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Dokumentenidentifikation DE69928465T2 03.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000947855
Titel Vorrichtung und Verfahren zur simultanen Messung von unterschiedlichen Strahlungsarten
Anmelder Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Nittoh, Koichi, Yokohama-Shi, JP;
Takahara, Takeshi, Yokohama-Shi, JP;
Fukuta,Yukihiro, Yokohama-shi, Kanagawa-Ken, JP;
Konagai, Chikara, Yokohama-Shi, JP
Vertreter KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, 81245 München
DE-Aktenzeichen 69928465
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.01.1999
EP-Aktenzeichen 991015843
EP-Offenlegungsdatum 06.10.1999
EP date of grant 23.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.08.2006
IPC-Hauptklasse G01T 1/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01T 7/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine strahlungsunterscheidende Messvorrichtung und ein strahlungsunterscheidendes Messverfahren zur Verwendung in der Industrie und in Forschungseinrichtungen, wie z.B. der Atomindustrie, der Radiologie und in Einrichtungen, in denen Radioaktivität eingesetzt wird, und die bzw. das eine Strahlung von Strahlungen (radioaktiven Strahlen), bei denen &agr;-Strahlen, &bgr;-Strahlen, Röntgenstrahlen, &ggr;-Strahlen und Neutronenstrahlen gemischt sind, unterscheiden und messen kann und die Durchführung eines zerstörungsfreien Tests ermöglicht.

Wenn Strahlungen eine Substanz durchdringen, variieren eine Absorption und eine Streuung abhängig von der Art und der Form der Substanz. Wenn die Zustände der Absorption und der Streuung mittels Photographie, eines Videobands oder einer digitalen Datei aufgezeichnet werden, können ein Zustand eines Bruchs oder einer Beschädigung der Substanz, eine Veränderung in der Substanz und ein Ladungszustand erkannt werden. In einem solchen Fall wird ein Prinzip eingesetzt, das demjenigen ähnlich ist, mit dem der innere Zustand des menschlichen Körpers mit Röntgenstrahlen diagnostiziert wird. Dieses Verfahren des Erfassens des inneren Zustands ohne Zerstören eines Gegenstands oder einer Probe, der bzw. die gemessen werden soll, wird als Radiographie oder zerstörungsfreie Radiographie bezeichnet.

Bisher war als Radiographie ein Verfahren bekannt, bei dem von den verschiedenen Strahlungen Röntgenstrahlen oder &ggr;-Strahlen verwendet wurden. Die Röntgenstrahlen oder die &ggr;-Strahlen können einen Gegenstand leicht durchdringen. Darüber hinaus können diese Strahlen den Gegenstand leicht durchdringen, wenn der Gegenstand ein geringes Gewicht aufweist. Daher werden diese Strahlen verbreitet verwendet, um den inneren Zustand eines Gegenstands zu erfassen. Die Röntgenstrahlen oder die &ggr;-Strahlen können einen Gegenstand jedoch leicht durchdringen, wenn der Gegenstand ein geringes Gewicht aufweist. Daher durchdringen die vorstehend genannten Strahlen leichte Elemente mit kleinen Ordnungszahlen leicht. Als Ergebnis kann eine Substanz, die Wasserstoff oder dergleichen, der in einem Metallmaterial verborgen ist, enthält, nicht einfach überprüft werden. Darüber hinaus können die Röntgenstrahlen oder die &ggr;-Strahlen eine kleine Differenz, wie z.B. die Differenz zwischen Bor und Kohlenstoff, bei denen es sich um Elemente mit benachbarten Ordnungszahlen handelt, nicht leicht unterscheiden.

Als Alternative zu den Röntgenstrahlen oder den &ggr;-Strahlen wurde eine Radiographie unter Verwendung von Neutronen eingesetzt. Die Radiographie des vorstehend genannten Typs kann leichte Elemente unterscheiden, die in einem Metallgegenstand enthalten sind, und die durch die Röntgenstrahlen oder die &ggr;-Strahlen nicht unterschieden werden können, da die Absorption von Neutronen nicht von der Ordnungszahl abhängt und Neutronen schwere Substanzen durchdringen. Jedes Element weist eine inhärente Absorptions- und Streuquerschnittsfläche bezüglich Neutronen auf, so dass Neutronen durch Bor in einer großen Menge absorbiert werden. Andererseits werden Neutronen durch Kohlenstoff nicht beträchtlich absorbiert. Daher wurde eine zerstörungsfreie Überprüfung unter Verwendung von Neutronen zur Unterscheidung leichter Elemente verwendet.

Gegenwärtig wird eine Radiographie unter Nutzung der Vorteile sowohl der Radiographie unter Verwendung von Röntgenstrahlen oder &ggr;-Strahlen als auch der Radiographie unter Verwendung von Neutronen eingesetzt. Insbesondere wurden pyrotechnische Produkte zerstörungsfrei überprüft. Bei einer Radiographie, bei der Röntgenstrahlen oder &ggr;-Strahlen und Neutronen verwendet werden, müssen zweimal Verfahren zur Überprüfung einer Probe unter Verwendung der Röntgenstrahlen oder der &ggr;-Strahlen und der Neutronen durchgeführt werden. Daher ist eine lange Messzeit erforderlich und ein komplizierter Vorgang muss durchgeführt werden.

Als Verfahren zur Lösung der vorstehend genannten Probleme wurde ein simultanes Radiographieverfahren z.B. in dem japanischen offengelegten Patent mit der Offenlegungsnummer SHO 58-113842 beschrieben, bei dem Kalifornium 252Cf als Neutronenquelle und eine &ggr;-Strahlenquelle verwendet werden. Darüber hinaus sind ein &ggr;-Strahlen-Bilddetektor und ein Neutronen-Bilddetektor benachbart angeordnet, so dass gleichzeitig Bilder auf Filmen aufgezeichnet werden, die auf den Detektoren liegen. Das vorstehend genannte Verfahren erfordert jedoch zwei Filme zum Aufzeichnen von Bildern. Daher kann eine genaue Positionsausrichtung nicht durchgeführt werden und ein kompliziertes Bildverfahren muss durchgeführt werden.

Ein Verfahren, das durch Modifizieren des vorstehend genannten simultanen Radiographieverfahrens strukturiert ist, wurde z.B. in dem japanischen offengelegten Patent mit der Offenlegungsnummer SHO 61-184444 beschrieben, bei dem ein &ggr;-Strahlen-Bild und ein Neutronen-Bild gemäß der Farbe gemessen werden.

Das vorstehend genannte Verfahren, das den Vorteil aufweist, dass ein &ggr;-Strahlen-Bild und ein Neutronen-Bild gemäß der Farbe gemessen werden können, weist jedoch die folgenden Probleme auf.

Die simultane Radiographie, die in dem japanischen offengelegten Patent mit der Offenlegungsnummer SHO 61-184444 beschrieben ist, nutzt eine Kombination aus einem rotes Licht emittierenden Szintillator für ein &ggr;-Strahlen-Bild und einen blaues oder grünes Licht emittierenden Szintillator für Neutronen. Folglich werden ein &ggr;-Strahlen-Bild und ein Neutronen-Bild gemäß der Farbe gemessen.

Der Szintillator für das &ggr;-Strahlen-Bild weist eine Struktur auf, die derart ist, dass ein fluoreszierendes Material, das rotes Licht emittiert, auf die Oberfläche einer Schwermetallplatte aufgebracht oder aufgedampft wird. Andererseits weist der Szintillator für Neutronen eine Struktur auf, die derart ist, dass ein fluoreszierendes Material zur Emission von blauem oder grünem Licht mit einer Substanz, die Lithium (Li-6) oder Bor (B-10) enthält, gemischt wird oder auf diese aufgebracht wird. Neutronen und Lithium oder Bor verursachen eine (n, &agr;)-Reaktion, die dazu führt, dass alpha-Strahlen (&agr;-Strahlen) erzeugt werden, die das blaues Licht emittierende fluoreszierende Material zur Entwicklung einer blauen Farbe anregen. Das blaues Licht emittierende fluoreszierende Element enthält ein fluoreszierendes Material, bei dem Zinksulfid verwendet wird, das mit Silber aktiviert ist (ZnS:Ag).

