(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源より放射された放射線を放射線検出器によって検出して電気信号に変換すると共に、放射線のエネルギーに比例した波高パルス信号としての有効な放射線検出信号を計数記憶する放射線計数装置において、有効な放射線検出信号が入力される毎に、その間の放射線検出時間に基づく情報を用いて予め決められた手順によって有効な放射線検出信号の加算値を決定する第１加算値決定手段と、この第１加算値決定手段により得られる加算値を積算して有効な放射線検出信号の計数値を記憶する第１計数値記憶手段と、前記有効な放射線検出信号が入力される毎に、その間の放射線検出時間に基づく情報を用いて予め決められた手順によって統計誤差値を得るための加算値を決定する第２加算値決定手段と、この第２加算値決定手段により得られる加算値を積算して前記第１計数値記憶手段により得られる計数値を評価する統計誤差値を記憶する第２計数値記憶手段を具備することを特徴とする放射線計数装置。
【請求項２】
放射線源と放射線検出器との間に測定対象物である移動物質を配置して前記放射線源から前記移動物質を透過して来た放射線を前記放射線検出器により検出して電気信号に変換すると共に、放射線のエネルギーに比例した波高パルス信号として有効な放射線検出信号を計数して記憶する放射線計数装置において、有効な放射線検出信号を入力する毎に当該有効な放射線検出信号とその一つ前の有効な放射線検出信号との間の実効測定時間の対数値と実時間の積を加算値と決定する加算値決定手段と、この加算値決定手段により得られる加算値を積算する計数値記憶手段とを具備することを特徴とする放射線計数装置。
【請求項３】
測定対象物である放射線放出物を含む移動物質からの放射線を放射線検出器により検出して電気信号に変換すると共に、放射線のエネルギーに比例した波高パルス信号として有効な放射線検出信号を計数して記憶する放射線計数装置において、有効な放射線検出信号を入力する毎に当該有効な放射線検出信号とその一つ前の有効な放射線検出信号との間の実時間を実効測定時間によって除算した値と前記移動物質の速度との積を加算値と決定する加算値決定手段と、この加算値決定手段により得られる加算値を積算する計数値記憶手段とを具備することを特徴とする放射線計数装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物の放射線を正しく測定するのに好適な放射線計数装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は放射線計数装置の従来例を示し、放射線計数装置１は、放射線検出器２と前置増幅器３と主増幅器４と波高弁別器５および計数記憶器６により構成される。
【０００３】
ここで、放射線検出器２は、放射性廃棄物等の放射線源７より放射された放射線８を検出する度に放射線８のエネルギーを電気信号に変換する。前置増幅器３は放射線検出器２から出力された電気信号を増幅する。主増幅器４は前置増幅器３により増幅された電気信号をさらに増幅すると共に、放射線８のエネルギーに比例した波高のパルス信号に変換する。このとき、前記パルス信号の時間幅より短い間隔で次の放射線が検出されると、二つのパルス信号が重なって、パルスの数が減ると共に、放射線のエネルギーに比例した波高ではなくなる場合がある。主増幅器４には、このようにして放射線８のエネルギーに比例した波高ではなくなったパルスを無効なパルスと判断する機能を持ったものもある。波高弁別器５は主増幅器４の出力パルスの波高が、一つあるいは複数の境界で区切られた範囲のいずれに属するかを弁別する。
【０００４】
この弁別が終了するまでに次のパルスが主増幅器４から出力された場合、波高弁別器５はそのパルスを無効なパルスとして無視する。また、波高弁別器５には、放射線８が放射線検出器２に検出された結果、主増幅器４から出力されるパルスが有効となる時間帯、すなわち、実効測定時間であるか、無効となる時間帯、すなわち、不感時間であるかの区別を示す信号を出力する機能があり、短時間内における実時間に対するそれらの時間帯の比率の表示等を行う機能もある。
【０００５】
ここで、上記する不感時間と実効測定時間について、一般的に説明すると、ほとんど全ての検出器では、二つの事象が２個の分離したパルスとして記録されるために必要な最小の時間がある。この最小の分離時間を計数装置の不感時間（ｄｅａｄ  ｔｉｍｅ）と呼んでいる。放射性崩壊のランダムな性質によって、ある事象が前の事象のすぐ後に起きること、それは記録できないで失われてしまうことになる。
【０００６】
計数装置の不感時間の振舞に関し、「まひ型（ｐａｒａｌｙｓａｂｌｅ）」と「非まひ型（ｎｏｎｐａｒａｌｙｓａｂｌｅ）」の二つのモデルがよく用いられている。
【０００７】
まず、「まひ型」について図９に従って説明する。
【０００８】
入力パルスに時間巾があって図９に示すように２つ以上が重なり合って（これをパルスアップと言う）いずれも無効となってしまう（波高情報が失われるため）場合、パルスの巾が不感時間となる。第１のパルスによる不感時間中に入力された第２のパルスにより、新たに不感時間が発生するため、これが連続すると回路はまひ状態となる。この場合、真の計数率をｎ、見かけの計数率（実測される計数率）をｍ、パルス巾をτとすると次の式（１）が示される。
