(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象が高密度物質である場合も、放射性物質の三次元濃度分布を短時間で高感度に測定することが可能なガンマカメラを得る。【解決手段】ガンマカメラ１００は、放射線検出器により取得されたガンマ線の入射方向情報とエネルギー情報、物性情報取得装置により取得された測定対象の物性情報、及び測定条件取得装置により取得された放射線検出器の測定条件情報に基づいて、測定対象内部で散乱されたガンマ線のエネルギー変化と方向変化を計算し、放射性物質の分布領域を限定する。また、測定対象の物性情報に基づいて算出した散乱確率と吸収確率による重み付けにより、放射性物質の分布領域をさらに限定する。これにより、測定対象が高密度物質である場合も、放射性物質の三次元濃度分布を短時間で高感度に測定することが可能である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象から飛来するガンマ線の入射方向とエネルギーを検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器により取得された入射方向情報とエネルギー情報を記憶するガンマ線データ記憶部と、
少なくとも測定対象の成分及び密度を含む物性情報を取得する物性情報取得装置と、
前記物性情報取得装置により取得された測定対象の物性情報を記憶する物性情報記憶部と、
前記放射線検出器の測定条件情報を取得する測定条件取得装置と、
前記測定条件取得装置により取得された測定条件情報を記憶する測定条件記憶部と、
前記ガンマ線データ記憶部に記憶された入射方向情報とエネルギー情報、前記物性情報記憶部に記憶された物性情報、及び前記測定条件記憶部に記憶された測定条件情報に基づいて、測定対象内部で散乱されたガンマ線のエネルギー変化と方向変化を計算し、放射性物質の三次元濃度分布の演算を行う三次元分布演算装置を備えたことを特徴とするガンマカメラ。
【請求項２】
測定対象の形状情報を取得する形状情報取得装置と、前記形状情報取得装置により取得された形状情報を記憶する形状情報記憶部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のガンマカメラ。
【請求項３】
前記三次元分布演算装置は、前記形状情報記憶部から取得した測定対象の形状情報に基づいて、放射性物質の分布領域を補正することを特徴とする請求項２記載のガンマカメラ。
【請求項４】
前記物性情報取得装置は、測定対象の物性情報として、測定対象の密度分布、構成元素の混合比、及び厚さ寸法を取得することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【請求項５】
前記物性情報取得装置は、エックス線検査装置、ガンマ線検査装置、中性子線検査装置、超音波検査装置、及び音波検査装置から選ばれた複数の装置を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【請求項６】
前記測定条件取得装置は、測定条件情報として、前記放射線検出器と測定対象の距離と、前記放射線検出器の視野角とを取得することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【請求項７】
前記測定条件取得装置は、レーザ距離計、電波距離計、超音波距離計、及び巻尺のいずれかを含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【請求項８】
前記三次元分布演算装置は、測定対象の物性情報に基づいて推定した放射性核種から放出される放射線エネルギーを算出し、算出した放射線エネルギーと前記ガンマ線データ記憶部から取得したエネルギー情報とに基づいてガンマ線のエネルギー変化を計算することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【請求項９】
前記三次元分布演算装置は、測定対象内部で散乱されたガンマ線のエネルギー変化からガンマ線が測定対象内部で散乱された角度を算出し、算出した角度と前記ガンマ線データ記憶部から取得した入射方向情報とに基づいて放射性物質の分布領域を限定することを特徴とする請求項１から請求項８記載のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【請求項１０】
