JP6972050B2 - 放射線検出器および放射線検出装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器および放射線検出装置に関する。

光電変換層で変換された電荷を検出する放射線検出器が知られている。例えば、一対の電極層の間に光電変換層を配置し、光電変換層で変換された電荷を、電極を介して読出す構成が知られている。また、放射線として、β線を検出する装置が知られている。

しかし、従来では、１層のプラスチックシンチレータまたは隣接して接触配置されたプラスチックシンチレータを、β線検出器として用いている。このため、様々なエネルギー帯域のβ線の内、少なくとも一部のエネルギー帯域のβ線を検出することが困難な場合があった。

特開２０１３−２１０３１７号公報 特開２０１５−６４２７２号公報 特許第４６００９４７号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、β線の検出精度向上を図ることができる、放射線検出器および放射線検出装置を提供することを目的とする。

実施形態の放射線検出器は、第１のシンチレータと、第２のシンチレータと、第１の光電変換層と、第２の光電変換層と、を備える。第１のシンチレータは、β線を第１のシンチレーション光へ変換する。第２のシンチレータは、β線を第２のシンチレーション光へ変換する。第１の光電変換層は、前記第１のシンチレータと前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第１のシンチレーション光を電荷に変換する。第２の光電変換層は、前記第１の光電変換層と前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第２のシンチレーション光を電荷に変換する。前記第１のシンチレータ、前記第２のシンチレータ、前記第１の光電変換層、および前記第２の光電変換層は、有機材料を主成分とする。前記第２のシンチレータの厚みは前記第１のシンチレータの厚みより大きい。前記第１の光電変換層は、第１の電極層と第２の電極層との間に配置され、前記第２の光電変換層は、第３の電極層と第４の電極層との間に配置されてなる。

放射線検出装置の模式図。 放射線検出器の模式図。 シンチレータの厚みと吸収エネルギーとの関係のシミュレーション結果を示す図。 情報処理の流れのフローチャート。 放射線検出器の一例を示す模式図。 放射線検出装置のハードウェア構成例を示すブロック図。

以下に添付図面を参照して、本実施の形態の詳細を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、放射線検出装置１０００の一例を示す模式図である。

放射線検出装置１０００は、放射線検出器１０と、信号処理部１２と、記憶部１４と、通信部１６と、表示部１８と、を備える。放射線検出器１０、記憶部１４、通信部１６、および表示部１８と、信号処理部１２とは、データまたは信号を授受可能に接続されている。

放射線検出器１０は、入射したβ線Ｌに応じた出力信号を出力する。信号処理部１２は、放射線検出器１０から取得した出力信号を用いて、放射線検出器１０に入射したβ線Ｌの検出エネルギーを特定する。

本実施の形態の放射線検出器１０で検出する対象のβ線Ｌを放射する放射性物質の種類は、限定されない。例えば、放射線検出器１０で検出する対象のβ線Ｌを放射する放射性物質は、Ｉ−１３１、Ｃｓ−１３４、Ｃｓ−１３７、Ｓｒ−９０などの少なくとも１種である。本実施の形態では、放射線検出器１０で検出する対象のβ線Ｌを放射する放射性物質の種類は、複数種類である場合を一例として説明する。

記憶部１４は、各種データを記憶する。通信部１６は、ネットワークなどを介して外部装置と通信する。本実施の形態では、通信部１６は、信号処理部１２による特定結果を示す情報を、外部装置へ送信する。表示部１８は、各種画像を表示する。本実施の形態では、表示部１８は、信号処理部１２による特定結果を示す情報を表示する。

なお、放射線検出装置１０００は、表示部１８および通信部１６の何れか一方を備えた構成であってもよい。また、放射線検出装置１０００を構成する各部は、１つの筐体に収められていてもよいし、複数の筐体に分割されて配置されていてもよい。

−放射線検出器１０−
まず、放射線検出器１０について説明する。

図２は、放射線検出器１０Ａを示す模式図である。放射線検出器１０Ａは、放射線検出器１０の一例である。

――放射線検出器１０Ａ――
放射線検出器１０Ａは、第１のシンチレータ２０Ａと、第２のシンチレータ２０Ｂと、第１の光電変換層２４Ａと、第２の光電変換層２４Ｂと、第１の電極層２６Ａと、第２の電極層２６Ｂと、第３の電極層２８Ａと、第４の電極層２８Ｂと、を備える。

放射線検出器１０Ａは、第２のシンチレータ２０Ｂ、第４の電極層２８Ｂ、第２の光電変換層２４Ｂ、第３の電極層２８Ａ、第２の電極層２６Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、第１の電極層２６Ａ、および第１のシンチレータ２０Ａを、この順に積層した積層体である。

まず、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂについて説明する。

第１のシンチレータ２０Ａは、β線Ｌを第１のシンチレーション光Ｓ１に変換する。すなわち、第１のシンチレータ２０Ａは、第１のシンチレータ２０Ａに入射したβ線Ｌを、β線Ｌより長波長（低いエネルギー）のシンチレーション光（光子）である第１のシンチレーション光Ｓ１に変換する。

第２のシンチレータ２０Ｂは、β線Ｌを第２のシンチレーション光Ｓ２に変換する。すなわち、第２のシンチレータ２０Ｂは、第２のシンチレータ２０Ｂに入射したβ線Ｌを、β線Ｌより長波長（低いエネルギー）のシンチレーション光（光子）である第２のシンチレーション光Ｓ２に変換する。

なお、第１のシンチレータ２０Ａで変換されたシンチレーション光を、第１のシンチレーション光Ｓ１と称して説明する。また、第２のシンチレータ２０Ｂで変換されたシンチレーション光を、第２のシンチレーション光Ｓ２と称して説明する。また、これらの第１のシンチレーション光Ｓ１および第２のシンチレーション光Ｓ２を総称して説明する場合には、単に、シンチレーション光Ｓと称して説明する。

第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂは、シンチレータ材料で構成されている。シンチレータ材料は、β線Ｌの入射によりシンチレーション光Ｓを発する材料である。第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂは、有機材料を主成分とするシンチレータ材料で構成されている。主成分とするとは、７０％以上の含有率であること示す。すなわち、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂは、有機シンチレータを主成分とする。

有機シンチレータは、例えば、アントラセン（Ｃ_１４Ｈ_１０）、スチルベン（Ｃ_１４Ｈ_１２）、ナフタレン（Ｃ_１０Ｈ_８）などの芳香族分子結晶体、またはこれらの芳香族分子結晶体をプラスチックあるいは有機液体中に溶解した混合物である。これらの中でも、β線の捕獲性や加工の容易さなどの観点から、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂには、プラスチックシンチレータを用いる事が好ましい。

第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂを、有機シンチレータを主成分とする構成とすることで、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの密度を、１．０ｇ／ｃｍ^３以上２．０ｇ／ｃｍ^３以下の範囲とすることができる。

第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの密度は、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂを構成する有機シンチレータの種類を調整することで、上記範囲に調整すればよい。また、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂを、複数種類の有機シンチレータを含む構成とする場合、各種類の有機シンチレータの含有比率を調整することで、密度を調整してもよい。

第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの主成分である有機シンチレータの種類は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの密度は、上記範囲であればよく、同じであってもよいし異なっていてもよい。