Das Verfahren nutzt einen Film, auf dem eine Neutronenradiographie in blau aufgezeichnet wird und eine Röntgenstrahlen- oder &ggr;-Strahlen-Radiographie in rot aufgezeichnet wird, um das Bild gemäß der Farbe zu unterscheiden. Trotzdem kann das vorstehend beschriebene Verfahren einen durch die Röntgenstrahlen und die &ggr;-Strahlen verursachten Schleier korrigieren. Ferner hat das vorstehend beschriebene Verfahren, bei dem das fluoreszierende Element in der Form einer Kombination mit Zinksulfid, das mit Silber aktiviert ist (ZnS:Ag) verwendet wird, den Vorteil, dass das Ausmaß der Schleierbildung bezüglich der Röntgenstrahlen oder der &ggr;-Strahlen vermindert werden kann. Die realisierte Empfindlichkeit war jedoch nicht zufrieden stellend.

Der eingesetzte Szintillator wird nicht aus einem Material hergestellt, durch das &ggr;-Strahlen und die Neutronen durchdringen können. Daher war es erforderlich, eine Struktur einzusetzen, bei der Szintillatoren derart angeordnet sind, dass ein Film zwischen einem Szintillator für ein &ggr;-Strahlen-Bild und einem Szintillator für Neutronen angeordnet ist. Daher war es schwierig, als verwendbare Technik eine Lichtemission von drei oder mehr Farben durch Anordnen von drei Szintillatoren durchzuführen.

In einem Fall, bei dem ein Film dazwischen angeordnet ist, kann Licht, das von der Rückseite des Films angewandt wird, nicht genau aufgezeichnet werden, da ein üblicher Farbfilm eine Schicht gegen die Bildung eines Lichthofs aufweist. Daher muss ein spezieller Farbfilm eingesetzt werden, wodurch ein Problem dahingehend entsteht, dass die Kosten nicht gesenkt werden können.

Andererseits wurde ein Verfahren zur Verbesserung der Empfindlichkeit für Neutronen entwickelt. Eine Bildgebungsplatte für Neutronen wurde entwickelt, wie sie z.B. in dem japanischen offengelegten Patent mit der Offenlegungsnummer HEI 4-290985 beschrieben ist. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Typ, bei dem Lithium (Li-6) oder Bor (B-10) verwendet wird, weist das beschriebene Verfahren eine verbesserte Empfindlichkeit bezüglich Neutronen auf. Dieses Verfahren nutzt eine Anregungslichtemission des fluoreszierenden Materials, bei dem es sich um ein Phänomen handelt, bei dem verursacht wird, dass Licht mittels einer Anregung, wie z.B. Wärme oder Licht, nach der Bestrahlung mit Elektronenstrahlen oder Strahlungen emittiert wird. Die Bildgebungsplatte weist eine Struktur auf, die durch Aufbringen eines fluoreszierenden Anregungsmaterials gebildet wird. Insbesondere nutzt die Bildgebungsplatte Gadolinium (Gd) bei den Reaktionen mit Neutronen. Darüber hinaus ist das aktivierende Material ein Sintermaterial, das Praseodym (Pr), Terbium (Tb) oder Europium (Eu) enthält.

Die vorstehend beschriebene Bildgebungsplatte wurde zu einer entwickelten Struktur verbessert, die durch Kombinieren einer Bildgebungsplatte für Röntgenstrahlen und einer Bildgebungsplatte für Neutronen, die aus Lithium (Li-6), Bor (B-10) oder Gadolinium (Gd) hergestellt ist, gebildet wird.

Die Bildgebungsplatte für Neutronen weist eine Struktur auf, bei der das fluoreszierende Anregungsmaterial einbezogen und so angeordnet ist, dass ein Signal, das durch ionisierende Strahlung verursacht worden ist, als Farbzentrum erfasst und gespeichert wird. Darüber hinaus führt ein Lichtstrahl, der von einer Leseeinheit emittiert wird, zur Emission von Fluoreszenzlicht, so dass ein Bild gebildet wird. Daher weist das beschriebene Verfahren die Vorteile auf, dass eine hohe Empfindlichkeit bezüglich Neutronen realisiert werden kann und dass ein Betrieb in einem hellen Bereich möglich ist. Bezüglich der Durchführung eines Echtzeitbetriebs tritt jedoch ein Problem auf, da der einzelne Lesevorgang durchgeführt werden muss, nachdem Neutronen angewandt worden sind. Da die vorstehend beschriebene Technik so entwickelt worden ist, dass sie an Röntgenstrahlen angepasst werden kann, kann eine hohe Empfindlichkeit für Röntgenstrahlen und &ggr;-Strahlen realisiert werden. Daher entsteht ein Problem dahingehend, dass Bilder nicht voneinander unterschieden werden können, da Röntgenstrahlen- und &ggr;-Strahlen-Bilder ein Neutronen-Bild überlagern. Ferner müssen in diesem Fall Neutronen abgeschirmt werden und die Röntgenstrahlen- und &ggr;-Strahlen-Bilder müssen individuell aufgenommen werden, um die Bilder zu verarbeiten. Das vorstehend genannte Verfahren wurde jedoch nicht entwickelt.

Patent Abstracts of Japan, Band 19, Nr. 217 (E-624), 21.06.1998; Veröffentlichungsnummer JP-A-63012179, beschreibt einen Strahlungsdetektor zum simultanen Erfassen der jeweiligen Strahlungsdosisraten unter Verwendung der Strahlungsqualitäten aller radioaktiven Strahlungen, d.h. &agr;-, &bgr;- und &ggr;-Strahlen. Der Strahlungsdetektor umfasst Elektroden aus einem Halbleiterelement für radioaktive Strahlen, die &agr;-, &bgr;- und &ggr;-Strahlen gemäß ihrer Durchdringstärke in einer Weise durchdringen lassen, dass nur &ggr;-Strahlen, nur &ggr;-Strahlen und &bgr;-Strahlen und &agr;-, &bgr;- und &ggr;-Strahlen durch die Elektroden durchdringen.

Patent Abstracts of Japan, Band 98, Nr. 1, 30.01.1998; Veröffentlichungsnummer JPA-9236669, beschreibt einen Strahlungsdetektor des Fasertyps, bei dem eine strahlungsempfindliche Schicht, die eine dünne, geschichtete strahlungsempfindliche Substanz enthält, welche einen Szintillator umfasst, auf der äußeren Umfangsfläche einer Umhüllung einer fluoreszierenden Lichtleitfaser mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet ist.

US 5,317,158 beschreibt eine strahlungsunterscheidende Messvorrichtung, die eine Mehrzahl von Szintillatoren (alpha-Szintillator, beta-Szintillator und gamma-Szintillator) umfasst, die jeweils eine charakteristische Wellenform emittieren, die von einem Photomultiplier erfasst wird. Die unterschiedlichen Wellenformen werden auf der Basis ihrer Dauer elektronisch getrennt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die wesentliche Beseitigung der Mängel oder Nachteile, die in dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik auftreten, und die Bereitstellung einer strahlungsunterscheidenden Messvorrichtung, die Strahlungen (radioaktive Strahlen) unterscheiden kann, die aus z.B. &agr;-Strahlen, &bgr;-Strahlen, &ggr;-Strahlen, Neutronenstrahlen und Röntgenstrahlen bestehen, und die unterschiedenen Strahlungen ohne jedwede Zeitverzögerung durch direktes Photographieren (Bildgebung) der radioaktiven Strahlen zu Bildern ausbilden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines strahlungsunterscheidenden Messverfahrens, mit dem ein empfindliches Bild durch Korrigieren der Schleierbildung eines erfassten Bilds durch Verbessern des Materials und der Dicke von Szintillatoren verbessert werden kann.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 1 und ein strahlungsunterscheidendes Messverfahren nach Anspruch 17 gelöst. Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Struktur eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Durchführung einer strahlungsunterscheidenden Messung.