前記三次元分布演算装置は、測定対象の物性情報に基づいて測定対象内部におけるガンマ線の散乱位置を推定し、推定した散乱位置による重み付けにより放射性物質の分布領域を限定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【請求項１１】
前記放射線検出器が複数のガンマ線の入射方向とエネルギーを検出した場合、前記三次元分布演算装置は、複数のガンマ線それぞれの入射方向情報とエネルギー情報に基づいて放射性物質の分布領域を推定し、推定した複数の分布領域が重なり合った部分を放射性物質の分布領域とすることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガンマカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、放射性物質の三次元濃度分布を測定するガンマカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガンマカメラは、放射性物質の濃度分布の測定に用いられるが、奥行き方向の分布を測定することが難しく、１台のガンマカメラで三次元濃度分布を測定する方法が検討されている。例えば特許文献１では、１台のガンマカメラを用い、測定対象の正面に対する垂直線から左右にそれぞれ同一の角度傾いた撮像軸上で２つの画像を撮像し、得られた２つの画像から立体画像を得ている。
【０００３】
また、ガンマ線源の三次元分布を画像化する方法として、コンプトンカメラを利用する方法が知られている。典型的なコンプトンカメラは、２つの放射線検出器を備えており、ガンマ線源からのガンマ線が前段検出器にてコンプトン散乱された後、後段検出器にて光電吸収される事象に注目し、各検出器におけるガンマ線の検出位置及び検出エネルギーに基づいてガンマ線源の三次元分布を画像化する。
【０００４】
このコンプトンカメラを利用した測定方法として、例えば特許文献２では、放射線発生側から見て前後に並ぶ２つの検出ユニットを備えた放射線測定装置により、散乱点の位置、吸収点の位置、及び放射線エネルギーから、散乱点を頂点とする円錐面（コンプトンコーン）として放射線源位置を特定している。
【０００５】
また、特許文献３には、コンプトンカメラによるガンマ線源の三次元分布画像の適正化を図る方法として、統計学の手法である最尤推定期待値最大化法（ＭＬ−ＥＭ法）に基づいた画像再構成法が示されている。さらに、非特許文献１には、核医学におけるコンプトン散乱カメラ画像のリストモード最尤再構成法（ＬＭ−ＭＬ−ＥＭ法）について示されている。ＬＭ−ＭＬ−ＥＭ法によれば、観測されたガンマ線の測定データから空間中のガンマ線源分布を最尤推定により求めることが困難な場合でも、反復計算により尤度の期待値を最大化するようにガンマ線源分布を求めることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２１８２６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−８５４１８号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１６−０３５７０６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｓ．Ｊ．Ｗｉｌｄｅｒｍａｎ，Ｎ．Ｈ．Ｃｌｉｎｔｈｏｒｎｅ，Ｊ．Ａ．Ｆｅｓｓｌｅｒ，ａｎｄ  Ｗ．Ｌ．Ｒｏｇｅｒｓ，  “Ｌｉｓｔ−ｍｏｄｅ  ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｔｏｎ  ｓｃａｔｔｅｒ  ｃａｍｅｒａ  ｉｍａｇｅ  ｉｎ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ”，ＩＥＥＥ  Ｎｕｃｌ．  Ｓｃｉ．  Ｓｙｍｐ．，  １９９８，  ｖｏｌ．３，ｐｐ．１７１６−１７２０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のガンマカメラでは、放射性物質の三次元濃度分布を測定するために、放射性物質から直接入射するガンマ線のみをデータとして用い、放射性物質と放射線検出器との間で散乱されたガンマ線を検出してもデータとして用いていない。一方、測定対象が人体等に比べて高密度な物質、例えばコンクリートまたは金属等の場合、大部分のガンマ線が高密度物質の物体内部で散乱される。このため、従来のガンマカメラでは、測定対象が高密度物質である場合、放射性物質の三次元濃度分布の測定が難しいという課題があった。
