(57)【要約】【課題】ガンマ線の入射方向を全方位に亘って測定することが可能なガンマカメラを提供すること。【解決手段】第１のシンチレータユニット、第２のシンチレータユニット、第３のシンチレータユニット、および第４のシンチレータユニット、を有するガンマ線検出器と、前記ガンマ線検出器からの出力に基づいて、前記第１のシンチレータユニットから前記第４のシンチレータユニットにおける入射ガンマ線の発光量を求める発光量演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と、１次側シンチレータユニットの位置と、２次側シンチレータユニットの位置とから、入射ガンマ線の入射方向を求めるガンマ線入射方向演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と前記ガンマ線入射方向演算装置で求められた入射ガンマ線の入射方向から、放射性物質の放射能濃度分布を求める放射能汚染分布演算装置と、を備えているガンマカメラ。【選択図】図１
2020003325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシンチレータユニット、第２のシンチレータユニット、第３のシンチレータユニット、および第４のシンチレータユニット、を有するガンマ線検出器と、
前記ガンマ線検出器からの出力に基づいて、前記第１のシンチレータユニットから前記第４のシンチレータユニットにおける入射ガンマ線の発光量を求める発光量演算装置と、
前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と、１次ガンマ線を検出した１次側シンチレータユニットの位置と、２次ガンマ線を検出した２次側シンチレータユニットの位置とから、入射ガンマ線の入射方向を求めるガンマ線入射方向演算装置と、
前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と前記ガンマ線入射方向演算装置で求められた入射ガンマ線の入射方向から、放射性物質の放射能濃度分布を求める放射能汚染分布演算装置と、を備えているガンマカメラ。
【請求項２】
前記ガンマ線入射方向演算装置は、
前記第１のシンチレータユニットから前記第４のシンチレータユニットのうち、同時刻に二つのシンチレータユニットでガンマ線の入射が検出された場合、
エネルギーの小さい方のガンマ線を検出したシンチレータユニットを１次側シンチレータユニットとし、エネルギーの大きい方のガンマ線を検出したシンチレータユニットを２次側シンチレータユニットとすることを特徴とする請求項１に記載のガンマカメラ。
【請求項３】
前記ガンマ線入射方向演算装置は、
前記１次側シンチレータユニットで検出された１次ガンマ線のエネルギーと、前記２次側シンチレータユニットで検出された２次ガンマ線のエネルギーとから、コンプトン散乱の散乱角を求め、
このコンプトン散乱の散乱角に基づいて、入射ガンマ線の入射方向を求めることを特徴とする請求項２に記載のガンマカメラ。
【請求項４】
前記第１のシンチレータユニット、前記第２のシンチレータユニット、前記第３のシンチレータユニット、および前記第４のシンチレータユニットは、それぞれが、シンチレータと、光ファイバーケーブルと、受光素子とを有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガンマカメラ。
【請求項５】
前記第１のシンチレータユニット、前記第２のシンチレータユニット、前記第３のシンチレータユニット、および前記第４のシンチレータユニットは、それぞれが、シンチレータと、ライトガイドと、光ファイバーケーブルと、受光素子とを有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガンマカメラ。
【請求項６】
前記第１のシンチレータユニット、前記第２のシンチレータユニット、前記第３のシンチレータユニット、および前記第４のシンチレータユニットは、それぞれが、シンチレータと、光電子増倍管とを有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１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、ガンマ線の飛来方向を測定し、放射能物質による汚染分布を得ることができるガンマカメラに関連する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の事故等により、放射性物質が漏洩した場合、放射性物質の汚染範囲と放射能レベルの空間分布を把握したうえで、除染を進めていく必要が生じる。放射性物質の空間分布を測定するには、放射性物質の分布状況を、広範囲に亘って、一度に、測定できるガンマカメラが一般的に使用されている（例えば、特許文献１〜特許文献９を参照）。
【０００３】
ガンマカメラは、ガンマ線の飛来方向を測定する放射線検出器であり、ピンホール方式、コンプトン方式などが採用されている。何れの方式でも、ガンマ線の入射ベクトルを求めるためには、シンチレータ、半導体検出器などで、ガンマ線が相互作用を起こした位置の情報を得る必要がある。