第１のシンチレーション光Ｓ１および第２のシンチレーション光Ｓ２は、波長領域の少なくとも一部が重複していてもよいし、非重複であってもよい。第１のシンチレーション光Ｓ１および第２のシンチレーション光Ｓ２の波長領域の少なくとも一部が非重複である場合、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂから、互いに異なる色のシンチレーション光Ｓを発光させることができる。第１のシンチレーション光Ｓ１および第２のシンチレーション光Ｓ２の波長領域は、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの構成材料を調整することで、実現可能である。

本実施の形態では、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、第１のシンチレータ２０Ａの厚みより大きい。

第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの厚みとは、放射線検出器１０Ａにおける、第２のシンチレータ２０Ｂ、第２の光電変換層２４Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、および第１のシンチレータ２０Ａの積層方向（矢印Ｚ方向）の厚み（長さ）を示す。

上述したように、本実施の形態では、第１のシンチレータ２０Ａは、第２のシンチレータ２０Ｂより、β線Ｌの入射方向（矢印Ｚ１方向参照、以下、入射方向Ｚ１と称する場合がある）の上流側に配置されている。詳細には、第１のシンチレータ２０Ａは、第２のシンチレータ２０Ｂ、第２の光電変換層２４Ｂ、および第１の光電変換層２４Ａより、β線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側に配置されている。

すなわち、本実施の形態では、厚みの大きい第２のシンチレータ２０Ｂが、厚みの小さい第１のシンチレータ２０Ａより、β線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側に配置されている。このため、β線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側に配置された第１のシンチレータ２０Ａで、より低いエネルギー帯域のβ線ＬＡをより高いエネルギー帯域のβ線ＬＢより優先的に、第１のシンチレーション光Ｓ１に変換することができる。また、β線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側に配置された第２のシンチレータ２０Ｂで、より高いエネルギー帯域のβ線ＬＢをより低いエネルギー帯域のβ線ＬＡより優先的に、第２のシンチレーション光Ｓ２に変換することができる（詳細後述）。

なお、β線Ｌの入射方向Ｚ１は、放射線検出器１０Ａの厚み方向に一致する。厚み方向は、放射線検出器１０Ａを構成する複数の層（第２のシンチレータ２０Ｂ、第２の光電変換層２４Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、第１のシンチレータ２０Ａなど）の積層方向に一致する。

第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、第１のシンチレータ２０Ａの厚みより大きければよい。

第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの厚みの上限値は限定されない。第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、例えば、以下であることが好ましい。

詳細には、第１のシンチレータ２０Ａの厚みは、γ線を第１のシンチレーション光Ｓ１へ変換可能な厚み未満であることが好ましい。すなわち、第１のシンチレータ２０Ａの厚みは、γ線を第１のシンチレーション光Ｓ１へ変換することが困難な厚みであることが好ましい。

同様に、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、γ線を第２のシンチレーション光Ｓ２へ変換可能な厚み未満であることが好ましい。すなわち、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、γ線を第２のシンチレーション光Ｓ２へ変換することが困難な厚みであることが好ましい。

第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、上記関係を満たす範囲内で、放射線検出器１０Ａで検出する対象のβ線Ｌを放射する放射性物質の種類に応じて、適宜調整すればよい。

例えば、放射線検出器１０Ａで検出する対象のβ線Ｌを放射する放射性物質が、Ｓr−９０およびＣs−１３７であると想定する。すなわち、放射線検出器１０Ａで検出する対象のβ線Ｌが、Ｓr−９０およびＣs−１３７から放射されたβ線であると想定する。この場合、第１のシンチレータ２０Ａの厚みは、０．１ｍｍ以上０．９ｍｍ以下であり、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。

図３は、放射線検出器１０Ａにβ線ＬＢが入射したときの、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの厚みと吸収エネルギーとの関係のシミュレーション結果を示す表である。

図３では、放射線検出器１０Ａに、Ｓr−９０およびＣs−１３７の各々から放射されたβ線Ｌを入射させた。図３中、第１のシンチレータ２０ＡのＣｓ／Ｓｒ比は、第１のシンチレータ２０Ａで吸収された、Ｓr−９０から放射されたβ線Ｌの吸収量に対する、Ｃs−１３７から放射されたβ線Ｌの吸収量の比を示す。また、図３中、第２のシンチレータ２０ＢのＳｒ／Ｃｓ比は、第２のシンチレータ２０Ｂで吸収された、Ｃs−１３７から放射されたβ線Ｌの吸収量に対する、Ｓr−９０から放射されたβ線Ｌの吸収量、の比を示す。

ここで、Ｃs−１３７から放射されるβ線Ｌのエネルギー帯域は、Ｓr−９０から放射されるβ線Ｌのエネルギー帯域より低い。

本実施の形態の放射線検出器１０Ａでは、β線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側に配置された第１のシンチレータ２０Ａで、第２のシンチレータ２０Ｂより低いエネルギー帯域のβ線ＬＢを優先的に第１のシンチレーション光Ｓ１へ変換させる。一方、放射線検出器１０Ａでは、β線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側に配置された第２のシンチレータ２０Ｂで、第１のシンチレータ２０Ａより高いエネルギー帯域のβ線ＬＢを優先的に第２のシンチレーション光Ｓ２へ変換させる。

このため、第１のシンチレータ２０ＡのＣｓ／Ｓｒ比がより高く、且つ、第２のシンチレータ２０ＢのＳｒ／Ｃｓ比がより高くなるように、第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの厚みを調整することが好ましい。

このため、図３に示すように、実施例１〜実施例５の第１のシンチレータ２０Ａおよび第２のシンチレータ２０Ｂの厚みの組合せの内、実施例１〜実施例３に示す厚みの組合せとすることが好ましく、実施例２および実施例３に示す厚みの組合せがより好ましく、実施例２に示す厚みの組合せが最も好ましい。

具体的には、放射線検出器１０Ａで検出する対象のβ線Ｌが、Ｓr−９０およびＣs−１３７から放射されたβ線Ｌであると想定する。この場合、上述したように、第１のシンチレータ２０Ａの厚みが０．１ｍｍ以上０．９ｍｍ以下、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みが１．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の組合せが好ましい。また、第１のシンチレータ２０Ａの厚みが０．１ｍｍ、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みが１．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下がより好ましい。また、第１のシンチレータ２０Ａの厚みが０．１ｍｍ、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みが３．０ｍｍまたは４．０ｍｍが更に好ましい。また、第１のシンチレータ２０Ａの厚みが０．１ｍｍであり、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みが３．０ｍｍが特に好ましい。

図２に戻り説明を続ける。次に、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂについて説明する。

第１の光電変換層２４Ａは、第１のシンチレータ２０Ａと第２のシンチレータ２０Ｂとの間に設けられている。第１の光電変換層２４Ａは、第２の光電変換層２４Ｂよりβ線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側に配置されている。

第１の光電変換層２４Ａは、第１のシンチレーション光Ｓ１を電荷に変換する。第１の光電変換層２４Ａは、第１のシンチレータ２０Ａで変換された第１のシンチレーション光Ｓ１を電荷に変換し、且つ、有機材料を主成分とする。

第２の光電変換層２４Ｂは、第１の光電変換層２４Ａと、第２のシンチレータ２０Ｂと、の間に設けられている。第２の光電変換層２４Ｂは、第１の光電変換層２４Ａよりβ線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側に配置されている。