Das heißt im Detail, dass die Bilderfassungseinrichtung zum Aufzeichnen von Signalen, die gemäß der Wellenlänge emittiert werden, ein Farbfilm ist, so dass die Signale auf einem Film aufgezeichnet werden. Bei dem herkömmlichen Filmverfahren zur Verwendung eines Films wurde ein industrieller Röntgenfilm aufgrund dessen Empfindlichkeit und Auflösung der Bildqualität verwendet. Da jedoch das vorstehend genannte Verfahren ein monochromes Verfahren ist, können die Wellenlängenkomponenten nicht einzeln von dem Film ausgelesen werden, auf dem die Signale aufgezeichnet worden sind. Der industrielle Röntgenfilm weist Oberflächen auf, die mit einer Emulsion beschichtet sind, die für eine Seite und beide Seiten bezogen auf den Basisfilm bereitgestellt ist. Daher ist selbst dann, wenn ein solcher Film bezüglich des Szintillators umgedreht eingesetzt wird, ein Aufzeichnen möglich. Ein üblicher Farbfilm kann jedoch nicht so eingesetzt werden, dass Szintillatoren, die so angeordnet sind, dass sie Licht mit unterschiedlichen Farben emittieren, bezüglich des Films dazwischen angeordnet sind. Daher wird eine nachstehend beschriebene Struktur verwendet, bei der die Wellenlängen des Lichts, das von dem zweiten und dem dritten Szintillator emittiert wird, durchgelassen werden. Diese Tatsache wird auf die Struktur angewandt, bei der eine Lichtempfangsvorrichtung, wie z.B. eine Kamera, eingesetzt wird.

Wenn eine monochrome CCD-Kamera oder eine Bilderfassungsröhre eingesetzt wird, wird die Struktur mit einem dichroitischen Spiegel ausgestattet, der die optimale Durchlässigkeit und das optimale Reflexionsvermögen aufweist, die bzw. das an die Wellenlänge von Lichtstrahlen angepasst werden kann, die von den Szintillatoren emittiert werden. Als Folge davon können die Wellenlängen effizient identifiziert und festgestellt werden. Wenn der Photodetektor weiter vereinfacht wird, kann eine CCD-Kamera des Dreiplatten-Typs oder eine Kamera des Dreiröhren-Typs verwendet werden.

Ferner kann die Lichtleitfaser zwischen dem Szintillator, der Licht emittiert, und einem Aufzeichnungsmedium, wie z.B. einem Film, oder einer Kamera oder einem Photomultiplier angeordnet werden, so dass ein Lichtsignal übertragen wird. Daher kann der Abstand von dem Photodetektor vergrößert werden. Wenn eine konische Faser direkt in engem Kontakt mit einer Lichtempfangsvorrichtung einer Kamera angeordnet ist, kann eine optische Bilderzeugungsvorrichtung, wie z.B. eine Linse, weggelassen werden.

In dem vorstehend genannten Aspekt können ferner der Bildverstärker und eine Mikrokanalplatte zwischen dem Szintillator und dem Photodetektor angeordnet sein. Folglich können Lichtsignale mit einer schwachen Lichtemission verstärkt und die Empfindlichkeit erhöht werden. Wenn eine Struktur aus einer Kombination mit der Lichtleitfaser verwendet wird, kann ein Verlust, der bei der Signalübertragung auftritt, verhindert werden. Wenn die Mikrokanalplatte oder dergleichen verwendet wird, um das Lichtsignal zu verstärken, verbessert eine Struktur, die ein rotes Licht emittierendes Element als fluoreszierendes Element umfasst, das an dem Verstärkungsabschnitt angeordnet ist, die Wellenlängenempfindlichkeitseigenschaften (mit einem Empfindlichkeitspeak bei etwa 700 nm) der CCD-Kamera und die Anpassung an die CCD-Kamera kann verbessert werden. Als Folge davon kann die Empfindlichkeit weiter verbessert werden.

Ferner ist der Farbfilm in der Bilderfassungskassette aufgenommen, die Szintillatoren, die mehrere Farben emittieren, abschirmen kann, so dass eine integrierte Struktur gebildet wird. Da ferner der Film so bereitgestellt ist, dass er abnehmbar ist, können die Filme für die Neutronen, die einzeln bereitgestellt worden sind, zu einem Film integriert werden. Daher kann das Erfordernis der Durchführung einzelner Entwicklungsverfahren beseitigt werden.

In dem vorstehend beschriebenen Aspekt sind der erste und der zweite Szintillator rotes Licht emittierende oder grünes Licht emittierende Szintillatoren für thermische Neutronen. Ein Wasserstoff-enthaltendes Harz ist zwischen dem ersten Szintillator und dem zweiten Szintillator angeordnet. Dabei wird die Dicke des Szintillators so festgelegt, dass der erste Szintillator die thermischen Neutronen im Wesentlichen vollständig absorbiert. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, muss der Szintillator, der vorwiegend aus Gadolinium (Gd) zusammengesetzt ist und als Element zur Absorption thermischer Neutronen dient, eine Dicke von mehreren zehn mm aufweisen. Die schnellen Neutronen werden durch den ersten Szintillator nicht absorbiert und können durch diesen hindurchtreten. Daher wird das Wasserstoffenthaltende Harz zur Abbremsung der schnellen Neutronen verwendet, um diese in thermische Neutronen umzuwandeln. Dann wird der zweite Szintillator für thermische Neutronen dazu gebracht, Licht zu emittieren.

In der vorliegenden Erfindung werden die Szintillatoren zur Emission von Lichtstrahlen mit individuellen Wellenlängen an die Typen A, B und C der Strahlungen angepasst. Insbesondere ist der erste Szintillator so gestaltet, dass er eine hohe Empfindlichkeit bezüglich der Strahlung A aufweist. Da der erste Szintillator im strengen Sinn eine Empfindlichkeit bezüglich der Strahlung des B-Typs und des C-Typs aufweist, wird ein Ergebnis erhalten, das mit den Strahlungen des Typs B und des Typs C überlagert ist. Daher weist der erste Szintillator eine Dicke auf, mit der die Strahlung A vollständig abgeschirmt werden kann. Wenn der Typ A der Strahlung &agr;-Strahlung ist, muss der Szintillator eine Dicke von mehreren mm aufweisen. Wenn der Typ A &bgr;-Strahlung ist, kann die &bgr;-Strahlung abgeschirmt werden, wenn die Dicke mehrere 10 mm oder mehr beträgt. Der zweite Szintillator ist so gestaltet, dass er eine hohe Empfindlichkeit bezüglich der Typen B und C der Strahlungsstrahlen aufweist, die durch den ersten Szintillator hindurch treten, insbesondere bezüglich der Strahlung des B-Typs. Wenn der Typ B der Strahlungsstrahlen &bgr;-Strahlung oder Neutronenstrahlung ist, die später beschrieben wird, muss der Szintillator eine geringe Dicke von mehreren zehn mm aufweisen. Wenn die Dicke eines solchen Szintillators vergrößert wird, wird die Empfindlichkeit bezüglich Röntgenstrahlen und &ggr;-Strahlen übermäßig erhöht. Der dritte Szintillator ist so gestaltet, dass er eine hohe Empfindlichkeit bezüglich Strahlung des C-Typs aufweist, die nicht durch den zweiten Szintillator abgeschirmt werden kann und die folglich durch den zweiten Szintillator hindurch dringt. Da die Strahlung des Typs C durch den ersten, den zweiten und den dritten Szintillator hindurchtritt, findet ein geometrisches Unscharfwerden statt, wodurch die Auflösung verschlechtert wird. Es ist bevorzugt, dass der dritte Szintillator, wenn dies möglich ist, eine geringe Dicke und eine hohe Empfindlichkeit bezüglich &ggr;-Strahlen aufweist. Der zweite und der dritte Szintillator ermöglichen das Hindurchdringen der ersten, der zweiten und der dritten Wellenlänge emittierender Lichtstrahlen in zufrieden stellender Weise. Die von den Szintillatoren emittierten Lichtstrahlen werden gemäß der Wellenlänge aufgezeichnet oder festgestellt. Dann wird jede Schleierbildung gemäß der Information von Bildern gemäß der Farbe korrigiert, so dass Signale extrahiert werden, die durch reine Strahlungen verursacht worden sind. Wenn der erste Szintillator blaues Licht emittiert, enthält das Signal des blauen Lichts Informationen über die Strahlung A. Darüber hinaus enthält das Signal des blauen Lichts Informationen über die Strahlungen B und C. Wenn der zweite Szintillator rotes Licht emittiert, können vorwiegend Informationen über die Strahlungen B und C erhalten werden.

