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JP7186192B2 - Fiber optic radiation monitor and method of use - Google Patents
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Description

本発明は、光ファイバ式放射線モニタ及びその使用方法に関する。 The present invention relates to fiber optic radiation monitors and methods of use thereof.

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や放射線治療などの用途において、必須の計測装置である。これらの用途において、放射線量の計測には、安定性や再現性が良好な電離箱が広く使用されている。 A radiation monitor is an essential measuring device in applications such as nuclear power plants, medical radiological examinations, and radiotherapy. In these applications, ionization chambers are widely used for measuring radiation dose because of their good stability and reproducibility.

特に、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合には、低侵襲性であることが重要であり、センサの小型化や電圧の印加が不要なセンサが重要である。また、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も、計測場所の制限などから、センサの小型化や電圧の印加が不要なセンサが重要である。 In particular, when measuring the radiation dose inside a patient's body during radiotherapy, it is important to be minimally invasive, and sensors that do not need to be miniaturized and that do not require the application of voltage are important. Also, when measuring the radiation dose in the harsh environment of a nuclear power plant, it is important to have a sensor that is small and that does not require the application of voltage due to restrictions on the measurement location.

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り、また、半導体検出器は、電圧の印加が必要である。 In recent years, instead of ionization chambers, semiconductor detectors, which are relatively easy to miniaturize, have been used to measure radiation dose. However, even with a semiconductor detector, there is a limit to miniaturization when including a signal processing system, and a semiconductor detector requires the application of a voltage.

そこで、センサに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光子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式放射線モニタが開発されている。光ファイバ式放射線モニタは、センサの小型化が可能であると共に、センサへの電圧の印加も不要である。このように、光ファイバ式放射線モニタは、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合や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も好適である。 Therefore, an optical fiber type radiation monitor has been developed which uses a scintillator element as a sensor, transmits photons generated from the scintillator element through an optical fiber, and measures the radiation dose remotely. The optical fiber type radiation monitor allows the sensor to be miniaturized and does not require application of voltage to the sensor. Thus, the optical fiber radiation monitor is suitable for measuring the radiation dose inside the patient's body during radiation therapy and for measuring the radiation dose under the harsh environment of a nuclear power plant.

一方、光ファイバ式放射線モニタを、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合や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使用する際には、高精度な計測が要求されると共に、センサの劣化を考慮して、補正が必要であり、定期的な校正が必要である。 On the other hand, high-precision measurement is required when using an optical fiber radiation monitor to measure the radiation dose inside a patient's body during radiation therapy or in the harsh environment of a nuclear power plant. As well as sensor degradation, correction is required and periodic calibration is required.

こうした本技術分野の背景技術として、特開2018-36204号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、所定の波長の光を発生する放射線検出素子を有する放射線検出部と、所定の波長と相違する波長の光を発生する発光部と、所定の波長の光を透過させ、所定の波長の光と相違する波長の光を遮断する波長選択部と、光を伝送する光ファイバと、波長選択部を透過した光を電気パルスに変換する光検出部と、電気パルスの計数率を計数する計数装置と、計数率と発光部の光の強度とに基づいて、少なくとも発光部の劣化の有無を判定する解析表示装置と、を有する放射線モニタが記載されている(要約参照)。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-36204 (Patent Document 1) is a background art of this technical field. In Patent Document 1, a radiation detection unit having a radiation detection element that generates light of a predetermined wavelength, a light emission unit that generates light of a wavelength different from the predetermined wavelength, a wavelength selector that cuts off light with a wavelength different from the wavelength of light, an optical fiber that transmits light, a photodetector that converts the light that has passed through the wavelength selector into electrical pulses, and a counting rate of electrical pulses A radiation monitor is described having a counting device that counts and an analytical display device that determines at least the presence or absence of degradation of the light emitter based on the count rate and light intensity of the light emitter (see abstract).

特開2018-36204号公報JP 2018-36204 A

特許文献1には、所定の波長の光を発生する放射線検出部と、所定の波長と相違する波長の光を発生する発光部と、所定の波長の光を透過させ、所定の波長の光と相違する波長の光を遮断する波長選択部(光フィルタ)と、を有する光ファイバ式放射線モニタが記載されている。つまり、特許文献1に記載されている光ファイバ式放射線モニタは、光の伝送路に光フィルタを設置する。 Patent Document 1 discloses a radiation detection unit that generates light of a predetermined wavelength, a light emission unit that generates light of a wavelength different from the predetermined wavelength, a light of the predetermined wavelength, and a light of the predetermined wavelength. A fiber optic radiation monitor is described that has a wavelength selective section (optical filter) that blocks light of different wavelengths. In other words, the optical fiber type radiation monitor described in Patent Document 1 has an optical filter installed in the optical transmission line.

しかし、特許文献1には、光の伝送路に光フィルタを設置することにより、光検出部(光電変換器)に伝送される光の強度が減衰し、モニタリングの感度が低下する可能性については記載されていない。 However, Patent Literature 1 describes the possibility that the installation of an optical filter in the light transmission path reduces the intensity of the light transmitted to the photodetector (photoelectric converter), thereby reducing the sensitivity of monitoring. Not listed.

そこで、本発明は、光電変換器に伝送される光の強度の減衰を抑制し、モニタリングの感度が低下することがなく、高精度に放射線量を計測する光ファイバ式放射線モニタ及び使用方法を提供する。 Therefore, the present invention provides an optical fiber type radiation monitor that suppresses the attenuation of the intensity of light transmitted to a photoelectric converter, does not lower the sensitivity of monitoring, and measures the radiation dose with high precision, and a method of using it. do.

上記した課題を解決するため、本発明の光ファイバ式放射線モニタは、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生するセンサと、センサが発生するフォトンを伝送する光ファイバと、光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器が変換する電気信号を計数し、電気信号の計数値を出力する計数装置と、センサに、光ファイバを介して、レーザ光を照射する発光部と、発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する発光タイミング制御部と、発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置が出力する電気信号の計数値を受取り、レーザ光照射タイミング信号と電気信号の計数値とに基づいて、補正データを作成し、放射線量を計測する場合には、電気信号の計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する補正装置と、放射線量又は放射線の線量率を表示する表示装置と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the optical fiber type radiation monitor of the present invention includes a sensor that generates photons depending on the dose of incident radiation, an optical fiber that transmits the photons generated by the sensor, and an optical fiber that transmits the photons. A photoelectric converter that converts the photons into electrical signals, a counting device that counts the electrical signals converted by the photoelectric converters and outputs the counted value of the electrical signals, and a sensor that is irradiated with a laser beam through an optical fiber. a light emitting unit that emits light, a light emitting timing control unit that controls the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit and outputs a laser light irradiation timing signal, and receives the laser light irradiation timing signal output by the light emitting timing control unit, Receive the count value of the electrical signal output by the counter, create correction data based on the laser beam irradiation timing signal and the count value of the electrical signal, and when measuring the radiation dose, use the count value of the electrical signal and the count value of the electrical signal. and a correction device that performs correction processing based on correction data and calculates a radiation dose or a radiation dose rate, and a display device that displays the radiation dose or the radiation dose rate.