【０００４】
ガンマカメラで位置情報を得る方式には、ピクセル型半導体検出器を用いる方式（例えば、特許文献１を参照）、ピクセル状に配置されたシンチレータを用いる方式（例えば、特許文献２を参照）、シンチレータにマイクロレンズアレイを組合せ、シンチレータの発光位置を得る方式（例えば、特許文献３を参照）などが知られている。
【０００５】
また、線源の入射方向の平面分布だけではなく、奥行も含めた３次元分布を得るためには、複数のガンマカメラを用いて複眼による視差を用いる方式（例えば、特許文献４を参照）、１つのコンプトンカメラ内で放射線検出素子の配置を工夫し、その視差を用いて最尤推定期待値最大化演算によって３次元分布を得る方式（例えば、特許文献２を参照）などが考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−２６５２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−８５４１８号公報
【特許文献３】特開２０１６−２２３９９７号公報
【特許文献４】特開２０１７−２６５２６号公報
【特許文献５】特開２００３−１３０８１９号公報
【特許文献６】国際公開第２００９/０５１０５３号
【特許文献７】特開２００４−８５２５０号公報
【特許文献８】特開２０１６−２０８３２号公報
【特許文献９】特開２０１４−１２２８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらのガンマカメラにおける課題は以下のとおりである。ピンホールカメラ方式の場合、ガンマ線の入射方向は、放射線検出器から見てピンホールの方向に限られるため、ガンマカメラの視野角は、放射線検出器とピンホールの幾何学的関係により決まる。この視野角は、ピンホール方式のガンマカメラの性質上、前方に限定されている。  
【０００８】
一方、コンプトン方式の場合は、ガンマカメラ内でのガンマ線の散乱を利用しているため、ピンホールが不要となり、ピンホールカメラよりも広い視野角を得ることが可能であ
る。しかし、１つのガンマカメラ内で、吸収体用および散乱体用の２種類の放射線検出素子を用いるため、放射線検出素子の幾何学的な配置により、視野角が限定されている。
【０００９】
これらのことから、コンプトン方式のガンマカメラであっても、カメラの視野角が限定されてくる。このため、放射線源の分布を、ガンマカメラの周囲の全方位に亘って観測する場合には、例えば、ガンマカメラを回転させながら測定を繰り返す必要があった。
【００１０】
本願は、ガンマカメラにおける上記のような課題を解決するためになされたものである。すなわち、ガンマカメラを回転させながら測定することなく、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って測定することが可能なガンマカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願に関わるガンマカメラは、第１のシンチレータユニット、第２のシンチレータユニット、第３のシンチレータユニット、および第４のシンチレータユニット、を有するガンマ線検出器と、前記ガンマ線検出器からの出力に基づいて、前記第１のシンチレータユニットから前記第４のシンチレータユニットにおける入射ガンマ線の発光量を求める発光量演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と、１次ガンマ線を検出した１次側シンチレータユニットの位置と、２次ガンマ線を検出した２次側シンチレータユニットの位置とから、入射ガンマ線の入射方向を求めるガンマ線入射方向演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と前記ガンマ線入射方向演算装置で求められた入射ガンマ線の入射方向から、放射性物質の放射能濃度分布を求める放射能汚染分布演算装置と、を備えているものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願に関わるガンマカメラは、第１のシンチレータユニット、第２のシンチレータユニット、第３のシンチレータユニット、および第４のシンチレータユニット、を有するガンマ線検出器と、前記ガンマ線検出器からの出力に基づいて、前記第１のシンチレータユニットから前記第４のシンチレータユニットにおける入射ガンマ線の発光量を求める発光量演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と、１次ガンマ線を検出した１次側シンチレータユニットの位置と、２次ガンマ線を検出した２次側シンチレータユニットの位置とから、入射ガンマ線の入射方向を求めるガンマ線入射方向演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と前記ガンマ線入射方向演算装置で求められた入射ガンマ線の入射方向から、放射性物質の放射能濃度分布を求める放射能汚染分布演算装置と、を備えていることにより、測定する際にガンマカメラを回転させる必要がなく、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に関わるガンマカメラの全体構成を示している図である。
