長シフトファイバの対シンチレータ非接
触の外側面と、前記波長シフトファイバの配備されない
シンチレータ周縁の外表面とに、前記シンチレータの内
側方に向かって光を反射する反射体を設ける一方、前記
シンチレータの平坦な面に、屈折率が前記シンチレータ
に比べて小さい物質を配備し、さらにその面の外側に、
前記シンチレータから出た光をそのシンチレータの内側
方に反射するとともに外部からの光を遮ることができる
反射・遮光材料を被せ、この反射・遮光材料は前記シン
チレータの少なくとも放射線入射側で測定対象の放射線
が透過可能であることを特徴とする波長シフト型放射線
センサを提供する。

【００２２】本発明において、シンチレータ内で発生し
た光の半分以上は、シンチレータと空気との屈折率の違
いにより全反射モードでシンチレータ内に捕獲される。
捕獲されたシンチレーション光は側面まで伝搬するた
め、側面で高密度のシンチレーション光が得られる。こ
の側面の一部に１本あるいは複数本束ねた波長シフトフ
ァイバを２組配置しておき、ここにシンチレーション光
が照射されると、その結果波長シフトファイバの内部で
蛍光変換が生じ、その蛍光は波長シフトファイバの中を
全反射モードで捕獲され、ファイバ端面まで到達する。

【００２３】シンチレータの辺のなかで波長シフトファ
イバを装着していない辺については反射体を設けておく
ことで、シンチレータ内部に光を反射し波長シフトファ
イバに遭遇する確率を高める。また光検出器の接続され
ていない波長シフトファイバ端面に装着される反射体
は、光検出器に接続された片端に光を反射することで集
光量を増大させる働きを持つ。波長シフトファイバのシ
ンチレータに接していない部分に装着する反射体は、波
長シフトファイバで吸収、蛍光変換されずに透過してし
まったシンチレーション光を再度波長シフトファイバ側
に反射することで蛍光変換効率を高める働きを持つ。

【００２４】また、シンチレータ表面を覆う反射・遮光
材料は外部から侵入する光を遮断するとともに放射線の
入射窓ともなり、さらにシンチレータ内で全反射されず
に空気中に放射された光に対しても、シンチレータ側に
反射することで波長シフトファイバに遭遇する確率を高
める働きをもつ。

【００２５】請求項２の発明では、平板状のシンチレー
タと、このシンチレータの周縁部に少なくとも一部が光
学的に密着して接続され、シンチレーション光を吸収し
て波長の長い光を放出する波長シフトファイバとを有す
る波長シフト型放射線センサにおいて、前記波長シフト
ファイバは２本以上としてそれらにより前記シンチレー
タの全周縁全体を包囲するものとし、その各波長シフト
ファイバの長さ方向一端面に光検出器を装着するととも
に他端面に光をその波長シフトファイバ内に戻すための
反射体を設け、かつ前記波長シフトファイバの対シンチ
レータ非接触の外側面に、前記シンチレータの内側方に
向かって光を反射する反射体を設ける一方、前記シンチ
レータの平坦な面に、屈折率が前記シンチレータに比べ
て小さい物質を配備し、さらにその面の外側に、前記シ
ンチレータから出た光をそのシンチレータの内側方に反
射するとともに外部からの光を遮ることができる反射・
遮光材料を被せ、この反射・遮光材料は前記シンチレー
タの少なくとも放射線入射側で測定対象の放射線が透過
可能であることを特徴とする波長シフト型放射線センサ
を提供する。

【００２６】本発明では、例えば平板状シンチレータの
側面全周を包囲するように、２本以上の波長シフトファ
イバを用い、各ファイバの全てあるいは一部分を光学的
に密着させて配備する。そして、各波長シフトファイバ
の１端面には光検出器を装着し、残る片端面には光を波
長シフトファイバ内に戻すための反射体を設け、波長シ
フトファイバのシンチレータ側面に密着していない外側
にはシンチレータ内側方向に向かって光を反射する反射
体を設け、さらにシンチレータの上下面（広い面）に
は、屈折率がシンチレータに比べて小さい物質を配備す
る。さらに、その外側ではシンチレータから出た光をシ
ンチレータ側に反射するとともに、外部からの光を遮る
ことのできる反射・遮光材料で覆う。

【００２７】本発明は、１本ずつあるいは複数本ずつ束
ねた２組の波長シフトファイバを使用するものであり、
請求項１と異なり、平板状シンチレータの全側面に先の
２組の波長シフトファイバが接するようにし、波長シフ
トされていない側面がないようにした構成である。その
作用および機能については請求項１に準じる。

【００２８】請求項３の発明では、平板状のシンチレー
タと、このシンチレータの周縁部に少なくとも一部が光
学的に密着して接続され、シンチレーション光を吸収し
て波長の長い光を放出する波長シフトファイバとを有す
る波長シフト型放射線センサにおいて、前記波長シフト
ファイバを１本として、それにより前記シンチレータの
周縁全体を包囲するものとし、その波長シフトファイバ
の長さ方向両端面に光検出器を装着し、かつ前記波長シ
フトファイバの対シンチレータ非接触の外側面に、前記
シンチレータの内側方に向かって光を反射する反射体を
設ける一方、前記シンチレータの平坦な面に、屈折率が
前記シンチレータに比べて小さい物質を配備し、さらに
その面の外側に、前記シンチレータから出た光をそのシ
ンチレータの内側方に反射するとともに外部からの光を
遮ることができる反射・遮光材料を被せ、この反射・遮
光材料は前記シンチレータの少なくとも放射線入射側で
測定対象の放射線が透過可能であることを特徴とする波
長シフト型放射線センサを提供する。

【００２９】本発明では、平板状シンチレータの側面全
周を包囲するように、１本以上からなる一組の波長シフ
トファイバのすべてあるいは一部分を光学的に密着して
配備し、波長シフトファイバの両端面には光検出器を装
着する。波長シフトファイバのシンチレータ側面に密着
していない外側にはシンチレータ内側方向に向かって光
を反射する反射体を設け、さらにシンチレータの上下面
（広い面）には、屈折率がシンチレータに比べて小さい
物質を配備し、さらにその外側をシンチレータから出た
光をシンチレータ側に反射するとともに、外部からの光
を遮ることのできる反射・遮光材料で覆う。

【００３０】したがって、本発明は、１本あるいは複数
本を束ねた１組の波長シフトファイバを使用するもので
あり、平板状シンチレータの全周に接するようにした構
造である。このため、光検出器は１組の波長シフトファ
イバの両端にそれぞれ装着され、請求項１および２のよ
うな片端での反射処置は不要である。その他の作用およ
び機能については請求項１に準じる。

【００３１】請求項４の発明では、平板状のシンチレー
タと、このシンチレータの周縁部に少なくとも一部が光
学的に密着して接続され、シンチレーション光を吸収し
て波長の長い光を放出する波長シフトファイバとを有す
る波長シフト型放射線センサにおいて、前記波長シフト
ファイバは２本として、前記シンチレータの周縁の対向
する部分に配置し、その各波長シフトファイバの長さ方
向両端面に光検出器を装着し、かつ前記波長シフトファ
イバの対シンチレータ非接触の外側面と、前記波長シフ
トファイバの配備されないシンチレータ周縁の外表面と
に、前記シンチレータの内側方に向かって光を反射する
反射体を設ける一方、前記シンチレータの平坦な面に、
屈折率が前記シンチレータに比べて小さい物質を配備
し、さらにその面の外側に、前記シンチレータから出た
光をそのシンチレータの内側方に反射するとともに外部
からの光を遮ることがてきる反射・遮光材料を被せ、こ
の反射・遮光材料は前記シンチレータの少なくとも放射
線入射側で測定対象の放射線が透過可能であることを特
徴とする波長シフト型放射線センサを提供する。

【００３２】即ち、平板状シンチレータの側面の一部分
に、波長シフトファイバ２本以上を用い、各ファイバの
それぞれすべてあるいは一部分を光学的に密着させて配
備し、各波長シフトファイバの両端面に光検出器を装着
し、波長シフトファイバのシンチレータ側面に密着して
いない外側には、シンチレータ内側方向に向かって光を
反射する反射体を設ける。さらに、シンチレータの上下
面（広い面）には、屈折率がシンチレータに比べて小さ
い物質を配備し、さらにその外側をシンチレータから出
た光をシンチレータ側に反射するとともに、外部からの
光を遮ることのできる反射・遮光材料で覆う。

【００３３】本発明は、１本あるいは複数本を束ねた２
組の波長シフトファイバを使用するものであり、請求項
１と同様にシンチレータに対して波長シフトファイバを
配置するが、２組の波長シフトファイバの両端にそれぞ
れ２つ、合計４個の光検出器を装着して使用する。ファ
イバ片端で反射作用を行う代わり、直接光を検出するも
のである。その他の作用および機能については請求項１
に準じる。