また、上記した課題を解決するため、本発明の光ファイバ式放射線モニタの使用方法は、センサにて、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生する発生工程と、光ファイバにて、センサが発生するフォトンを伝送する伝送工程と、光電変換器にて、光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する変換工程と、計数装置にて、光電変換器が変換する電気信号を計数し、電気信号の計数値を出力する計数工程と、発光部にて、光ファイバを介して、センサにレーザ光を照射する照射工程と、発光タイミング制御部にて、発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する制御工程と、補正装置にて、発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する作成工程と、放射線量を計測する場合には、補正装置にて、電気信号の計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する演算工程と、を有することを特徴とする。 Further, in order to solve the above-described problems, the method of using the optical fiber type radiation monitor of the present invention includes a generation step of generating photons depending on the radiation dose of incident radiation in the sensor; A transmission step of transmitting the photons generated by the photoelectric converter, a conversion step of converting the photons transmitted by the optical fiber into an electrical signal, and a counting device, counting the electrical signal converted by the photoelectric converter, A counting step of outputting the count value of the electrical signal, an irradiation step of irradiating the sensor with a laser beam through an optical fiber in the light emitting unit, and a laser of the laser light emitted by the light emitting unit in the light emission timing control unit A control step of controlling the light irradiation timing and outputting a laser light irradiation timing signal, and a correction device receiving the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit, and when the sensor light emission decays after the laser light irradiation. A creation step of creating correction data based on the number of photons counted, and in the case of measuring the radiation dose, a correction device performs correction processing based on the count value of the electrical signal and the correction data, and a calculation step of calculating a radiation dose or a radiation dose rate.

本発明によれば、光電変換器に伝送される光の強度の減衰を抑制し、モニタリングの感度が低下することがなく、高精度に放射線量を計測する光ファイバ式放射線モニタ及び使用方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided an optical fiber type radiation monitor capable of suppressing attenuation of the intensity of light transmitted to a photoelectric converter and measuring radiation dose with high precision without lowering the sensitivity of monitoring, and a method of use thereof. can do.

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the description of the embodiments below.

実施例1に記載する放射線モニタ1の構成を説明する説明図である。1 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a radiation monitor 1 described in Example 1; FIG. 実施例1に記載するセンサ10に入射する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。4 is a conceptual diagram illustrating the process of photon generation by radiation incident on the sensor 10 described in Example 1. FIG. 実施例1に記載する放射線の線量率とフォトン計数率との関係を説明する説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the radiation dose rate and the photon count rate described in Example 1. FIG. 実施例1に記載するフォトン計数率と電気パルス計数率との関係を説明する説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the photon count rate and the electrical pulse count rate described in Example 1. FIG. 実施例1に記載するレーザ光の強度とフォトン数との関係を説明する説明図である。4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the intensity of laser light and the number of photons described in Example 1. FIG. 実施例1に記載するレーザ光照射タイミング、センサ発光及び減衰計測を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining laser light irradiation timing, sensor light emission, and attenuation measurement described in Example 1. FIG. 実施例2に記載する放射線モニタ2の構成を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a radiation monitor 2 described in Example 2;

以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that substantially the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and the description may be omitted if the description is redundant.

まず、実施例1に記載する放射線モニタ1の構成を説明する。 First, the configuration of the radiation monitor 1 described in Example 1 will be described.

図1は、実施例1に記載する放射線モニタ1の構成を説明する説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the radiation monitor 1 described in the first embodiment.

実施例1に記載する放射線モニタ1は、光ファイバ式放射線モニタ(以下「放射線モニタ」と呼称する。)である。 The radiation monitor 1 described in Example 1 is an optical fiber radiation monitor (hereinafter referred to as "radiation monitor").

放射線モニタ1は、センサ10、光ファイバ20、光電変換器30、計数装置40、発光部50、発光タイミング制御部60、補正装置70、及び表示装置80を有する。 The radiation monitor 1 has a sensor 10 , an optical fiber 20 , a photoelectric converter 30 , a counting device 40 , a light emitting section 50 , a light emission timing control section 60 , a correction device 70 and a display device 80 .

センサ10は、入射する放射線の放射線量に依存(相当)する光子(以下「フォトン」と呼称する。)を発生する放射線発光素子を有する。放射線発光素子は、放射線が入射されることにより、フォトンを発生する。つまり、センサ10は、放射線が入射されることにより、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生(発光又は蛍光)する。 The sensor 10 has a radiation emitting element that produces photons (hereinafter "photons") that depend on (correspond to) the dose of the incident radiation. A radiation light-emitting element generates photons when radiation is incident thereon. That is, when radiation is incident on the sensor 10, the sensor 10 generates (emits or fluoresces) photons depending on the dose of the incident radiation.

そして、センサ10に入射する放射線の放射線量と、センサ10が発生するフォトンの数(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」と呼称する。)とは、線形性を有する。 The amount of radiation incident on the sensor 10 and the number of photons generated by the sensor 10 (the number of photons) have linearity. That is, the dose rate of radiation incident on the sensor 10 and the number of photons per unit time generated by the sensor 10 (hereinafter referred to as "photon count rate") have linearity.

放射線発光素子に使用される放射線発光材料は、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)などの材料を有し、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、プラセオジウムなどの少なくとも1種類以上の希土類元素を有する。 The radiation-emitting material used in the radiation-emitting device has, for example, a material such as transparent yttrium-aluminum-garnet (YAG) as a base material, and ytterbium, neodymium, cerium, praseodymium, etc. as additives to this material. has at least one or more rare earth elements.

このように、放射線発光素子が、少なくとも1種類以上の希土類元素を有することにより、センサ10に入射する放射線の線量率とフォトン計数率との線形性を、更に向上させることができる。そして、放射線モニタ1に、高い線量率の放射線が入射する場合であっても、放射線の線量率とフォトン計数率との線形性を維持し、放射線の線量率を正確に計測することができる。 By including at least one or more rare earth elements in the radiation emitting element in this way, the linearity between the dose rate of the radiation incident on the sensor 10 and the photon count rate can be further improved. Even when radiation with a high dose rate is incident on the radiation monitor 1, the linearity between the dose rate of radiation and the photon count rate can be maintained, and the dose rate of radiation can be accurately measured.

また、放射線発光素子に、一般式(1)に示される放射線発光材料を、使用してもよい。 A radiation-emitting material represented by general formula (1) may also be used in the radiation-emitting device.

ATaO:B・・・・・一般式(1)
一般式(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。
ATaO 4 :B General formula (1)
In the general formula (1), A and B are rare earth elements having a 4f-4f electronic transition, and at least one of Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Tb. is a rare earth element.

そして、放射線発光材料に添加される添加物Bの質量は、放射線発光材料の総質量に対して、1×10-3~30質量%であることが好ましい。これにより、センサ10の発光強度を向上させることができる。 The mass of the additive B added to the radiation-emitting material is preferably 1×10 −3 to 30% by mass with respect to the total mass of the radiation-emitting material. Thereby, the emission intensity of the sensor 10 can be improved.