【図２】実施の形態１に関わるシンチレータユニットの構成を示している図である。
【図３】発光量演算装置の役割を説明するための図である。
【図４】コンプトン散乱における、入射ガンマ線（１次ガンマ線）のエネルギーと散乱ガンマ線（２次ガンマ線）のエネルギーとの関係を説明するための図である。
【図５】演算装置７０が、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って得る際の手順を示すフロー図である。
【図６】第１のシンチレータｓ１に入射したガンマ線がコンプトン散乱を起こす様子を示している第１の模式図である。
【図７】第１のシンチレータｓ１に入射したガンマ線がコンプトン散乱を起こす様子を示している第２の模式図である。
【図８】第１のシンチレータｓ１に入射したガンマ線の入射方向を説明するために、第１の円錐ｆ（ｇ１）と第２の円錐ｆ（ｇ２）を合成した図である。
【図９】第２のシンチレータｓ２に入射したガンマ線の入射方向を説明するために、第１の円錐ｆ（ｇ１）と第２の円錐ｆ（ｇ２）を合成した図である。
【図１０】実施の形態２に関わるガンマカメラの全体構成を示している図である。
【図１１】実施の形態２に関わるシンチレータユニットの構成を示している図である。
【図１２】実施の形態３に関わるガンマカメラの全体構成を示している図である。
【図１３】実施の形態３に関わるシンチレータユニットの構成を示している図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願の実施の形態に関わるガンマカメラについて、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズと縮尺は、それぞれ独立している。例えば、構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズと縮尺が異なっている場合もある。また、ガンマカメラは、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
【００１５】
実施の形態１．  
図１は、実施の形態１における、ガンマカメラ１００の構成を示している図である。本実施の形態におけるガンマカメラ１００は、ガンマ線検出器１０、演算装置７０などを備えている。ガンマ線検出器１０は、第１のシンチレータユニットｓｕ１、第２のシンチレータユニットｓｕ２、第３のシンチレータユニットｓｕ３、第４のシンチレータユニットｓｕ４、遮光ケース５０、などから構成されている。演算装置７０は、発光量演算装置６１、ガンマ線入射方向演算装置６２、放射能汚染分布演算装置６３、記憶装置６４、ＣＰＵ（ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ）６５などから構成されている。
【００１６】
第１のシンチレータユニットｓｕ１は、第１のシンチレータｓ１、光ファイバーケーブル３１、受光素子５１および信号ケーブル４５から構成されている。第２のシンチレータユニットｓｕ２は、第２のシンチレータｓ２、光ファイバーケーブル３２、受光素子５２、および信号ケーブル４６から構成されている。第３のシンチレータユニットｓｕ３は、第３のシンチレータｓ３、光ファイバーケーブル３３、受光素子５３および信号ケーブル４７から構成されている。第４のシンチレータユニットｓｕ４は、第４のシンチレータｓ４、光ファイバーケーブル３４、受光素子５４および信号ケーブル４８から構成されている。
【００１７】
光ファイバーケーブル３１〜光ファイバーケーブル３４は、対応する第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４が発するシンチレーション光を、受光素子に伝送する。受光素子５１〜受光素子５４は、対応する光ファイバーケーブル３１〜光ファイバーケーブル３４によって伝送されたシンチレーション光を受光し、電気信号を、信号ケーブルを通じて出力する。発光量演算装置６１は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４（受光素子５１〜受光素子５４）からの出力を基に、演算によって、対応するシンチレータの内部での発光量を求める。また、発光量演算装置６１は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４からの出力を基に、どのシンチレータで発光したかを検知して、発光位置を求める。
【００１８】
ガンマ線入射方向演算装置６２は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４の発光量、および第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４の幾何学的条件から、ガンマ線の入射方向を求める。放射能汚染分布演算装置６３は、ガンマ線の入射方向から測定対象としている放射性物質の放射能濃