【０００９】
【数１】
0003565973.tif 000002
【００１０】
一方、「非まひ型」について図１０に従って説明する。
【００１１】
有効な入力パルスの波高値をＡＤ変換等に要する時間中に入力した次のパルスを無効とする場合、不感時間はＡＤ変換等の所要時間であるが、無効となった第２のパルスはＡＤ変換されないため、新たな不感時間が発生せず、回路はまひしない。この場合、次の式（２）が成立する。
【００１２】
ｎ＝ｍ／（１−ｍτ）−−−−（２）
【００１３】
上記「まひ型」および「非まひ型」のいずれの場合もｍ／ｎ＝実効測定時間／実時間となる。
【００１４】
計数記憶器６は、波高弁別器５で区切られた波高範囲の一部または全ての範囲、すなわち、チャンネル毎に整数型の記憶器を具備し、主増幅器４および波高弁別器５のいずれにも有効と判断されたパルスが波高弁別器５により弁別された波高範囲のチャンネルの記憶器の記憶値に１を加算または記憶値から１を減算する。また、計数記憶器６は測定時間計数用の記憶器を別途具備し、測定開始からの経過時間を実時間および実効測定時間のいずれかまたは両方について計数する。計数記憶器６の記憶値は、計算機９に読込まれ、例えば、放射線検出信号の各チャンネルの計数値を実効測定時間の計数値で除することにより、各チャンネルにおける計数率を算出するなどのデータ処理や解析が行われる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記した放射線計数装置１では、次に説明するように正しい放射線の数が計数できないという問題がある。
【００１６】
まず、第一に、前述のように、従来の技術は実効測定時間内において検出された放射線の数を計数するものであり、計数値を実効測定時間で除して得られる計数率は、実効測定時間について平均計数率となる。従って、測定中に計数率の変化があり、放射線検出の時間間隔の期待値が変化し、それにより各時刻の近辺における短時間中の実効測定時間と実時間の比率が一定でなくなった場合、計数率は実時間についての平均と実効測定時間についての平均が異なった値となり、正確な実時間についての平均を得ることは難しい。
【００１７】
例えば、図８に示す放射線計数装置１による場合に、例えば、τ＝５０μｓｅｃの「まひ型」の不感時間があり、１０００秒間（実時間）の測定する場合を考える。
【００１８】
前半の５００秒間の真の計数率が１ｋｃｐｓ（毎秒１０００パルス）で、後半の５００秒間の真の計数率が１０ｋｃｐｓ（毎秒１００００パルス）であったとする。１０００秒間における真の平均計数率は、次の式（３）で示される。
【００１９】
（１ｋｃｐｓ×５００ｓｅｃ＋１０ｋｃｐｓ×５００ｓｅｃ）／１０００ｓｅｃ＝５．５ｋｃｐｓ−−−−（３）
【００２０】
ところが、実測によると、前半５００秒における実測計数値は、次の式（４）で示される。
【００２１】
【数２】
0003565973.tif 000003
【００２２】
また、実効測定時間は、次の式（５）で示される。
【００２３】
【数３】
0003565973.tif 000004
【００２４】
後半５００秒における実測計数値は、次の式（６）で示される。
【００２５】
【数４】
0003565973.tif 000005
【００２６】
また、実効測定時間は、次の式（７）で示される。
【００２７】
【数５】
0003565973.tif 000006
【００２８】
従って、１０００秒間では、計数値の合計は、次の式（８）で示される。
【００２９】
0003565973.tif 000007
さらに、実効測定時間の合計は、次の式（９）で示される。
全実効測定時間＝４７６＋３０３＝７７９（ｓｅｃ）−−−−（９）
従って、平均計数率は、次の式（１０）で示される。
平均計数率＝３５０８２６８／７７９＝約４５０４＝４．５ｋｃｐｓ−−−−（１０）
【００３０】
上記式（１０）で得られる平均計数率４．５ｋｃｐｓは式（３）で得られる真の計数率５．５ｋｃｐｓと一致しない。
【００３１】
ここで、前半５００秒について考察すると（実時間／実効測定時間）×計数値の式（１１）が得られる。
（５００／４７６）×４７５６１５＝約５０００００−−−−（１１）
また、後半５００秒について考察すると（実時間／実効測定時間）×計数値の式（１２）が得られる。
（５００／３０３）×３０３２６５３＝約５００００００−−−−（１２）
この値の合計値を全測定時間（実時間）で割ると次の式（１３）が得られる。
（５０００００＋５００００００）／１０００＝５５００＝５．５ｋｃｐｓ−−−−（１３）
【００３２】
従って、真の計数率と一致する。上記例では、各５００秒の期間の中で計数率変化は無いと仮定したためであり、実効測定時間が変化すれば正しい計数率をえることは難しい。
【００３３】
また、第二に、測定対象物を相対的に走査しながら測定する場合、測定時間内に走査速度の変化があると測定対象物の各位置毎の測定時間が一定でなくなり、計数率の時間積分値である計数値から求めた平均計数率からは、計数率の位置平均が得られない。
【００３４】
すなわち、例えば、計数率が濃度に比例する場合において、流量と濃度と計数との関係を考える。
【００３５】