【００３４】請求項５の発明は、平板状のシンチレータ
と、このシンチレータの周縁部に少なくとも一部が光学
的に密着して接続され、シンチレーション光を吸収して
波長の長い光を放出する波長シフトファイバとを有する
波長シフト型放射線センサにおいて、前記シンチレータ
を多角形とし、その各縁辺毎に前記波長シフトファイバ
をそれぞれ配置し、その各波長シフトファイバの長さ方
向一端面にそれぞれ光検出器を装着するとともに他端面
に光をその波長シフトファイバ内に戻すための反射体を
それぞれ設け、かつ前記各波長シフトファイバの対シン
チレータ非接触の外側面に、前記シンチレータの内側方
に向かって光を反射する反射体を設ける一方、前記シン
チレータの平坦な面に、屈折率が前記シンチレータに比
べて小さい物質を配備し、さらにその面の外側に、前記
シンチレータから出た光をそのシンチレータの内側方に
反射するとともに外部からの光を遮ることができる反射
・遮光材料を被せ、この反射・遮光材料は前記シンチレ
ータの少なくとも放射線入射側で測定対象の放射線が透
過可能であることを特徴とする波長シフト型放射線セン
サを提供する。

【００３５】即ち、平板状シンチレータの側面の一部分
に、辺の数の整数倍に対応した本数の波長シフトファイ
バのそれぞれすべてあるいは一部分を光学的に密着させ
て配備し、各波長シフトファイバの片端面に光検出器を
装着し、残る片端面には光を波長シフトファイバ内に戻
すための反射体を設ける。波長シフトファイバのシンチ
レータ側面に密着していない外側には、シンチレータ内
側方向に向かって光を反射する反射体を設け、さらにシ
ンチレータの上下面（広い面）には、屈折率がシンチレ
ータに比べて小さい物質を配備する。さらに、その外側
をシンチレータから出た光をシンチレータ側に反射する
とともに、外部からの光を遮ることのできる反射・遮光
材料で覆う。

【００３６】本発明は、１本あるいは複数本を束ねた４
組の波長シフトファイバを使用するものであり、平板状
シンチレータの全側面すべてに４組の波長シフトファイ
バと光検出器とを装着し、波長シフトファイバのそれぞ
れの片端には反射体を取り付けて光検出器への集光量を
高めている。その他の作用および機能については請求項
１に準じる。

【００３７】請求項６の発明では、請求項１から５まで
のいずれかに記載の波長シフト型放射線センサにおい
て、波長シフトファイバと光検出器とは、透明な光ファ
イバ、ライトガイド、またはライトパイプからなる光伝
送用の手段によって接続し、かつ前記光検出器は前記波
長シフトファイバからの光信号を個々に受ける独立した
構成、または一括して受ける共通な構成としたことを特
徴とする波長シフト型放射線センサを提供する。

【００３８】即ち、請求項１〜５で述べたセンサにおい
て、波長シフトファイバ端と光検出器との間に光伝送用
の透明な光ファイバ、あるいはライトガイド、ライトパ
イプが介在しており、波長シフトファイバ端からの光信
号が個々の独立したあるいは共通の光検出器に伝送され
る構造を付加している。

【００３９】請求項１においては波長シフトファイバ端
に直接光検出器を装着していたが、本発明ではその間に
上記のような光伝送路となり得る部品を介在させ、光伝
送するものである。その他の作用および機能については
請求項１〜５に準じる。

【００４０】請求項７の発明では、請求項１、４または
５記載の波長シフト型放射線センサにおいて、波長シフ
トファイバに代えて、前記波長シフトファイバと同等の
蛍光機能を有する角柱状または円柱状の透明樹脂あるい
はガラスからなる波長シフトバーを備えたことを特徴と
する波長シフト型放射線センサを提供する。

【００４１】即ち、請求項１、４、５で述べたセンサに
おいて、波長シフトファイバの代りとして、波長シフト
ファイバに含まれる蛍光体と同等の作用を持つ蛍光体を
含有する角柱状、あるいは円柱状の樹脂やガラスででき
た波長シフトバーを用いる。

【００４２】本発明では、波長シフトファイバはコアに
対して１つ以上のクラッド層を有するが、クラッド層を
周囲の空気で代替させたクラッドなしのファイバを使用
することができる。また蛍光体（波長シフタ）を樹脂や
ガラスで固化し、ライトガイド、ライトパイプ状に加工
した波長シフトバーを波長シフトファイバの代わりとし
て使用することができる。

【００４３】請求項８の発明では、請求項５記載の波長
シフト型放射線センサにおいて、波長シフトファイバに
代えて、前記波長シフトファイバと同等の蛍光機能を有
する角柱状または円柱状の透明樹脂あるいはガラスから
なる波長シフトバーを備え、かつ２以上の前記波長シフ
トバーからの光を合流させて光検出器に導く構成とした
ことを特徴とする波長シフト型放射線センサを提供す
る。

【００４４】即ち、請求項５で述べたセンサにおいて、
波長シフトファイバの代りとして、波長シフトファイバ
に含まれる蛍光体と同等の作用を持つ蛍光体を含有する
角柱状、あるいは円柱状の樹脂やガラスでできた波長シ
フトバーを用い、さらに２つ以上の波長シフトバーから
の光を合流させて光検出器に導く機能を有するライトガ
イドを備える。

【００４５】本発明では、波長シフトファイバの代わり
にクラッドなしのファイバあるいは波長シフトバーを使
用することができる。ライトガイドは自由な形状に切
削、研磨等の加工が可能であるため、２つの波長シフト
バーからの光を共通の光検出器に導くようなライトガイ
ドを装着する。あるいは波長シフトバーの端部自体を合
流用ライトガイドの形状に加工しておくこともできる。

【００４６】請求項９の発明では、請求項１から８まで
のいずれかに記載の波長シフト型放射線センサを用いた
放射線検出装置であって、２系統の光検出器から得られ
る検出信号が同時に検出された場合に放射線による信号
とみなし、それ以外の信号を光検出器のノイズ等の信号
として識別する識別手段を備えたことを特徴とする放射
線検出装置を提供する。

【００４７】即ち、請求項１〜８で述べたセンサにおい
て、２系統の光検出器から得られる検出信号が同時に検
出される場合に放射線による信号とみなし、それ以外の
信号を光検出器のノイズ等の信号として識別する装置を
合わせ持つ。

【００４８】光検出器で観測される放射線によるパルス
信号は極めて微弱であり、場合によっては光検出器のノ
イズと波高値と同程度のものもある。本発明は、２系統
の検出器の出力信号について、ノイズも含むシングルフ
ォトン以上の信号全てを検出し、これらの同時計数を行
う。２系統の光検出器のノイズは無相関、ランダムであ
るのに対し、シンチレーション光は検出器内で捕獲、拡
散し２系統の波長シフトファイバにほぼ同時に到達し、
２系統の光検出器で同時に検出されることになる。この
ため同時性が成立したものだけが放射線の入射による信
号でそれ以外の信号は無相関信号、即ち検出器ノイズと
判断することができる。光検出器を４個使用する場合に
はいずれかの２つ、いずれかの３つ、いずれかの４つの
同時計数をとることができる。これらの同時計数回路と
組み合わせて使用する。

【００４９】請求項１０の発明では、請求項１から８ま
でのいずれかに記載の波長シフト型放射線センサを用い
た放射線検出装置であって、各光検出器の出力信号のパ
ルス波高値としきい値となる参照電圧値とを比較する比
較手段と、しきい値以下の信号はノイズとみなし、しき
い値を超える信号は放射線検出信号として識別する識別
手段を備えたことを特徴とする放射線検出装置を提供す
る。

【００５０】即ち、請求項１〜８で述べたセンサにおい
て、各光検出器の出力信号のパルス波高値としきい値と
なる参照電圧値とを比較し、しきい値以下の信号はノイ
ズとみなし、しきい値を越える信号は放射線検出信号と
して識別する装置を合わせ持つ。

【００５１】本発明では、各光検出器の出力パルス信号
を必要なレベルまで電圧増幅した後、これに対して電圧
比較回路等による参照電圧値をしきい値として比較す
る。そして、一定レベル以上の波高値を持つパルスは放
射線による信号として計算し、レベルに満たない場合は
光検出器および回路系統のノイズとして計数しない。

【００５２】請求項１１の発明は、請求項１から８まで
のいずれかに記載の波長シフト型放射線センサを上下２
層に密着させ、これら上下のセンサから出力される独立
した信号の有無の組み合わせにより、入射した放射線の
種類をその飛程の長短に基づいて識別する手段を有する
ことを特徴とする放射線検出装置を提供する。

【００５３】即ち、請求項１〜８の構造を持つセンサを
上下２層に密着させた構成とし、上下独立した信号の有
無の組み合わせにより入射した放射線の種類を識別する
装置を合わせ持つ。

【００５４】本発明では、放射線の入射面側（上）を第
１の層、その下を第２の層とする。第１の層は飛程の短
いα線が全エネルギーあるいはそれに近い量のエネルギ
ーを失うときに必要な厚さとする。このためα線が入射
した場合には第１層のみが発光する。β線はα線より平
均的に透過力が高いため第１の層でもエネルギーを一部
失いながら第２の層にも侵入し、この第２の層で残り全
てのエネルギーを失う。第２の層の厚さは入射するβ線
が第１と第２の層で全エネルギーを失うように決定して
おく。また光学的には第１の層と第２の層とを分離し
て、互いの層での発光の影響を受けないようにしてお
く。

【００５５】この構成によれば、第１の層だけで信号が
出力された場合、あるいはさらに条件を付加して大きな
（−定波高値以上の）信号が検出された場合にはα線に
よる信号、その他の場合にはβ線の信号として識別する
ことが可能である。