【０００９】
測定対象における放射性物質の三次元濃度分布を測定する方法として、特許文献１のように、１台のガンマカメラを移動させて複数回の測定を行う方法では、ガンマカメラを駆動部と連結させ移動させる機構が必要であり、複数回の測定を行うため測定時間が長くなるという課題があった。また、特許文献２、特許文献３、及び非特許文献１の方法では、１台のガンマカメラで１回の測定によって放射性物質の三次元濃度分布を測定しているが、コンプトン散乱を使った計測方法、いわゆるコンプトンカメラにのみに適用される方法である。
【００１０】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、測定対象が高密度物質である場合も、放射性物質の三次元濃度分布を短時間で高感度に測定することが可能なガンマカメラを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願に開示されるガンマカメラは、測定対象から飛来するガンマ線の入射方向とエネルギーを検出する放射線検出器と、放射線検出器により取得された入射方向情報とエネルギー情報を記憶するガンマ線データ記憶部と、少なくとも測定対象の成分及び密度を含む物性情報を取得する物性情報取得装置と、物性情報取得装置により取得された測定対象の物性情報を記憶する物性情報記憶部と、放射線検出器の測定条件情報を取得する測定条件取得装置と、測定条件取得装置により取得された測定条件情報を記憶する測定条件記憶部と、ガンマ線データ記憶部に記憶された入射方向情報とエネルギー情報、物性情報記憶部に記憶された物性情報、及び測定条件記憶部に記憶された測定条件情報に基づいて、測定対象内部で散乱されたガンマ線のエネルギー変化と方向変化を計算し、放射性物質の三次元濃度分布の演算を行う三次元分布演算装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願に開示されるガンマカメラによれば、ガンマ線の入射方向情報とエネルギー情報、測定対象の物性情報、及び放射線検出器の測定条件情報に基づいて、測定対象内部で散乱されたガンマ線のエネルギー変化と方向変化を計算し、放射性物質の分布領域を限定するようにしたので、物体内部で大部分のガンマ線が散乱される高密度物質が測定対象である場合も、放射性物質の三次元濃度分布を短時間で高感度に測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るガンマカメラの構成図である。
【図２】実施の形態１に係るガンマカメラによる放射性物質の三次元濃度分布の測定方法を説明する図である。
【図３】実施の形態１に係るガンマカメラにおける三次元分布演算装置のハードウェア構成図である。
【図４】放射性物質からのガンマ線の直接成分と散乱成分のエネルギー分布を説明する図である。
【図５】測定対象内部におけるガンマ線の散乱確率と吸収確率の差の確率分布を説明する図である。
【図６】実施の形態１に係るガンマカメラの三次元分布演算装置における処理の流れを説明する図である。
【図７】実施の形態１に係るガンマカメラにおける放射性物質の三次元濃度分布の推定方法を説明する図である。
【図８】実施の形態２に係るガンマカメラの構成図である。
【図９】実施の形態２に係るガンマカメラの三次元分布演算装置における処理の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１によるガンマカメラについて、図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係るガンマカメラの構成図、図２は、実施の形態１に係るガンマカメラによる放射性物質の三次元濃度分布の測定方法を説明する図、図３は、実施の形態１に係るガンマカメラにおける三次元分布演算装置のハードウェア構成図である。なお、各図において、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１５】
