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公開番号2024102933
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2023007015
出願日2023-01-20
発明の名称放射線検出装置
出願人国立研究開発法人日本原子力研究開発機構,国立大学法人東北大学
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類G01T 1/172 20060101AFI20240725BHJP(測定;試験)
要約【課題】視野が広く、放射線エネルギーの適用範囲が広く、且つ、小型軽量化を図ることが可能な新しい放射線検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】放射線検出装置1は、放射線を検出する複数の検出素子12が3次元的に配置された検出素子群11を備える放射線検出装置である。検出素子群11の構造は、任意の仮想面S上に検出素子12が敷き詰められた仮想検出素子群から任意の位置の検出素子12を取り除いて形成された空乏13を有する構造である。空乏13は、任意の方向に沿って配置された一の検出素子12a及び他の検出素子12bの各検出値の差分が、当該方向を入射方向とする放射線が入射する場合と当該方向の逆方向を入射方向とする放射線が入射する場合とにおいて、異なる値を示す位置に設けられる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
放射線を検出する複数の検出素子が３次元的に配置された検出素子群を備える放射線検出装置であって、
前記検出素子群の構造は、任意の仮想面上に検出素子が敷き詰められた仮想検出素子群から任意の位置の検出素子を取り除いて形成された空乏を有する構造であり、
前記空乏は、任意の方向に沿って配置された一の検出素子及び他の検出素子の各検出値の差分が、当該方向を入射方向とする前記放射線が入射する場合と当該方向の逆方向を入射方向とする前記放射線が入射する場合とにおいて、異なる値を示す位置に設けられる
ことを特徴とする放射線検出装置。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記空乏の少なくとも一部には、前記放射線を遮蔽する遮蔽部材が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記仮想面は、第１仮想平面と、前記第１仮想平面に対向して配置された第２仮想平面と、を含み、
前記検出素子群は、前記検出素子及び前記空乏が前記第１仮想平面上に配置された第１検出素子群と、前記検出素子及び前記空乏が前記第２仮想平面上に配置された第２検出素子群と、を含んで構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第１仮想平面及び前記第２仮想平面は、互いに略平行に配置され、
前記第１仮想平面及び前記第２仮想平面は、互いに略同一の正方形状である
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記第１検出素子群内の少なくとも１つの前記検出素子と、前記第２検出素子群内の少なくとも１つの前記検出素子とは、前記第１仮想平面及び前記第２仮想平面の法線方向から視て互いに異なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記仮想面は、半球面状の仮想曲面を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
演算処理装置を更に備え、
前記演算処理装置は、前記複数の検出素子の各検出値に基づいて前記検出素子群内における前記放射線の空間的な強度分布を取得する処理部と、前記強度分布の取得結果に基づいて前記放射線の線源位置を推定する推定部と、を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記推定部は、前記強度分布の前記取得結果から前記線源位置を推定する推定モデルを有し、
前記推定モデルは、前記検出素子群への前記放射線の入射角度毎に取得された前記強度分布と、当該強度分布を取得時の前記線源位置とが紐付けられた教師データに基づく機械学習によって予め生成されたモデルである
ことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ガンマ線等の放射線を検出して可視する放射線検出装置（例えばガンマ線イメージャー）が知られている。この種の放射線検出装置の代表例としては、コンプトンカメラ、ピンホールカメラ又はコーデッドマスク型カメラ等が挙げられる。
【０００３】
コンプトンカメラは、２つの異なる検出素子同士で信号の検出タイミングを揃える（コインシデンスをとる）必要があるので、信号の検出レートが高い箇所では処理が追い付かず、適用が困難である。コンプトンカメラは、非常に多くの検出素子数が必要であるので、回路が複雑になり、価格も高価である。コンプトンカメラの視野は、カメラの前方において立体角が２πｓｒ以下の範囲の製品が一般的であり、当該製品を使用した場合、全方向（立体角が４πｓｒ）の放射線検出及びイメージングを行うには多数回の測定を実施するか、複数のコンプトンカメラを用いる必要がある。
【０００４】
ピンホールカメラは、鉛又はタングステン等の重く大型な遮蔽体が必要であるので、装置の重量が数十ｋｇを超える。ピンホールカメラは、持ち運びが容易ではなく、小型の探索ロボットに搭載するといった用途には適さない。更に、ピンホールカメラは、遮蔽体に形成された小さなピンホールを通過した放射線のみを検出対象とするので、検出感度が低く、視野も狭い。
【０００５】
コーデッドマスク型カメラは、高エネルギーのガンマ線に対してはコーデッドマスクを透過してくるイベントが増加して結像精度が大幅に悪化するので、検出可能な放射線のエネルギー範囲が制限される。更に、コーデッドマスク型カメラは、検出素子前方以外からも放射線が入射してくるような環境では、ノイズが大きくなり使用に適さない。コーデッドマスク型カメラは、コンプトンカメラ及びピンホールカメラと比較しても視野が狭く、広い領域の放射線検出及びイメージングを行う用途にも適さない。
【０００６】
非特許文献１には、全方向の視野を確保できる新しい放射線検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
https://indico.cern.ch/event/731980/contributions/3312342/attachments/1830590/2997828/Vacheret-nFacet-NuSec-Workshop-2019.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に開示された放射線検出装置は、全方向の視野を確保できるものの、依然として多くの検出素子数が必要であり、装置の重量も大きい。したがって、非特許文献１に開示された放射線検出装置は、コンプトンカメラ等の従来の放射線検出装置と同様に改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、視野が広く、放射線エネルギーの適用範囲が広く、且つ、小型軽量化を図ることが可能な新しい放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の放射線検出装置は、放射線を検出する複数の検出素子が３次元的に配置された検出素子群を備える放射線検出装置であって、前記検出素子群の構造は、任意の仮想面上に検出素子が敷き詰められた仮想検出素子群から任意の位置の検出素子を取り除いて形成された空乏を有する構造であり、前記空乏は、任意の方向に沿って配置された一の検出素子及び他の検出素子の各検出値の差分が、当該方向を入射方向とする前記放射線が入射する場合と当該方向の逆方向を入射方向とする前記放射線が入射する場合とにおいて、異なる値を示す位置に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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