一般式(1)に示される放射線発光材料は、高密度の母材ATaO及び添加物Bが、4f-4f電子遷移を有する希土類元素を有することにより、放射線の入射により母材ATaOに付与するエネルギーが、高効率で添加物Bの励起エネルギーに使用される。これにより、センサ10の感度を向上させることができる。 The radiation-emitting material represented by the general formula (1) has a high-density base material ATaO 4 and the additive B having a rare earth element having a 4f-4f electron transition, and is imparted to the base material ATaO 4 by the incidence of radiation. energy is used for the excitation energy of the additive B with high efficiency. Thereby, the sensitivity of the sensor 10 can be improved.

光ファイバ20は、センサ10と光電変換器30とを接続する。光ファイバ20は、センサ10が発生するフォトンを、光電変換器30に、伝送する。光ファイバ20は、例えば、石英やプラスチックなどにより、構成される。 An optical fiber 20 connects the sensor 10 and the photoelectric converter 30 . Optical fiber 20 transmits photons generated by sensor 10 to photoelectric converter 30 . The optical fiber 20 is made of, for example, quartz or plastic.

光電変換器30は、光ファイバ20を介して、センサ10と接続する。光電変換器30は、伝送されるフォトンを電気信号(以下「電気パルス」と呼称する。)に変換する。光電変換器30は、光ファイバ20が伝送する1個1個のフォトンを、1個1個の電気パルスに、変換する。そして、光電変換器30は、1個のフォトンに対して、1個の電気パルスを発信する。 The photoelectric converter 30 connects with the sensor 10 via the optical fiber 20 . The photoelectric converter 30 converts the transmitted photons into electrical signals (hereinafter referred to as "electrical pulses"). The photoelectric converter 30 converts each individual photon transmitted by the optical fiber 20 into individual electrical pulses. Then, the photoelectric converter 30 emits one electric pulse for one photon.

つまり、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(以下「電気パルス計数率」と呼称する。)とは、線形性を有する。 That is, the number of photons generated by the sensor 10 and the number of electrical pulses transmitted by the photoelectric converter 30 have linearity. The photon counting rate and the number of electrical pulses per unit time transmitted by the photoelectric converter 30 (hereinafter referred to as "electrical pulse counting rate") have linearity.

光電変換器30には、例えば、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードなどが使用される。光電変換器30に、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードなどを使用することにより、伝送されるフォトンを、増幅した電気パルスに、変換することができる。 For the photoelectric converter 30, for example, a photomultiplier tube, an avalanche photodiode, or the like is used. By using a photomultiplier tube, an avalanche photodiode, or the like for the photoelectric converter 30, transmitted photons can be converted into amplified electrical pulses.

計数装置40は、信号線を介して、光電変換器30と接続する。計数装置40は、発信される電気パルスを計数する。つまり、計数装置40は、発信される1個1個の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。 The counting device 40 is connected to the photoelectric converter 30 via a signal line. A counting device 40 counts the emitted electrical pulses. In other words, the counting device 40 counts the electric pulses that are transmitted one by one, and outputs the count value (the number of electric pulses) of the electric pulses counted by the counting device 40 .

放射線量を計測する場合には、センサ10、光ファイバ20、光電変換器30、及び計数装置40が使用され、事前に設定される一対一に対応する電気パルスの計数値(又は、電気パルス計数率)と放射線量(又は、放射線の線量率)との関係に基づいて、放射線量を計測する。 When measuring the radiation dose, the sensor 10, the optical fiber 20, the photoelectric converter 30, and the counting device 40 are used, and the preset one-to-one corresponding electrical pulse count value (or electrical pulse count Radiation dose is measured based on the relationship between radiation rate) and radiation dose (or radiation dose rate).

一方、放射線量を計測する場合には、センサ10の劣化を考慮して、電気パルスの計数値(又は、電気パルス計数率)を補正(補正処理)する必要がある。 On the other hand, when measuring the radiation dose, the deterioration of the sensor 10 must be taken into consideration and the electric pulse count value (or the electric pulse counting rate) must be corrected (correction processing).

補正する場合には、センサ10、光ファイバ20、光電変換器30、計数装置40、発光部50、発光タイミング制御部60、及び補正装置70を使用する。 For correction, the sensor 10, the optical fiber 20, the photoelectric converter 30, the counting device 40, the light emitting section 50, the light emission timing control section 60, and the correcting device 70 are used.

発光部50は、例えば、レーザ光を発生するレーザ光発生装置であり、光ファイバ20を介して、センサ10と接続する。そして、発光部50は、光ファイバ20を介して、センサ10にレーザ光を照射する。つまり、発光部50が発生するレーザ光は、センサ10に照射され、センサ10は、レーザ光が照射されることにより、照射されるレーザ光に依存するフォトンを発生する。 The light emitting unit 50 is, for example, a laser light generator that emits laser light, and is connected to the sensor 10 via the optical fiber 20 . Then, the light emitting unit 50 irradiates the sensor 10 with laser light through the optical fiber 20 . That is, the sensor 10 is irradiated with the laser light generated by the light emitting unit 50, and the sensor 10 is irradiated with the laser light to generate photons dependent on the irradiated laser light.

そして、センサ10に照射されるレーザ光の強度と、フォトン数とは、線形性を有する。つまり、センサ10に照射されるレーザ光の強度と、フォトン計数率とは、線形性を有する。 The intensity of the laser light irradiated to the sensor 10 and the number of photons have linearity. In other words, the intensity of the laser light with which the sensor 10 is irradiated and the photon count rate have linearity.

また、レーザ光のエネルギーは、センサ10が発生するフォトンのエネルギーよりも高い必要がある。つまり、レーザ光の波長は、センサ10が発生するフォトンの波長よりも短い必要がある。 Also, the energy of the laser light must be higher than the energy of the photons generated by the sensor 10 . In other words, the wavelength of the laser light should be shorter than the wavelength of photons generated by the sensor 10 .

発光タイミング制御部60は、信号線を介して、発光部50と接続する。発光タイミング制御部60は、発光部50がレーザ光を発生する発光タイミング(レーザ光照射タイミング)、つまり、発光部50が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、発光タイミング信号(レーザ光照射タイミング信号)を出力する。 The light emission timing control section 60 is connected to the light emission section 50 via a signal line. The light emission timing control unit 60 controls the light emission timing (laser light irradiation timing) at which the light emitting unit 50 generates laser light, that is, the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit 50, and outputs a light emission timing signal (laser light irradiation timing signal).

補正装置70は、信号線を介して、発光タイミング制御部60及び計数装置40と接続する。補正装置70は、発光タイミング制御部60から、発光タイミング制御部60が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置40から、計数装置40が出力する電気パルスの計数値を受取り、レーザ光照射タイミングと電気パルスの計数値とに基づいて、補正データを作成する。 The correction device 70 is connected to the light emission timing control section 60 and the counting device 40 via signal lines. The correction device 70 receives the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit 60 from the light emission timing control unit 60, receives the count value of the electrical pulse output by the counting device 40 from the counting device 40, and performs laser light irradiation. Correction data is generated based on the timing and the electrical pulse count.

