<html><head></head><body><h1 class="headings" id="0">放射線検出器　-その他の検出器-</h1>
<h2 class="headings" id="1">着色作用を利用した検出器</h2>
<h3 class="headings" id="2">写真乳剤</h3>
<ol>
<li>X線・γ線、荷電粒子線や中性子線の検出が可能</li>
<li>個人被ばく線量計としてフィルムバッジがある</li>
<li>現像まで長い時間が空くとフェーディング（退行現象）によって黒化度が低下する</li>
<li>エネルギー依存性が大きい</li>
<li>カブリ現象により不正確な記録になることがあるため、温度や湿度に注意が必要</li>
</ol>
<h3 class="headings" id="3">ラジオクロミックフィルム</h3>
<ol>
<li>人体の軟部組織に近い元素を用いたフィルム</li>
<li>放射線の照射量に応じて青色に着色される</li>
<li>現像作業は行わない</li>
<li>繰り返し読み取りが可能</li>
<li>保存温度により感度が変化する</li>
<li>再使用が不可能</li>
</ol>
<ul>
<li>X線フィルムとラジオクロミックフィルムの比較</li>
</ul>
<table>
<thead>
<tr>
<th></th>
<th>X線フィルム</th>
<th>ラジオクロミックフィルム</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>現像処理</td>
<td>必要</td>
<td>不要</td>
</tr>
<tr>
<td>明屋での使用</td>
<td>不可能</td>
<td>可能</td>
</tr>
<tr>
<td>空間分解能</td>
<td>高い</td>
<td>高い</td>
</tr>
<tr>
<td>エネルギー依存性</td>
<td>大きい</td>
<td>小さい</td>
</tr>
<tr>
<td>測定可能な線量範囲</td>
<td>0.1mGy～100Gy</td>
<td>10mGy～100Gy</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<h2 class="headings" id="4">化学作用を利用した検出器</h2>
<h3 class="headings" id="5">化学線量計</h3>
<ul>
<li>吸収線量の絶対測定に用いられる</li>
<li>高線量の測定に用いられ、個人被ばく線量計に使われることはない</li>
</ul>
<h3 class="headings" id="6">フリッケ線量計（鉄線量計）</h3>
<ol>
<li>酸化反応を利用（第一鉄イオン(Fe<sup>2+</sup>)から第二鉄イオン(Fe<sup>3+</sup>)へ酸化）</li>
<li>G値：15.5[100eV<sup>-1</sup>]（G値は線量率に依存しないが、酸素濃度により変化する）</li>
<li>光を照射して分光光度計で吸光度を測定する</li>
</ol>
<h3 class="headings" id="7">セリウム線量計</h3>
<ol>
<li>還元反応を利用（第二セリウムイオン(Ce<sup>4+</sup>)から第一セリウムイオン(Ce<sup>3+</sup>へ還元）</li>
<li>G値：2.34[100eV<sup>-1</sup>]（G値は線量率に依存せず、酸素濃度により変化しない）</li>
<li>光を照射して分光光度計で吸光度を測定する</li>
</ol>
<h2 class="headings" id="8">飛跡を利用した検出器</h2>
<h3 class="headings" id="9">固体飛跡検出器（CR-39）</h3>
<ol>
<li>エッチピットの形と大きさから入社荷電粒子の種類やエネルギーを同定可能</li>
<li>原理的に光子線（X線・γ線）には反応しない</li>
<li>小型化可能</li>
<li>電磁場に影響されない</li>
</ol>
</body></html>