Im Allgemeinen sind Farbsignale von Farbfernsehgeräten RGB-Signale (R: rot, G: grün und B: blau), aus denen Informationen ausgelesen und angezeigt werden. Daher können die RGB-Signale direkt wahrgenommen werden, ohne dass ein Bildverfahren erforderlich ist. Da die Empfindlichkeit jedes Szintillators und das Verhältnis der Strahlungstypen in Umgebungen für die Messung nicht konstant sind, muss eine Korrektur durchgeführt werden. Die Korrektur wird so durchgeführt, dass die Informationen über den dritten Szintillator von den Informationen subtrahiert werden, die von dem zweiten Szintillator erhalten werden, da die Informationen, die von dem dritten Szintillator erhalten werden, Informationen nur bezüglich der Strahlung C sind. Folglich werden Informationen nur bezüglich der Strahlung B erhalten. Da die Informationen des ersten Szintillators Informationen bezüglich der drei Strahlungstypen A, B und C enthalten, werden die Informationen (bezüglich der Strahlungen B und C) des zweiten Szintillators von den Informationen des ersten Szintillators subtrahiert. Als Folge davon können die Informationen bezüglich der Strahlung B von den Informationen des ersten Szintillators entfernt werden. Die Informationen bezüglich der Strahlung C sind jedoch unerwünscht und werden gleichzeitig entfernt. Wenn daher Informationen bezüglich der Strahlung C übermäßig subtrahiert werden, kann eine Korrektur nur mit Informationen bezüglich der Strahlung C, die von dem dritten Szintillator erhalten werden, durchgeführt werden. Wenn die Messung im Vorhinein mit einem Korrekturleseindikator oder dergleichen durchgeführt wird, können Informationen bezüglich der Typen A, B und C der Strahlungen gleichzeitig festgestellt werden.

Daher wird erfindungsgemäß eine Verschleierung von Informationen, die von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Szintillator erhalten werden, korrigiert, so dass genaue Informationen erhalten werden.

Die Reichweiten der Strahlungen in einer Substanz sind derart, dass die Reichweite der &bgr;-Strahlen länger ist als diejenige der &agr;-Strahlen. Darüber hinaus ist die Reichweite der &ggr;-Strahlen länger als diejenige der &bgr;-Strahlen. Daher wird die Struktur so bereitgestellt, dass die Dicken der Szintillatoren in einer Richtung von der Seite des Auftreffens der Strahlungen abnehmen. Darüber hinaus wird eine Vorrichtung derart eingesetzt, dass Szintillatoren mit einer ausreichend geringen Dicke verwendet werden können. Im Gegensatz zu der vorstehend genannten Struktur führt eine Struktur, bei der die Strahlungen der Typen A, B und C &ggr;-Strahlen, &bgr;-Strahlen bzw. &agr;-Strahlen sind, und der erste Szintillator für die &ggr;-Strahlen optimiert ist, dazu, dass die &bgr;-Strahlen und die &agr;-Strahlen in unerwünschter Weise abgeschirmt werden. In diesem Fall werden der zweite Szintillator und die folgenden Szintillatoren nutzlos. Folglich kann die Unterscheidung der Wellenlängen gemäß der Typen von Strahlungen nicht durchgeführt werden.

Daher kann die vorliegende Erfindung, die eine Struktur aufweist, bei der die Dicken der Szintillatoren in der Richtung von der Seite, auf der die radioaktiven Strahlen auftreffen, abnehmen, die &agr;-, &bgr;- und &ggr;-Strahlen durch eine Farbunterscheidung gleichzeitig messen.

Die &agr;-Strahlen werden von den Typen der radioaktiven Strahlen weggelassen. Die Typen A, B und C der Strahlungen sind &bgr;-Strahlen, Neutronenstrahlen und &ggr;-Strahlen. Obwohl die Reichweite von Neutronen nicht kürzer ist, d.h. länger als diejenige der &ggr;-Strahlen, führt eine Struktur, in der Gadolinium (Gd), das Neutronen sehr stark absorbiert, als Szintillator verwendet wird, dazu, dass (n, &ggr;)-Reaktionen zwischen dem Gadolinium und Neutronen stattfinden. Wenn ein Gadolinium-Szintillator eine Dicke von mehreren zehn mm aufweist, können thermische Neutronen im Wesentlichen vollständig abgeschirmt werden. Da der Elektronenstrahl eine Reichweite aufweist, die um mehrere mm länger ist als 10 mm, führt der Gadolinium-Szintillator, der eine Dicke von mehreren zehn mm aufweist, dazu, dass das fluoreszierende Material mit dem Elektronenstrahl in angemessener Weise Licht emittiert. Daher ermöglicht es eine Vorrichtung mit einer Kombination der Strahlungen, dass ein Szintillator mit einer anderen Wellenlänge, der aus Gadolinium hergestellt ist, ebenfalls eine hohe Empfindlichkeit für die einzusetzenden &ggr;-Strahlen aufweist.

Daher kann die vorliegende Erfindung gleichzeitig &bgr;-Strahlen, Neutronenstrahlen und &ggr;-Strahlen durch eine Farbunterscheidung messen.

In dem vorstehend genannten Aspekt besteht kein wesentlicher Unterschied zwischen der Struktur, bei welcher der zweite Szintillator rotes Licht emittiert und der dritte Szintillator grünes Licht emittiert, und der umgekehrten Struktur. Wenn daher die Messung derart durchgeführt wird, dass die lichtemittierenden Elemente in der umgekehrten Weise eingesetzt werden, kann die Variation, die abhängig von den Bedingungen der Verwendung und dem Ort der Verwendung auftritt, als Differenz der Farbkombination angegeben werden. Beispielsweise werden an einem bestimmten Abschnitt Neutronen in rot und &ggr;-Strahlen in grün aufgezeichnet, während an einem anderen bestimmten Abschnitt Neutronen in grün und &ggr;-Strahlen in rot aufgezeichnet werden. Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung die Erfassung eines Abschnitts, von dem Daten erhalten worden sind, gemäß der Kombination der Farben selbst dann, wenn die Daten später gemischt werden. Folglich kann die Anordnung der Daten einfach durchgeführt werden.

Gemäß dem vorstehenden Aspekt wird ein Kunststoffszintillator, ein Glasszintillator oder ein Sinterkörper aus einem blaues Licht emittierenden Material als Szintillator zur Emission von blauem Licht verwendet. Darüber hinaus ist die Dicke vermindert. Daher kann blaues Licht von dem ersten Szintillator emittiert werden. Darüber hinaus kann die Empfindlichkeit bezüglich &agr;-Strahlen und &bgr;-Strahlen zufrieden stellend verbessert werden.