また、補正装置70は、作成する補正データを記憶し、記憶する補正データを使用し、放射線量を計測する場合には、センサ10の劣化を考慮して、電気パルスの計数値(又は、電気パルス計数率)を補正する。 In addition, the correction device 70 stores the correction data to be created, uses the stored correction data, and when measuring the radiation dose, considers the deterioration of the sensor 10, the count value of the electric pulse (or the electric pulse count rate).

また、補正装置70は、放射線量を計測する場合には、電気パルスの計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量(又は、放射線の線量率)を算出する。 Further, when measuring the radiation dose, the correction device 70 performs correction processing based on the count value of the electric pulse and the correction data, and calculates the radiation dose (or radiation dose rate).

なお、補正装置70は、演算処理を実施することができるものであれば、特に限定されず、補正装置70には、例えば、パーソナルコンピュータなどが使用される。 Note that the correction device 70 is not particularly limited as long as it can perform arithmetic processing, and a personal computer or the like is used as the correction device 70, for example.

表示装置80は、放射線量(又は、放射線の線量率)を表示するものである。また、表示装置10は、センサ10の異常などを表示する。 The display device 80 displays the radiation dose (or radiation dose rate). The display device 10 also displays an abnormality of the sensor 10 and the like.

次に、実施例1に記載するセンサ10に入射する放射線によるフォトンの発生過程を説明する。 Next, the process of generating photons by radiation incident on the sensor 10 described in the first embodiment will be described.

図2は、実施例1に記載するセンサ10に入射する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。 FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the process of photon generation by radiation incident on the sensor 10 described in the first embodiment.

センサ10は、放射線rが入射されると、放射線rのエネルギーにより、センサ10における基底状態(エネルギー準位L1)の電子は、エネルギー準位の高い励起状態(エネルギー準位L3)に遷移する(図2中、矢印a1参照)。そして、エネルギー準位の高い励起状態(エネルギー準位L3)にある電子は、エネルギー準位の低い励起状態(エネルギー準位L2)に遷移する(図2中、矢印b1参照)。センサ10は、エネルギー準位L3とエネルギー準位L2とのエネルギーの差分に相当するエネルギーを有するフォトン(p)を発生する。 When the radiation r is incident on the sensor 10, the energy of the radiation r causes electrons in the ground state (energy level L1) in the sensor 10 to transition to an excited state (energy level L3) with a higher energy level ( See arrow a1 in FIG. 2). Then, electrons in a high energy level excited state (energy level L3) transition to a low energy level excited state (energy level L2) (see arrow b1 in FIG. 2). The sensor 10 generates photons (p) having an energy corresponding to the energy difference between the energy level L3 and the energy level L2.

また、センサ10は、発光部50が発生するレーザ光が照射されると、レーザ光のエネルギーにより、センサ10におけるエネルギー準位L1の電子は、エネルギー準位L3に遷移する(図2中、矢印a1参照)。そして、エネルギー準位L3にある電子は、エネルギー準位L2に遷移する(図2中、矢印b1参照)。センサ10は、エネルギー準位L3とエネルギー準位L2とのエネルギーの差分に相当するエネルギーを有するフォトン(p)を発生する。 Further, when the sensor 10 is irradiated with the laser light generated by the light emitting unit 50, the energy of the laser light causes electrons at the energy level L1 in the sensor 10 to transition to the energy level L3 (indicated by the arrow in FIG. 2). a1). Electrons at the energy level L3 transition to the energy level L2 (see arrow b1 in FIG. 2). The sensor 10 generates photons (p) having an energy corresponding to the energy difference between the energy level L3 and the energy level L2.

次に、実施例1に記載する放射線の線量率とフォトン計数率との関係を説明する。 Next, the relationship between the radiation dose rate and the photon count rate described in Example 1 will be described.

図3Aは、実施例1に記載する放射線の線量率とフォトン計数率との関係を説明する説明図である。 3A is an explanatory diagram illustrating the relationship between the radiation dose rate and the photon count rate described in Example 1. FIG.

図3Aに示すように、放射線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。 As shown in FIG. 3A, the dose rate of radiation and the photon count rate have linearity (proportional relationship).

次に、実施例1に記載するフォトン計数率と電気パルス計数率との関係を説明する。 Next, the relationship between the photon count rate and the electrical pulse count rate described in Example 1 will be described.

図3Bは、実施例1に記載するフォトン計数率と電気パルス計数率との関係を説明する説明図である。 3B is an explanatory diagram illustrating the relationship between the photon count rate and the electrical pulse count rate described in Example 1. FIG.

図3Bに示すように、フォトン計数率と電気パルス計数率とは線形性(比例関係)を有する。 As shown in FIG. 3B, the photon count rate and the electrical pulse count rate have linearity (proportional relationship).

このように、放射線の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り、また、フォトン計数率と電気パルス計数率との間には、一対一対の対応関係がある。つまり、放射線の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、放射線の線量率に、換算することができる。 Thus, there is a one-to-one correspondence between the radiation dose rate and the photon count rate, and a one-to-one correspondence between the photon count rate and the electrical pulse count rate. In other words, there is also a one-to-one correspondence between the dose rate of radiation and the electrical pulse count rate. Thereby, the electrical pulse count rate can be converted into the radiation dose rate.

そして、放射線量を計測する場合には、放射線の線量率とフォトン計数率との関係(図3A参照)及びフォトン計数率と電気パルス計数率との関係(図3B参照)から、電気パルス計数率と放射線の線量率との関係を求め、事前に設定される一対一に対応する電気パルス計数率と放射線の線量率との関係に基づいて、放射線量を計測する。 Then, when measuring the radiation dose, from the relationship between the radiation dose rate and the photon count rate (see FIG. 3A) and the relationship between the photon count rate and the electrical pulse count rate (see FIG. 3B), the electrical pulse count rate and the radiation dose rate, and the radiation dose is measured based on the preset one-to-one relationship between the electric pulse counting rate and the radiation dose rate.

次に、実施例1に記載するレーザ光の強度とフォトン数との関係を説明する。 Next, the relationship between the intensity of laser light and the number of photons described in Example 1 will be described.

図3Cは、実施例1に記載するレーザ光の強度とフォトン数との関係を説明する説明図である。 3C is an explanatory diagram illustrating the relationship between the intensity of laser light and the number of photons described in Example 1. FIG.

図3Cに示すように、レーザ光の強度とフォトン数とは線形性(比例関係)を有する。 As shown in FIG. 3C, the intensity of laser light and the number of photons have linearity (proportional relationship).

センサ10の劣化を考慮して、電気パルス計数率を補正する場合には、次の(1)~(4)の工程を実行する。 When the electrical pulse counting rate is to be corrected in consideration of deterioration of the sensor 10, the following steps (1) to (4) are performed.

(1)まず、事前に、劣化のないセンサ10に、所定の強度のレーザ光を照射し、フォトン数を計測し、レーザ光の強度とフォトン数との関係を把握する。この際、少なくとも2つの強度のレーザ光を照射することにより、比例関係(a)を把握することができる(図3Cのa参照)。そして、このフォトン数をフォトン計数率に変換する。 (1) First, the sensor 10 without deterioration is irradiated with a laser beam of a predetermined intensity in advance, the number of photons is measured, and the relationship between the intensity of the laser beam and the number of photons is grasped. At this time, the proportional relationship (a) can be grasped by irradiating laser beams of at least two intensities (see a in FIG. 3C). Then, the number of photons is converted into a photon count rate.