第２の光電変換層２４Ｂは、第２のシンチレーション光Ｓ２を電荷に変換する。第２の光電変換層２４Ｂは、第２のシンチレータ２０Ｂで変換された第２のシンチレーション光Ｓ２を電荷に変換し、且つ、有機材料を主成分とする。

第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂは、例えば、バルクヘテロ接合構造を有する。

バルクヘテロ接合構造は、例えば、ｐ形半導体材料とｎ形半導体材料との混合物を有する。バルクヘテロ接合構造では、ｐ形半導体とｎ形半導体との相界面を拡大することができる。バルクヘテロ接合型の有機半導体層は、ｐ形半導体材料とｎ形半導体材料とのミクロ相分離構造を有する。有機半導体層内において、ｐ形半導体の相とｎ形半導体の相とは互いに分離している。

有機半導体層は、例えば、ｐｎ接合を含む。ｐ型半導体材料としては、例えば、ポリチオフェン及びポリチオフェンの誘導体の少なくともいずれかを含む。これらの化合物は、例えば、π共役構造を有する導電性高分子である。ポリチオフェン及びポリチオフェンの誘導体は、例えば、優れた立体規則性を有する。これらの材料においては、溶媒への溶解性が比較的高い。ポリチオフェン及びポリチオフェンその誘導体は、チオフェン骨格を有する。ｐ型半導体材料としては、例えば、ポリアリールチオフェン、ポリアルキルイソチオナフテン及びポリエチレンジオキシチオフェンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。上記のポリアリールチオフェンは、例えば、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）等のポリアルキルチオフェン、ポリ（３−フェニルチオフェン）、及び、ポリ（３−（ｐ−アルキルフェニルチオフェン））の少なくとも１つを含む。

上記のポリアルキルイソチオナフテンは、例えば、ポリ（３−ブチルイソチオナフテン）、ポリ（３−ヘキシルイソチオナフテン）、ポリ（３−オクチルイソチオナフテン）、及び、ポリ（３−デシルイソチオナフテン）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。また、ｐ型半導体材料として、ポリチオフェン誘導体があり、このポリチオフェン誘導体は、例えば、カルバゾール、ベンゾチアジアゾール、及び、チオフェンの共重合体よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。このチオフェンの共重合体は、例えば、ポリ［Ｎ−９”−ヘプタ−デカニル−２，７−カルバゾール−アルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＤＴＢＴ）を含む。ｐ型半導体材料として、ポリチオフェン及びポリチオフェンの誘導体を含むことにより、例えば、高い変換効率が得られる。

ｎ型半導体材料としては、例えば、フラーレン及びフラーレン誘導体を含む。フラーレン誘導体は、フラーレン骨格を有する。フラーレン及びフラーレン誘導体は、例えば、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８及びＣ８４よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。フラーレン誘導体は、酸化フラーレンを含む。酸化フラーレンにおいて、これらのフラーレンの炭素原子の少なくとも一部が酸化されている。

フラーレン誘導体は、フラーレン骨格の一部の炭素原子が任意の官能基で修飾される。フラーレン誘導体は、これらの官能基どうしが互いに結合して形成された環を含んでも良い。フラーレン誘導体は、フラーレン結合ポリマーを含んでも良い。ｎ型半導体材料は、溶剤に親和性の高い官能基を有するフラーレン誘導体を含むことが好ましい。この化合物においては、溶媒への可溶性が高い。フラーレン誘導体が含む官能基は、例えば、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、シアノ基、芳香族炭化水素基、及び、芳香族複素環基よりなる群から選択された少なくともいずれかを含んでも良い。ハロゲン原子は、例えば、フッ素原子及び塩素原子よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。アルキル基は、例えば、メチル基及びエチル基よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。アルケニル基は、例えば、ビニル基を含む。アルコキシ基は、例えば、メトキシ基及びエトキシ基よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。芳香族炭化水素基は、例えば、フェニル基及びナフチル基よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。芳香族複素環基は、例えば、チエニル基及びピリジル基よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

フラーレン誘導体は、例えば、水素化フラーレンを含んでも良い。水素化フラーレンは、例えば、Ｃ６０Ｈ３６及びＣ７０Ｈ３６を含む。フラーレン誘導体は、例えば、酸化フラーレンを含む。酸化フラーレンにおいて、Ｃ６０またはＣ７０が酸化される。フラーレン誘導体は、例えば、フラーレン金属錯体を含んでもよい。

フラーレン誘導体は、例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（６０ＰＣＢＭ）、［６，６］−フェニルＣ７１酪酸メチルエステル（７０ＰＣＢＭ）、インデン−Ｃ６０ビス付加物（６０ＩＣＢＡ）、ジヒドロナフチル−Ｃ６０ビス付加物（６０ＮＣＢＡ）、及び、ジヒドロナフチル−Ｃ７０ビス付加物（７０ＮＣＢＡ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。６０ＰＣＢＭは、未修飾のフラーレンである。６０ＰＣＢＭにおいては、光キャリアの移動度が高い。ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料としては、例えば、メロシアニン系化合物、スクワリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、キナクリドン系化合物、ペリレン系化合物などの低分子系化合物が含まれる。

第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの主成分である有機材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂを、有機材料を主成分とした構成とすることで、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの密度を、１．０ｇ／ｃｍ^３以上２．０ｇ／ｃｍ^３以下の範囲とすることができる。

第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの密度を上記範囲に調整するためには、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂを構成する有機材料の種類を調整すればよい。また、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂが複数種類の有機材料を主成分とする場合、有機材料の含有比率を調整することで、密度を調整してもよい。

なお、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂにおける、画素領域に対応する領域は、第１の電極層２６Ａ、第２の電極層２６Ｂ、第３の電極層２８Ａ、および第４の電極層２８Ｂの配置などを調整することで、予め規定すればよい。

第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの厚みは限定されない。例えば、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの厚みは、ともに１ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲である。

第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの密度は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

次に、第１の電極層２６Ａ、第２の電極層２６Ｂ、第３の電極層２８Ａ、および第４の電極層２８Ｂについて説明する。

第１の電極層２６Ａおよび第２の電極層２６Ｂは、第１の光電変換層２４Ａにおける厚み方向の両端面にそれぞれ配置されている。詳細には、第１の電極層２６Ａは、第１の光電変換層２４Ａにおける、β線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側の端面に配置されている。第２の電極層２６Ｂは、第１の光電変換層２４Ａにおける、β線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側の端面に配置されている。

具体的には、第１の電極層２６Ａは、第１のシンチレータ２０Ａと第１の光電変換層２４Ａとの間に配置されている。また、第２の電極層２６Ｂは、第１の光電変換層２４Ａと第２の光電変換層２４Ｂとの間に配置されている。すなわち、第１の光電変換層２４Ａは、第１の電極層２６Ａと第２の電極層２６Ｂとの間に配置されている。

第１の電極層２６Ａは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ第１のシンチレーション光Ｓ１の少なくとも一部を透過する。透過する、とは、入射した光の５０％以上、好ましくは８０％以上を透過することを意味する。入射する光は、β線Ｌおよびシンチレーション光Ｓである。