【００５６】請求項１２の発明では、請求項１、２、
４、５、６、７または８に記載の波長シフト型放射線セ
ンサを上下２層に密着させ、これらの各センサを構成す
る複数の波長シフトファイバの一部は上下２層のシンチ
レータいずれからの光も受光して蛍光変換できるように
各シンチレータと接触する構成とし、この共通な波長シ
フトファイバからの検出信号と、上下の各センサから出
力される独立した信号との有無の組み合わせにより、入
射した放射線の種類をその飛程の長短に基づいて識別す
る手段を有することを特徴とする放射線検出装置を提供
する。

【００５７】即ち、請求項１、２、４、５、６、７、８
で述べた作用により波長シフトファイバを装着した検出
器を上下２層に密着させた構成とし、しかも使用してい
る複数組の波長シフトファイバの一部は上下２層のシン
チレータいずれからの光も受光し蛍光変換できるように
シンチレータと接するように配置し、この共通化した部
分からの検出信号と上下独立した信号の有無の組み合わ
せにより入射した放射線の種類を識別する装置を合わせ
持つ。

【００５８】この場合には請求項１１と同様の考え方で
第１の層と第２の層の厚さを決めることができる。請求
項１１では第１、第２の層で独立した集光、信号検出系
を用いたが、ここでは、１層分のシンチレータに対して
２組の波長シフトファイバあるいは波長シフトバーを備
え、そのうちの片方は２つの層のシンチレータの両方と
接するように配置されている。この共通の波長シフトフ
ァイバあるいは波長シフトバーで光が検出された時、残
された２層の独立した波長シフトファイバあるいは波長
シフトバーからの光の検出信号との同時性を調べ、同時
性が成立した場合、該当する層で放射線が検出されたも
のと考える。

【００５９】この構成によれば、第１の層だけで信号が
出力された場合、あるいはさらに条件を付加して大きな
（一定波高値以上の）信号が検出された場合にはα線に
よる信号、その他の場合にはβ線の信号として識別する
ことが可能である。

【００６０】請求項１３の発明では、請求項１から８ま
でのいずれかに記載の波長シフト型放射線センサを用い
た放射線検出装置であって、シンチレータの放射線入射
面側の表面に、荷電粒子との反応によって発光する層を
光学的に密着させて形成し、光検出器からの出力信号を
増幅する増幅手段と、増幅した信号を一定のしきい値を
超える間だけ出力する比較手段と、この比較手段からの
出力信号とその信号の遅延回路による遅延出力信号との
同時性弁別により全放射線の計数値および放射線の種類
毎の計数値を調べる手段を備えたことを特徴とする放射
線検出装置を提供する。

【００６１】即ち、請求項１〜８で述べたセンサにおい
て、シンチレータの放射線入射面側の表面に密着させ
て、荷電粒子と反応して発光する層を設け、出力信号を
増幅し一定しきい値を超える間信号を出力する電圧比較
回路の出力と、その信号を時間的に遅らせる遅延回路の
遅延出力との同時性を調べる手段を備える機能を合わせ
持つ。

【００６２】請求項１１、１２の発明はα、β線の弁別
を行うために２層の検出器構造としたが、本発明は基本
構造は１層のみとし、その代わりにシンチレータの放射
線入射面側にα線に反応するシンチレータを塗布する。
塗布する厚さはα線が十分エネルギーを失うが、β線は
透過可能なように決める。塗布したシンチレータや母体
となるシンチレータでの発光はいずれも波長シフトファ
イバ、あるいは波長シフトバーで蛍光変換される。この
ため光検出器の出力には２種類の発光による信号が混合
された状態で観測されるが、シンチレータの種類を変え
ておくことで発光減衰時間に違いが出てくる。

【００６３】光検出器の出力信号を一定範囲内の波高値
まで増幅して、電圧比較器で論理出力に変換した場合、
パルス幅には発光減衰時間に応じて長短ができる。パル
ス幅はある程度波高値にも依存するが、減衰時間の差が
大きい場合には減衰時間がパルス幅を決める主要因とな
るため、パルス幅から減衰時間の長短を識別することが
できる。この識別により発光したシンチレータが分か
り、塗布面での発光か母体シンチレータでの発光かが分
かり、αとβ線の識別が可能である。

【００６４】請求項１４の発明では、請求項１から８ま
でのいずれかに記載の波長シフト型放射線センサにおい
て、波長シフトファイバまたは波長シフトバーのシンチ
レータへの非接触面に、反射体に代えて他の平板状のシ
ンチレータの周縁部を密着させたことを特徴とする波長
シフト型放射線センサでを提供する。

【００６５】即ち、請求項１〜８においてシンチレータ
に接していない面に設けた反射体の代わりに、別のシン
チレータを密着させた構造を持つ。

【００６６】本発明は、複数のシンチレータを合わせ、
それらの境界および端面を波長シフトファイバもしくは
波長シフトバーで構成し、受感面積を拡大した検出器で
ある。

【００６７】請求項１５の発明では、請求項１４記載の
波長シフト型放射線検出センサを用いた放射線検出装置
であって、複数の光検出信号の内、２系統の光検出器か
ら得られる検出信号が同時に検出される場合に放射線に
よる信号とみなし、それ以外の信号を光検出器のノイズ
等の信号として識別する識別手段を備えたことを特徴と
する放射線検出装置を提供する。

【００６８】即ち、請求項１４において２個を超える複
数個の光検出信号のうち、２系統の光検出器から得られ
る検出信号が同時に検出される場合に放射線による信号
とみなし、それ以外の信号を光検出器のノイズ等の信号
として識別する装置を合わせ持つ。

【００６９】本発明は、複数のシンチレータから構成さ
れるにもかかわらず、全体をひとつのセンサとみなし、
いずれかのシンチレータに放射線が入射した場合に信号
を出力するようなロジックを使用する。

【００７０】請求項１６の発明では、請求項１４記載の
波長シフト型放射線検出センサを用いた放射線検出装置
であって、複数の光検出信号のうち、２系統の光検出器
から得られる検出信号が同時に検出される場合に放射線
による信号とみなし、それ以外の信号を光検出器のノイ
ズ等の信号として識別するとともに、信号検出された波
長シフトファイバの組み合わせにより、放射線が入射し
たシンチレータを識別する機能を有することを特徴とす
る放射線検出装置を提供する。

【００７１】即ち、請求項１４において２個を超える複
数個の光検出信号のうち、２系統以上の光検出器から得
られる検出信号が同時に検出される場合に放射線による
信号とみなし、それ以外の信号を光検出器のノイズ等の
信号として識別するとともに、信号検出された波長シフ
トファイバの組み合わせにより、放射線が入射したシン
チレータを識別する機能を合わせ持つ。

【００７２】本発明では、複数のシンチレータから構成
される請求項１５と同様の構造を持つが、全体をひとつ
の検出器としてはみなさず、個々のンチレータに放射線
が入射した場合にシンチレータ別に独立した信号を出力
するようなロジックを使用する。

【００７３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００７４】第１実施形態（図１〜図６）図１は本実施形態による波長シフト型放射線センサの全
体構成を示す斜視図であり、図２はその側面図である。
図３〜図６はシンチレータと波長シフトファイバとの接
続部の複数の異る構成例を示す拡大図である。

【００７５】本実施形態は請求項１に対応するものであ
り、図１および図２に示すように、四角形平板状のシン
チレータ２１と、このシンチレータ２１の周縁部に光学
的に密着して接続され、シンチレーション光を吸収して
波長の長い光を放出する波長シフトファイバ２２とを有
する。そして、波長シフトファイバ２２はシンチレータ
２１の周縁部に沿って対称的に配置される複数のもので
構成され、その各波長シフトファイバ２２の長さ方向一
端面に光検出器２３が装着されるとともに、他端面に光
をその波長シフトファイバ２２内に戻すための反射体２
４が設けられている。波長シフトファイバ２２の対シン
チレータ非接触面である外側面と、波長シフトファイバ
２２の配備されないシンチレータ周縁の外表面とに、シ
ンチレータの内側方に向かって光を反射する反射体２２
ａ，２５が設けられている。また、シンチレータ２１の
平坦な面に、屈折率がシンチレータ２１に比べて小さい
物質が配備され、さらにその面の外側に、シンチレータ
２１から出た光をそのシンチレータの内側方に反射する
とともに外部からの光を遮ることができる反射・遮光材
料２６が被せてある。この反射・遮光材料２６はシンチ
レータ２１の少なくとも放射線入射側（上面側）で測定
対象の放射線が透過可能である。

【００７６】以上の第１実施形態において、シンチレー
タ２１内で発生した光の半分以上は、シンチレータ２１
と空気との屈折率の違いにより、全反射モードでシンチ
レータ２１内に捕獲される。捕獲されたシンチレーショ
ン光はシンチレータ２１の周縁部の側面まで伝搬するた
め、側面で高密度のシンチレーション光が得られる。こ
の側面の一部に１本あるいは複数本束ねた波長シフトフ
ァイバ２２を２組配置してあることから、ここにシンチ
レーション光が照射されると、その結果波長シフトファ
イバ２２の内部で蛍光変換が生じ、その蛍光は波長シフ
トファイバ２２の中を全反射モードで捕獲され、ファイ
バ端面まで到達する。