実施の形態１に係るガンマカメラ１００の測定対象は主に、人体等に比べて高密度な物質、例えばコンクリート、金属等である。測定対象に存在する放射性物質は、放射線を放出して崩壊し他の原子核に変わる放射性核種を含んでいる。ガンマ線（以下、γ線と記す）は、γ線核種から放出される。図２に示すように、測定対象１０の内部に存在する放射性物質１１から飛来するγ線は、ガンマカメラ１００に直接入射する直接成分１２と、測定対象１０の内部で散乱された散乱成分１３に分けられる。測定対象１０が高密度物質の場合、大部分のγ線が測定対象内部で散乱される。
【００１６】
ガンマカメラ１００は、図１に示すように、放射線検出器１、ガンマ線データ記憶部２（以下、γ線データ記憶部２と記す）、物性情報取得装置３、物性情報記憶部４、測定条件取得装置５、測定条件記憶部６、三次元分布演算装置７、及び表示部８を備えている。放射線検出器１は、測定対象に存在する放射性物質１１から飛来するγ線の入射方向とエネルギーを測定する。この時、放射線検出器１が検出するγ線は、直接成分１２と散乱成分１３の両方を含む。
【００１７】
放射線検出器１は、γ線の入射によりγ線が反応した位置と、エネルギーに応じて決まる電圧もしくは電流強度を出力するγ線センサを有している。γ線センサとしては、半導体式検出器を複数配置したもの、半導体式検出器において信号を取り出す電極を複数有するもの、γ線を紫外光、可視光、及び赤外光に変換するシンチレータと光検出部を含むユニットを複数配置したもの等が用いられる。
【００１８】
半導体式検出器としては、Ｓｉ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等を用いた検出器が用いられる。半導体式検出器の場合、γ線が反応した半導体式検出器が配置された位置、または信号が取り出された電極の位置から、γ線が反応した位置が検出される。一方、シンチレータは、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＢＧＯ、ＬＳＯ等のシンチレーション材料を含み、シンチレータからの光を光検出部で検出する。シンチレータの場合、シンチレーション材料からの光を検出した位置から、γ線が反応した位置が検出される。
【００１９】
また、放射線検出器１は、γ線の入射方向を特定するための構成を備えている。例えばγ線センサと、γ線を遮蔽する遮蔽体に一つ以上の穴を空けた筐体とを組み合わせた構成、またはγ線センサと、γ線の入射方向を制限するコリメータとを組み合わせた構成、またはγ線センサを二つ以上並べた構成等がこれに該当する。γ線データ記憶部２は、検出エネルギー記憶部２１と入射方向記憶部２２を有し、放射線検出器１により検出されたγ線のエネルギー情報と入射方向情報をそれぞれ記憶する。
【００２０】
物性情報取得装置３は、測定対象の物性情報として、測定対象の密度、密度分布、成分（構成元素）、構成元素の混合比、及び厚さ寸法等を測定する。物性情報取得装置３により取得される物性情報には、少なくとも測定対象の成分及び密度が含まれる。物性情報取得装置３は、エックス線検査装置、γ線検査装置、中性子線検査装置、超音波検査装置、及び音波検査装置の中から選ばれた複数の装置を含む。なお、上記以外の装置を用いることも可能である。
【００２１】
測定対象の構成元素及び混合比は、エックス線検査装置またはγ線検査装置により測定される。測定対象の密度及び密度分布は中性子線検査装置により測定され、測定対象の厚さ寸法は超音波検査装置または音波検査装置により測定される。物性情報記憶部４は、物性情報取得装置３により取得された物性情報を記憶する。なお、物性情報取得装置３による物性情報の測定は、放射性物質の三次元濃度分布の測定と同時である必要はなく、事前に測定対象の一部を採取して物性情報を測定し、物性情報記憶部４に記録しておくことも可能である。
【００２２】