第２の電極層２６Ｂは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ第１のシンチレーション光Ｓ１の少なくとも一部を反射する。反射する、とは、入射した光の５０％以上、好ましくは８０％以上を反射することを意味する。

第１の電極層２６Ａおよび第２の電極層２６Ｂは、上記特性を満たし、且つ導電性を有する材料で構成される。第１の電極層２６Ａおよび第２の電極層２６Ｂは、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、グラフェン、ＺｎＯ、アルミニウム、金、マグネシウム・銀合金、マグネシウム・インジウム合金、アルミニウムドープ亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物などから選択される。

第１の電極層２６Ａおよび第２の電極層２６Ｂの厚みは限定されない。第１の電極層２６Ａおよび第２の電極層２６Ｂの厚みは、例えば、それぞれ５０ｎｍおよび１５０ｎｍである。

第３の電極層２８Ａおよび第４の電極層２８Ｂは、第２の光電変換層２４Ｂにおける厚み方向の両端面にそれぞれ配置されている。詳細には、第３の電極層２８Ａは、第２の光電変換層２４Ｂにおける、β線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側の端面に配置されている。第４の電極層２８Ｂは、第２の光電変換層２４Ｂにおける、β線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側の端面に配置されている。

具体的には、第３の電極層２８Ａは、第２の光電変換層２４Ｂと第２の電極層２６Ｂとの間に配置されている。また、第４の電極層２８Ｂは、第２の光電変換層２４Ｂと第２のシンチレータ２０Ｂとの間に配置されている。すなわち、第２の光電変換層２４Ｂは、第３の電極層２８Ａと第４の電極層２８Ｂとの間に配置されている。

第３の電極層２８Ａは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ第２のシンチレーション光Ｓ２の少なくとも一部を反射する。第４の電極層２８Ｂは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ第２のシンチレーション光Ｓ２の少なくとも一部を透過する。

第３の電極層２８Ａおよび第４の電極層２８Ｂは、上記特性を満たし、且つ導電性を有する材料で構成される。第３の電極層２８Ａおよび第４の電極層２８Ｂは、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、グラフェン、ＺｎＯ、アルミニウム、金、アルミニウム、金、マグネシウム・銀合金、マグネシウム・インジウム合金、アルミニウムドープ亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物などから選択される。

第３の電極層２８Ａおよび第４の電極層２８Ｂの厚みは限定されない。第３の電極層２８Ａおよび第４の電極層２８Ｂの厚みは、例えば、それぞれ１５０ｎｍおよび５０ｎｍである。

なお、本実施の形態では、第１の電極層２６Ａおよび第４の電極層２８Ｂは、信号処理部１２に電気的に接続されている。また、第２の電極層２６Ｂおよび第３の電極層２８Ａは、接地されている。なお、第２の電極層２６Ｂおよび第３の電極層２８Ａを、共通電極として構成してもよい。

−放射線検出器１０Ａの作用−
次に、放射線検出器１０Ａの作用について説明する。

放射線検出器１０Ａにβ線Ｌが入射し、第１のシンチレータ２０Ａに到る。第１のシンチレータ２０Ａに入射したβ線Ｌは、第１のシンチレータ２０Ａによって第１のシンチレーション光Ｓ１に変換される。

第１のシンチレータ２０Ａで変換された第１のシンチレーション光Ｓ１は、第１の光電変換層２４Ａへ到る。第１の光電変換層２４Ａは、入射した第１のシンチレーション光Ｓ１を電荷に変換する。第１の光電変換層２４Ａで変換された電荷による出力信号は、第１の電極層２６Ａを介して信号処理部１２へ出力される。

上述したように、第１のシンチレータ２０Ａの厚みは、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みより小さい。

このため、エネルギー帯域の高いβ線ＬＢであるほど、第１のシンチレータ２０Ａで第１のシンチレーション光Ｓ１に変換される変換効率が低く、第１のシンチレータ２０Ａを透過して第２のシンチレータ２０Ｂへ到る確率が高い。このため、第１のシンチレータ２０Ａでは、放射線検出器１０Ａに入射したβ線Ｌの内、低いエネルギー帯域のβ線ＬＡを、高いエネルギー帯域のβ線ＬＢより優先的に、第１のシンチレーション光Ｓ１へ変換することとなる。

また、上述したように、第１の電極層２６Ａは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ、第１のシンチレーション光Ｓ１の少なくとも一部を透過する。また、第２の電極層２６Ｂは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ、第１のシンチレーション光Ｓ１の少なくとも一部を反射する。

このため、第１のシンチレータ２０Ａで変換された第１のシンチレーション光Ｓ１は、第１の電極層２６Ａを介して第１の光電変換層２４Ａへ到る。また、第１の光電変換層２４Ａに到り、第２の電極層２６Ｂに到達した第１のシンチレーション光Ｓ１は、第２の電極層２６Ｂで反射され、再度第１の光電変換層２４Ａ内に到る。

このため、第１の電極層２６Ａおよび第２の電極層２６Ｂが上記特性を有することで、第１の光電変換層２４Ａは、第１のシンチレーション光Ｓ１を効率よく電荷に変換することができる。

一方、放射線検出器１０Ａに入射したβ線Ｌの少なくとも一部は、第１のシンチレータ２０Ａを透過し、第２のシンチレータ２０Ｂへ到る。

第２のシンチレータ２０Ｂへ入射したβ線Ｌは、第２のシンチレータ２０Ｂによって第２のシンチレーション光Ｓ２に変換され、第２の光電変換層２４Ｂへ到る。第２の光電変換層２４Ｂは、入射した第２のシンチレーション光Ｓ２を、電荷に変換する。第２の光電変換層２４Ｂで変換された電荷は、第４の電極層２８Ｂを介して出力信号として信号処理部１２へ出力される。

上述したように、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、第１のシンチレータ２０Ａより厚い。このため、第２のシンチレータ２０Ｂは、第１のシンチレータ２０Ａを透過して第２のシンチレータ２０Ｂに到達したβ線Ｌを、第２のシンチレーション光Ｓ２変換することができる。すなわち、第２のシンチレータ２０Ｂは、第１のシンチレータ２０Ａに比べて、より高いエネルギー帯域のβ線ＬＢを第２のシンチレーション光Ｓ２へ変換する。すなわち、第２のシンチレータ２０Ｂは、放射線検出器１０Ａへ入射したβ線Ｌの内、高いエネルギー帯域のβ線ＬＢを低いエネルギー帯域のβ線ＬＡより優先的に第２のシンチレーション光Ｓ２に変換する。

また、上述したように、第３の電極層２８Ａは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ第２のシンチレーション光Ｓ２の少なくとも一部を反射する。第４の電極層２８Ｂは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、且つ第２のシンチレーション光Ｓ２の少なくとも一部を透過する。

このため、第２のシンチレータ２０Ｂで変換された第２のシンチレーション光Ｓ２は、第４の電極層２８Ｂを介して第２の光電変換層２４Ｂへ到る。また、第２の光電変換層２４Ｂへ到り、第３の電極層２８Ａへ到達した第２のシンチレーション光Ｓ２は、第３の電極層２８Ａで反射され、再度第２の光電変換層２４Ｂ内に到る。

このため、第３の電極層２８Ａおよび第４の電極層２８Ｂが上記特性を有することで、第２の光電変換層２４Ｂは、第２のシンチレーション光Ｓ２を効率よく電荷に変換することができる。