【００７７】シンチレータ２１の周縁部の辺のなかで、
波長シフトファイバ２２を装着していない辺について
は、反射体２５を設けておくことで、シンチレータ２１
内部に光が反射され、波長シフトファイバ２２に遭遇す
る確率を高めることができる。

【００７８】また、光検出器２３の接続されていない波
長シフトファイバ２２の端面に装着される反射体２４
は、光検出器２３に接続された片端に光を反射すること
で、集光量を増大させることができる。

【００７９】また、波長シフトファイバ２２のシンチレ
ータ２１に接していない部分に装着する反射体２２ａ
は、波長シフトファイバ２２で吸収、蛍光変換されずに
透過してしまったシンチレーション光を再度波長シフト
ファイバ２２側に反射することで、蛍光変換効率を高め
ることができる。

【００８０】さらに、シンチレータ２１の表面を覆う反
射・遮光材料２６は外部から侵入する光を遮断するとと
もに放射線の入射窓ともなり、さらにシンチレータ２１
内で全反射されずに空気中に放射された光に対しても、
シンチレータ２１側に反射することで、波長シフトファ
イバ２２に遭遇する確率を高めることができる。

【００８１】詳述すると、本実施形態のセンサは、四角
形平板状のシンチレータ２１の４辺のうち、２辺に波長
シフトファイバ２２を配置し、残る２辺には反射体
が装着してあり、波長シフトファイバ２２とシンチレー
タ２１との境界は光学的に連続している。波長シフトフ
ァイバ２２の端面に接続される光検出器２３の取り付け
位置は、シンチレータ２１の対角位置とすることで、光
学的な対称性が得られ、位置に依存しない感度を実現で
きる。

【００８２】また、図２に示したように、センサの全体
は反射・遮光材料２６により覆われており、外部からの
遮光の役割に加えて、シンチレータ２１から放射された
光をシンチレータ２１側に戻し、波長シフトファイバ２
２に遭遇する確率を高める役割もあわせ持つ。

【００８３】全体を覆う反射・遮光材料２６は、シンチ
レータ２１の上部側では放射線の入射窓でもあるため、
透過力の弱い放射線を測定対象とする場合には透過可能
な膜状のものとする必要がある。シンチレータ２１の外
周縁の側面や、波長シフトファイバ２２の端面に装着す
る反射体２５，２２ａは、こういった膜厚等の制限はな
いため、乱反射体、鏡面反射体等の装着または塗布する
ことにより構成できる。従って、反射体２２ａ，２５は
ひとつのセンサの複数箇所に設けられるが、かならずし
も同じ材料であるとはかぎらない。

【００８４】また、波長シフトファイバ２２に含まれる
蛍光体の吸収波長は、最も効率の良い蛍光変換がなされ
るように、シンチレータ２１の発光波長と適合したもの
を使用する。また波長のみならず、シンチレータ２１の
側面に集められた光を取りこぼしなく波長シフトファイ
バ２２に遭遇させる幾何学条件も必要である。この実例
を図３〜図６に示している。

【００８５】波長シフトファイバ２２の断面形状として
は、丸型、角型等が適用でき、また直径もさまざまであ
り、使用するシンチレータ２１に応じて異なる装着方法
が考えられる。以下、角、丸型には無関係に、波長シフ
トファイバ２２の太さ（直径または１辺の長さ）とシン
チレータの厚さとの相対関係から説明する。

【００８６】図３の例では、シンチレータ２１の厚さよ
り波長シフトファイバ２２が細い場合の例を示してい
る。この場合、厚み部分全てを覆うように波長シフトフ
ァイバ２２を装着することもできるが、これより少ない
本数で集光することもできる。集光効率を高めるため複
数本の波長シフトファイバ２２を相互に密着させ、ある
いは離間させて、シンチレータ２１の側面に密着させ
る。波長シフトファイバ２２のシンチレータ２１に密着
していない後方側には反射体２４を装着しておき、吸収
を逃れた光を再度戻すことで蛍光変換効率を高める。反
射体２４と波長シフトファイバ２２の間には、波長シフ
トファイバ２２の構成材料と屈折率の類似した透明媒質
２７を充填しておく。

【００８７】図４の例では、シンチレータ２１の厚さと
波長シフトファイバ２２との太さが同じで波長シフトフ
ァイバ２２を１本としている。図５の例では、図４の例
と同様の波長シフトファイバ２２を横方向に複数本並べ
て装着してある。これらの場合も波長シフトファイバ２
２の後方には反射体２２を装着しておく。

【００８８】図６の例では、シンチレータ２１の厚さに
対し、波長シフトファイバ２２の太さが大きい場合であ
り、複数本束ねた結果、実効的な波長シフトファイバ２
２の厚さがシンチレータ２１の厚さを超える構成として
ある。勿論、図示しないが１本の波長シフトファイバ２
２でシンチレータ２１の厚さを超えるものとしてもよ
い。

【００８９】第２実施形態（図７）本実施形態は請求項２の発明に対応すものである。

【００９０】本実施形態が第１実施形態と異る点は、波
長シフトファイバ２２は２本以上とし、それらによりシ
ンチレータ２１の全周縁全体を包囲する点ある。各波長
シフトファイバ２２の長さ方向一端面には、それぞれ光
検出器２３が装着されるとともに、他端面には光をその
波長シフトファイバ２２内に戻すための反射体２４が設
けられている。また、波長シフトファイバ２２の対シン
チレータ非接触の外側面には、シンチレータ２１の内側
方に向かって光を反射する反射体２２ａが設けられてい
る。なお、本実施形態ではシンチレータの全周囲に波長
シフトファイバ２２が設けてあるので、シンチレータ２
１の周縁には反射面が設けられていない。その他の点は
第１実施形態と略同様である。なお、図７においては、
シンチレータ２１の平坦な面を覆う反射・遮光材料（図
１，２の２６）の図示を省略してある。この点は以下の
各実施形態でも同様である。

【００９１】即ち、第２実施形態においては、１本ず
つ、あるいは複数本ずつ束ねた２組の波長シフトファイ
バ２２を使用して、シンチレータ２１の全周縁に２組の
波長シフトファイバ２２が接するようにし、波長シフト
されていない側面がないようにしてある。なお、四角形
状のシンチレータ２１の２つの角部は波長シフトファイ
バ２２の許容曲げ半径以上の曲率で丸めてあり、波長シ
フトファイバ２２を配置している。

【００９２】このような第２実施形態によっても、第１
実施形態と同様の作用効果が奏される。なお、１組の波
長シフトファイバ２２が２辺を占めることになるが、光
検出器２３を対角位置側に装着することで、光学的な対
称性性が達成できるため、良好な感度と、その一様性が
得られる。

【００９３】第３実施形態（図８）本実施形態は請求項３の発明に対応するものである。

【００９４】本実施形態が第１，第２実施形態と異る点
は、波長シフトファイバ２２を１本として、それにより
シンチレータ２１の周縁全体を包囲するものとした点、
および波長シフトファイバ２２の長さ方向両端面に共に
光検出器２３を装着した点にある。

【００９５】即ち、本実施形態は、四角形のシンチレー
タ１の４つの角部を波長シフトファイバ２２の許容曲げ
半径以上の曲率の円形とし、１本（あるいは複数本を束
ねた１組）の波長シフトファイバ２２を平板状シンチレ
ータ２１の全周に接するように一周させて配置したもの
である。このため、光検出器２３は１組の波長シフトフ
ァイバ２２の両端にそれぞれ装着され、第１，第２実施
形態のような片端での反射処置は不要となっている。

【００９６】本実施形態によれば、波長シフトファイバ
２２のいずれかの部分で発生した蛍光が高い確率で両端
に到達し、これを検出することができる。また、シンチ
レータ２１内を伝播して波長シフトファイバ２２の至る
ところに光が到達することで、複数箇所での蛍光変換が
生じる確率もある。これらは極めて短い時間に発生する
ため、光の総量が高められ、その結果、一様で高い感度
が得られる。

【００９７】第４実施形態（図９）本実施形態は請求項４の発明に対応するものである。

【００９８】本実施形態が第１〜第３実施形態と異る点
は、波長シフトファイバ２２は２本として、四角板状の
シンチレータ２１の周縁の対向する２つの辺に配置し、
その各波長シフトファイバ２２の長さ方向両端面にそれ
ぞれ光検出器２３を装着し、波長シフトファイバ２２の
対シンチレータ非接触の外側面と、波長シフトファイバ
２２の配備されないシンチレータ２１周縁の辺の外表面
とに、シンチレータ２１の内側方に向かって光を反射す
る反射体２２ａ，２４を設けた点にある。

【００９９】即ち、本実施形態は、１本（あるいは複数
本を束ねた２組）の波長シフトファイバ２２を使用する
ものであり、第１実施形態と同様に、シンチレータ２１
に対して波長シフトファイバ２２を配置するが、２組の
波長シフトファイバ２２の両端にそれぞれ２つ、合計４
個の光検出器を装着し、直接光を検出するものである。
他の構成および機能については、第１実施形態と略同様
である。

【０１００】本実施形態によれば、波長シフトファイバ
２２の両端に光検出器２３を装着することで、光量を増
大させながら光学的な対称性性が達成できるため感度と
その一様性を更に高めることができる。