測定条件取得装置５は、放射線検出器１の測定条件情報を取得する。測定条件情報には、放射線検出器１と測定対象の距離、及び放射線検出器１の視野角が含まれる。測定条件取得装置５は、レーザ距離計、電波距離計、超音波距離計、及び巻尺のいずれかを含む。ただし、上記以外の装置を用いることも可能である。測定条件記憶部６は、測定条件取得装置５により取得された測定条件情報を記憶する。
【００２３】
三次元分布演算装置７は、γ線データ記憶部２に記憶されたγ線データ、物性情報記憶部４に記憶された物性情報、及び測定条件記憶部６に記憶された測定条件情報を取得し、それらに基づいて測定対象の内部で散乱されたγ線のエネルギー変化と方向変化を計算し、放射性物質の三次元濃度分布の演算を行う。具体的には、測定対象の物性情報に基づいて推定した放射性核種から放出される放射線エネルギーを算出し、算出した放射線エネルギーと、検出エネルギー記憶部２１から取得したエネルギー情報とに基づいて、γ線のエネルギー変化を計算する。
【００２４】
また、測定対象内部で散乱されたγ線のエネルギー変化からγ線が測定対象内部で散乱された角度θを算出し、算出した角度θと、入射方向記憶部２２から取得した入射方向情報とに基づいて、放射性物質の分布領域を限定する。また、測定対象の物性情報に基づいて測定対象内部におけるγ線の散乱位置を推定し、推定した散乱位置による重み付けにより放射性物質の分布領域をさらに限定する。このときの演算方法の一つとして、分布が最も確からしくなるように放射性物質の三次元濃度分布を推定するＭＬ−ＥＭ法または最大エントロピー法等を適用することが可能である。
【００２５】
三次元分布演算装置７による上記の演算処理は、放射線検出器１のγ線センサが検出した一つのγ線に対して行われる。放射線検出器１が複数のγ線を検出した場合、三次元分布演算装置７は、複数のγ線それぞれの入射方向情報とエネルギー情報に基づいて放射性物質の分布領域を推定し、さらに推定した複数の分布領域が重なり合った部分を放射性物質の分布領域とする。三次元分布演算装置７による演算結果は、表示部８に表示される。
【００２６】
なお、三次元分布演算装置７は、図３に示すプロセッサ７１とメモリ７２を含む処理回路７０を有している。メモリ７２は、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ７１は、メモリ７２から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ７１にプログラムが入力される。
【００２７】
次に、三次元分布演算装置７による演算方法について詳細に説明する。放射性物質から放出されたγ線は、散乱によりエネルギー変化と方向変化を起こしている。三次元分布演算装置７は、γ線の散乱によるエネルギー変化と方向変化を計算し、その計算結果に基づいて放射性物質の分布領域を限定する。
【００２８】
図４は、放射性物質からのγ線の直接成分と散乱成分のエネルギー分布を示している。図４において、縦軸はカウント数、横軸はエネルギーであり、実線Ａは直接成分のエネルギー分布、点線Ｂは散乱成分のエネルギー分布をそれぞれ示している。図４に示すように、γ線の直接成分は所定のエネルギーを有するが、散乱成分のエネルギーは直接成分のエネルギーよりも小さく且つ一定でない。このようなエネルギー分布の違いから、放射線検出器１で検出されたγ線が直接成分であるか散乱成分であるかを判別することができる。
【００２９】
三次元分布演算装置７は、物性情報記憶部４に記憶された物性情報に基づいて、測定対象内部の箇所毎にγ線が散乱される確率pを算出する。確率ｐの算出方法として一般的に用いられるのは、測定対象の密度ρ、γ線が測定対象内部を進んだ距離Ｌ、及び測定対象を構成する元素がγ線を散乱する散乱断面積σによる式１の関数である。
【００３０】
ｐ＝１−ｅｘｐ（−ρσＬ）                        （式１）
【００３１】
測定対象が複数の元素の集合体で構成される場合には、それぞれの元素の集合体での密度ρｉ、γ線がそれぞれの元素の集合体を進んだ距離Ｌｉ、及び散乱断面積σｉによる下の式２によって、測定対象内部の箇所毎に散乱される確率pが算出される。
【００３２】
ｐ＝１−ｅｘｐ（Σｉ（−ρｉσｉＬｉ））              （式２）
【００３３】