このように、本実施の形態の放射線検出器１０Ａでは、第１のシンチレータ２０Ａが低エネルギー帯域のβ線ＬＡを優先的に第１のシンチレーション光Ｓ１へ変換し、第２のシンチレータ２０Ｂが高エネルギー帯域のβ線ＬＢを優先的に第２のシンチレーション光Ｓ２変換する。このため、本実施の形態の放射線検出器１０Ａは、様々なエネルギー帯域のβ線Ｌを検出することができる。

―信号処理部１２―
図１に戻り、説明を続ける。次に、信号処理部１２について説明する。

上述したように、信号処理部１２は、放射線検出器１０、記憶部１４、通信部１６、および表示部１８と電気的に接続されている。

なお、放射線検出器１０が放射線検出器１０Ａ（図２参照）である場合を一例として説明するなお、放射線検出器１０が、放射線検出器１０Ｂである場合も、信号処理部１２は同様の処理を行えばよい。

信号処理部１２は、第１の光電変換層２４Ａから第１出力信号を受付ける。また、信号処理部１２は、第２の光電変換層２４Ｂから第２出力信号を受付ける。

第１出力信号は、第１の光電変換層２４Ａで変換された電荷を示す信号である。言い換えると、第１出力信号は、第１の光電変換層２４Ａで検出された、第１のシンチレーション光Ｓ１の平均検出エネルギーである。信号処理部１２では、第１の光電変換層２４Ａで検出された電荷の電荷量を、チャージアンプなどで計測可能な信号に変換し、更に、Ａ／Ｄ変換することで、第１出力信号とする。なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、信号処理部１２では、第１の光電変換層２４Ａから第１出力信号を受付けるものとして説明する。

第２出力信号は、第２の光電変換層２４Ｂで変換された電荷を示す信号である。言い換えると、第２出力信号は、第２の光電変換層２４Ｂで検出された、第２のシンチレーション光Ｓ２の平均検出エネルギーである。信号処理部１２では、第２の光電変換層２４Ｂで検出された電荷の電荷量を、チャージアンプなどで計測可能な信号に変換し、更に、Ａ／Ｄ変換することで、第２出力信号とする。なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、信号処理部１２では、第２の光電変換層２４Ｂから第２出力信号を受付けるものとして説明する。

上述したように、第１のシンチレータ２０Ａは、第２のシンチレータ２０Ｂに比べて低いエネルギー帯域のβ線Ｌを優先的に第１のシンチレーション光Ｓ１に変換する。一方、第２のシンチレータ２０Ｂは、第１のシンチレータ２０Ａに比べて、高いエネルギー帯域のβ線ＬＢを優先的に第２のシンチレーション光Ｓ２に変換する。

このため、第２のシンチレーション光Ｓ２を電荷に変換する第２の光電変換層２４Ｂから出力される第２出力信号は、第１のシンチレーション光Ｓ１を電荷に変換する第１の光電変換層２４Ａから出力される第１出力信号に比べて、高いエネルギー帯域のβ線Ｌを電荷に変換した信号である。

信号処理部１２は、第１出力信号および第２出力信号を用いて、β線Ｌの検出結果を特定する。すなわち、信号処理部１２は、異なるエネルギー帯域のβ線Ｌを電荷に変換した出力信号である、第１出力信号および第２出力信号を用いて、β線Ｌの検出結果を特定する。

具体的には、信号処理部１２は、第１の光電変換層２４Ａから出力された第１出力信号、および、第２の光電変換層２４Ｂから出力された第２出力信号を用いて、β線Ｌの検出結果を特定する。

詳細には、信号処理部１２は、算出部１２Ａと、特定部１２Ｂと、出力制御部１２Ｃと、を備える。算出部１２Ａ、特定部１２Ｂ、および出力制御部１２Ｃは、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。

算出部１２Ａは、第１出力信号と、第２出力信号と、の信号比を、放射線検出器１０に入射したβ線Ｌの評価値として算出する。信号比は、具体的には、第２出力信号を、第１出力信号で除算した値である。すなわち、評価値は、下記式（１）で表せる。

評価値＝第２出力信号／第１出力信号 ・・・式（１）

第１出力信号は、第１の光電変換層２４Ａで変換された電荷による出力信号である。第２出力信号は、第２の光電変換層２４Ｂで変換された電荷による出力信号である。出力信号は、平均検出エネルギーに相当する。平均検出エネルギーは、単位時間あたりに検出されるエネルギーの平均値を示す。

詳細には、算出部１２Ａは、所定の時間間隔ごとに、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの各々における平均検出エネルギーを、それぞれ、第１出力信号および第２出力信号として算出する。そして、算出部１２Ａは、第２出力信号を第１出力信号で除算した値である、評価値を算出する。

この算出方法を用いた場合、第２の光電変換層２４Ｂにβ線Ｌが到達し始めたときの評価値の変動が大きくなり、β線Ｌの入射エネルギーの変化に対する、平均検出エネルギーの変化（すなわち差）を、検出しやすい、という利点がある。

特定部１２Ｂは、算出部１２Ａで算出された評価値と、記憶部１４に記憶されている換算テーブルと、を用いて、β線Ｌの検出エネルギーを特定する。

換算テーブルは、記憶部１４に予め記憶されている。記憶部１４は、換算テーブルとして、第１換算テーブル１４Ａと、第２換算テーブル１４Ｂと、を予め記憶する。なお、記憶部１４は、少なくとも第１換算テーブル１４Ａを予め記憶すればよい。

第１換算テーブル１４Ａは、評価値と、β線Ｌを放射した放射性物質の種類と、β線Ｌの入射エネルギーと、を対応づけた換算テーブルである。

例えば、信号処理部１２は、検出に用いる放射線検出器１０（例えば、放射線検出器１０Ａ）を用いて、該放射線検出器１０に入射するβ線Ｌの入射エネルギーと、β線を放射した放射性物質の種類と、該放射線検出器１０から出力された第１出力信号と第２出力信号との信号比である評価値と、を、予め測定する。そして、信号処理部１２は、検出結果である、β線Ｌの入射エネルギーと、β線を放射した放射性物質の種類と、評価値と、の関係を示す第１換算テーブル１４Ａを、予め作成する。

なお、信号処理部１２は、第１換算テーブル１４Ａを、シミュレーションにより予め作成してもよい。また、信号処理部１２は、放射線検出装置１０００の起動時やキャリブレーション時に、モンテカルロシミュレーションなどを用いて、第１換算テーブル１４Ａを予め作成してもよい。

なお、第１換算テーブル１４Ａの作成は、外部装置などで行ってもよい。そして、記憶部１４は、この第１換算テーブル１４Ａを、予め記憶する。

なお、第１換算テーブル１４Ａは、外部装置などに予め記憶してもよい。そして、特定部１２Ｂは、外部装置から第１換算テーブル１４Ａを読取ることで、β線Ｌの検出エネルギーを特定してもよい。また、特定部１２Ｂは、外部装置に、算出部１２Ａで算出された評価値を外部装置へ出力し、外部装置から、β線Ｌの検出エネルギーを取得することで、該検出エネルギーを特定してもよい。この場合、外部装置は、特定部１２Ｂから受け付けた評価値に対応する、β線Ｌを放射した放射性物質の種類およびβ線Ｌの入射エネルギーを、第１換算テーブル１４Ａから読取り、放射線検出装置１０００へ送信すればよい。