Ferner kann eine Vorrichtung zur Verbesserung der Empfindlichkeit des rotes Licht emittierenden Szintillators und zur Verminderung der Dicke des Szintillators verwendet werden, wobei die Vorrichtung derart bereitgestellt wird, dass ein fluoreszierendes Material, das vorwiegend aus Gadolinium (Gd) hergestellt ist und eine große Absorptionsquerschnittsfläche bezüglich thermischer Neutronen aufweist, eingesetzt wird. Zur Emission von rotem Licht mittels Elektronenstrahlen, die aufgrund der (n, &ggr;)-Reaktionen mit den thermischen Neutronen abgegeben werden, wird Europium (Eu) oder Chrom (Cr) verwendet.

Bisher war der blaues Licht emittierende Szintillator so strukturiert, dass Bor (B) und Lithium (Li) als Hauptmaterial mit den Reaktionen mit thermischen Neutronen eingesetzt worden sind. Die Reaktionen mit thermischen Neutronen wurden derart durchgeführt, dass &agr;-Strahlen, die aufgrund der (n, &agr;)-Reaktionen emittiert werden, verwendet werden, um zu bewirken, dass das fluoreszierende Material Licht emittiert. Da die Reichweite der &agr;-Strahlen kürzer ist als diejenige der &ggr;-Strahlen, kann davon ausgegangen werden, dass die Dicke des blaues Licht emittierenden Szintillators vermindert werden kann. Da der blaues Licht emittierende Szintillator, der vorwiegend aus Bor und Lithium hergestellt ist, verglichen mit dem Gadolinium gemäß der vorliegenden Erfindung eine geringe Absorptionsquerschnittsfläche aufweist, führt eine Vergrößerung der Dicke des Szintillators zu einer unerwünschten Verschlechterung der Empfindlichkeit. Daher kann das herkömmliche Material die Dicke des Szintillators nicht vermindern. Wenn der herkömmliche Szintillator als zweiter Szintillator eingesetzt wird, können die Neutronenstrahlen nicht vollständig abgeschirmt werden.

Die vorliegende Erfindung weist eine Struktur auf, die derart ist, dass der rotes Licht emittierende Szintillator aus einem rotes Licht emittierenden Sinterkörper hergestellt ist, der vorwiegend aus Gadolinium (Gd) hergestellt ist. Daher kann die Dicke des Szintillators vermindert und Neutronenstrahlen vollständig abgeschirmt werden.

Wenn ein dicker Szintillator eingesetzt wird, wird der Abstand von einem zu messenden Gegenstand und einer Lichtempfangsoberfläche zum Aufzeichnen vergrößert. Als Folge davon wird ein geometrisches Unscharfwerden stattfinden. Wenn die Szintillatoren für Röntgenstrahlen und &ggr;-Strahlen eingesetzt werden, bewirkt die Verwendung des fluoreszierenden Materials, das vorwiegend aus Gadolinium (Gd) gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt ist, dass die Wechselwirkungen zwischen den Röntgenstrahlen und den &ggr;-Strahlen leicht stattfinden, da die Ordnungszahl hoch ist. Daher kann die Empfindlichkeit selbst dann erhöht werden, wenn der Szintillator eine geringe Dicke aufweist. Daher wird das fluoreszierende Material, das aus dem vorstehend genannten Material hergestellt ist, verwendet.

Der rotes Licht emittierende Szintillator und der grünes Licht emittierende Szintillator werden so zusammen angeordnet, dass die Röntgenstrahlen- und &ggr;-Strahlen-Komponenten, welche die rote Lichtkomponente überlagern, mit im Wesentlichen der gleichen Empfindlichkeit korrigiert werden. Daher nutzt der vorstehende Aspekt das fluoreszierende Material, das vorwiegend aus Gadolinium (Gd) zusammengesetzt ist.

Der rotes Licht emittierende Szintillator und der grünes Licht emittierende Szintillator können ausgetauscht werden. Wenn der Austausch der Szintillatoren durchgeführt wird, kann die erfindungsgemäße Struktur für Neutronen eingesetzt werden. Daher wird das fluoreszierende Material, das vorwiegend aus Gadolinium (Gd) zusammengesetzt ist, verwendet. Wenn der rotes Licht emittierende Szintillator und der grünes Licht emittierende Szintillator ausgetauscht werden, zeigt Grün das Ergebnis von thermischen Neutronenstrahlen und Rot das Ergebnis von &ggr;-Strahlen an.

Die Wellenlänge des emittierten Lichts wird selbst dann durchgelassen, wenn Szintillatoren miteinander kombiniert werden. Folglich können radioaktive Strahlen unterscheidend gemessen werden.

In dem vorstehend genannten Aspekt werden verschiedene Materialien als blaues Licht emittierendes fluoreszierendes Material, als rotes Licht emittierendes fluoreszierendes Material und als grünes Licht emittierendes fluoreszierendes Material verwendet.

Ferner werden Röntgenstrahlen gleichzeitig gemäß der Energie durch die Farbunterscheidung wie die &agr;-, &bgr;- und &ggr;-Strahlen gemessen.

Folglich weist die strahlungsunterscheidende Messvorrichtung (das strahlungsunterscheidende Messverfahren) gemäß den vorstehend beschriebenen verschiedenen erfindungsgemäßen Aspekten eine Struktur auf, bei welcher der erste, der zweite und der dritte Szintillator, die so angeordnet sind, dass sie Licht mittels unterschiedlicher Strahlungen emittieren, Szintillatoren sind, die vorwiegend aus dem gleichen Material zusammengesetzt sind. Folglich können Informationen schnell auf einem Farbfilm aufgezeichnet werden. Darüber hinaus ist eine Betrachtung mit einer CCD-Kamera möglich, um spontan Farbbilder gemäß der Strahlung zu bilden. Als Folge davon kann das Ausmaß der Bestrahlung eines zu messenden Gegenstands mit den Strahlungen vermindert werden, wenn eine erforderliche Überprüfung durchgeführt wird. Folglich kann das Aussetzen gegenüber den Strahlungen vermindert werden und die Zeit, die zur Vervollständigung der Messung erforderlich ist, kann verkürzt werden. Nur ein Messvorgang ermöglicht das gleichzeitige oder aufeinander folgende Betrachten von Bildern mittels Röntgenstrahlen und &ggr;-Strahlen und eines Bilds mittels Neutronen. Daher kann z.B. eine Bombe, die aus einem Kunststoffharz hergestellt worden ist, das nicht mittels Röntgenphotographie untersucht werden kann, unter Verwendung der Neutronenradiographie untersucht werden, um den Zünder und den Kunststoffkörper der Bombe zu untersuchen. Daher kann ein Effekt dahingehend erhalten werden, dass die Überprüfungsqualität und die Genauigkeit verbessert werden können. Wenn die erfindungsgemäße Struktur als Vorrichtung zur Messung radioaktiver Strahlen verwendet wird, kann das Unterscheidungsverfahren unter Verwendung der Wellenlängen zusätzlich zu dem herkömmlichen Verfahren zur Unterscheidung von Strahlungen eingesetzt werden. Daher können die Kombinationen von Unterscheidungsverfahren erweitert werden. Wenn ein Messsystem, bei dem eine Mehrzahl von Detektoren zusammengefasst wird, aufgebaut wird, kann die Zuverlässigkeit verbessert werden und das System kann vereinfacht werden, was effektiv ist.

Die weitere Natur und die charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher.