なお、γ線が散乱される確率pの算出方法は、式１及び式２を用いた上記の方法に限定されるものではない。別の算出方法として、物性情報取得装置３で取得した測定対象の物性情報を用い、乱数計算によって測定対象の物性情報を再現した条件でシミュレーションを行い、γ線が散乱される確率pを算出する方法がある。
【００３４】
同様に、式１及び式２を用いた上記の方法により、物性情報記憶部４から取得した物性情報に基づいて、測定対象内部の箇所毎にγ線が吸収される確率を算出することが可能である。その際は、測定対象を構成する元素がγ線を吸収する断面積を式１及び式２に適用する。同様に、γ線が散乱される確率pを算出するシミュレーションによっても、γ線が吸収される確率を算出することができる。
【００３５】
図５は、測定対象内部におけるγ線の散乱確率と吸収確率を示している。ここで、散乱確率とは、測定対象内部の放射性物質から放射されるγ線が測定対象内部で散乱される確率であり、吸収確率とは、測定対象内部の放射性物質から放射されるγ線が測定対象内部で吸収される確率である。図５において、縦軸は確率、横軸は放射線（γ線）が測定対象内部を進んだ距離（Ｌ）であり、実線Ｓは散乱確率、点線Ａは吸収確率、一点鎖線Ｄは散乱確率と吸収確率の差をそれぞれ示している。
【００３６】
図５に示すように、測定対象内部においてγ線が進んだ距離が長くなると、γ線は１００％散乱され、さらに距離が長くなるとγ線は１００％吸収される。このため、測定対象内部においてγ線が進んだ距離が長くなると、散乱確率と吸収確率はいずれも１になる。測定対象内部でγ線が１００％吸収されると、放射線検出器１はγ線を検出することができない。
【００３７】
測定対象内部のある箇所において、その位置でγ線が散乱される確率は、散乱確率と吸収確率の差（図４中、Ｄで示す）のような確率分布となる。従って、測定対象内部でγ線が散乱された箇所の位置情報は、散乱確率と吸収確率の差の確率分布を用いて推定することができる。測定対象が複数の元素の集合体で構成される場合には、各々の元素に対応する散乱確率と吸収確率の差の確率分布が用いられる。散乱確率と吸収確率の差の確率分布により推定された位置情報は、放射性物質の分布領域を限定するための重み付けに用いられる。
【００３８】
また、測定対象内部でγ線が散乱された場合には、コンプトン散乱によるγ線のエネルギー損失が起き、エネルギー損失後のγ線のエネルギーＥ´は、散乱される前のエネルギーＥ、電子の静止エネルギーＥ０、及び散乱された角度θにより、下の式３で示される。式３において、Ｅは散乱される前のγ線のエネルギー、Ｅ´はコンプトン散乱によるエネルギー損失後のγ線のエネルギー、θは放射性物質から放出されたγ線が測定対象内部で散乱された角度である。
【００３９】
Ｅ´＝Ｅ／（１＋Ｅ×（１−ｃｏｓθ）／Ｅ０）              （式３）
【００４０】
式３において、散乱される前のエネルギーＥは、測定対象の物性情報から推定したγ線核種から放出される放射線エネルギーから求められる。また、エネルギー損失後のγ線のエネルギーＥ´は、放射線検出器１により検出されたγ線のエネルギーであり、エネルギー情報として検出エネルギー記憶部２１に記憶されている。この式３により、放射性物質から放出されたγ線が測定対象内部で散乱された角度θが求められる。
【００４１】
実施の形態１に係るガンマカメラ１００の三次元分布演算装置７における処理の流れについて、図６のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１において、放射線検出器１により検出されたγ線のエネルギー情報を、検出エネルギー記憶部２１から取得する。続いてステップＳ２において、物性情報記憶部４から取得した測定対象の物性情報に基づいて、測定対象に存在する放射性核種（γ線核種）を推定する。さらにステップＳ３において、推定したγ線核種から放出される放射線エネルギーを算出する。
【００４２】
続いてステップＳ４において、ステップＳ１で取得したγ線のエネルギー情報と、ステップＳ３で算出した推定γ線核種から放出される放射線エネルギーを用い、放射性物質から放出されたγ線が測定対象内部で散乱された角度θを前述の方法で算出する。次にステップＳ５において、放射線検出器１により検出された一つのγ線の入射方向情報を、入射方向記憶部２２から取得する。
【００４３】