そして、この比例関係(a)は、劣化のないセンサ10における、放射線の線量率とフォトン計数率との関係と、同様である。ここで、「劣化のないセンサ10」とは、センサ10の初期状態の意味である。 This proportional relationship (a) is the same as the relationship between the radiation dose rate and the photon count rate in the sensor 10 without deterioration. Here, "the sensor 10 without deterioration" means the initial state of the sensor 10. FIG.

(2)次に、放射線量を計測する前のセンサ10に、所定の強度のレーザ光を照射し、フォトン数を計測し、レーザ光の強度とフォトン数との関係を把握する。この際、少なくとも2つの強度のレーザ光を照射することにより、比例関係(b)を把握することができる(図3Cのb参照)。そして、このフォトン数をフォトン計数率に変換する。 (2) Next, the sensor 10 before measuring the radiation dose is irradiated with a laser beam of a predetermined intensity, the number of photons is measured, and the relationship between the intensity of the laser beam and the number of photons is grasped. At this time, the proportional relationship (b) can be grasped by irradiating laser beams of at least two intensities (see b in FIG. 3C). Then, the number of photons is converted into a photon count rate.

(3)次に、比例関係(a)と比例関係(b)とを比較する。センサ10の劣化により、比例関係(a)と比例関係(b)との傾き(比例定数)に差異が発生する。フォトン数をフォトン計数率に変換した場合も、同様に、レーザ光の強度に対するフォトン計数率の傾き(以下「フォトン計数率の傾き」と呼称する。)に差異が発生する。 (3) Next, the proportional relationship (a) and the proportional relationship (b) are compared. Degradation of the sensor 10 causes a difference in slope (proportional constant) between the proportional relationship (a) and the proportional relationship (b). Similarly, when the number of photons is converted into a photon count rate, a difference occurs in the slope of the photon count rate with respect to the intensity of the laser beam (hereinafter referred to as the "slope of the photon count rate").

つまり、放射線量を計測する前のセンサ10に、センサ10の劣化を、フォトン計数率の傾きの差異として、把握することができる。 In other words, deterioration of the sensor 10 can be grasped as a difference in slope of the photon count rate before the radiation dose is measured.

(4)最後に、フォトン計数率の傾きの差異に基づいて、電気パルス計数率を補正する。なお、フォトン計数率の傾きの差異、又は、フォトン計数率の傾きの差異から換算される電気パルス計数率の傾きの差異が、補正データである。 (4) Finally, the electrical pulse count rate is corrected based on the difference in slope of the photon count rate. The difference in slope of the photon count rate or the difference in slope of the electrical pulse count rate converted from the difference in slope of the photon count rate is correction data.

そして、放射線量を計測する場合には、例えば、計測される放射線の線量率から換算されるフォトン計数率に、補正データを積算し、電気パルス計数率を補正する。これにより、高精度に放射線量を計測することができる。 Then, when measuring the radiation dose, for example, the photon count rate converted from the dose rate of the radiation to be measured is multiplied by the correction data to correct the electric pulse count rate. Thereby, the radiation dose can be measured with high accuracy.

次に、実施例1に記載するレーザ光照射タイミング、センサ発光及び減衰計測を説明する。 Next, laser light irradiation timing, sensor light emission, and attenuation measurement described in Example 1 will be described.

図4は、実施例1に記載するレーザ光照射タイミング、センサ発光及び減衰計測を説明するタイムチャートである。 FIG. 4 is a time chart for explaining laser light irradiation timing, sensor light emission, and attenuation measurement described in the first embodiment.

図4に示すタイムチャートは、発光部50で発生するレーザ光のレーザ光照射タイミングと、レーザ光が照射されることにより、センサ10がフォトンを発生するセンサ発光と、補正装置70が制御する減衰計測と、の関係を示すものである。 The time chart shown in FIG. 4 shows the laser light irradiation timing of the laser light generated by the light emitting unit 50, the sensor light emission in which the sensor 10 generates photons by being irradiated with the laser light, and the attenuation controlled by the correction device 70. It shows the relationship between measurement and

レーザ光は、パルス状(例えば、1μsのパルス幅)に、周期的(例えば、数ms間隔)に、センサ10に照射される(レーザ光照射タイミング)。 The laser light is applied to the sensor 10 in a pulsed manner (for example, a pulse width of 1 μs) and periodically (for example, at intervals of several ms) (laser light irradiation timing).

センサ10は、レーザ光が照射されることにより、フォトンを発生する(センサ発光)。センサ10が発生するフォトン数は、レーザ光の照射中にピークとなり、レーザ光の照射後(発光直後から)に減衰する。つまり、センサ10は、レーザ光の照射後も、発光が継続する。そして、例えば、センサ10の発光寿命(蛍光寿命)は、1μs以上であることが好ましく、放射線発光素子に、Nd(ネオジム):YAGを、使用する場合には、230μsである。 The sensor 10 generates photons by being irradiated with laser light (sensor emission). The number of photons generated by the sensor 10 peaks during laser light irradiation, and attenuates after laser light irradiation (immediately after light emission). That is, the sensor 10 continues to emit light even after being irradiated with the laser light. For example, the emission lifetime (fluorescence lifetime) of the sensor 10 is preferably 1 μs or longer, and is 230 μs when Nd (neodymium):YAG is used as the radiation emitting element.

補正装置70は、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に、フォトン数を計数する(減衰計測)。センサ発光の減衰時にフォトン数を計数することにより、レーザ光の反射の影響、つまり、レーザ光の直接的な影響を受けることなく、正確にフォトン数を計測することができる。そして、高精度に放射線量を計測することができる。 The correction device 70 counts the number of photons (attenuation measurement) when the sensor light emission is attenuated after the irradiation of the laser beam. By counting the number of photons when the emitted light from the sensor is attenuated, the number of photons can be accurately measured without being affected by the reflection of the laser light, that is, without being directly affected by the laser light. Then, the radiation dose can be measured with high accuracy.

このように、補正装置70は、発光タイミング制御部60からレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置40から電気パルスの計数値を受取り、センサ発光の減衰時のフォトン数を計数し、補正データを作成する。つまり、補正データを作成する場合に、ノイズとなるレーザ光などを除去し、センサ発光のみを計測することにより、高精度に放射線量を計測することができる。 In this manner, the correction device 70 receives the laser light irradiation timing signal from the light emission timing control unit 60, receives the count value of the electric pulse from the counter device 40, counts the number of photons when the sensor light emission is attenuated, and generates correction data. create. In other words, when generating correction data, the radiation dose can be measured with high accuracy by removing noise such as laser light and measuring only sensor light emission.