度分布を求める。放射線検出素子としてシンチレータを使うことから、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４は、遮光された遮光ケース５０の内側に固定配置されており、光ファイバーケーブル３１〜光ファイバーケーブル３４についても遮光された被覆に覆われている。なお、同図では、シンチレータを４つのみ示しているが、本実施の形態では、最低限４つのシンチレータを用いればよく、５つ以上となっても良い。
【００１９】
演算装置７０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアとファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置６４に格納される。ＣＰＵ６５（処理回路）は、記憶装置６４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、演算装置７０は、各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するための記憶装置６４を備える。
【００２０】
また、これらのプログラムは、演算装置７０の手順と方法を、コンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、記憶装置６４とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ 
Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒ
ＯＭ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
【００２１】
図２は、本実施の形態におけるガンマ線検出器１０の構成を示している。４つ以上のシンチレータユニットを組合せて、ガンマカメラを構成している。第１のシンチレータｓ１、第２のシンチレータｓ２、第３のシンチレータｓ３、および第４のシンチレータｓ４は、正四面体の頂点に配置されていると、後の計算が容易になるので、望ましい。本実施の形態では、第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４から、対応する光ファイバーケーブル３１〜光ファイバーケーブル３４に、シンチレーション光を伝送させている。第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４が、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４におけるシンチレータとなる。
【００２２】
次に、図３を用いて、実施の形態１におけるガンマカメラの基本的な動作を説明する。同図は、第１のシンチレータｓ１でコンプトン散乱が起き、第２のシンチレータｓ２で光電吸収が起きていることを表している。以下、外部から飛来したガンマ線（１次ガンマ線）が最初に入射した第１のシンチレータｓ１を１次側シンチレータ（または入射側シンチレータ）、入射ガンマ線２によって生じた散乱ガンマ線３（または２次ガンマ線）が入射した第２のシンチレータｓ２を２次側シンチレータ（または散乱側シンチレータ）とする。放射性物質１から放出されたガンマ線が第１のシンチレータｓ１に入射すると、コンプトン散乱が起きる。
【００２３】
コンプトン散乱の結果、第１のシンチレータｓ１（１次側シンチレータ）にエネルギーが付与されることで、シンチレーション光が発生する。なお、シンチレータへのエネルギー付与は、コンプトン散乱により生じた反跳電子がシンチレータ中を走行し、電子がシンチレータへエネルギーを付与することで行われる。一般的に、固体（シンチレータ）の内部における電子の飛程は、シンチレータの大きさに比べて十分に短いため、電子のエネルギーは、シンチレータ（固体）の内部に全て付与される。
【００２４】
第１のシンチレータｓ１（１次側シンチレータ）で発生したシンチレーション光は、光ファイバーケーブル３１を伝って受光素子５１に入射し、受光素子５１で光量に応じた電気信号に変換される。一方、第２のシンチレータｓ２（２次側シンチレータ）で発生した
シンチレーション光は、光ファイバーケーブル３２を伝って受光素子５２に入射し、受光素子５２で光量に応じた電気信号に変換される。それぞれの受光素子から出力された電気信号は、信号ケーブルを経由して、発光量演算装置６１に入力される。
【００２５】
第１のシンチレータユニットｓｕ１（１次側シンチレータユニットまたは入射側シンチレータユニット）で発生したシンチレーション光は、第２のシンチレータユニットｓｕ２（２次側シンチレータユニットまたは散乱側シンチレータユニット）で発生したシンチレーション光よりも、早く、発光量演算装置６１に到達するが、その差が極めて僅かであるため、シンチレーション光は、同時刻に到達するとみなすことができる。ここで、第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４の発光量は、シンチレータに付与されたガンマ線のエネルギーに比例するため、受光素子から出力される電気信号の大きさは、それぞれのシンチレータに付与されたガンマ線のエネルギーに比例する。