まず、前半５００秒では、１ｌ／ｓｅｃ（流量）、１００ｇ／ｌ（濃度）、１００ｃｐｓ（計数）が得られ、続いて、後半５００秒では、２ｌ／ｓｅｃ（流量）、２００ｇ／ｌ（濃度）、２００ｃｐｓ（計数）が得られるとする。この場合、１０００秒平均は１．５ｌ／ｓｅｃ（流量）、１５０ｇ／ｌ（濃度）、１５０ｃｐｓ（計数）となり、次の式（１４）と式（１５）が得られる。
【００３６】
真の全溶質量＝（５００×１×１００＋５００×２×２００）＝２５０００（ｇ）−−−−（１４）
平均計数率による全溶質量＝１０００×１．５×１５０＝２２５０００（ｇ）−−−−（１５）
【００３７】
このように、式（１４）による真の全溶質量と式（１５）による平均計数率による全溶質量とは一致しない。
【００３８】
さらに、第三に、求めようとする量と計数率とが線形関係でない場合、例えば、吸収濃度計のように求めようとする物質濃度が計数率の対数の関数となる場合に、計数率の時間積分値と求めようとする物質の時間積分値が比例しないことから明らかなように、計数率の時間積分値である計数値から求めた平均計数率からは、求めようとする量の時間平均が得られない。例えば、レントゲン写真のように放射線の透過で、物質の密度（濃度）等を計る場合、計数率Ｒは、密度（濃度）ρと試料厚さｔとにより次の式（１６）が得られる。
【００３９】
【数６】
0003565973.tif 000008
【００４０】
上記の場合、次の式（１７）と式（１８）と式（１９）と式（２０）が得られる。
【００４１】
平均は、（１００×５００＋２００×５００）／１０００＝１５０−−−−（１７）
【００４２】
【数７】
0003565973.tif 000009
【００４３】
１０００秒間の平均計数率は、
（３０３２６５３＋１８３９３９７）／１０００＝約４８７２＝４．８７ｋｃｐｓ−−−−（２０）
【００４４】
上記式（１８）と式（１９）、式（２０）によりρを逆算すると次の式（２１）が得られる。
【００４５】
【数８】
0003565973.tif 000010
このように平均と一致しない。
【００４６】
そこで、本発明は、測定時間内に計数率や測定対象物の走査速度などが変化しても、求めようとする量の時間平均や位置平均などを正しく測定できる放射線計数装置を提供することを目的とする。
【００４７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、放射線源より放射された放射線を放射線検出器によって検出して電気信号に変換すると共に、放射線のエネルギーに比例した波高パルス信号としての有効な放射線検出信号を計数記憶する放射線計数装置において、有効な放射線検出信号が入力される毎に、その間の放射線検出時間に基づく情報を用いて予め決められた手順によって有効な放射線検出信号の加算値を決定する第１加算値決定手段と、この第１加算値決定手段により得られる加算値を積算して有効な放射線検出信号の計数値を記憶する第１計数値記憶手段と、有効な放射線検出信号が入力される毎に、その間の放射線検出時間に基づく情報を用いて予め決められた手順によって統計誤差値を得るための加算値を決定する第２加算値決定手段と、この第２加算値決定手段により得られる加算値を積算して第１計数値記憶手段により得られる計数値を評価する統計誤差値を記憶する第２計数値記憶手段を具備するようにしたものである。以上の手段によって、有効な放射線検出信号が入力される毎にその間の放射線検出に基づく情報を用いて加算値を決定し積算される。この結果、測定時間中に放射線検出に基づく情報の変化があっても、有効な放射線検出信号の入力毎である最小期間毎に加算値を決定するから計数値に与える影響が最小限に抑えられ正確な計数率を得ることができる。さらに、統計誤差値が最小期間毎に加算値として積算され、得られる全体の統計誤差値も正確なものが得られる。従って、得られる計数率に対して正しい評価をすることができる。
【００５０】
請求項２の発明は、放射線源と放射線検出器との間に測定対象物である移動物質を配置して放射線源から移動物質を透過して来た放射線を放射線検出器により検出して電気信号に変換すると共に、放射線のエネルギーに比例した波高パルス信号として有効な放射線検出信号を計数して記憶する放射線計数装置において、有効な放射線検出信号を入力する毎に当該有効な放射線検出信号とその一つ前の有効な放射線検出信号との間の実効測定時間の対数値と実時間の積を加算値と決定する加算値決定手段と、この加算値決定手段により得られる加算値を積算する計数値記憶手段とを具備するようにしたものである。以上の手段によって、有効な放射線検出信号毎である最小期間毎に実時間と実効測定時間の対数値との積が加算値として決定され順次積算される。この結果、実効測定時間や物質の濃度等に変化があっても最小期間毎に加算され、しかも、線形な量を計数するから計数値に与える誤差が最小値とされる。従って、移動物質の速度が一定の場合、得られた計数値に基づいて移動物質の実時間平均が正確に得られる。
【００５１】