ここで、レーザ光を照射することにより発生するノイズには、レーザ光の主波長成分自体、高調波成分などの主波長成分以外のレーザ光、及びレーザ光が照射されることによる、光ファイバ20の発光などが考えられる。光の伝送路に光フィルタを設置する光ファイバ式放射線モニタは、波長の違いを利用して、ノイズを除去するものであるため、レーザ光自体を除去することはできるが、レーザ光の高調波成分や光ファイバ20の発光などは除去することができない場合がある。 Here, the noise generated by irradiating the laser light includes the main wavelength component itself of the laser light, the laser light other than the main wavelength component such as harmonic components, and the noise caused by the irradiation of the laser light. and the like. An optical fiber radiation monitor that installs an optical filter in the light transmission line uses the difference in wavelength to remove noise. In some cases, it may not be possible to remove components, light emission from the optical fiber 20, and the like.

実施例1によれば、こうした、従来、除去することができなかった、レーザ光を照射することにより発生する、ノイズを除去することができ、高精度に補正することができる。 According to the first embodiment, it is possible to remove noise generated by irradiating laser light, which could not be removed conventionally, and to correct it with high accuracy.

なお、補正データは、オンライン及び/又はオフラインにて、作成することができる。 Note that the correction data can be created online and/or offline.

また、補正装置70が、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時のフォトン数を計数するタイミング(計測タイミング)は、例えば、数msである。計測タイミングは、レーザ光照射タイミングの間隔よりは短く、センサ10の発光寿命よりは長い。これにより、正確にフォトン数を計測することができる。 Further, the timing (measurement timing) at which the correction device 70 counts the number of photons at the time of attenuation of sensor light emission after laser light irradiation is, for example, several milliseconds. The measurement timing is shorter than the laser light irradiation timing interval and longer than the light emission life of the sensor 10 . This makes it possible to accurately measure the number of photons.

つまり、計測タイミングは、補正データを作成するためのフォトン数を計測する期間(補正データ収集期間)である。 That is, the measurement timing is a period for measuring the number of photons for creating correction data (correction data collection period).

なお、補正装置70は、レーザ光照射タイミング信号及びパルス幅に基づき、予め設定される補正データ収集期間で、フォトン数を計測する。 The correction device 70 measures the number of photons during a preset correction data collection period based on the laser light irradiation timing signal and the pulse width.

このように、実施例1に記載される放射線モニタ1は、以下の構成要件を有する。
・入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生する(発生工程)センサ10
・センサ10が発生するフォトンを伝送する(伝送工程)光ファイバ20
・光ファイバ20が伝送するフォトンを電気パルスに変換する(変換工程)光電変換器30
・光電変換器30が変換する電気パルスを計数し、電気パルスの計数値を出力する(計数工程)計数装置40
・センサ10に、光ファイバ20を介して、レーザ光を照射する(照射工程)発光部50
・発光部50が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する(制御工程)発光タイミング制御部60
・発光タイミング制御部60が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、計数装置40が出力する電気パルスの計数値を受取り、レーザ光照射タイミング信号と電気パルスの計数値とに基づいて、補正データを作成する(作成工程)補正装置70
・放射線量(又は、放射線の線量率)を表示する(表示工程)表示装置80
そして、補正装置70は、放射線量を計測する場合には、計測される放射線の線量率から換算されるフォトン計数率と補正データとに基づいて、電気パルス計数率を補正する(補正工程)。
Thus, the radiation monitor 1 described in Example 1 has the following configuration requirements.
a sensor 10 that generates photons that are dependent on the dose of the incident radiation (generation step);
- An optical fiber 20 that transmits photons generated by the sensor 10 (transmission step)
A photoelectric converter 30 that converts photons transmitted by the optical fiber 20 into electric pulses (conversion step)
A counting device 40 that counts the electrical pulses converted by the photoelectric converter 30 and outputs the counted value of the electrical pulses (counting step)
A light emitting unit 50 that irradiates the sensor 10 with laser light through the optical fiber 20 (irradiation step)
A light emission timing control unit 60 that controls the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit 50 and outputs a laser light irradiation timing signal (control step)
Receiving the laser beam irradiation timing signal output by the light emission timing control unit 60, receiving the count value of the electrical pulses output by the counting device 40, and generating correction data based on the laser beam irradiation timing signal and the count value of the electrical pulses. Correction device 70 to be created (creation process)
Display device 80 for displaying radiation dose (or radiation dose rate) (display step)
When measuring the radiation dose, the correction device 70 corrects the electrical pulse count rate based on the correction data and the photon count rate converted from the measured radiation dose rate (correction step).

更に、補正装置70は、補正データを作成する場合には、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に、計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する(作成工程)。 Further, when creating correction data, the correction device 70 creates the correction data based on the number of photons counted when the sensor light emission decays after the irradiation of the laser light (creation step).

また、補正装置70は、放射線量を計測する場合には、電気パルスの計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量(又は、放射線の線量率)を算出する(演算工程)。 In addition, when measuring the radiation dose, the correction device 70 performs correction processing based on the count value of the electric pulse and the correction data, and calculates the radiation dose (or radiation dose rate) (calculation step ).

このように、実施例1によれば、放射線モニタ1に使用するセンサ10の小型化を実現し、センサ10への電圧の印加も不要となる。 As described above, according to the first embodiment, the size of the sensor 10 used in the radiation monitor 1 can be reduced, and application of voltage to the sensor 10 becomes unnecessary.

また、実施例1によれば、補正データを使用し、センサ10の劣化の経時的変化を考慮し、電気パルス計数率を補正することにより、簡易かつ正確に、放射線量を計測することができる。 Further, according to the first embodiment, the radiation dose can be easily and accurately measured by correcting the electric pulse counting rate by using the correction data, taking into consideration the deterioration of the sensor 10 over time. .

また、実施例1によれば、レーザ光の反射の影響を受けることなく、光電変換器30に伝送される光の強度の減衰を抑制し、モニタリングの感度が低下することがなく、フォトン数を正確に計測することができ、高精度に放射線量を計測することができる。 Further, according to the first embodiment, the attenuation of the intensity of the light transmitted to the photoelectric converter 30 is suppressed without being affected by the reflection of the laser beam, the monitoring sensitivity is not lowered, and the number of photons is reduced. Accurate measurement is possible, and the radiation dose can be measured with high accuracy.

更に、実施例1によれば、従来、除去することができなかった、レーザ光を照射することにより発生する、ノイズを除去することができ、高精度に補正することができ、高精度に放射線量を計測することができる。 Furthermore, according to the first embodiment, noise generated by irradiating laser light, which could not be removed in the past, can be removed, corrected with high accuracy, and can be corrected with high accuracy. Quantity can be measured.

また、実施例1によれば、放射線治療時の患者体内の放射線量を計測する場合や原子力発電プラントの過酷環境下や狭隘部で放射線量を計測する場合であっても、センサ10の劣化を考慮し、好適に使用することができる。 Further, according to the first embodiment, deterioration of the sensor 10 can be prevented even when measuring the radiation dose in the patient's body during radiotherapy or when measuring the radiation dose in a severe environment or narrow space of a nuclear power plant. can be considered and used appropriately.