【００２６】
発光量演算装置６１の出力は、ガンマ線入射方向演算装置６２に入力される。ガンマ線入射方向演算装置６２では、コンプトン散乱の理論式を基に、第１のシンチレータｓ１（１次側シンチレータ）に飛来した入射ガンマ線２の入射方向を算出する。ガンマ線入射方向演算装置６２での演算は、一般的なコンプトンカメラで行われている演算である（例えば、特許文献１を参照）。図４は、ガンマ線のエネルギーと、コンプトン散乱の散乱角θとの関係を示している。
【００２７】
同図の式（１）は、ガンマ線が１次側シンチレータ（第１のシンチレータｓ１）でコンプトン散乱を起こした場合における、入射ガンマ線２のエネルギー、散乱ガンマ線３（２次ガンマ線）のエネルギー、およびコンプトン散乱の散乱角θとの関係を表している。このうち、散乱ガンマ線３（２次ガンマ線）のエネルギーは、２次側シンチレータ（第２のシンチレータｓ２）の付与エネルギーから求まり、入射ガンマ線２のエネルギーは、第１のシンチレータｓ１の付与エネルギーと第２のシンチレータｓ２の付与エネルギーの合計から求まる。よって、コンプトン散乱の散乱角θ以外の変数が既知となるため、式（１）からコンプトン散乱の散乱角θが求まる。
【００２８】
図５は、演算装置７０が、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って得る際の手順を示すフロー図である。ガンマ線検出器１０にガンマ線が飛来すると第１のシンチレータから第４のシンチレータのどこかで発光が生じる（ステップＳＴ０１）。それぞれのシンチレータからの信号を基に、発光量演算装置６１は、発光量（ガンマ線のエネルギー）を演算する（ステップＳＴ０２）。ガンマ線入射方向演算装置６２は、発光量演算装置６１の演算結果をもとに、１次側シンチレータと２次側シンチレータを求める（ステップＳＴ０３）。ガンマ線入射方向演算装置６２は、さらに、１次側シンチレータユニットで検出された入射ガンマ線のエネルギーと、２次側シンチレータユニットで検出された散乱ガンマ線のエネルギーとから、コンプトン散乱の散乱角を求め、このコンプトン散乱の散乱角に基づいて、入射ガンマ線の入射方向を求める（ステップＳＴ０４）。発光量演算装置６１で求められた入射ガンマ線の発光量とガンマ線入射方向演算装置６２で求められた入射ガンマ線の入射方向から、放射能汚染分布演算装置は放射性物質の放射能濃度分布を求める（ステップＳＴ０５）。
【００２９】
次に、入射ガンマ線の入射方向の求め方を詳細に説明する。図６は、演算により求まる、ガンマ線の入射方向に関わる第１の円錐を示している。第１のイベントが起こった時、第１のシンチレータｓ１と第２のシンチレータｓ２が光ったとする。第１のシンチレータｓ１と第２のシンチレータｓ２では、同時に発光が起こるので、発光量（エネルギー）の小さかった方のシンチレータを、１次側シンチレータ（入射側シンチレータ）とし、発光量（エネルギー）の大きかった方のシンチレータを、２次側シンチレータ（散乱側シンチレータ）とする。第１のシンチレータｓ１が１次側シンチレータであり、第２のシンチレ
ータｓ２が２次側シンチレータとなっている場合、ガンマ線ｇ１の入射方向は、円錐ｆ（ｇ１）の円錐面上となる。
【００３０】
図７は、演算により求まる、ガンマ線の入射方向に関わる第２の円錐を示している。第２のイベントが起こった時、第１のシンチレータｓ１と第３のシンチレータｓ３が光ったとする。同図に示したように、飛来した入射ガンマ線２の大きさによっては、第１のシンチレータｓ１が１次側シンチレータ（入射側シンチレータ）であり、第３のシンチレータs３が２次側シンチレータ（散乱側シンチレータ）となる。この場合、ガンマ線ｇ２の入
射方向は、円錐ｆ（ｇ２）２の円錐面上となる。円錐ｆ（ｇ１）の頂角と、円錐ｆ（ｇ２）の頂角は、コンプトン散乱の散乱角θと等しい
【００３１】
図８は、図６で示した円錐ｆ（ｇ１）と図７で示した円錐ｆ（ｇ２）を合成した図である。ガンマ線の入射方向を表す２つの円錐は、理想的には１つの直線において接するため、この直線の方向が、入射ガンマ線の入射方向となる。このようにして、本実施の形態におけるガンマカメラは、入射ガンマ線の入射方向を求めることが出来る。次に、放射能汚染分布演算装置６３において、発光量演算装置６１で求められた入射ガンマ線の発光量と、ガンマ線入射方向演算装置６２で求められた入射ガンマ線の入射方向から、測定対象における放射能濃度の分布を求める。
【００３２】
一方で、本実施の形態におけるガンマカメラは、コリメータ、ピンホール等の遮蔽を持たないため、図９に示す様に、第２のシンチレータｓ２が１次側シンチレータ（入射側シンチレータ）となる場合が発生する。この場合も、第２のシンチレータs２以外のいずれ
かのシンチレータが２次側シンチレータ（散乱側シンチレータ）となる事によって、入射ガンマ線２の入射方向を得ることができる。すなわち、ここでは、第２のシンチレータｓ２が１次側シンチレータであり、第１のシンチレータｓ１が２次側シンチレータとなっている場合、ガンマ線ｇ１の入射方向は、円錐ｆ（ｇ１）の円錐面上となる。一方、第２のシンチレータｓ２が１次側シンチレータであり、第４のシンチレータs４が２次側シンチ