請求項３の発明は、測定対象物である放射線放出物を含む移動物質からの放射線を放射線検出器により検出して電気信号に変換すると共に、放射線のエネルギーに比例した波高パルス信号として有効な放射線検出信号を計数して記憶する放射線計数装置において、有効な放射線検出信号を入力する毎に当該有効な放射線検出信号とその一つ前の有効な放射線検出信号との間の実時間を実効測定時間によって除算した値と移動物質の速度との積を加算値と決定する加算値決定手段と、この加算値決定手段により得られる加算値を積算する計数値記憶手段とを具備するようにしたものである。以上の手段によって、有効な放射線検出信号毎である最小期間毎に実時間と実効測定時間との比率と移動物質の速度との積が加算値として決定され順次積算される。この結果、実効測定時間に変化があっても最小期間毎に加算されるために、実効測定時間が、計数値に与える誤差が最小値とされる。従って、得られた計数値に基づいて移動物質の位置平均を正確に得ることができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施の形態を示す放射線計数装置の構成図である。
【００５３】
図１において、従来例を示す図８と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、図１について図８と異なる主な点は、計数記憶器６と計算機９に代えて、加算値決定手段１０と計数値記憶手段１１とを設けたことである。
【００５４】
ここで、加算値決定手段１０は、波高弁別器５から放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出時間と共に変化する情報を用いて、予め決められた手順により積算すべき加算値を決定するものである。計数値記憶手段１１は、加算値決定手段１０により得られた加算値を積算する機能を有するものである。
【００５５】
以上の構成によれば、加算値決定手段１０へ放射線検出信号が入力される毎に、例えば、実効測定時間と実時間の比率や、放射線検出器２が測定対象物を走査する速度などの時間と共に変化する情報を用いて、測定目的に応じて予め決められた手順により加算値を決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、可能な限り小さい最小区間によって得られる情報を用いて加算値を決定するから積算値として得られる値は、正確であり、計数率の実効測定時間についての積分値ではなく、測定目的に応じたもの、例えば、計数率の実時間平均を得ることが測定目的であるならば計数率の実時間積分とすることができる。
【００５６】
なお、第１実施の形態に対して第２の実施の形態として、加算値決定手段１０および計数値記憶手段１１が、加算値および積算値を浮動小数点方式の実数として取扱う構成としてもよい。
【００５７】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、時間と共に変化する他の情報を用いて、測定目的に応じた加算値を浮動小数点方式の実数として決定し、計数値記憶手段１１により加算値を浮動小数点方式の実数として積算し記憶する。従って、測定目的から加算値や積算値を実数とする必要がある場合でも、計数値記憶手段１１に記憶された積算値から、測定目的を達成できる。
【００５８】
なお、第１実施の形態に対して第３の実施の形態として、図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、積算することにより実時間について平均計数率が得られるところの値としてもよい。
【００５９】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、時間と共に変化する他の情報を用いて、実時間についての平均計数率を求めることを目的とした加算値を決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、計数値記憶手段１１に記憶された積算値から、実時間についての平均計数率が正しく得られる。
【００６０】
なお、第１実施の形態に対して第４の実施の形態として、図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、時刻を含む短時間内の実効測定時間に対する実時間の比率を加算値とするものであることを加えるようにしてもよい。
【００６１】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、時刻を含む短時間内における実効測定時間に対する実時間の比率を加算値として決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、放射線検出信号が無効となることによる放射線検出数の補償が行われ、計数値記憶手段１１に記憶された積算値を全実時間で除することにより、実時間についての平均計数率が得られる。
【００６２】
なお、第１実施の形態に対して第５の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間について実測した実効測定時間間隔実測値に対する放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実時間について実測した実測時間間隔実測値の比率を加算値とするものでもよい。
【００６３】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間と実時間についてそれぞれ実測し、実効測定時間間隔実測値に対する実時間間隔実測値の比率を加算値として決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、実効測定時間間隔の逆数、すなわち、計数率の実時間での積分が得られ、計数値記憶手段１１に記憶された積算値を全実時間で除することにより、実時間についての平均計数率が得られる。