さらにステップＳ６において、ステップＳ４で算出された角度θと、ステップＳ５で取得したγ線の入射方向情報を用いて、放射性物質の分布領域を限定するための演算を行う。式３により計算された角度θと、放射線検出器１により取得したγ線の入射方向情報から求めた放射性物質の分布領域は、円錐形状となる。すなわち、ステップＳ６において、放射性物質の分布領域は、円錐形状の内部の領域に限定される。
【００４４】
続いてステップＳ７及びステップＳ８において、物性情報記憶部４から取得した測定対象の物性情報に基づいて、γ線の散乱確率と吸収確率を、前述の方法でそれぞれ算出する。最後にステップＳ９において、ステップＳ６において限定された放射性物質の分布領域に対し、ステップＳ７及びステップＳ８で算出した散乱確率と吸収確率による重み付けを前述の方法で行い、放射性物質の分布領域をさらに限定する。
【００４５】
なお、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１からステップＳ９までの処理の順番は、適宜入れ替えが可能である。ステップＳ１からステップＳ５の処理は、ステップＳ６の処理の前に行われていれば良く、ステップＳ１の処理をステップＳ２とステップＳ３の処理の後に行っても良い。同様に、ステップＳ７及びステップＳ８の処理は、ステップＳ９の処理の前に行われていれば良い。
【００４６】
以上のステップＳ１からステップＳ９の処理は、放射線検出器１のγ線センサが検出した一つのγ線に対して行われる。γ線センサが二つ以上のγ線を検出した場合は、それぞれのγ線によって演算された放射性物質の三次元濃度分布を重ね合わせることが可能となる。ガンマカメラ１００が複数のγ線を検出したときの放射性物質の三次元濃度分布の推定方法について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、ガンマカメラと測定対象が紙面に対し垂直方向に配置された状態を示し、図７（ｂ）は、ガンマカメラと測定対象が紙面に対し平行に配置された状態を示している。
【００４７】
図７（ａ）及び図７（ｂ）において、二点鎖線Ｔ１はガンマカメラ１００に検出された１つ目のγ線の軌跡、一点鎖線Ｔ２はガンマカメラ１００に検出された２つ目のγ線の軌跡を示し、Ａ１は１つ目のγ線から推定された放射性物質の分布領域、Ａ２は２つ目のγ線から推定された放射性物質の分布領域、さらに、Ａ３は２つのγ線から推定された放射性物質の分布領域を示している。
【００４８】
三次元分布演算装置７は、１つ目のγ線のエネルギー変化と方向変化の演算結果に基づいて放射性物質の分布領域を限定し（図６のステップＳ６）、さらに散乱確率と吸収確率による重み付けを行い（図６のステップＳ９）、放射性物質の分布領域Ａ１を推定する。同様に、２つ目のγ線によって分布領域Ａ２を推定し、これらの分布領域Ａ１、Ａ２を重ね合わせることにより、放射性物質の分布領域Ａ３を推定する。真に放射性物質が存在する領域では、それぞれのγ線から演算された放射性物質の分布領域の重なりが増える。すなわち、この重なりが多いほど、真の放射性物質の分布領域である確率が高くなり、三次元濃度分布の測定精度が向上する。
【００４９】
以上のように、実施の形態１に係るガンマカメラ１００によれば、γ線の入射方向情報とエネルギー情報、測定対象の物性情報、及び放射線検出器１の測定条件情報に基づいて、測定対象内部で散乱されたγ線のエネルギー変化と方向変化を計算し、放射性物質の分布領域を限定するようにしたので、物体内部で大部分のγ線が散乱される高密度物質が測定対象である場合も、放射性物質の三次元濃度分布を短時間で高感度に測定することが可能である。
【００５０】
また、測定対象の物性情報に基づいて算出した散乱確率と吸収確率による重み付けにより、放射性物質の分布領域をさらに限定するようにしたので、測定精度が高くなる。また、複数のγ線を検出した場合には、それぞれのγ線から推定した放射性物質の分布領域を重ね合わせることにより、さらに測定精度が向上する。
【００５１】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係るガンマカメラの構成図を示している。実施の形態２に係るガンマカメラ１００Ａは、上記実施の形態１に係るガンマカメラ１００に、測定対象の形状を取得する形状情報取得装置１４と、形状情報取得装置１４により取得された形状情報を記憶する形状情報記憶部１５とを付加したものである。形状情報取得装置１４としては、三次元形状測定装置、または輪郭形状測定装置等が用いられる。その他の構成については上記実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５２】