レータである場合、ガンマ線ｇ２の入射方向は、円錐ｆ（ｇ２）２の円錐面上となる。このとき、入射ガンマ線の入射方向を表す２つの円錐は、理想的には１つの直線において接するため、この直線の方向が入射ガンマ線の入射方向となる。
【００３３】
この様に、本実施の形態におけるガンマカメラでは、ガンマカメラを構成する４つ以上のシンチレータのうち、いずれか一つが１次側シンチレータ（入射側シンチレータ）となることが出来る。また、いずれか一つが２次側シンチレータ（散乱側シンチレータ）となることが出来る。１次側シンチレータ１つあたりの視野角は、第１のシンチレータと第２のシンチレータとの幾何学的条件により限定されている。４つ以上のシンチレータの中から、１次側シンチレータを自由に選択できるため、ガンマ線検出器１０（ガンマカメラ）を回転させること無く、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って得ることが出来る。換言すれば、コンプトン散乱を起こすシンチレータと全エネルギー吸収を起こすシンチレータの組合せを自由に選択することが出来るため、ガンマ線検出器１０（ガンマカメラ）を回転させながら測定する必要がなくなり、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って得ることが可能となる。
【００３４】
すなわち、本実施の形態に関わるガンマカメラは、４つ以上のシンチレータと、シンチレータが発するシンチレーション光を伝送するため、シンチレータに光学結合された光ファイバーケーブルと、光ファイバーケーブルによって伝送されたシンチレーション光を受光し電気信号を出力する受光素子と、それぞれのシンチレータからの出力を基に演算によって、それぞれのシンチレータ内での発光量を求める発光量演算装置と、それぞれのシンチレータの発光位置からガンマ線の入射方向を求めるガンマ線入射方向演算装置と、ガンマ線の入射方向から測定対象における放射性物質の放射能濃度分布を求める放射能汚染分
布演算装置を備え、散乱体と吸収体の組合せを自由に選択することで、ガンマ線検出器１０（ガンマカメラ）を回転させること無く、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って得ることを特徴とするものである。
【００３５】
本実施の形態に関わるガンマカメラによれば、ガンマカメラを構成するシンチレータのいずれか一つが散乱体となることが出来る。散乱体１つあたりの視野角は、散乱体（１次側シンチレータ）と吸収体（２次側シンチレータ）との幾何学的条件により限定されるが、散乱体を自由に選択できるため、ガンマカメラを回転させること無く、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って得ることが出来る。ガンマカメラを構成する複数のシンチレータの中から、ガンマ線の散乱体と吸収体の組合せを自由に選択することで、ガンマカメラを回転させること無く、全方位に亘ってガンマ線の入射方向を得る。
【００３６】
したがって、本願に関わるガンマカメラは、第１のシンチレータユニット、第２のシンチレータユニット、第３のシンチレータユニット、および第４のシンチレータユニット、を有するガンマ線検出器と、前記ガンマ線検出器からの出力に基づいて、前記第１のシンチレータユニットから前記第４のシンチレータユニットにおける入射ガンマ線の発光量を求める発光量演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と、１次ガンマ線を検出した１次側シンチレータユニットの幾何学的位置と、２次ガンマ線を検出した２次側シンチレータユニットの幾何学的位置とから、入射ガンマ線の入射方向を求めるガンマ線入射方向演算装置と、前記発光量演算装置で求められた入射ガンマ線の発光量と前記ガンマ線入射方向演算装置で求められた入射ガンマ線の入射方向から、放射性物質の放射能濃度分布を求める放射能汚染分布演算装置と、を備えているものである。
【００３７】
実施の形態２．
図１０は、実施の形態２における、ガンマカメラ１００の構成を示している図である。本実施の形態におけるガンマカメラ１００は、ガンマ線検出器１０、演算装置７０などを備えている。ガンマ線検出器１０は、第１のシンチレータユニットｓｕ１、第２のシンチレータユニットｓｕ２、第３のシンチレータユニットｓｕ３、第４のシンチレータユニットｓｕ４、遮光ケース５０、などから構成されている。演算装置７０は、発光量演算装置６１、ガンマ線入射方向演算装置６２、放射能汚染分布演算装置６３、記憶装置６４、ＣＰＵ６５などから構成されている。
【００３８】
第１のシンチレータユニットｓｕ１は、第１のシンチレータｓ１、ライトガイド２１、光ファイバーケーブル３１、受光素子５１および信号ケーブル４５から構成されている。第２のシンチレータユニットｓｕ２は、第２のシンチレータｓ２、ライトガイド２２、光ファイバーケーブル３２、受光素子５２および信号ケーブル４６から構成されている。第３のシンチレータユニットｓｕ３は、第３のシンチレータｓ３、ライトガイド２３、光ファイバーケーブル３３、受光素子５３および信号ケーブル４７から構成されている。第４のシンチレータユニットｓｕ４は、第４のシンチレータｓ４、ライトガイド２４、光ファイバーケーブル３４、受光素子５４および信号ケーブル４８から構成されている。