放射線を計測するために必要な単語や単位などについて学ぶ科目です。

放射線計測学

その他の検出器

<h1>放射能測定</h1>
<h2>放射能測定に用いる主な検出器</h2>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center">α線</td>
        <td style="text-align: center">β線</td>
        <td style="text-align: center">γ線</td>
    </tr>
        <td>ZnSシンチレータ<br>表面障壁型半導体検出器<br>窓なしガスフロー計数管<br>液体シンチレータ<br>グリッド付きパルス電離箱</td>
        <td>GM計数管<br>液体シンチレータ<br>プラスチックシンチレータ<br>ガスフロー計数管<br>表面障壁型半導体検出器</td>
        <td>NaI(Tl)シンチレータ<br>Ge半導体検出器<br>Si半導体検出器<br>CdZnTe半導体検出器<br>電離箱</td>
</table>
<h2>絶対測定と相対測定</h2>
<h3>絶対測定</h3>
<p>放射性同位元素の崩壊定義に基づき、単位時間あたりの崩壊数を数えて放射能を決定する方法</p>
<ul>
<li>定位立体角測定法（端窓型GM計数管）</li>
<li>2π・4πガスフロー型計数管</li>
<li>β-γ（γ-γ）同時計測法</li>
<li>液体シンチレータ検出器</li>
</ul>
<h4>定位立体角測定法</h4>
<ul>
<li>端窓型GM計数管を用いる<br>
<img src="https://i.imgur.com/2y46LC7.png" alt=""><br>
幾何学的効率G=1/2{1-d/√(d<sup>2</sup>+r<sup>2</sup>)}<br>
　d：線源と検出器との距離<br>
　r：GM計数管の半径</li>
</ul>
<h4>β-γ同時計測法</h4>
<ul>
<li>β線とγ線を同時に放出する核種の放射能測定</li>
<li>β線検出器（GM計数管など）とγ線検出器（NaI(Tl)シンチレーション検出器など）を相対的に配置し、同時計数回路に接続する</li>
</ul>
<p><img src="https://i.imgur.com/qmBjzo1.png" alt=""></p>
<h3>絶対測定における補正項の比較</h3>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center">補正項</td>
        <td style="text-align: center">定位立体角<br>測定法</td>
        <td style="text-align: center">ガスフロー比例<br>計数管</td>
        <td style="text-align: center">ガスフローGM<br>計数管</td>
        <td style="text-align: center">液体シンチレータ<br>検出器</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">検出器の固有効率</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">幾何学的効率</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4π:1、2π:0.5)</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4π:1、2π:0.5)</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">入射窓や空気層<br>での吸収</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">線源の自己吸収</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">後方散乱</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4πでは不要)</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4πでは不要)</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">分解時間</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td　colspan="5">（〇：補正必要　　×：補正不要＝1）</td>
    </tr>
    </table>
<h3>相対測定</h3>
<p>放射線が既知の基準試料と測定試料の測定値を比較することにより測定試料の放射能を決定する方法。一定条件の下で校正された測定器による測定も相対測定法に属する</p>