In den beigefügten Zeichnungen ist

1 ein Diagramm, das die Grundstruktur eines Neutronenradiographiesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur in der in der 1 gezeigten Bilderfassungskassette zeigt;

3 ein Diagramm, das eine Grundstruktur einer Neutronenradiographie gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

4 eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur in der in der 3 gezeigten Bilderfassungskassette zeigt;

5 ein Diagramm, das eine Modifizierung der in der 4 gezeigten Struktur zeigt;

6 ein Diagramm, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Nachstehend werden erfindungsgemäße Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind zur Messung radioaktiver Substanzen zur Verwendung in der Atomindustrie strukturiert. In der beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei dem Typ A der Strahlung um Neutronen, bei dem Typ B um Röntgenstrahlen und bei dem Typ C um &ggr;-Strahlen. Eine Neutronenradiographie zur unterscheidenden Messung der Strahlungen (radioaktive Strahlen) wird nachstehend beschrieben.

Erste Ausführungsform (1 und 2)

Die 1 zeigt die Grundstruktur einer Neutronenradiographie gemäß dieser Ausführungsform. Die 2 zeigt einen essentiellen Abschnitt einer Bilderfassungseinrichtung der Neutronenradiographie.

Gemäß der 1 weist diese Ausführungsform eine Struktur auf, die derart ist, dass eine Strahlungsquelle eine Neutronenquelle 1 ist. Die Neutronenquelle 1 ist in einem Moderator 2 aufgenommen. Neutronenstrahlen, die von der Neutronenquelle 1 emittiert werden, enthalten manchmal Röntgenstrahlen oder &ggr;-Strahlen. In dem Moderator 2 ist ein Kollimator 3 an einer Position angeordnet, die mit Neutronenstrahlen bestrahlt wird. Die Neutronenstrahlen, die durch den Kollimator 3 konvergiert werden, werden verwendet, um einen zu messenden Gegenstand 4 zu bestrahlen. Am hinteren Teil des Gegenstands 4 ist eine Bilderfassungskassette 5 angeordnet, die als Bilderfassungseinrichtung dient. Als Folge davon werden Strahlungen (Neutronen, Röntgenstrahlen oder &ggr;-Strahlen), die durch den Gegenstand 4 hindurch dringen können, durch die Bilderfassungskassette 5 als Strahlungssignal erfasst, so dass sie als Bild dargestellt werden.

Gemäß der 2, bei der es sich um eine vergrößerte Ansicht handelt, weist diese Ausführungsform eine Struktur auf, die derart ist, dass die Bilderfassungskassette 5 einen abnehmbaren Farbfilm 6 aufweist, der als Aufzeichnungsmedium dient. Der Farbfilm 6 weist einen ersten Szintillator 7, einen zweiten Szintillator 8 und einen dritten Szintillator 9 auf, die aufeinander folgend angeordnet sind. Jeder der Szintillatoren 7, 8 und 9 weist eine geringe Dicke auf, die das Hindurchdringen jedes der Lichtstrahlen erlaubt.

Der erste Szintillator 7 ist aus einem rotes Licht emittierenden Material mit einer hohen Empfindlichkeit bezüglich Neutronen, wie z.B. Gadoliniumoxysulfid (Gd2O2S), das mit Europium (Eu) aktiviert ist, hergestellt. Der erste Szintillator 7 weist eine Dicke von z.B. 40 mm auf.

Der zweite Szintillator 8 ist aus einem grünes Licht emittierenden Material mit einer hohen Empfindlichkeit bezüglich Röntgenstrahlen, wie z.B. Gadoliniumoxysulfid (Gd2O2S), das mit Terbium (Tb) aktiviert ist, hergestellt. Der zweite Szintillator 8 weist eine Dicke von z.B. mehreren zehn mm auf.

Der dritte Szintillator 9 ist aus einem blaues Licht emittierenden Material mit einer hohen Empfindlichkeit bezüglich &ggr;-Strahlen, wie z.B. Zinksulfid (ZnS), das mit Silber (Ag) aktiviert ist, hergestellt. Der dritte Szintillator 9 weist eine Dicke von z.B. mehreren zehn mm auf.

Der erste, der zweite und der dritte Szintillator 7, 8 und 9 können aus den anderen lichtemittierenden Elementen hergestellt sein und in diesem Fall wird ebenfalls eine Funktion realisiert, die derjenigen entspricht, die durch diese Ausführungsform erhältlich ist. Die Farben des emittierten Lichts, die aus rot, blau und grün bestehen, können in der vorstehend beschriebenen Weise variiert werden.

In dieser Ausführungsform wird grünes und blaues Licht, das von dem zweiten und dem dritten Szintillator 8 und 9 emittiert wird, durch den ersten und den zweiten Szintillator 7 und 8 durchgelassen, so dass eine Filmform bereitgestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Licht in einem Zustand sensibilisiert, bei dem Informationsgegenstände von den Szintillatoren subtrahiert werden.

Die 2 zeigt eine Struktur, bei welcher der Farbfilm 6 auf der linken Seite angeordnet ist, welche die Seite ist, auf der die radioaktiven Strahlen, die mit einem Pfeil angegeben sind, bezogen auf die Szintillatoren 7, 8 und 9 auftreffen. Bezüglich der Szintillatoren 7, 8 und 9 kann der Farbfilm 6 in der Richtung nach dem Hindurchtreten der radioaktiven Strahlung angeordnet sein, d.h. auf der rechten Seite der Zeichnung.

In dieser Ausführungsform kann der Farbfilm 6 so entwickelt werden, dass er betrachtet werden kann, oder er kann mit einem Scanner oder dergleichen digital verarbeitet werden, so dass er in Form von Bildern der Strahlungen gemäß der Wellenlänge betrachtet werden kann. Daher ermöglichen die Kombinationen aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Szintillator 7, 8 und 9 zur Emission von Licht durch die unterschiedlichen Strahlungen das Aufzeichnen von Informationen auf einem Farbfilm in einer kurzen Zeit, was bei der herkömmlichen Struktur unmöglich war. Daher können Farbbilder gemäß den Strahlungen sofort betrachtet werden. Als Ergebnis kann die Menge der Strahlungen, mit denen der zu messende Gegenstand 4 bestrahlt wird, vermindert werden, wenn eine Überprüfung durchgeführt wird. Folglich kann das Ausmaß der Bestrahlung vermindert werden und die Zeit, die zur Vervollständigung der Messung erforderlich ist, kann verkürzt werden.

Zweite Ausführungsform (3 bis 5)

Diese Ausführungsform weist eine Struktur auf, die derart ist, dass der Farbfilm gemäß der ersten Ausführungsform durch eine Kamera und eine optische Linse ersetzt ist, um ein Bild direkt zu betrachten. Die 3 zeigt die Gesamtstruktur der Vorrichtung. Die 4 zeigt einen essentiellen Abschnitt der Vorrichtung.

Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, weist diese Ausführungsform eine Struktur auf, die eine CCD-Kamera des Dreiplatten-Typs 14 umfasst. Folglich sind Informationen des ersten, des zweiten und des dritten Szintillators 7, 8 und 9, die Licht mittels verschiedener Strahlungen emittieren, als Bildsignal erhältlich. Ferner kann das Bildsignal durch eine Fernsteuereinheit 21, die mit der CCD-Kamera des Dreiplatten-Typs 14 verbunden ist, überwacht werden. Die Fernsteuereinheit 21 umfasst eine Berechnungseinrichtung 22 zur Durchführung einer Subtraktion gemäß den Informationen von drei Typen von farbigem Licht, einen Fernsehmonitor (TV-Monitor) 23, der ein Ergebnis der Berechnung anzeigen kann, und eine Eingabeeinrichtung 24 zur Bedienung.