なお、第１換算テーブル１４Ａは、放射線検出器１０に入射するβ線Ｌの入射エネルギーとβ線を放射した放射性物質の種類と評価値との関係を示すものであればよく、テーブル、関数、線図、テータベース、の何れであってもよい。

なお、放射線検出器１０に入射したβ線Ｌのエネルギーが小さい場合や、β線Ｌのエネルギー帯域が低い場合、第２のシンチレータ２０Ｂにβ線Ｌが到達しない場合がある。

そこで、本実施の形態では、記憶部１４は、第２換算テーブル１４Ｂを予め記憶する。第２換算テーブル１４Ｂは、第１の光電変換層２４Ａによる第１出力信号と、β線Ｌを放射した放射性物質の種類と、β線Ｌの入射エネルギーと、を対応づけた換算テーブルである。

例えば、検出に用いる放射線検出器１０（例えば、放射線検出器１０Ａ）に、第１のシンチレータ２０Ａに到達するが、第２のシンチレータ２０Ｂに到達しない程度の低エネルギーのβ線Ｌを照射する。そして、該放射線検出器１０の第１の光電変換層２４Ａから出力される第１出力信号と、放射線検出器１０に照射したβ線Ｌのエネルギーと、該β線Ｌを放射した放射性物質の種類と、の関係を予め測定する。そして、信号処理部１２は、測定結果を用いて、第２換算テーブル１４Ｂを予め作成し、記憶部１４へ予め記憶すればよい。

なお、第２換算テーブル１４Ｂの作成についても、外部装置などで行ってもよい。そして、記憶部１４は、第２換算テーブル１４Ｂを、予め記憶する。

特定部１２Ｂは、第１換算テーブル１４Ａにおける、算出部１２Ａで算出された評価値に対応する、β線Ｌを放射した放射性物質の種類および入射エネルギーを、β線Ｌの検出結果として特定する。

第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂに入射したβ線Ｌが、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂ内でエネルギーを失う場合、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂの各々で発生する電荷の量は、第１の光電変換層２４Ａおよび第２の光電変換層２４Ｂに入射したβ線Ｌのエネルギーに比例する。このため、算出部１２Ａで算出された評価値と、第１換算テーブル１４Ａおよび第２換算テーブル１４Ｂと、を用いることで、放射線検出器１０Ａに入射したβ線Ｌの、放射線検出器１０Ａによる検出結果を特定することができる。

次に、信号処理部１２が実行する情報処理の流れの一例を説明する。図４は、信号処理部１２が実行する情報処理の流れの一例を示す、フローチャートである。

まず、算出部１２Ａが、放射線検出器１０Ａの第１の光電変換層２４Ａから第１出力信号を取得したか否かを判断する（ステップＳ２００）。ステップＳ２００で否定判断すると（ステップＳ２００：Ｎｏ）、本ルーチンを終了する。ステップＳ２００で肯定判断すると（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、算出部１２Ａが、第２の光電変換層２４Ｂから第２出力信号を取得したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。

ステップＳ２０２で肯定判断すると（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４では、ステップＳ２００で取得した第１出力信号と、ステップＳ２０２で取得した第２出力信号と、の信号比を、評価値として算出する（ステップＳ２０４）。

次に、特定部１２Ｂが、ステップＳ２０４で算出された評価値と、第１換算テーブル１４Ａと、を用いて、放射性物質の種類および入射エネルギーを、検出結果として特定する（ステップＳ２０６）。

次に、出力制御部１２Ｃは、ステップＳ２０６で特定された特定結果を示す情報を、通信部１６および表示部１８へ出力制御する（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８の処理によって、通信部１６から外部装置へ、検出結果を示す情報が送信される。また、ステップＳ２０８の処理によって、表示部１８には、検出結果を示す情報が表示される。そして、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ２０２で否定判断すると（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、特定部１２Ｂが、ステップＳ２００で取得した第１出力信号と、第２換算テーブル１４Ｂと、を用いて、放射性物質の種類および入射エネルギーを、検出結果として特定する（ステップＳ２１０）。例えば、特定部１２Ｂは、第２換算テーブル１４Ｂにおける、ステップＳ２００で取得した第１出力信号に対応する、放射性物質の種類および入射エネルギーを、検出結果として特定する。

そして、出力制御部１２Ｃは、ステップＳ２１０で特定された検出結果を示す情報を、通信部１６および表示部１８へ出力制御する（ステップＳ２１２）。ステップＳ２１２の処理によって、通信部１６から外部装置へ、検出結果を示す情報が送信される。また、ステップＳ２１２の処理によって、表示部１８には、検出結果を示す情報が表示される。そして、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態の放射線検出器１０Ａは、第１のシンチレータ２０Ａと、第２のシンチレータ２０Ｂと、第１の光電変換層２４Ａと、第２の光電変換層２４Ｂと、を備える。第１のシンチレータ２０Ａは、β線Ｌを第１のシンチレーション光Ｓ１へ変換する。第２のシンチレータ２０Ｂは、β線Ｌを第２のシンチレーション光Ｓ２へ変換する。第１の光電変換層２４Ａは、第１のシンチレータ２０Ａと第２のシンチレータ２０Ｂとの間に設けられ、第１のシンチレーション光Ｓ１を電荷に変換する。第２の光電変換層２４Ｂは、第１の光電変換層２４Ａと第２のシンチレータ２０Ｂとの間に設けられ、第２のシンチレーション光Ｓ２を電荷に変換する。第１のシンチレータ２０Ａ、第２のシンチレータ２０Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、および第２の光電変換層２４Ｂは、有機材料を主成分とする。第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、第１のシンチレータ２０Ａの厚みより大きい。

このように、本実施の形態の放射線検出器１０Ａでは、第１のシンチレータ２０Ａ、第２のシンチレータ２０Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、および第２の光電変換層２４Ｂは、有機材料を主成分とする。

第１のシンチレータ２０Ａ、第２のシンチレータ２０Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、および第２の光電変換層２４Ｂを、有機材料を主成分とする構成とすることで、無機材料を主成分とした場合に比べて、密度を高くすることができる。このため、第１のシンチレータ２０Ａ、第２のシンチレータ２０Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、および第２の光電変換層２４Ｂを、β線Ｌに対して感度を有する構成とすることができる。また、第１のシンチレータ２０Ａ、第２のシンチレータ２０Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、および第２の光電変換層２４Ｂが、β線Ｌ以外の放射線（例えば、γ線）に対して感度を有することを抑制することができる。

また、第２のシンチレータ２０Ｂの厚みは、第１のシンチレータ２０Ａの厚みより大きい。このため、本実施の形態の放射線検出器１０Ａでは、第１のシンチレータ２０Ａが低エネルギー帯域のβ線ＬＡを優先的に第１のシンチレーション光Ｓ１へ変換し、第２のシンチレータ２０Ｂが高エネルギー帯域のβ線ＬＢを優先的に第２のシンチレーション光Ｓ２へ変換する。

このため、本実施の形態の放射線検出器１０Ａは、様々なエネルギー帯域のβ線Ｌを検出することができる。すなわち、本実施の形態の放射線検出器１０Ａは、様々なエネルギー帯域のβ線Ｌの内、少なくとも一部のエネルギー帯域のβ線を検出不可能となることを抑制することができる。