放射能測定

<h1>放射線検出器　-励起を利用した検出器-</h1>
<h2>シンチレーション検出器</h2>
<h3>シンチレータの種類</h3>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center">無機シンチレータ</td>
        <td style="text-align: center">有機シンチレータ</td>
        <td style="text-align: center">気体シンチレータ</td>
    </tr>
        <td>NaI(Tl)シンチレータ<br>CsI(Tl)シンチレータ<br>BGOシンチレータ<br>ZnS(Ag)シンチレータ<br>LiI(Eu)シンチレータ</td>
        <td>アントラセン<br>スチルベン<br>プラスチックシンチレータ<br>液体シンチレータ</td>
        <td>キセノン(Xe)<br>クリプトン(Kr)<br>アルゴン(Ar)</td>
</table>
<h3>無機シンチレータの種類・特性</h3>
<ul>
<li>検出効率が高い</li>
<li>エネルギー解析が可能</li>
<li>光の減衰が長い　⇒　高計数率特性は劣る</li>
<li>原子番号・密度が高い　⇒　光子の測定に適する</li>
</ul>
<h4>NaI(Tl)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>中・高エネルギーのγ線（X線）測定に適する</li>
<li>潮解性がある（アルミケースに密封されているため、α線・β線の測定はできない）</li>
<li>発光効率が高い</li>
<li>シンチレータの中ではエネルギー分解能が良好（半導体検出器には劣る）</li>
<li>機械的衝撃や熱的変化に弱い</li>
</ul>
<h4>CsI(Tl)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>X線・γ線だけでなく、α線やβ線の分離測定が可能</li>
<li>潮解性がない</li>
<li>機械的衝撃や熱的変化に強い</li>
<li>発光効率はNaI(Tl)の約半分</li>
</ul>
<h4>BGOシンチレータ</h4>
<ul>
<li>γ線に対して高い検出効率を持つ</li>
<li>潮解性がない</li>
<li>加工しやすく、ガンマカメラやPET、CTに利用されている</li>
<li>機械的衝撃に強い</li>
</ul>
<h4>ZnS(Ag)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>α線の測定にのみ用いられる（光の透過性が悪いため、薄い膜状に塗布して使われる）</li>
<li>エネルギー測定には不向き</li>
<li>NaI(Tl)と同じくらい高感度</li>
</ul>
<h4>LiI(Eu)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>低エネルギー中性子（熱中性子）の測定に適する</li>
<li>吸湿性がある</li>
<li><sup>6</sup>Li(n,α)<sup>3</sup>H反応によって放出されるエネルギーが大きいため、γ線との区別が容易</li>
</ul>
<h3>有機シンチレータの種類・特性</h3>
<ul>
<li>光の減衰時間が短い　⇒　高速計数や早い同時計数に適する</li>
<li>実効原子番号が低い　⇒　α線やβ線の測定に適する</li>
<li>構成原子に水素を多く含む　⇒　速い中性子の検出に適する</li>
<li>発光効率が低い　⇒　エネルギー分解能が悪い</li>
<li>発光量とエネルギーの比例性が悪い</li>
</ul>
<h4>アントラセン</h4>
<ul>
<li>主としてβ線の測定に利用される</li>
<li>昇華性がある</li>
<li>発光効率が高い</li>
<li>有機シンチレータの中では減衰時間が長い</li>
</ul>
<h4>プラスチックシンチレータ</h4>
<ul>
<li>α線やβ線、γ線、高速中性子線などに利用される</li>
<li>大型のシンチレータが作成可能　⇒　自己吸収あり</li>
<li>薄いシンチレータも作成可能　⇒　重イオンの測定に利用される</li>
<li>減衰時間が短い　⇒　高速計測に適する</li>
</ul>
<h4>液体シンチレータ</h4>
<ul>
<li>溶媒にはトルエン、キシレンなどが用いられ、溶質は第一（PPOなど）と第二（POPOPなど）からなる</li>
<li>第二溶質を波長シフタと呼び、主として低エネルギーβ線核種およびα線の測定に使用される</li>
<li>低エネルギーβ線核種（<sup>3</sup>Hや<sup>14</sup>C）の測定に使用されるが、α線や高速中性子線の測定も可能</li>
<li>減衰時間の差異を利用したパルス波形弁別測定が可能</li>
</ul>
<hr>
<h4>液体シンチレーションカウンタの利点と欠点</h4>
<p>利点</p>
<ol>
<li>放射性試料自身の自己吸収がない</li>
<li>放射性試料とシンチレータとの間の空気層や検出器窓による放射線吸収がない</li>
<li>放射性試料は液体シンチレーション溶液で囲まれているので4π計測が可能<br>
　⇒幾何学的効率の補正が不要</li>
</ol>
<p>欠点</p>
<ol>
<li>放射性試料を溶解することに起因するクエンチング（消光現象）がある
<ul>
<li>科学クエンチング、酸素クエンチング　⇒　発光以前</li>
<li>色クエンチング、濃度クエンチング　⇒　発光以後</li>
</ul>
</li>
<li>ケミカルルミネセンス、フォトルミネセンスが生じる
<ul>
<li>ケミカルルミネセンス：化学反応によって引き起こされる疑似発光で、アルカリや過酸化物の添加などで生じる</li>
<li>フォトルミネセンス　：サンプルやバイアルに紫外線が当たることで起こる疑似発光</li>
</ul>
</li>
<li>放射性試料を液体シンチレーション溶液に溶解する必要がある</li>
</ol>
<h4>クエンチングの補正方法</h4>
<ol>
<li>内部標準（線源）法</li>
<li>外部標準（線源）法：ESC法</li>
<li>試料チャネル比法</li>
<li>外部標準（線源）チャネル比法：ESCR法</li>
<li>効率トレーサ法</li>
</ol>
<h2>熱ルミネセンス線量計（TLD）</h2>
<h3>熱ルミネセンス線量計の特徴</h3>
<ul>
<li>グロー曲線（加熱温度と蛍光量の関係を表した曲線）を用い、グロー曲線内の面積を積分することにより照射した放射線量を求める</li>
<li>エネルギー測定には適さない</li>
<li>積算線量の測定をする</li>
</ul>
<h3>熱ルミネセンス線量計の代表的な素子</h3>
<ul>
<li>[CaSiO<sub>4</sub>：Tm]</li>
<li>[Mg<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>：Tb]</li>
<li>[LiF：Mg]</li>
<li>[BeO：Na]</li>
</ul>
<h3>熱ルミネセンス線量計の長所・短所</h3>
<p>長所</p>
<ol>
<li>小型軽量であり、フェーディングが少なく比較的長時間の測定が可能</li>
<li>素子にもよるが、線量測定範囲が広い</li>
<li>照射後、リーダーを用いて迅速に測定可能</li>
<li>素子の選択範囲が広い</li>
<li>補償フィルタホルダを用いれば、X線、γ線及びβ線の混在場でも分離測定が可能</li>