【０１０１】第５実施形態（図１０）本実施形態は請求項６の発明に対応するものである。

【０１０２】本実施形態が前記各実施形態と異る点は、
シンチレータを多角形、例えば四角形とし、そのシンチ
レータ２１の各縁辺毎に波長シフトファイバ２２をそれ
ぞれ配置し、その各波長シフトファイバ２２の長さ方向
一端面にそれぞれ光検出器２３を装着するとともに他端
面に光をその波長シフトファイバ２２内に戻すための反
射体２４をそれぞれ設けた点にある。

【０１０３】特に本実施形態では、各光検出器２３が四
角形状のシンチレータ２１の各コーナ位置に配置され、
光学的な対称特性が達成できるようになっている。他の
構成については、前記各実施形態と略同様である。

【０１０４】本実施形態によれば、例えば四角形のシン
チレータ２１の４辺すべてに波長シフトファイバ２２を
装着することにより、第３実施形態と同様に高い感度が
得られるとともにそれぞれの光検出器２３はシンチレー
タ２１の各コーナに１個ずつ配置される位置関係とする
ことで、光学的な対称性性が達成でき、それにより良好
な感度およびその一様性がの向上が図られる。

【０１０５】第６実施形態（図１１〜図１３）本実施形態は請求項６の発明に対応するものである。波
長シフト型放射線センサにおいて、波長シフトファイバ
２２と光検出器２３とが、透明な光ファイバ、ライトガ
イド、またはライトパイプからなる光伝送用の手段によ
って接続されている。そして、光検出器２３は波長シフ
トファイバ２２からの光信号を個々に受ける独立した構
成、または一括して受ける共通な構成とされている。

【０１０６】即ち、前記の各実施形態では、光検出器２
３は波長シフトファイバ２２の端面に直接装着されてい
る。しかしながら、センサの厚みや設置スペース等の制
限、あるいは光検出器２３を何かの理由により放射線感
応部から離す必要がある場合には、光検出器２３と波長
シフトファイバ２２との間に光伝送路となる手段を介入
させることが有効である。

【０１０７】図１１〜図１３は、波長シフトファイバ２
２と光検出器２３との間に介在する伝送用光ファイバの
接続構造を各種示している。

【０１０８】図１１の例は、同一仕様の波長シフトファ
イバ２２と伝送用ファイバ２８とを接続したものであ
り、これらは同一の屈折率、開口数を有する。なお、同
一またはそれ以上のコア径を持つ伝送用光ファイバ２８
の場合には、最も低損失の接続が可能である。全く同一
の仕様のものが得られない場合は、その近傍の値を持つ
ものも使用できる。

【０１０９】また、図１２の例は、複数本の波長シフト
ファイバ２２を使用する場合では、伝送用光ファイバ２
８と１対１で結合させたものである。

【０１１０】図１３の例は波長シフトファイバ２２のコ
ア径より太い伝送用光ファイバ２８を使用する場合であ
り、複数本の波長シフトファイバ２２をまとめて太径の
伝送用光ファイバ２８に接続させてある。

【０１１１】図１４〜図１６は、伝送用光ファイバ２８
と光検出器２３との接続構成を示している。

【０１１２】図１４は、波長シフトファイバ２２の端面
と光検出器２３の受光部２９とが１対１で接続された場
合を示し、図１５は複数本の伝送用光ファイバ２８をま
とめて１つの光検出器２３の受光部２９に接続する場合
を示している。

【０１１３】検出される信号の相互の時間同時性を検証
するような測定の場合には、２系統以上の光検出器２３
の出力が必要となるが、信号とノイズとの区別を光量で
行う場合には、光検出器２３の出力は最低１系統でも処
理が可能であるため、複数本の伝送用光ファイバ２８を
まとめて光量を増大させることが有効である。

【０１１４】図１６は、１つの光検出器２３の中でも複
数の受光部２９を持つ場合を示している。即ち、光検出
器２３は内部に複数個相当の光検出器エレメントを組み
込んでいたり（マルチアノード光電子増倍管）、受光部
自体が位置検出が可能（位置検出型光電子増倍管）であ
ったりする。このような光検出器を利用する場合、１つ
の光検出器２３の複数の受光部２９に、それぞれ伝送用
光ファイバ２８を接続すれば、機能、作用面では図１４
の場合と同等であるが、接続する光検出器２３の台数を
少なくすることができ、装置のコンパクト化等に有効で
ある。

【０１１５】第７実施形態（図１７，１８）本実施形態は、前記各実施形態の波長シフトファイバ２
２に代えて、その波長シフトファイバ２２と同等の蛍光
機能を有する角柱状（図１７）または円柱状（図１８）
の透明樹脂あるいはガラスからなる波長シフトバー３０
を備えた波長シフト型放射線センサについてのものであ
る。

【０１１６】即ち、波長シフトファイバ２２はコアに対
して１つ以上のクラッド層を有するが、クラッド層を周
囲の空気で代替させたクラッドなしのファイバ、また蛍
光体（波長シフタ）を樹脂やガラスで固定または固化し
てライトガイド、ライトパイプ状に加工した波長シフト
バー３０を、波長シフトファイバ２２の代わりとして使
用することができる。

【０１１７】このような波長シフトバー３０はコアだけ
の状態、すなわち樹脂やガラス中に波長シフタとなる蛍
光体を入れたものを円柱、角柱、板状に加工したもので
ある。これらはファイバと異なり、任意の太さ、厚さ、
形状に加工できるため蛍光変換に必要な充分な厚みを簡
単につくることができる。ただし、クラッディングがな
いため周囲は空気層とする工夫が必要である。また、太
くなる場合には可とう性は失われるため、可とう性がな
い状態でも可能な配置で使用することが望ましい。

【０１１８】なお、図１７，１８の例ではシンチレータ
２１の側面に波長シフトバー３０を装着し、そのまわり
に反射体２４を配置したセンサの部分的な構造を示す。
波長シフトバー３０を使用する場合には、全反射条件を
成立させるため周囲に空気層の存在が必要である。しか
しながら、シンチレータ２１からの光は波長シフトバー
３０に密着している方が入射しやすい。この相反する条
件を解決するために、波長シフトバー３０をシンチレー
タ２１の厚みよりも大きく（太く）、かつ、シンチレー
タ２１側から侵入した光のほとんど全てを吸収するのに
必要な厚さをもつ角柱、あるいは円柱とするのが効果的
である。角柱は円柱に比べて内部で発生した蛍光の捕獲
効率が高いためより効率のよい集光ができる。

【０１１９】シンチレータ２１と波長シフトバー３０と
は空気を境界として接するか、あるいは波長シフトバー
３０の太さおよび直径が明らかにシンチレータ２１の厚
みより大きい場合には密着して接合しても良い。空気を
境界として接する場合には、波長シフトバー３０の一部
に溝状の切り込みを入れて接着剤等を使わずに溝部分に
シンチレータ２１を挟み込む等の組み合わせも可能であ
る。

【０１２０】波長シフトバー３０は太い場合には可とう
性はないが、クラッディングに相当する空気との屈折率
の差が大きいため、捕獲効率が高く集光量が多い。この
ため第１、４、５実施形態で述べた波長シフトファイバ
２２を曲げて配置する必要のないセンサについては、波
長シフトファイバ２２の代わりとして効果的に適用する
ことができる。

【０１２１】第８実施形態（図１９）本実施形態は波長シフトファイバ２２と同等の蛍光機能
を有する角柱状または円柱状の透明樹脂あるいはガラス
からなる波長シフトバー３０を備え、この波長シフトバ
ー３０は２個所からの光を合流させて光検出器２３に導
く構成となっている。

【０１２２】図１９に示す例では、波長シフトバー３０
を２本のものが出会う形状に予め加工して、シンチレー
タ２１の４辺にこの波長シフトバー３０の２組を装着し
ておき、合流部に光検出器２３をそれぞれ装着する構成
となっている。

【０１２３】本実施形態の構成によれば、集光量が高
く、しかも光学的対称性を兼ね備えたセンサが実現でき
る。

【０１２４】第９実施形態（図２０，２１）本実施形態は、前述した第１〜第８実施形態のいずれか
に記載の波長シフト型放射線センサを用いた放射線検出
装置であり、２系統の光検出器から得られる検出信号が
同時に検出された場合に放射線による信号とみなし、そ
れ以外の信号を光検出器のノイズ等の信号として識別す
る識別手段を備えたものである。

【０１２５】即ち、本実施形態の装置では、例えば２系
統の光検出器から出力される信号を同時計数装置に取り
込み、その信号の同時性のあるものは放射線による信号
であり、同時性がないものはランダムに発生している光
検出器２３や回路のノイズとして識別するものである。

【０１２６】図２０に示した装置は、前述した光検出器
２３からノイズであれ放射線によるパルスであれ、信号
が出力たことを検出して論理信号Ａ，Ｂを出力する信号
検出装置３１と、２系統以上の論理信号Ａ，Ｂの論理積
をとることで同時性を検証する同時計数装置３２と、そ
の出力を計数する計数装置３３とを備えて構成される。