Da diese Ausführungsform die Durchführung einer Messung durch die Fernsteuerung ermöglicht, kann die Messung durchgeführt werden, ohne den radioaktiven Strahlen ausgesetzt zu sein. Darüber hinaus kann die Zeit, die für diese Messung erforderlich ist, verkürzt werden. Da die festgestellten Signale als RGB-Signale extrahiert werden, kann sofort ein Bildverfahren durchgeführt werden, um eine Schleierbildung durch Röntgenstrahlen und &ggr;-Strahlen und eine unregelmäßige Bestrahlung der zu bestrahlenden Fläche zu korrigieren. Da eine getrennte Betrachtung gemäß der Farbe auf dem Fernsehmonitor 23 möglich ist, kann der Vorteil realisiert werden, dass die Ausrichtung von Bildern mit unterschiedlichen Wellenlängen weggelassen werden kann.

Die 5 ist eine Modifizierung der vorstehenden Ausführungsform

Bei dieser Modifizierung werden drei hochempfindliche und monochrome CCD-Kameras 12 eingesetzt. Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen, die durch die Szintillatoren 7, 8 und 9 emittiert werden, können durch einen ersten und einen zweiten dichroitischen Spiegel 10 und 11 getrennt werden, wenn eine Betrachtung durchgeführt wird.

D.h., der dichroitische Spiegel 10 reflektiert einen Lichtstrahl, der von dem ersten Szintillator 7 emittiert worden ist, und ermöglicht das Hindurchdringen von Lichtstrahlen, die von dem zweiten und dem dritten Szintillator 8 und 9 emittiert worden sind. Der zweite dichroitische Spiegel 11 reflektiert den Lichtstrahl, der von dem zweiten Szintillator 8 emittiert worden ist, und ermöglicht das Hindurchtreten des Lichtstrahls, der von dem dritten Szintillator 9 emittiert worden ist. Bilder aufgrund der unterschiedlichen Lichtstrahlen können durch die dritte CCD-Kamera 12 einzeln betrachtet werden.

Die vorstehend beschriebene Struktur ermöglicht das unabhängige Betrachten des Bilds, das von jeder CCD-Kamera 12 erhalten worden ist. Darüber hinaus kann sofort ein Bildverfahren durchgeführt werden, um eine Schleierbildung durch Röntgenstrahlen und &ggr;-Strahlen und eine unregelmäßige Bestrahlung der zu bestrahlenden Fläche zu korrigieren. Da die Struktur dichroitische Spiegel zum strikten Trennen spezifischer Wellenlängen umfasst, kann das Signal-Rausch-Verhältnis (SIN) verbessert werden.

Dritte Ausführungsform (6)

Die vorstehend beschriebene zweite Ausführungsform weist eine Struktur auf, bei der die CCD-Kameras und die optischen Linsen einbezogen sind. Diese dritte Ausführungsform umfasst eine Lichtleitfaser anstelle der optischen Linse. Die 6 zeigt einen essentiellen Abschnitt der Struktur.

Gemäß der 6 umfasst diese Ausführungsform eine Anzahl optischer Fasern, wie z.B. der konischen Fasern 13, die gebündelt sind und jeweils eine Struktur aufweisen, die derart ist, dass die Querschnittsfläche des Abschnitts, auf den Licht fällt, größer ist als die Querschnittsfläche des Lichtemissionsabschnitts. Die gebündelten konischen Fasern 13 bilden die direkte Verbindung zwischen dem dritten Szintillator 9 und der Lichtempfangsoberfläche der CCD-Kamera 14.

Die vorstehend beschriebene Struktur erreicht ebenfalls Effekte, die denjenigen entsprechen, die durch die zweite Ausführungsform erhältlich sind.

Jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann eine Struktur aufweisen, bei der ein Bildverstärker zwischen dem Szintillator und den Lichtempfangsvorrichtungen angeordnet ist, so dass die Empfindlichkeit verbessert wird.

Die Strukturen gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. In solchen Beispielen wird ebenfalls im Wesentlichen der entsprechende Effekt erreicht.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können die Materialien für die Szintillatoren gemäß dem Gegenstand oder der Umgebung in beliebiger Weise eingesetzt werden.

Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass viele andere Änderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung, umfassend:

    eine Strahlungsquelle (1) zum Abstrahlen von Strahlungen,

    einen ersten, einen zweiten und einen dritten Szintillator (7, 8, 9), die in einem Bereich, der mit den Strahlungen bestrahlt wird, die von der Strahlungsquelle (1) abgestrahlt wird, zusammen mit einem zu messenden Gegenstand (4) angeordnet sind, wobei der erste Szintillator (7) angepasst ist, auf Strahlungen des Typs A, des Typs B und des Typs C, die von der Strahlungsquelle (1) abgestrahlt werden, so zu reagieren, dass ein Lichtstrahl in einem ersten Wellenlängenbereich emittiert wird, wobei der zweite Szintillator (8) angepasst ist, auf Strahlungen des Typs B und des Typs C, die durch den ersten Szintillator (7) hindurchtreten, so zu reagieren, dass ein Lichtstrahl in einem zweiten Wellenlängenbereich emittiert wird, und wobei der dritte Szintillator (9) angepasst ist, auf Strahlung des Typs C, die durch den zweiten Szintillator (8) hindurchtritt, so zu reagieren, dass ein Lichtstrahl in einem dritten Wellenlängenbereich, der von dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden ist, emittiert wird, und