そして、実施例1によれば、放射線モニタ1の感度が向上するため、医療機関や研究機関のエリアモニタなどの低線量場における使用も可能となり、適用範囲が大幅に拡大する。 Further, according to the first embodiment, since the sensitivity of the radiation monitor 1 is improved, it can be used in a low-dose field such as an area monitor in a medical institution or a research institution, and the range of application is greatly expanded.

次に、実施例2に記載する放射線モニタ2の構成を説明する。 Next, the configuration of the radiation monitor 2 described in Example 2 will be described.

図5は、実施例2に記載する放射線モニタ2の構成を説明する説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the radiation monitor 2 described in the second embodiment.

実施例2に記載する放射線モニタ2は、実施例1に記載する放射線モニタ1と比較して、シャッター90を有する点で、相違する。 The radiation monitor 2 described in the second embodiment differs from the radiation monitor 1 described in the first embodiment in that it has a shutter 90 .

シャッター90は、光ファイバ20を介して、センサ10と接続する。また、シャッター90は、光ファイバ20を介して、光電変換器30と接続する。つまり、シャッター90は、光電変換器30の前段で、フォトンの伝送路に設置される。シャッター90は、開閉し、センサ10が発生するフォトンを通過させ、又は、センサ10が発生するフォトンを遮断する(開閉工程)。 Shutter 90 connects with sensor 10 via optical fiber 20 . Also, the shutter 90 is connected to the photoelectric converter 30 via the optical fiber 20 . In other words, the shutter 90 is installed in the photon transmission line before the photoelectric converter 30 . The shutter 90 opens and closes to allow the photons generated by the sensor 10 to pass through or block the photons generated by the sensor 10 (opening/closing process).

また、シャッター90は、信号線を介して、発光タイミング制御部60と接続する。発光タイミング制御部60は、シャッター90の開閉タイミングを制御する。発光タイミング制御部60は、発光部50が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御すると共に、シャッター90の開閉タイミングを制御する。つまり、発光タイミング制御部60にて、シャッター90と発光部50とを、同期して制御する。発光タイミング制御部60は、レーザ光の照射が終了すると同時に、シャッター90が開くように制御する。 Also, the shutter 90 is connected to the light emission timing control section 60 via a signal line. The light emission timing control section 60 controls the opening/closing timing of the shutter 90 . The light emission timing control section 60 controls the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emission section 50 and also controls the opening/closing timing of the shutter 90 . That is, the light emission timing control section 60 controls the shutter 90 and the light emission section 50 in synchronization. The light emission timing control unit 60 controls the shutter 90 to open at the same time as the irradiation of the laser light ends.

シャッター90は、補正データ収集期間、発光タイミング制御部60からの制御により、開き、フォトンを光電変換器30に伝送する。なお、放射線量を計測する場合にも、シャッター90は、開き、フォトンは通過する(測定工程)。そして、実施例1と同様に、補正データを作成する。 During the correction data collection period, the shutter 90 is opened under the control of the light emission timing control section 60 and transmits photons to the photoelectric converter 30 . When measuring the radiation dose, the shutter 90 is opened and photons pass through (measurement step). Then, similarly to the first embodiment, correction data is created.

このように、実施例2に記載する放射線モニタ2は、実施例1に記載する放射線モニタ1に加え、光電変換器30の前段に設置され、発光タイミング制御部60が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、センサ10が発生するフォトンの伝送路を開閉するシャッター90を有する。なお、シャッター90は、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に開く。 Thus, in addition to the radiation monitor 1 described in the first embodiment, the radiation monitor 2 described in the second embodiment is installed before the photoelectric converter 30, and the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit 60 is , and has a shutter 90 that opens and closes the transmission path of photons generated by the sensor 10 . In addition, the shutter 90 opens when the sensor light emission is attenuated after the irradiation of the laser light.

そして、補正装置70は、計数装置40が出力する電気パルスの計数値を受取り、電気パルスの計数値に基づいて、補正データを作成する(作成工程)。なお、補正装置70は、補正データを作成する場合には、シャッター90が開いている場合に計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する(作成工程)。また、補正装置70は、放射線量を計測する場合には、電気パルスの計数値と補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量(又は、放射線の線量率)を算出する(演算工程)。 Then, the correction device 70 receives the count value of the electrical pulses output by the counting device 40 and creates correction data based on the count value of the electrical pulses (creation step). When creating the correction data, the correction device 70 creates the correction data based on the number of photons counted when the shutter 90 is open (creation step). In addition, when measuring the radiation dose, the correction device 70 performs correction processing based on the count value of the electric pulse and the correction data, and calculates the radiation dose (or radiation dose rate) (calculation step ).

つまり、シャッター90は、補正データを作成する場合、センサ発光時に閉まり、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に開き、ノイズとなるレーザ光などを除去し、センサ発光のみを計測することにより、高精度に放射線量を計測することができる。 In other words, when creating correction data, the shutter 90 closes when the sensor emits light, opens when the sensor emission is attenuated after irradiation with laser light, removes noise such as the laser light, and measures only the sensor light emission. Radiation dose can be measured with high accuracy.

これにより、レーザ光の反射の影響、つまり、レーザ光の直接的な影響を受けることなく、正確にフォトン数を計測することができる。そして、高精度に放射線量を計測することができる。 As a result, the number of photons can be accurately measured without being affected by the reflection of the laser beam, that is, without being directly affected by the laser beam. Then, the radiation dose can be measured with high accuracy.

なお、その他の構成や各構成の機能については、基本的に、実施例2に記載する放射線モニタ2は、実施例1に記載する放射線モニタ1と同様である。また、実施例2は、実施例1と同様の効果が得られる。 In addition, the radiation monitor 2 described in the second embodiment is basically the same as the radiation monitor 1 described in the first embodiment with respect to other configurations and functions of each configuration. Further, the second embodiment can obtain the same effect as the first embodiment.

更に、実施例2では、発光タイミング制御部60にて、シャッター90と発光部50とを同期して制御することにより、補正装置70における補正データ収集期間の制御が不要となる。 Furthermore, in the second embodiment, the light emission timing control unit 60 synchronously controls the shutter 90 and the light emission unit 50, thereby eliminating the need for the correction device 70 to control the correction data collection period.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments are specifically described in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.

また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置換することもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加することもできる。また、各実施例の構成の一部について、それを削除し、他の構成の一部を追加し、他の構成の一部と置換することもできる。 Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with part of the configuration of another embodiment. Also, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Also, a part of the configuration of each embodiment can be deleted, a part of another configuration can be added, and a part of another configuration can be substituted.