従って、本実施の形態の放射線検出器１０Ａは、β線Ｌの検出精度向上を図ることができる。

（第２の実施の形態）
なお、放射線検出器１０の構成は、上記第１の実施の形態の放射線検出器１０Ａの構成に限定されない。放射線検出器１０は、更に、反射層を備えた構成であってもよい。

図５は、本実施の形態の放射線検出器１０Ｂの一例を示す模式図である。放射線検出器１０Ｂは、放射線検出器１０の一例である。

――放射線検出器１０Ｂ――
放射線検出器１０Ｂは、第１のシンチレータ２０Ａと、第２のシンチレータ２０Ｂと、第１の光電変換層２４Ａと、第２の光電変換層２４Ｂと、第１の電極層２６Ａと、第２の電極層２６Ｂと、第３の電極層２８Ａと、第４の電極層２８Ｂと、第１の反射層３０Ａと、第２の反射層３０Ｂと、を備える。

第１のシンチレータ２０Ａ、第２のシンチレータ２０Ｂ、第１の光電変換層２４Ａ、第２の光電変換層２４Ｂ、第１の電極層２６Ａ、第２の電極層２６Ｂ、第３の電極層２８Ａ、および第４の電極層２８Ｂは、第１の実施の形態と同様である。すなわち、本実施の形態の放射線検出器１０Ｂは、第１の実施の形態の放射線検出器１０Ａに、第１の反射層３０Ａおよび第２の反射層３０Ｂを更に備えた構成である。

第１の反射層３０Ａは、第１のシンチレータ２０Ａのβ線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側に配置されている。第１の反射層３０Ａは、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、第１のシンチレーション光Ｓ１の少なくとも一部を反射する。

第１の反射層３０Ａは、上記特性を満たす材料で構成されていればよい。例えば、第１の反射層３０Ａは、放射線の透過性およびシンチレーション光の反射性の観点から、アルミニウムを用いる事が好ましい。

第１の反射層３０Ａの厚みは限定されない。第１の反射層３０Ａの厚みは、例えば、１０ｎｍ〜１μｍであるが、これに限定されない。

第２の反射層３０Ｂは、第２のシンチレータ２０Ｂのβ線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側に配置されている。第２の反射層３０Ｂは、第１のシンチレーション光Ｓ１の少なくとも一部を反射する。

第２の反射層３０Ｂは、上記特性を満たす材料で構成されていればよい。例えば、第２の反射層３０Ｂは、放射線の透過性およびシンチレーション光の反射性の観点から、アルミニウムを用いる事が好ましい。

第２の反射層３０Ｂの厚みは限定されない。第２の反射層３０Ｂの厚みは、例えば、１０ｎｍ〜１μｍであるが、これに限定されない。

−放射線検出器１０Ｂの作用−
次に、放射線検出器１０Ｂの作用について説明する。

放射線検出器１０Ｂにβ線Ｌが入射し、第１のシンチレータ２０Ａに到る。第１のシンチレータ２０Ａに入射したβ線Ｌは、第１のシンチレータ２０Ａによって第１のシンチレーション光Ｓ１に変換される。第１のシンチレータ２０Ａで変換された第１のシンチレーション光Ｓ１は、第１の光電変換層２４Ａへ到る。第１の光電変換層２４Ａは、第１の実施の形態と同様に、入射した第１のシンチレーション光Ｓ１を電荷に変換する。

ここで、本実施の形態では、第１のシンチレータ２０Ａにおける、β線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側には、第１の反射層３０Ａが設けられている。このため、第１のシンチレータ２０Ａで変換され、第１の反射層３０Ａに到達した第１のシンチレーション光Ｓ１は、第１の反射層３０Ａで反射され、第１のシンチレータ２０Ａおよび第１の電極層２６Ａを介して第１の光電変換層２４Ａへ到る。

このように、第１の反射層３０Ａを設けることで、第１の光電変換層２４Ａは、効率よく第１のシンチレーション光Ｓ１を電荷に変換することができる。

一方、放射線検出器１０Ａに入射したβ線Ｌの内、より高いエネルギー帯域のβ線ＬＢの少なくとも一部は、第１のシンチレータ２０Ａを透過し、第２のシンチレータ２０Ｂへ到る。

第２のシンチレータ２０Ｂへ入射したβ線ＬＢは、第２のシンチレータ２０Ｂによって第２のシンチレーション光Ｓ２に変換される。第２のシンチレータ２０Ｂで変換された第２のシンチレーション光Ｓ２は、第２の光電変換層２４Ｂへ到る。第２の光電変換層２４Ｂは、第１の実施の形態と同様に、入射した第２のシンチレーション光Ｓ２を電荷に変換する。

ここで、本実施の形態では、第２のシンチレータ２０Ｂにおける、β線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側には、第２の反射層３０Ｂが設けられている。このため、第２のシンチレータ２０Ｂで変換され、第２の反射層３０Ｂに到達した第２のシンチレーション光Ｓ２は、第２の反射層３０Ｂで反射され、第２のシンチレータ２０Ｂおよび第４の電極層２８Ｂを介して第２の光電変換層２４Ｂへ到る。

このように、第２の反射層３０Ｂを設けることで、第２の光電変換層２４Ｂは、効率よく第２のシンチレーション光Ｓ２を電荷に変換することができる。

なお、放射線検出器１０Ｂは、第１の反射層３０Ａおよび第２の反射層３０Ｂの少なくとも一方を設けた構成であればよい。このため、放射線検出器１０Ｂは、第１の反射層３０Ａおよび第２の反射層３０Ｂの双方を設けた形態に限定されない。但し、効率よくシンチレーション光Ｓを電荷に変換する観点から、放射線検出器１０Ｂは、第１の反射層３０Ａおよび第２の反射層３０Ｂの双方を備えた構成であることが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態の放射線検出器１０Ｂは、上記第１の実施の形態の放射線検出器１０Ａの構成に加えて、第１の反射層３０Ａおよび第２の反射層３０Ｂの少なくとも一方を備える。

第１の反射層３０Ａは、第１のシンチレータ２０Ａのβ線Ｌの入射方向Ｚ１の上流側に配置され、β線Ｌの少なくとも一部を透過し、第１のシンチレーション光Ｓ１の少なくとも一部を反射する。第２の反射層３０Ｂは、第２のシンチレータ２０Ｂのβ線Ｌの入射方向Ｚ１の下流側に配置され、第２のシンチレーション光Ｓ２の少なくとも一部を反射する。

このため、本実施の形態の放射線検出器１０Ｂは、上記第１の実施の形態の効果に加えて、シンチレーション光Ｓの電荷への変換効率の向上を図ることができる。

−ハードウェア構成−
次に、上記実施の形態の放射線検出装置１０００のハードウェア構成について説明する。図６は、上記実施の形態の放射線検出装置１０００のハードウェア構成例を示すブロック図である。

上記実施の形態の放射線検出装置１０００は、ＣＰＵ８０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８４、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）８６、Ｉ／Ｆ部８８、および放射線検出器１０が、バス９０により相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