    eine Bilderfassungseinrichtung (12, 14), die auf einer Rückseite des zu messenden Gegenstands (4) angeordnet und angepasst ist, Lichtstrahlen, die von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Szintillator (7, 8, 9) emittiert werden, gemäß dem Wellenlängenbereich zu erfassen und zu unterscheiden und gleichzeitig den Typ der Strahlungen zu messen.
  2. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der Daten des ersten Szintillators (7) mit Daten des zweiten und des dritten Szintillators (8, 9) korrigiert werden und Daten des zweiten Szintillators (8) mit Daten des dritten Szintillators (9) korrigiert werden und die Bilderfassungseinrichtung (12, 14) den Typ der Strahlungen mit den korrigierten Daten von den Szintillatoren unterscheidet und misst.
  3. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bilderfassungseinrichtung (14) einen Farbfilm umfasst, der die Strahlungen gemäß der Wellenlänge erfasst und aufzeichnet.
  4. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bilderfassungseinrichtung (12, 14) einen Photodetektor zum Erfassen der Strahlungen gemäß der Wellenlänge umfasst, wobei vorzugsweise der Photodetektor eine CCD-Kamera ist oder der Photodetektor eine Bilderfassungsröhre ist.
  5. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Photodetektor eine Mehrzahl monochromer CCD-Kameras (12), die für die jeweiligen Wellenlängen angepasst sind, und einen dichroitischen Spiegel (10, 11) zum Trennen von Wellenlängen von Lichtstrahlen, die von den Szintillatoren (7, 8, 9) emittiert werden, umfasst, oder bei welcher der Photodetektor eine Mehrzahl von Bilderfassungsröhren (12), die für die jeweiligen Wellenlängen angepasst sind, und einen dichroitischen Spiegel (10, 11) zum Trennen von Wellenlängen von Lichtstrahlen, die von den Szintillatoren (7, 8, 9) emittiert werden, umfasst.
  6. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Photodetektor (14) getrennt von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Szintillator (7, 8, 9) angeordnet ist und bei der die Messvorrichtung ferner eine Lichtleitfaser (13) zum Übertragen von Signalen von den Szintillatoren (7, 8, 9), die zwischen dem Photodetektor (14) und den Szintillatoren (7, 8, 9) angeordnet ist, umfasst.
  7. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 6, die ferner einen Bildverstärker zum Verstärken von Signalen von den Szintillatoren (7, 8, 9) und zum Verbessern der Empfindlichkeit umfasst, wobei der Bildverstärker anstelle der Lichtleitfaser (13) angeordnet ist, oder die ferner einen Bildverstärker zum Verstärken von Signalen von den Szintillatoren (7, 8, 9) und zum Verbessern der Empfindlichkeit umfasst, wobei der Bildverstärker zusammen mit der Lichtleitfaser (13) angeordnet ist.
  8. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner einen Bildverstärker zum Verstärken von Signalen von den Szintillatoren (7, 8, 9) und zum Verbessern der Empfindlichkeit umfasst, wobei der Bildverstärker an dem Photodetektor (14) angebracht ist.
  9. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Bilderfassungseinrichtung (12, 14) mit einer Bilderfassungskassette des integrierten Typs mit abnehmbarem Film zum Aufnehmen eines Farbfilms und des ersten, des zweiten und des dritten Szintillators (7, 8, 9) ausgestattet ist.
  10. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher der erste Szintillator (7) oder der zweite Szintillator (8) ein rotes oder grünes Licht emittierender Szintillator für thermische Neutronen ist und Wasserstoff-enthaltende Substanzen zwischen dem ersten Szintillator (7) und dem zweiten Szintillator (8) angeordnet sind.
  11. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Strahlung des Typs A &agr;-Strahlung, die Strahlung des Typs B &bgr;-Strahlung und die Strahlung des Typs C &ggr;-Strahlung ist, der erste Szintillator (7) ein blaues Licht emittierendes Element umfasst, der zweite Szintillator (8) ein rotes Licht emittierendes Element umfasst und der dritte Szintillator (9) ein grünes Licht emittierendes Element umfasst, und die &agr;-, &bgr;- und &ggr;-Strahlung gleichzeitig mittels Farbunterscheidung gemessen werden.
  12. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Strahlung des Typs A &bgr;-Strahlung, die Strahlung des Typs B Neutronenstrahlung und die Strahlung des Typs C &ggr;-Strahlung ist, der erste Szintillator (7) ein blaues Licht emittierendes Element umfasst, der zweite Szintillator (8) ein rotes Licht emittierendes Element umfasst und der dritte Szintillator (9) ein grünes Licht emittierendes Element umfasst, und die &bgr;-, Neutronen- und &ggr;-Strahlung gleichzeitig mittels Farbunterscheidung gemessen werden.
  13. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Kombination aus den Szintillatoren (7, 8, 9) eine Kombination ist, die derart ist, dass der erste Szintillator (7) ein blaues Licht emittierendes Element umfasst, der zweite Szintillator (8) ein grünes Licht emittierendes Element umfasst und der dritte Szintillator (9) ein rotes Licht emittierendes Element umfasst, oder eine Kombination aus Rot, Blau und Grün ist, oder eine Kombination aus Rot, Grün und Blau ist, oder eine Kombination aus Grün, Rot und Blau ist, oder eine Kombination aus Grün, Blau und Rot ist, und zwar in der Reihenfolge von dem ersten Szintillator (7) zu dem dritten Szintillator (9), so dass die Ergebnisse der Photographiervorgänge gemäß des Unterschieds bei der Kombination der Farben klassifiziert werden.
  14. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei welcher der blaues Licht emittierende Szintillator einen Kunststoff-Szintillator, einen Glas-Szintillator oder einen Sinterkörper aus einem blaues Licht emittierenden Material umfasst, und/oder bei welcher der rotes Licht emittierende Szintillator einen Sinterkörper aus einem rot fluoreszierenden Material umfasst, das vorwiegend aus Gadolinium (Gd), das mit Europium (Eu) oder Chrom (Cr) aktiviert ist, zusammengesetzt ist, und/oder bei welcher der grünes Licht emittierende Szintillator einen Sinterkörper aus einem grün fluoreszierenden Material umfasst, das vorwiegend aus Gadolinium (Gd), das mit Praseodym (Pr) oder Terbium (Tb) aktiviert ist, zusammengesetzt ist.
  15. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach Anspruch 14, bei der das blau fluoreszierende Material jedwedes von Cer-aktiviertem Yttriumaluminat (YAlO3:Ce), Ceraktiviertem Yttriumsilikat (Y2SiO5:Ce), Cer-aktiviertem Gadoliniumsilikat (Gd2SiO5:Ce), Niob-aktiviertem Yttriumtantalat (YTaO4:Nb), Europium-aktiviertem Bariumfluorchlorid (BaFCl:Eu), Silber-aktiviertem Zinksulfid (ZnS:Ag), Calciumwolframat CaWO4, Cadmiumwolframat CdWO4, Zinkwolframat ZnWO4 oder Magnesiumwolframat MgWO4 ist, und/oder bei der das rot fluoreszierende Material jedwedes von Europium-aktiviertem Gadoliniumborat (GdBO3:Eu), Europium-aktiviertem Gadoliniumoxid (Gd2O3:Eu), Europium-aktiviertem Gadoliniumoxysulfid (Gd2O2S:Eu), Europium-aktiviertem Gadoliniumaluminat (Gd3Al5O12:Eu), Europium-aktiviertem Gadoliniumgallat (Gd3Ga5O12:Eu), Europium-aktiviertem Gadoliniumvanadat (GdVO4:Eu); Cer- oder Chrom-aktiviertem Gadoliniumgallat (Gd3Ga5O12:Ce oder Cr) ist, und/oder bei der das grün fluoreszierende Material jedwedes von Terbium-aktiviertem Gadoliniumoxid (Gd2O3:Tb), Terbium-aktiviertem Gadoliniumoxysulfid (Gd2O2S:Tb), Praseodym-aktiviertem Gadoliniumoxysulfid (Gd2O2S:Pr), Terbium-aktiviertem Gadoliniumgallat (Gd3Ga5O12:Tb) und Terbium-aktiviertem Gadoliniumaluminat (Gd3Al5O12:Tb) ist.
  16. Strahlungsunterscheidende Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die Szintillatoren (7, 8, 9) Strukturen aufweisen, die derart sind, dass sie das Hindurchdringen von Wellenlängen von Lichtstrahlen, die von kombinierten Szintillatoren (7, 8, 9) emittiert werden, ermöglichen.
  17. Strahlungsunterscheidendes Messverfahren, das durch eine strahlungsunterscheidende Messvorrichtung durchgeführt wird, die eine Strahlungsquelle zum Abstrahlen von Strahlungen, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Szintillator, die in einem Bereich, der mit den Strahlungen bestrahlt wird, die von der Strahlungsquelle abgestrahlt werden, angeordnet sind, und eine Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen des Lichtstrahls, der von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Szintillator emittiert wird, umfasst, wobei das Messverfahren die Schritte umfasst:

    Anordnen eines zu messenden Gegenstands,

    Anordnen des ersten, des zweiten und des dritten Szintillators in einem Bereich, der mit den Strahlungen bestrahlt wird, die von der Strahlungsquelle abgestrahlt werden,

    Bewirken, dass der erste Szintillator auf Strahlungen des Typs A, des Typs B und des Typs C, die von der Strahlungsquelle abgestrahlt werden, reagiert, und einen Lichtstrahl in einem ersten Wellenlängenbereich emittiert,

    Bewirken, dass der zweite Szintillator auf Strahlungen des Typs B und des Typs C, die durch den ersten Szintillator hindurchtreten, reagiert, so dass ein Lichtstrahl in einem zweiten Wellenlängenbereich emittiert wird,

    Bewirken, dass der dritte Szintillator auf eine Strahlung des Typs C, die durch den zweiten Szintillator hindurchtritt, reagiert, so dass ein Lichtstrahl in einem dritten Wellenlängenbereich, der von dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden ist, emittiert wird,

    Erfassen der Lichtstrahlen, die von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Szintillator emittiert werden, gemäß des Wellenlängenbereichs,

    Korrigieren von Daten des ersten Szintillators mit Daten des zweiten und des dritten Szintillators, und

    Korrigieren von Daten des zweiten Szintillators mit Daten des dritten Szintillators, so dass die Strahlungen gemäß des Typs der Strahlung gemäß der Wellenlänge unterschieden und gleichzeitig gemessen werden.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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