<li>熱アニーリングにより繰り返し使用可能<br>
短所</li>
<li>素子間の感度のばらつきが比較的大きい</li>
<li>使用開始時にアニーリングを必要とする</li>
<li>衝撃によって疑似発光する可能性がある</li>
<li>高温・多湿下ではフェーディングが大きくなる</li>
<li>素子によっては初期フェーディングが大きい</li>
<li>一度測定を行うと初期化されるため、再測定（再読取り）ができない</li>
<li>器械的強度が弱く比較的高価である</li>
</ol>
<h2>蛍光ガラス線量計</h2>
<h3>蛍光ガラス線量計の特徴</h3>
<ul>
<li>銀活性リン酸塩ガラスを用いた蓄積型放射線検出器</li>
<li>個人被ばく線量測定や長期環境モニタリングに適する</li>
</ul>
<p><img src="https://i.imgur.com/pvzxjx0.png" alt=""></p>
<h3>蛍光ガラス線量計の長所・短所</h3>
<p>長所</p>
<ol>
<li>フェーディングが極めて少ないため、長期間の積算線量が測定可能</li>
<li>感度が高く、線量測定範囲が広い。また、線量率依存性が小さい</li>
<li>素子間の感度のばらつきが小さい</li>
<li>測定値読み取り後も何度も読み取ることが可能</li>
<li>熱アニーリングにより再使用が可能</li>
<li>小型軽量<br>
短所</li>
<li>蛍光のビルドアップがある（70℃で30～40分間の加熱処理を行うか、室温であれば約24時間経過後に読み取り作業を小野なう必要がある）</li>
<li>プレドーズ（ガラス素子固有の傾向成分）を測定値から差し引くことが必要</li>
<li>低エネルギーX線、γ線ではエネルギー依存性が悪くなる</li>
</ol>
<h2>光刺激ルミネセンス線量計（OSL）</h2>
<h3>光刺激ルミネセンス線量計の特徴</h3>
<ul>
<li>蛍光には「ルミネセンス（420nm）」と「レーザー光（532nm）」が混在しているため、バンドカットフィルタを用いてPMTに入る緑色の光をカットし弁別する</li>
</ul>
<p><img src="https://i.imgur.com/XcdgLyX.png" alt=""></p>
<h3>光刺激ルミネセンス線量計の長所・短所</h3>
<p>長所</p>
<ol>
<li>素子のフェーディングが極めて少なく、長時間の集積線量が測定可能</li>
<li>感度が高く、線量測定範囲が広い。線量直線性も良好</li>
<li>繰り返し測定可能</li>
<li>エネルギー特性が良い</li>
<li>光アニーリングにより再使用可能<br>
短所</li>
<li>素子間の感度のばらつきが若干ある</li>
</ol>
<h2>各種線量計の比較</h2>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center"></td>
        <td style="text-align: center">TLD</td>
        <td style="text-align: center">蛍光ガラス線量計</td>
        <td style="text-align: center">OSL線量計</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">検出部</td>
        <td style="text-align: center">LiF,BeOなど</td>
        <td style="text-align: center">銀活性リン酸塩ガラス</td>
        <td style="text-align: center">酸化アルミニウム</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">測定線量範囲</td>
        <td style="text-align: center">素子によって異なる</td>
        <td style="text-align: center">10μGy～10Gy</td>
        <td style="text-align: center">10μGy～10Gy</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">測定対象放射線</td>
        <td style="text-align: center">X,γ,β,熱中性子(LiF) </td>
        <td style="text-align: center">X,γ,β</td>
        <td style="text-align: center">X,γ,β</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">読み取り方法</td>
        <td style="text-align: center">加熱処理</td>
        <td style="text-align: center">紫外線照射</td>
        <td style="text-align: center">可視光照射</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">読み取り回数</td>
        <td style="text-align: center">一度のみ</td>
        <td style="text-align: center">繰り返し可能</td>
        <td style="text-align: center">繰り返し可能</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">アニーリング</td>
        <td style="text-align: center">加熱処理</td>
        <td style="text-align: center">加熱処理</td>
        <td style="text-align: center">可視光照射</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">フェーディング</td>
        <td style="text-align: center">素子によって異なる</td>
        <td style="text-align: center">極めて小さい</td>
        <td style="text-align: center">極めて小さい</td>
    </tr>
</table>


ラジエーションサプリ

放射線計測学：放射線検出器

その他の検出器

この記事の目次

放射線検出器　-その他の検出器-

着色作用を利用した検出器

写真乳剤

ラジオクロミックフィルム

化学作用を利用した検出器

化学線量計

フリッケ線量計（鉄線量計）

セリウム線量計

飛跡を利用した検出器

固体飛跡検出器（CR-39）

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カテゴリ：測定の種類

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カテゴリ：放射線検出器

	X線フィルム	ラジオクロミックフィルム
現像処理	必要	不要
明屋での使用	不可能	可能
空間分解能	高い	高い
エネルギー依存性	大きい	小さい
測定可能な線量範囲	0.1mGy～100Gy	10mGy～100Gy