【０１２７】また、図２１に示した装置は、４個の光検
出器２３を使用する場合の構成を示している。図２０の
ものと同様に、信号検出装置３１と、同時計数装置３２
と、計数装置３３とを備え、同時計数装置９には４つの
論理信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの入力がなされる。この場合、
論理演算の種類としては４信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、
いずれか２つ、いずれか３つ、４つ全ての同時計数の成
立というような選択肢がある。そこで、ノイズが弁別で
き、放射線による信号の高い検出確率を達成するために
は、通常の場合、いずれか２つの同時計数の成立という
条件が適当である。光検出器２３のノイズ計数率が高い
場合等には、３つ同時、４つ同時という論理演算が有効
な場合もあり得る。いずれの場合でも、この論理演算出
力を計数装置１３で計数することで、高精度の放射線検
出が行える。

【０１２８】第１０実施形態（図２２）本実施形態は、前記の波長シフト型放射線センサを用い
た放射線検出装置であって、各光検出器の出力信号のパ
ルス波高値としきい値となる参照電圧値とを比較する比
較手段と、しきい値以下の信号はノイズとみなし、しき
い値を超える信号は放射線検出信号として識別する識別
手段を備えたものである。

【０１２９】即ち、図２２に示すように、各光検出器の
出力パルス信号は増幅装置３４で必要なレベルまで電圧
増幅され、電圧パルス出力が得られる。この信号Ｖが比
較手段としての比較装置３５に入力され、参照電圧Ｖre
f と比較される。パルス波高値がＶref より大きい間だ
け、論理出力がなされ、これにより識別手段としての機
能が果される。そして、この論理出力が計数装置３６に
よって計数する。

【０１３０】Ｖref を、光検出器および回路ノイズのレ
ベルより僅かに高く設定しておくことで、これを超える
信号はすべて放射線による信号とみなすことができる。

【０１３１】波長シフトファイバ２２の出力を伝送用光
ファイバ２８でまとめて１つの光検出器３に導くような
場合には、同時性を検証できないが、逆に全ての光出力
を加算するため大きな信号が得られる。従って、本実施
形態はこのような構成の場合に特に有効な手段として適
用することができる。

【０１３２】第１１実施形態（図２３，２４）本実施形態は、前述した波長シフト型放射線センサを上
下２層に密着させ、これら上下のセンサから出力される
独立した信号の有無の組み合わせにより、入射した放射
線の種類をその飛程の長短に基づいて識別する手段を有
する放射線検出装置についてのものである。

【０１３３】即ち、図２３に示すように、シンチレータ
２１が２層備えられ、その各シンチレータ２１に波長シ
フトファイバ２２が第１〜第５実施形態のいずれかの方
式で独立して装着されている。

【０１３４】このように、放射線の入射面側（上側）の
センサを第１の層（Ｕ）、その下側のセンサを第２の層
（Ｌ）とした場合、第１の層（Ｕ）は飛程の短いα線が
全エネルギーあるいはそれに近い量のエネルギーを失う
ときに必要な厚さとする。このためα線が入射した場合
には第１層（Ｕ）のみが発光する。β線はα線より平均
的に透過力が高いため第１の層（Ｕ）でもエネルギーを
一部失いながら第２の層（Ｌ）にも侵入し、この第２の
層（Ｌ）で残り全てのエネルギーを失う。第２の層
（Ｌ）の厚さは入射するβ線が第１と第２の層で全エネ
ルギーを失うように決定しておく。また光学的には第１
の層と第２の層とを分離して、互いの層での発光の影響
を受けないようにしておく。

【０１３５】この構成によれば、第１の層だけで信号が
出力された場合、あるいはさらに条件を付加して大きな
（−定波高値以上の）信号が検出された場合にはα線に
よる信号、その他の場合にはβ線の信号として識別する
ことが可能である。

【０１３６】図２４は上段のセンサをＵ、下段のセンサ
をＬと表現した場合の、信号検出有り（Τ）、検出無し
（Ｆ）の状態の組み合わせの真理値表である。４つの組
み合わせに状態として番号の０〜４を割り振り、この中
で何らかの信号検出がなされた１〜３場合の判定を考え
る。状態１の場合はα線入射、状態２、３の場合にはβ
線入射として識別することができる。

【０１３７】状態１として、想定したエネルギーを下回
るβ線が入射する場合も考えられる場合には、上段
（Ｕ）での波高値を識別し、波高値が一定以上の信号を
有する場合α線、それに満たない小さな信号はβ線とい
う識別方法を付加することも有効である。

【０１３８】第１２実施形態（図２５）本実施形態は前記第１１実施形態の変形例であり、上下
２層に密着した各センサを構成する複数の波長シフトフ
ァイバの一部は上下２層のシンチレータいずれからの光
も受光して蛍光変換できるように各シンチレータと接触
する構成とし、この共通な波長シフトファイバからの検
出信号と、上下の各センサから出力される独立した信号
との有無の組み合わせにより、入射した放射線の種類を
その飛程の長短に基づいて識別する手段を有する構成の
放射線検出装置についてのものである。

【０１３９】図２５に示すように、波長シフトファイバ
２２（波長シフトバー３０でもよい）が１部上下段共通
であり（２２Ａ）、残る片方が独立とされている（２２
Ｂ）。

【０１４０】この場合には第１１実施形態と同様の考え
方で第１の層（Ｕ）と第２の層（Ｌ）の厚さを決めるこ
とができる。即ち、１層分のシンチレータ２１に対して
２組の波長シフトファイバ２２を備え、そのうち片方は
２つの層のシンチレータの両方と接するように配置され
ているので、この共通の波長シフトファイバあるいは波
長シフトバーで光が検出された時、残された２層の独立
した波長シフトファイバあるいは波長シフトバーからの
光の検出信号との同時性を調べ、同時性が成立した場
合、該当する層で放射線が検出されたものと考えられ
る。

【０１４１】この構成によれば、第１の層（Ｕ）だけで
信号が出力された場合、あるいはさらに条件を付加して
大きな（一定波高値以上の）信号が検出された場合には
α線による信号、その他の場合にはβ線の信号として識
別することが可能である。つまり、共通側と上段側の同
時計数があった場合、上段での信号検出とみなし、図２
４でいうＵ（上段）がＴと考える。このようにすると、
線種判定ロジックは第１１実施形態と同様となる。

【０１４２】状態１として、想定したエネルギーを下回
るβ線が入射する場合も考えられる場合には、上段
（Ｕ）のみ独立して配置されている系統から得られる信
号の波高値を識別し、波高値が一定以上の信号を有する
場合α線、それに満たない小さな信号はβ線という識別
方法を付加することも有効である。

【０１４３】第１３実施形態（図２６〜図２８）本実施形態は、シンチレータの放射線入射面側の表面
に、荷電粒子との反応によって発光する層を光学的に密
着させて形成し、光検出器からの出力信号を増幅する増
幅手段と、増幅した信号を一定のしきい値を超える間だ
け出力する比較手段と、この比較手段からの出力信号と
その信号の遅延回路による遅延出力信号との同時性弁別
により全放射線の計数値および放射線の種類毎の計数値
を調べる手段を備えた放射線検出装置についてのもので
ある。

【０１４４】図２６、２７、２８に基づいて説明する。
シンチレータ２１に波長シフトファイバ２２がこれまで
述べてきたいずれかの方式で装着されているものとす
る。シンチレータ２１には発光減衰時間の極めて短い
（１０ｎｓ）プラスチックシンチレータを適用し、その
放射線入射面には荷電粒子検出用として、例えばα線等
で発光し、かつ発光減衰時間の極端に長いシンチレータ
２１Ａ、例えばＺｎＳ（Ａｇ）（発光減衰時間１０μ
ｓ）を塗布しておく。α線が入射した場合はこのＺｎＳ
（Ａｇ）層のシンチレータ２１Ａで発光し、β線やγ線
が入射した場合にはプラスチックシンチレータ２１で発
光するようになっている。

【０１４５】波長シフトファイバ２２からの光はまとめ
て最大限の光量で光検出器２３に送り込まれる。増幅装
置３４により、波高値が一定範囲の電圧レベルになるよ
うに増幅される。ここで増幅装置３４のゲインは小さな
信号に対しては大きく、大きな信号に対しては小さくは
たらくような動作をするものであり、結果的に出力信号
は一定範囲内のパルス波高を持った信号ａとなる。この
信号ａを比較装置３５に入力し、参照電圧値を超える間
だけ論理出力ｂを得る。この論理出力パルスのパルス幅
は波高値がほぼ一定範囲内にあるため、プラスチックシ
ンチレータからの光によるものは短く、ΖｎＳ（Αｇ）
からの光によるものは著しく長い。

【０１４６】そこで、図２７に示すように、パルス幅識
別装置３７により論理出力パルス（ｂ）と、これを遅延
装置３７を介して時間Ｔｄだけ遅らせたもの（ｃ）との
論理積を弁別装置３９でとる。この時のタイミングチャ
ートを示したものが図２８である。

【０１４７】図２８において、遅れ時間Ｔｄはプラスチ
ックシンチレータの減衰時間（１０ｎｓ）より大きくＺ
ｎＳ（Ａｇ）のそれより小さい値とする。もしパルス幅
が短い場合、遅延したパルスとの論理積はＦＡＬＳＥで
あるが、幅の広いパルスである場合は論理積出力はＴＲ
ＵＥとなる。