1、2・・・放射線モニタ
10・・・センサ
20・・・光ファイバ
30・・・光電変換器
40・・・計数装置
50・・・発光部
60・・・発光タイミング制御部
70・・・補正装置
80・・・表示装置
90・・・シャッター
1, 2... Radiation monitor 10... Sensor 20... Optical fiber 30... Photoelectric converter 40... Counting device 50... Light emitting unit 60... Light emitting timing control unit 70... Correction device 80 Display device 90 Shutter

Claims (9)

入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生するセンサと、
前記センサが発生するフォトンを伝送する光ファイバと、
前記光ファイバが伝送する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、
前記センサに、前記光ファイバを介して、レーザ光を照射する発光部と、
前記発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する発光タイミング制御部と、
前記発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、前記計数装置が出力する前記電気信号の計数値を受取り、前記レーザ光照射タイミング信号と前記電気信号の計数値とに基づいて、補正データを作成し、放射線量を計測する場合には、前記電気信号の計数値と前記補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する補正装置と、
前記放射線量又は前記放射線の線量率を表示する表示装置と、
を有することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
a sensor that produces photons that are dependent on the dose of the incident radiation;
an optical fiber that transmits photons generated by the sensor;
a photoelectric converter that converts photons transmitted by the optical fiber into electrical signals;
a counting device that counts the electrical signal converted by the photoelectric converter and outputs a count value of the electrical signal;
a light emitting unit that irradiates the sensor with a laser beam through the optical fiber;
a light emission timing control unit that controls the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit and outputs a laser light irradiation timing signal;
Receiving the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit, receiving the count value of the electrical signal output by the counting device, and performing correction based on the laser light irradiation timing signal and the count value of the electrical signal a correction device that, when creating data and measuring the radiation dose, performs correction processing based on the count value of the electrical signal and the correction data, and calculates the radiation dose or the radiation dose rate;
a display device that displays the radiation dose or the dose rate of the radiation;
A fiber optic radiation monitor, comprising:
請求項1に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
前記センサは、母材として、透明イットリウム・アルミニウム・ガーネットを使用し、添加物として、イッテルビウム、ネオジム、セリウム、プラセオジウムの少なくとも1種類以上の希土類元素を使用することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
A fiber optic radiation monitor according to claim 1,
An optical fiber type radiation monitor, wherein the sensor uses transparent yttrium aluminum garnet as a base material, and at least one rare earth element selected from ytterbium, neodymium, cerium, and praseodymium as an additive. .
請求項1に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
前記センサは、ATaO:B(A及びBは、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)であることを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
A fiber optic radiation monitor according to claim 1,
The sensor is ATaO 4 :B (A and B are at least one rare earth element selected from Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Tb). fiber optic radiation monitor.
請求項1又は請求項3に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
前記センサは、蛍光寿命が1μs以上であることを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
An optical fiber type radiation monitor according to claim 1 or claim 3,
An optical fiber type radiation monitor, wherein the sensor has a fluorescence lifetime of 1 μs or more.
請求項1又は請求項4に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
前記補正装置は、前記補正データを作成する場合には、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に、計数されるフォトン数に基づいて、前記補正データを作成することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
An optical fiber type radiation monitor according to claim 1 or claim 4,
The optical fiber type optical correction device, wherein, when creating the correction data, the correction device creates the correction data based on the number of photons counted at the time of attenuation of the sensor emission after the irradiation of the laser light. Radiation monitor.
入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生するセンサと、
前記センサが発生するフォトンを伝送する光ファイバと、
前記光ファイバが伝送する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、
前記センサに、前記光ファイバを介して、レーザ光を照射する発光部と、
前記発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する発光タイミング制御部と、
前記光電変換器の前段に設置され、前記発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、前記センサが発生するフォトンの伝送路を開閉するシャッターと、
前記計数装置が出力する前記電気信号の計数値を受取り、前記電気信号の計数値に基づいて、補正データを作成し、放射線量を計測する場合には、前記電気信号の計数値と前記補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する補正装置と、
前記放射線量又は前記放射線の線量率を表示する表示装置と、
を有することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
a sensor that produces photons that are dependent on the dose of the incident radiation;
an optical fiber that transmits photons generated by the sensor;
a photoelectric converter that converts photons transmitted by the optical fiber into electrical signals;
a counting device that counts the electrical signal converted by the photoelectric converter and outputs a count value of the electrical signal;
a light emitting unit that irradiates the sensor with a laser beam through the optical fiber;
a light emission timing control unit that controls the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit and outputs a laser light irradiation timing signal;
a shutter installed in front of the photoelectric converter for receiving a laser light irradiation timing signal output from the light emission timing control unit and opening and closing a transmission path of photons generated by the sensor;
Receiving the count value of the electric signal output by the counting device, creating correction data based on the count value of the electric signal, and measuring the radiation dose, the count value of the electric signal and the correction data A correction device that performs correction processing based on and calculates the radiation dose or radiation dose rate,
a display device that displays the radiation dose or the dose rate of the radiation;
A fiber optic radiation monitor, comprising:
請求項6に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
前記シャッターは、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に開くことを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
A fiber optic radiation monitor according to claim 6,
The optical fiber type radiation monitor, wherein the shutter opens when the sensor light emission is attenuated after irradiation with the laser light.
請求項7に記載する光ファイバ式放射線モニタであって、
前記補正装置は、前記補正データを作成する場合には、前記シャッターが開いている場合に計数されるフォトン数に基づいて、前記補正データを作成することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタ。
A fiber optic radiation monitor according to claim 7,
A fiber optic radiation monitor, wherein the correction device, when creating the correction data, creates the correction data based on the number of photons counted when the shutter is open.
センサにて、入射する放射線の放射線量に依存するフォトンを発生する発生工程と、
光ファイバにて、前記センサが発生するフォトンを伝送する伝送工程と、
光電変換器にて、前記光ファイバが伝送するフォトンを電気信号に変換する変換工程と、
計数装置にて、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工程と、
発光部にて、前記光ファイバを介して、前記センサにレーザ光を照射する照射工程と、
発光タイミング制御部にて、前記発光部が照射するレーザ光のレーザ光照射タイミングを制御し、レーザ光照射タイミング信号を出力する制御工程と、
補正装置にて、前記発光タイミング制御部が出力するレーザ光照射タイミング信号を受取り、レーザ光の照射後のセンサ発光の減衰時に計数されるフォトン数に基づいて、補正データを作成する作成工程と、
放射線量を計測する場合には、補正装置にて、前記電気信号の計数値と前記補正データとに基づいて補正処理を実施し、放射線量又は放射線の線量率を算出する演算工程と、
を有することを特徴とする光ファイバ式放射線モニタの使用方法。
generating photons at the sensor that are dependent on the dose of the incident radiation;
a transmission step of transmitting the photons generated by the sensor through an optical fiber;
a conversion step of converting the photons transmitted by the optical fiber into an electrical signal with a photoelectric converter;
a counting step of counting the electrical signal converted by the photoelectric converter and outputting a count value of the electrical signal with a counting device;
an irradiation step of irradiating the sensor with a laser beam through the optical fiber in a light emitting unit;
a control step of controlling the laser light irradiation timing of the laser light emitted by the light emitting unit and outputting a laser light irradiation timing signal by the light emission timing control unit;
a creation step of receiving the laser light irradiation timing signal output by the light emission timing control unit in the correction device and creating correction data based on the number of photons counted when the sensor light emission is attenuated after the laser light irradiation;
When measuring the radiation dose, a correction device performs correction processing based on the count value of the electrical signal and the correction data, and a calculation step of calculating the radiation dose or the radiation dose rate;
A method of using a fiber optic radiation monitor, comprising:
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