【００３９】
ライトガイド２１〜ライトガイド２４、および光ファイバーケーブル３１〜光ファイバーケーブル３４は、対応する第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４が発するシンチレーション光を、受光素子に伝送する。受光素子５１〜受光素子５４は、対応する光ファイバーケーブル３１〜光ファイバーケーブル３４によって伝送されたシンチレーション光を受光し、信号ケーブルを経由して電気信号を出力する。発光量演算装置６１は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４（受光素子５１〜受光素子５４）からの出力を基に、演算によって、対応するシンチレータ内での発光量を求める。また、発光量演算装置６１は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４からの出力を基に、どのシンチレータで発光したかを検知して
、発光位置を求める。
【００４０】
ガンマ線入射方向演算装置６２は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４の発光量、および第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４の幾何学的条件からガンマ線の入射方向を求める。放射能汚染分布演算装置６３は、ガンマ線の入射方向から測定対象としている放射性物質の放射能濃度分布を求める。放射線検出素子としてシンチレータを使うことから、第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４、およびライトガイド２１〜２４は、遮光された遮光ケース５０の内側に配置されており、光ファイバーケーブル３１〜光ファイバーケーブル３４についても遮光された被覆に覆われている。なお、同図では、シンチレータを４つのみ示しているが、本実施の形態では、最低限４つのシンチレータを用いればよく、５つ以上となっても良い。
【００４１】
図１１は、本実施の形態におけるガンマ線検出器１０の構成を示している。４つ以上のシンチレータユニットを組合せて、ガンマカメラを構成している。第１のシンチレータｓ１、第２のシンチレータｓ２、第３のシンチレータｓ３、および第４のシンチレータｓ４は、正四面体の頂点に配置されていると、後の計算が容易になるので、望ましい。本実施の形態では、シンチレータにガンマ線が入射し、相互作用を起こした際のシンチレーション光を、対応するライトガイド２１〜ライトガイド２４を経由して、光ファイバーケーブルに、伝送させている。第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４が、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４におけるシンチレータとなる。演算装置７０（発光量演算装置６１、ガンマ線入射方向演算装置６２、放射能汚染分布演算装置６３、記憶装置６４、およびＣＰＵ６５ ）の機能は、実施の形態１と同様
である。
【００４２】
実施の形態３．
図１２は、実施の形態３における、ガンマカメラ１００の構成を示している図である。本実施の形態におけるガンマカメラ１００は、ガンマ線検出器１０、演算装置７０などを備えている。ガンマ線検出器１０は、第１のシンチレータユニットｓｕ１、第２のシンチレータユニットｓｕ２、第３のシンチレータユニットｓｕ３、第４のシンチレータユニットｓｕ４、遮光ケース５０、などから構成されている。演算装置７０は、発光量演算装置６１、ガンマ線入射方向演算装置６２、放射能汚染分布演算装置６３、記憶装置６４、ＣＰＵ６５などから構成されている。
【００４３】
第１のシンチレータユニットｓｕ１は、第１のシンチレータｓ１、光電子増倍管４１、および信号ケーブル４５から構成されている。第２のシンチレータユニットｓｕ２は、第２のシンチレータｓ２、光電子増倍管４２、および信号ケーブル４６から構成されている。第３のシンチレータユニットｓｕ３は、第３のシンチレータｓ３、光電子増倍管４３、および信号ケーブル４７から構成されている。第４のシンチレータユニットｓｕ４は、第４のシンチレータｓ４、光電子増倍管４４、および信号ケーブル４８から構成されている。
【００４４】
光電子増倍管４１〜光電子増倍管４４は、シンチレータにガンマ線が入射し、相互作用を起こした際のシンチレーション光を電気信号に変換する。信号ケーブル４５〜信号ケーブル４８は、対応する光電子増倍管４１〜光電子増倍管４４が出力する電気信号を、発光量演算装置６１に伝送する。発光量演算装置６１は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４（光電子増倍管４１〜光電子増倍管４４）からの出力を基に、演算によって、対応するシンチレータ内での発光量を求める。また、発光量演算装置６１は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４からの出力を基に、どのシンチレータで発光したかを検知して、発光位置を求める。