【０１４８】従って、比較装置３５の出力を計数してお
き、この論理積出力をα線計数値として差し引くこと
で、全計数、α線、β線の計数値が得られる。パルスの
立ち上がり時間弁別の専用回路は従来から実用化されて
はいたが、複雑かつ高価であり、しかも充分な光量を持
つパルスにしか適用できなかった。

【０１４９】しかしながら本実施形態においては、目的
が２種類の大きく異なる立ち上がり時間を持つパルスの
弁別をするだけであるため、このような極めて簡素な回
路構成の装置により弁別が可能になる。

【０１５０】第１４実施形態（図２９〜図３１）本実施形態は、波長シフトファイバまたは波長シフトバ
ーのシンチレータへの非接触面に、反射体に代えて他の
平板状のシンチレータの周縁部を密着させた波長シフト
型放射線センサについてのものである。即ち、複数のシ
ンチレータ２１を合わせ、それらの境界および端面を波
長シフトファイバ２２（もしくは波長シフトバー３０）
で構成し、受感面積を拡大してある。

【０１５１】図２９に示したように、長方形の平板状シ
ンチレータ１を３枚接合し、それらの間に波長シフトフ
ァイバ２２を挟み込み込むとともに両側の２辺にも装着
する。各波長シフトファイバ２２の片端には反射体２４
を、もう片方の端面には光検出器２３を装着する。光検
出器２３をこの場合４個（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）使用し、相
対する位置にそれぞれ装着するようにすることで光学的
対称性を得る。

【０１５２】場合によっては、図中破線で示すようにさ
らにシンチレータ１を分割し、縦方向にも波長シフトフ
ァイバ２２を挟み込み、それらに別に４個の光検出器２
３（ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）を設ける構成とすることもでき
る。このようにして、必要とする受感面積分、この構造
を拡張していくことができる。これによれば感度と、そ
の位置依存生を損なうことなく大面積化が可能である。
図３０および図３１に示すように、この場合にも波長シ
フトファイバ２２と光検出器２３の間を伝送用光ファイ
バ３０で接続することが可能てある。特に大型の検出器
では重量が重くなるため電子回路を遠隔化するメリット
は大きい。

【０１５３】第１５実施形態（図３２，３３）本実施形態は、第１４実施形態の波長シフト型放射線検
出センサを用いた放射線検出装置であって、複数の光検
出信号のうち、２系統の光検出器から得られる検出信号
が同時に検出される場合に放射線による信号とみなし、
それ以外の信号を光検出器のノイズ等の信号として識別
する識別手段を備えた放射線検出装置についてのもので
ある。

【０１５４】本実施形態では複数のシンチレータ２１か
ら構成されるにもかかわらず、全体をひとつのセンサと
みなし、いずれかのシンチレータ２１に放射線が入射し
た場合に信号を出力するようなロジックを使用する。

【０１５５】即ち、図３２に示したように、本実施形態
では識別手段としての論理演算装置４０および計数装置
４１を備え、センサ中で、光検出器２３がａ，ｂ，ｃ，
ｄ部分相当からの光をそれぞれ観測している場合に、隣
合う２つの波長シフトファイバ２１の論理積の和を識別
し、計数するものである。

【０１５６】図３３は、論理演算装置４０で、隣合う３
つの論理積の和を識別するものである。

【０１５７】このように、論理装置４０を使用すること
で、複数のシンチレータ２１を組み合わせた状態でも、
全面があたかも連続した１つの面と考えた測定が行え
る。

【０１５８】第１６実施形態（図３４，３５）本実施形態は、第１４実施形態の波長シフト型放射線検
出センサを用い、複数の光検出信号のうち、２系統の光
検出器から得られる検出信号が同時に検出される場合に
放射線による信号とみなし、それ以外の信号を光検出器
のノイズ等の信号として識別するとともに、信号検出さ
れた波長シフトファイバの組み合わせにより、放射線が
入射したシンチレータを識別する機能を有する放射線検
出装置についてのものである。

【０１５９】本実施形態では、複数のシンチレータ２１
から構成されるセンサについて、全体をひとつの検出器
としてはみなさず、個々のンチレータに放射線が入射し
た場合にシンチレータ別に独立した信号を出力するよう
なロジックを使用する。

【０１６０】即ち、図３４および図３５に示すように、
本実施形態では論理演算装置４１を備え、光検出器２３
がａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ部分相当からの光を
それぞれ観測している場合に、分割された１つのシンチ
レータ２１の周囲の光検出器２３が同時計数した場合に
は、その当該面での信号であると認識し、シンチレータ
２１の分割数と同数の独立した位置別信号として、放射
線の入射位置の識別をすることができる。

【０１６１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、小型で
薄く軽量であり、しかも光学的に対称とすることで感度
が高く、その位置依存性が小さい放射線、特にβ線の検
出装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による波長シフト型放射
線センサを示す斜視図。

【図２】図１に示す波長シフト型放射線センサの側面
図。

【図３】前記第１実施形態における波長シフトファイバ
部の一構成例を示す拡大図。

【図４】前記第１実施形態における波長シフトファイバ
部の他の構成例を示す拡大図。

【図５】前記第１実施形態における波長シフトファイバ
部のさらに他の構成例を示す拡大図。

【図６】前記第１実施形態における波長シフトファイバ
部の別の構成例を示す拡大図。

【図７】本発明の第２実施形態における波長シフト型放
射線センサを示す斜視図。

【図８】本発明の第３実施形態における波長シフト型放
射線センサを示す斜視図。

【図９】本発明の第４実施形態における波長シフト型放
射線センサを示す斜視図。

【図１０】本発明の第５実施形態における波長シフト型
放射線センサを示す斜視図。

【図１１】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
６実施形態としてのファイバ接続構造の一例を示す図。

【図１２】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
６実施形態としてのファイバ接続構造の他の例を示す
図。

【図１３】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
６実施形態としてのファイバ接続構造の別の例を示す
図。

【図１４】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
６実施形態としてのファイバと光検出器との接続構造の
一例を示す図。

【図１５】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
６実施形態としてのファイバと光検出器との接続構造の
他の例を示す図。

【図１６】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
６実施形態としてのファイバと光検出器との接続構造の
別の例を示す図。

【図１７】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
７実施形態としての波長シフトバーの接続構造の一例を
示す図。

【図１８】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
７実施形態としての波長シフトバーの接続構造の他の例
を示す図。