ＣＰＵ８０は、放射線検出装置１０００の全体の処理を制御する演算装置である。ＲＡＭ８４は、ＣＰＵ８０による各種処理に必要なデータを記憶する。ＲＯＭ８２は、ＣＰＵ８０による各種処理を実現するプログラム等を記憶する。ＨＤＤ８６は、上述した記憶部１４に格納されるデータを記憶する。Ｉ／Ｆ部８８は、外部装置や外部端末に通信回線等を介して接続し、接続した外部装置や外部端末との間でデータを送受信するためのインタフェースである。

上記実施の形態の放射線検出装置１０００で実行される上記処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ８２などに予め組み込んで提供される。

なお、上記実施の形態の放射線検出装置１０００で実行されるプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供するように構成してもよい。

また、上記実施の形態の放射線検出装置１０００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上記実施の形態の放射線検出装置１０００における上記各処理を実行するためのプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

上記実施の形態の放射線検出装置１０００で実行される上記各種処理を実行するためのプログラムは、上述した各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

なお、上記ＨＤＤ８６に格納されている各種情報、すなわち記憶部１４に格納されている各種情報は、外部装置（例えばサーバ）に格納してもよい。この場合には、該外部装置とＣＰＵ８０と、を、Ｉ／Ｆ部８８を介して接続した構成とすればよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。これら新規な実施の形態は、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。これら実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１０００ 放射線検出装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 放射線検出器
１２Ａ 算出部
１２Ｂ 特定部
１２Ｃ 出力制御部
２０Ａ 第１のシンチレータ
２０Ｂ 第２のシンチレータ
２４Ａ 第１の光電変換層
２４Ｂ 第２の光電変換層
２６Ａ 第１の電極層
２６Ｂ 第２の電極層
２８Ａ 第３の電極層
２８Ｂ 第４の電極層
３０Ａ 第１の反射層
３０Ｂ 第２の反射層

Claims (12)

1. β線を第１のシンチレーション光へ変換する第１のシンチレータと、
   β線を第２のシンチレーション光へ変換する第２のシンチレータと、
   前記第１のシンチレータと前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第１のシンチレーション光を電荷に変換する第１の光電変換層と、
   前記第１の光電変換層と前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第２のシンチレーション光を電荷に変換する第２の光電変換層と、
   を備え、
   前記第１のシンチレータ、前記第２のシンチレータ、前記第１の光電変換層、および前記第２の光電変換層は、有機材料を主成分とし、
   前記第２のシンチレータの厚みは前記第１のシンチレータの厚みより大きく、
   前記第１の光電変換層は、第１の電極層と第２の電極層との間に配置され、
   前記第２の光電変換層は、第３の電極層と第４の電極層との間に配置されてなる、
   放射線検出器。
2. β線を第１のシンチレーション光へ変換する第１のシンチレータと、
   β線を第２のシンチレーション光へ変換する第２のシンチレータと、
   前記第１のシンチレータと前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第１のシンチレーション光を電荷に変換する第１の光電変換層と、
   前記第１の光電変換層と前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第２のシンチレーション光を電荷に変換する第２の光電変換層と、
   前記第１のシンチレータのβ線の入射方向の上流側に配置され、β線の少なくとも一部を透過し、前記第１のシンチレーション光の少なくとも一部を反射する第１の反射層、および、前記第２のシンチレータのβ層の入射方向の下流側に配置され、前記第２のシンチレーション光の少なくとも一部を反射する第２の反射層、の少なくとも一方と、
   を備え、
   前記第１のシンチレータ、前記第２のシンチレータ、前記第１の光電変換層、および前記第２の光電変換層は、有機材料を主成分とし、
   前記第２のシンチレータの厚みは前記第１のシンチレータの厚みより大きい、
   放射線検出器。
3. 前記β線は、複数種類の放射性物質から放射されたβ線である、
   請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。
4. 前記第１のシンチレータの厚みは、０．１ｍｍ以上０．９ｍｍ以下であり、
   前記第２のシンチレータの厚みは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下である、
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の放射線検出器。
5. 前記β線は、Ｓr−９０およびＣs−１３７から放射されたβ線である、請求項４に記載の放射線検出器。
6. 前記第１のシンチレータの厚みは、γ線を前記第１のシンチレーション光へ変換可能な厚み未満である、
   前記第２のシンチレータの厚みは、γ線を前記第２のシンチレーション光へ変換可能な厚み未満である、
   請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の放射線検出器。
7. 前記第１のシンチレータおよび前記第２のシンチレータの密度は、２．０ｇ／ｃｍ^３以下である、
   請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の放射線検出器。
8. 前記第１の光電変換層および前記第２の光電変換層の密度は、２．０ｇ／ｃｍ^３以下である、
   請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の放射線検出器。
9. 前記第１の電極層は、
   前記第１のシンチレータと前記第１の光電変換層との間に配置され、β線の少なくとも一部を透過し、且つ前記第１のシンチレーション光の少なくとも一部を透過し、
   前記第２の電極層は、
   前記第１の光電変換層と前記第２の光電変換層との間に配置され、β線の少なくとも一部を透過し、且つ前記第１のシンチレーション光の少なくとも一部を反射する、
   請求項１に記載の放射線検出器。
10. 前記第３の電極層は、
    前記第２の光電変換層と前記第２の電極層との間に配置され、β線の少なくとも一部を透過し、且つ前記第２のシンチレーション光の少なくとも一部を反射し、
    前記第４の電極層は、
    前記第２の光電変換層と前記第２のシンチレータとの間に配置され、β線の少なくとも一部を透過し、且つ前記第２のシンチレーション光の少なくとも一部を透過する、
    請求項１または請求項９に記載の放射線検出器。
11. 請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の放射線検出器と、
    前記第１の光電変換層で変換された電荷による第１出力信号と、前記第２の光電変換層で変換された電荷による第２出力信号と、の信号比を、入射したβ線の評価値として算出する算出部と、
    前記評価値と、β線を放射した放射性物質の種類と、β線の入射エネルギーと、を対応づけた換算テーブルにおける、算出された前記評価値に対応する、放射線物質の種類および入射エネルギーを、検出結果として特定する特定部と、
    を備える放射線検出装置。
12. β線を第１のシンチレーション光へ変換する第１のシンチレータと、
    β線を第２のシンチレーション光へ変換する第２のシンチレータと、
    前記第１のシンチレータと前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第１のシンチレーション光を電荷に変換する第１の光電変換層と、
    前記第１の光電変換層と前記第２のシンチレータとの間に設けられ、前記第２のシンチレーション光を電荷に変換する第２の光電変換層と、
    を備え、
    前記第１のシンチレータ、前記第２のシンチレータ、前記第１の光電変換層、および前記第２の光電変換層は、有機材料を主成分とし、
    前記第２のシンチレータの厚みは前記第１のシンチレータの厚みより大きい、
    放射線検出器と、
    前記第１の光電変換層で変換された電荷による第１出力信号と、前記第２の光電変換層で変換された電荷による第２出力信号と、の信号比を、入射したβ線の評価値として算出する算出部と、
    前記評価値と、β線を放射した放射性物質の種類と、β線の入射エネルギーと、を対応づけた換算テーブルにおける、算出された前記評価値に対応する、放射線物質の種類および入射エネルギーを、検出結果として特定する特定部と、
    を備える放射線検出装置。

Images