【００４５】
ガンマ線入射方向演算装置６２は、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４の発光量、および第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４の幾何学的条件から入射ガンマ線の入射方向を求める。放射能汚染分布演算装置６３は、入射ガンマ線の入射方向から測定対象としている放射性物質の放射能濃度分布を求める。放射線検出素子としてシンチレータを使うことから、第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４は、遮光された遮光ケース５０の内側に配置されている。なお、同図では、シンチレータを４つのみ示しているが、本実施の形態では、最低限４つのシンチレータを用いればよく、５つ以上となっても良い。
【００４６】
図１３は、本実施の形態におけるシンチレータユニットの構成を示している。４つ以上のシンチレータユニットを組合せて、ガンマカメラを構成している。第１のシンチレータｓ１、第２のシンチレータｓ２、第３のシンチレータｓ３、および第４のシンチレータｓ４が、正四面体の頂点に配置されていると、後の計算が容易になるので、望ましい。本実施の形態では、シンチレータに光電子増倍管を光学結合している。シンチレータにガンマ線が入射し、相互作用を起こした際のシンチレーション光の光量を光電子増倍管で電気信号に変換し、発光量演算装置６１に入力する。第１のシンチレータｓ１〜第４のシンチレータｓ４が、第１のシンチレータユニットｓｕ１〜第４のシンチレータユニットｓｕ４におけるシンチレータとなる。演算装置７０（発光量演算装置６１、ガンマ線入射方向演算装置６２、放射能汚染分布演算装置６３、記憶装置６４、およびＣＰＵ６５ ）の機能は
、実施の形態１と同様である。
【００４７】
一般にガンマカメラは、ガンマカメラを構成する複数のシンチレータの中で、ガンマ線の散乱体と吸収体があらかじめ決まっているため、視野角が限定されており、ガンマ線の入射方向を全方位に亘って一度に測定することが出来なかった。本実施の形態によるガンマカメラでは、シンチレーション光を光ファイバーケーブルで伝送しないため、集光効率の損失が少ない利点がある。ガンマ線のエネルギー測定における、エネルギー分解能が向上する利点があることにより、ガンマ線の入射方向の測定精度を向上することが可能となる。
【００４８】
本実施の形態に関わるガンマカメラは、シンチレータと光電子増倍管を光学結合し、発光量に応じた電気信号を伝送することを特徴とするものである。シンチレーション光を光ファイバーケーブルで伝送しないため、集光効率の損失が少ない利点があり、ガンマ線のエネルギー測定における、エネルギー分解能が向上する利点がある。これにより、ガンマ線の入射方向の測定精度を向上することが可能となる。
【００４９】
本願は、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。
【符号の説明】
【００５０】
１  放射性物質、２  入射ガンマ線、３  散乱ガンマ線、１０  ガンマ線検出器、２１  ライトガイド、２２  ライトガイド、２３  ライトガイド、２４  ライトガイド、３１  光ファイバーケーブル、３２  光ファイバーケーブル、３３  光ファイバーケーブル、３４  光ファイバーケーブル、４１  光電子増倍管、４２  光電子増倍管、４３  光電子増倍管、４４  光電子増倍管、４５  信号ケーブル、４６  信号ケーブル、４７  信号ケー
ブル、４８  信号ケーブル、５０  遮光ケース、５１  受光素子、５２  受光素子、５３
受光素子、５４  受光素子、６１  発光量演算装置、６２  ガンマ線入射方向演算装置、６３  放射能汚染分布演算装置、６４  記憶装置、６５  ＣＰＵ、７０  演算装置、１００  ガンマカメラ、ｓ１  第１のシンチレータ、ｓ２  第２のシンチレータ、ｓ３  第３のシンチレータ、ｓ４  第４のシンチレータ、ｓｕ１  第１のシンチレータユニット、ｓｕ２  第２のシンチレータユニット、ｓｕ３  第３のシンチレータユニット、ｓｕ４  第４のシンチレータユニット、θ  コンプトン散乱の散乱角
【図１】
2020003325.tif 000003
【図２】
2020003325.tif 000004
【図３】
2020003325.tif 000005
【図４】
2020003325.tif 000006
【図５】
2020003325.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020003325.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020003325.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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