【図１９】本発明に係る波長シフト型放射線センサの第
８実施形態としての波長シフトバーの接続構造を示す
図。

【図２０】本発明に係る放射線検出装置についての第９
実施形態の一構成例を示す図。

【図２１】本発明に係る放射線検出装置についての第９
実施形態の他の構成例を示す図。

【図２２】本発明に係る放射線検出装置についての第１
０実施形態を示す系統図。

【図２３】本発明に係る放射線検出装置についての第１
１実施形態を示す構成図。

【図２４】図２３に示す系統の作用説明図。

【図２５】本発明に係る放射線検出装置についての第１
２実施形態を示す構成図。

【図２６】本発明に係る放射線検出装置についての第１
３実施形態を示す系統図。

【図２７】図２６の信号系統の続きを示す図。

【図２８】図２５および図２６に示した系統の作用説明
図。

【図２９】本発明に係る波長シフト型放射線センサにつ
いての第１４実施形態を示す構成図。

【図３０】図２９のファイバ接続構造を示す図。

【図３１】図２９のファイバ接続構造を示す図。

【図３２】本発明に係る放射線検出装置についての第１
５実施形態による一系統例を示す図。

【図３３】本発明に係る放射線検出装置についての第１
５実施形態による他の系統例を示す図。

【図３４】本発明に係る放射線検出装置についての第１
６実施形態による一系統例を示す図。

【図３５】本発明に係る放射線検出装置についての第１
６実施形態による他の系統例を示す図。

【図３６】従来の一構成例を示す図。

【図３７】従来の他の構成例を示す図。

【図３８】従来の別の構成例を示す図。

【図３９】従来のさらに別の構成例を示す図。

【図４０】従来例の使用状態を説明するための図。

【符号の説明】

２１シンチレータ２２波長シフトファイバ２２ａ，２４，２５反射体２３光検出器２６反射・遮光材料２７透明媒質２８伝送用光ファイバ２９受光部３０波長シフトバー３１信号検出装置３２同時計数装置３３計数装置３４増幅装置３５比較装置３６計数装置３７パルス幅識別装置３９弁別装置４０論理演算装置４１計数装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状のシンチレータと、このシンチレ
ータの周縁部に少なくとも一部が光学的に密着して接続
され、シンチレーション光を吸収して波長の長い光を放
出する波長シフトファイバとを有する波長シフト型放射
線センサにおいて、前記波長シフトファイバを前記シン
チレータの周縁部に沿って対称的に配置される複数のも
ので構成し、その各波長シフトファイバの長さ方向一端
面に光検出器を装着するとともに他端面に光をその波長
シフトファイバ内に戻すための反射体を設け、かつ前記
波長シフトファイバの対シンチレータ非接触の外側面
と、前記波長シフトファイバの配備されないシンチレー
タ周縁の外表面とに、前記シンチレータの内側方に向か
って光を反射する反射体を設ける一方、前記シンチレー
タの平坦な面に、屈折率が前記シンチレータに比べて小
さい物質を配備し、さらにその面の外側に、前記シンチ
レータから出た光をそのシンチレータの内側方に反射す
るとともに外部からの光を遮ることができる反射・遮光
材料を被せ、この反射・遮光材料は前記シンチレータの
少なくとも放射線入射側で測定対象の放射線が透過可能
であることを特徴とする波長シフト型放射線センサ。
【請求項２】平板状のシンチレータと、このシンチレ
ータの周縁部に少なくとも一部が光学的に密着して接続
され、シンチレーション光を吸収して波長の長い光を放
出する波長シフトファイバとを有する波長シフト型放射
線センサにおいて、前記波長シフトファイバは２本以上
としてそれらにより前記シンチレータの全周縁全体を包
囲するものとし、その各波長シフトファイバの長さ方向
一端面に光検出器を装着するとともに他端面に光をその
波長シフトファイバ内に戻すための反射体を設け、かつ
前記波長シフトファイバの対シンチレータ非接触の外側
面に、前記シンチレータの内側方に向かって光を反射す
る反射体を設ける一方、前記シンチレータの平坦な面
に、屈折率が前記シンチレータに比べて小さい物質を配
備し、さらにその面の外側に、前記シンチレータから出
た光をそのシンチレータの内側方に反射するとともに外
部からの光を遮ることができる反射・遮光材料を被せ、
この反射・遮光材料は前記シンチレータの少なくとも放
射線入射側で測定対象の放射線が透過可能であることを
特徴とする波長シフト型放射線センサ。
【請求項３】平板状のシンチレータと、このシンチレ
ータの周縁部に少なくとも一部が光学的に密着して接続
され、シンチレーション光を吸収して波長の長い光を放
出する波長シフトファイバとを有する波長シフト型放射
線センサにおいて、前記波長シフトファイバを１本とし
て、それにより前記シンチレータの周縁全体を包囲する
ものとし、その波長シフトファイバの長さ方向両端面に
光検出器を装着し、かつ前記波長シフトファイバの対シ
ンチレータ非接触の外側面に、前記シンチレータの内側
方に向かって光を反射する反射体を設ける一方、前記シ
ンチレータの平坦な面に、屈折率が前記シンチレータに
比べて小さい物質を配備し、さらにその面の外側に、前
記シンチレータから出た光をそのシンチレータの内側方
に反射するとともに外部からの光を遮ることができる反
射・遮光材料を被せ、この反射・遮光材料は前記シンチ
レータの少なくとも放射線入射側で測定対象の放射線が
透過可能であることを特徴とする波長シフト型放射線セ
ンサ。
【請求項４】平板状のシンチレータと、このシンチレ
ータの周縁部に少なくとも一部が光学的に密着して接続
され、シンチレーション光を吸収して波長の長い光を放
出する波長シフトファイバとを有する波長シフト型放射
線センサにおいて、前記波長シフトファイバは２本とし
て、前記シンチレータの周縁の対向する部分に配置し、
その各波長シフトファイバの長さ方向両端面に光検出器
を装着し、かつ前記波長シフトファイバの対シンチレー
タ非接触の外側面と、前記波長シフトファイバの配備さ
れないシンチレータ周縁の外表面とに、前記シンチレー
タの内側方に向かって光を反射する反射体を設ける一
方、前記シンチレータの平坦な面に、屈折率が前記シン
チレータに比べて小さい物質を配備し、さらにその面の
外側に、前記シンチレータから出た光をそのシンチレー
タの内側方に反射するとともに外部からの光を遮ること
がてきる反射・遮光材料を被せ、この反射・遮光材料は
前記シンチレータの少なくとも放射線入射側で測定対象
の放射線が透過可能であることを特徴とする波長シフト
型放射線センサ。
【請求項５】平板状のシンチレータと、このシンチレ
ータの周縁部に少なくとも一部が光学的に密着して接続
され、シンチレーション光を吸収して波長の長い光を放
出する波長シフトファイバとを有する波長シフト型放射
線センサにおいて、前記シンチレータを多角形とし、そ
の各縁辺毎に前記波長シフトファイバをそれぞれ配置
し、その各波長シフトファイバの長さ方向一端面にそれ
ぞれ光検出器を装着するとともに他端面に光をその波長
シフトファイバ内に戻すための反射体をそれぞれ設け、
かつ前記各波長シフトファイバの対シンチレータ非接触
の外側面に、前記シンチレータの内側方に向かって光を
反射する反射体を設ける一方、前記シンチレータの平坦
な面に、屈折率が前記シンチレータに比べて小さい物質
を配備し、さらにその面の外側に、前記シンチレータか
ら出た光をそのシンチレータの内側方に反射するととも
に外部からの光を遮ることができる反射・遮光材料を被
せ、この反射・遮光材料は前記シンチレータの少なくと
も放射線入射側で測定対象の放射線が透過可能であるこ
とを特徴とする波長シフト型放射線センサ。
【請求項６】請求項１から５までのいずれかに記載の
波長シフト型放射線センサにおいて、波長シフトファイ
バと光検出器とは、透明な光ファイバ、ライトガイド、
またはライトパイプからなる光伝送用の手段によって接
続し、かつ前記光検出器は前記波長シフトファイバから
の光信号を個々に受ける独立した構成、または一括して
受ける共通な構成としたことを特徴とする波長シフト型
放射線センサ。
【請求項７】請求項１、４または５記載の波長シフト
型放射線センサにおいて、波長シフトファイバに代え
て、前記波長シフトファイバと同等の蛍光機能を有する
角柱状または円柱状の透明樹脂あるいはガラスからなる
波長シフトバーを備えたことを特徴とする波長シフト型
放射線センサ。
【請求項８】請求項５記載の波長シフト型放射線セン
サにおいて、波長シフトファイバに代えて、前記波長シ
フトファイバと同等の蛍光機能を有する角柱状または円
柱状の透明樹脂あるいはガラスからなる波長シフトバー
を備え、かつ２以上の前記波長シフトバーからの光を合
流させて光検出器に導く構成としたことを特徴とする波
長シフト型放射線センサ。
【請求項９】請求項１から８までのいずれかに記載の
波長シフト型放射線センサを用いた放射線検出装置であ
って、２系統の光検出器から得られる検出信号が同時に
検出された場合に放射線による信号とみなし、それ以外
の信号を光検出器のノイズ等の信号として識別する識別
手段を備えたことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１０】請求項１から８までのいずれかに記載
の波長シフト型放射線センサを用いた放射線検出装置で
あって、各光検出器の出力信号のパルス波高値としきい
値となる参照電圧値とを比較する比較手段と、しきい値
以下の信号はノイズとみなし、しきい値を超える信号は
放射線検出信号として識別する識別手段を備えたことを
特徴とする放射線検出装置。
【請求項１１】請求項１から８までのいずれかに記載
の波長シフト型放射線センサを上下２層に密着させ、こ
れら上下のセンサから出力される独立した信号の有無の
組み合わせにより、入射した放射線の種類をその飛程の
長短に基づいて識別する手段を有することを特徴とする
放射線検出装置。
【請求項１２】請求項１、２、４、５、６、７または
８に記載の波長シフト型放射線センサを上下２層に密着
させ、これらの各センサを構成する複数の波長シフトフ
ァイバの一部は上下２層のシンチレータいずれからの光
も受光して蛍光変換できるように各シンチレータと接触
する構成とし、この共通な波長シフトファイバからの検
出信号と、上下の各センサから出力される独立した信号
との有無の組み合わせにより、入射した放射線の種類を
その飛程の長短に基づいて識別する手段を有することを
特徴とする放射線検出装置。
【請求項１３】請求項１から８までのいずれかに記載
の波長シフト型放射線センサを用いた放射線検出装置で
あって、シンチレータの放射線入射面側の表面に、荷電
粒子との反応によって発光する層を光学的に密着させて
形成し、光検出器からの出力信号を増幅する増幅手段
と、増幅した信号を一定のしきい値を超える間だけ出力
する比較手段と、この比較手段からの出力信号とその信
号の遅延回路による遅延出力信号との同時性弁別により
全放射線の計数値および放射線の種類毎の計数値を調べ
る手段を備えたことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１４】請求項１から８までのいずれかに記載
の波長シフト型放射線センサにおいて、波長シフトファ
イバまたは波長シフトバーのシンチレータへの非接触面
に、反射体に代えて他の平板状のシンチレータの周縁部
を密着させたことを特徴とする波長シフト型放射線セン
サ。
【請求項１５】請求項１４記載の波長シフト型放射線
検出センサを用いた放射線検出装置であって、複数の光
検出信号の内、２系統の光検出器から得られる検出信号
が同時に検出される場合に放射線による信号とみなし、
それ以外の信号を光検出器のノイズ等の信号として識別
する識別手段を備えたことを特徴とする放射線検出装
置。
【請求項１６】請求項１４記載の波長シフト型放射線
検出センサを用いた放射線検出装置であって、複数の光
検出信号の内、２系統の光検出器から得られる検出信号
が同時に検出される場合に放射線による信号とみなし、
それ以外の信号を光検出器のノイズ等の信号として識別
するとともに、信号検出された波長シフトファイバの組
み合わせにより、放射線が入射したシンチレータを識別
する機能を有することを特徴とする放射線検出装置。