上記実施の形態１に係るガンマカメラ１００は、測定対象以外の領域からのγ線を含めて演算を行っている。これに対し、実施の形態２に係るガンマカメラ１００Ａの三次元分布演算装置７Ａは、形状情報記憶部１５から取得した測定対象の形状情報に基づいて、放射性物質の分布領域を補正することができる。具体的には、演算により得られた放射性物質の分布領域と、形状情報取得装置１４により取得した測定対象の形状情報とを比較し、測定対象以外の領域について演算した結果を取り除く。
【００５３】
実施の形態２に係るガンマカメラ１００Ａの三次元分布演算装置７Ａにおける処理の流れについて、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、図９のステップＳ１１からステップＳ１８の処理は、上記実施の形態１で説明した図６のフローチャートのステップＳ１からステップＳ８までの処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。図９のステップＳ１９では、ステップＳ１５で取得したγ線の入射方向情報、ステップＳ１７で算出したγ線の散乱確率、及びステップＳ１８で算出したγ線の吸収確率に基づいて、測定対象内部におけるγ線の散乱位置を推定する。
【００５４】
続いてステップＳ２０において、ステップＳ１６において限定された放射性物質の分布領域に対し、ステップＳ１９で推定したγ線の散乱位置による重み付けを上記実施の形態１と同様の方法で行い、放射性物質の分布領域をさらに限定する。次にステップＳ２１において、形状情報記憶部１５に記憶された測定対象の形状情報を取得する。最後にステップＳ２２において、ステップＳ２１で取得した測定対象の形状情報と、ステップＳ２０で限定した放射性物質の分布領域とを比較し、分布領域を補正する。
【００５５】
なお、ステップＳ１１からステップＳ２２までの処理の順番は、適宜入れ替えが可能である。ステップＳ１１からステップＳ１５の処理は、ステップＳ１６の処理の前に行われていれば良く、ステップＳ１１の処理をステップＳ１２とステップＳ１３の処理の後に行っても良い。また、ステップＳ２１の形状情報取得処理をステップＳ１６の処理の前に行い、測定対象以外の領域での放射性物質の三次元濃度分布の演算を行わないようにしてもよい。
【００５６】
実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、演算により得られた放射性物質の分布領域と、形状情報取得装置１４により取得した測定対象の形状情報を比較して分布領域の補正を行うようにしたので、測定対象以外の領域について演算した結果を取り除くことができ、測定精度が向上する。また、測定対象以外の領域での放射性物質の三次元濃度分布の演算を行わないようにできるため、上記実施の形態１よりも演算に要する時間を短縮することが可能となる。
【００５７】
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本願は、放射性物質の三次元濃度分布を測定するガンマカメラとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  放射線検出器、２  ガンマ線データ記憶部、３  物性情報取得装置、４  物性情報記憶部、５  測定条件取得装置、６  測定条件記憶部、７、７Ａ  三次元分布演算装置、８  表示部、１０  測定対象、１１  放射性物質、１２  直接成分、１３  散乱成分、１４  形状情報取得装置、１５  形状情報記憶部、２１  検出エネルギー記憶部、２２  入射方向記憶部、７０  処理回路、７１  プロセッサ、７２  メモリ、１００、１００Ａ  ガンマカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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