【００６４】
なお、第１実施の形態に対して第６の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、積算することにより、測定対象物の位置についての平均計数率が得られるところの値を加算値するものでもよい。
【００６５】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、時間と共に変化する他の情報を用いて、測定対象物の位置について平均計数率を求めることを目的とした加算値を決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、計数値記憶手段１１に記憶された積算値から、測定対象物の位置について平均計数率が正しく得られる。
【００６６】
なお、第１実施の形態に対して第７の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、時刻を含む短時間内の実効測定時間に対する実時間の比率と図示しない測定対象物と放射線検出器の相対的移動速度の積を加算値とするものでもよい。
【００６７】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、時刻を含む短時間内の実効測定時間に対する実時間の比率と測定対象物と放射線検出器の相対的移動速度の積を加算値として決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、放射線検出信号が無効となることによる放射線検出数の補償と測定対象物各位置における測定時間の違いの補償が同時に行われ、計数値記憶手段１１に記憶された積算値を測定対象物と放射線検出器の相対的全移動距離で除することにより、位置についての平均計数率が得られる。
【００６８】
なお、第１実施の形態に対して第８の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間について実測した実効測定時間間隔実測値に対する放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実時間について実測した実測時間間隔実測値の比率と図示しない測定対象物と放射線検出器の相対的移動速度を加算値とするものでもよい。
【００６９】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間と実時間についてそれぞれ実測し、実効測定時間間隔実測値に対する実時間間隔実測値の比率と、測定対象物と放射線検出器の相対的移動速度の積を加算値として決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、実効測定時間間隔の逆数、すなわち、計数率の移動距離での積分が得られ、計数値記憶手段１１に記憶された積算値を測定対象物と放射線検出器の相対的全移動距離で除することにより、位置についての平均計数率が得られる。
【００７０】
なお、第１実施の形態に対して第９の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、積算することにより、放射線が透過してきた物質の量の時間平均が得られるところの値を加算値とするものでもよい。
【００７１】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、時間と共に変化する他の情報を用いて、放射線が透過する物質の量の実時間についての平均を求めることを目的とした加算値を決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、計数値記憶手段１１に記憶された積算値から放射線が透過する物質の量の実時間について平均が正しく得られる。
【００７２】
なお、第１実施の形態に対して第１０の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、放射線検出信号とそれ以前の同じチャンネルの最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間について実測した実効測定時間間隔実測値の対数値と放射線検出信号とそれ以前の同じチャンネルの最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実時間について実測した実時間間隔実測値の積を加算値とするものでもよい。
【００７３】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出信号とそれ以前の同じチャンネルの最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間と実時間についてそれぞれ実測し、実効測定時間実測値の対数値と実時間実測値の積を加算値として決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。物質の量は、それを透過した放射線の強度の対数と線形な関係であり、放射線計数率の対数値を実時間で積分し、全実時間で除した値から、物質量の時間平均が得られる。放射線検出信号の実効測定時間での間隔の逆数は、その時間での計数率であり、実効測定時間間隔の対数値に実時間間隔を乗じた値の積算値は、物質の量の時間平均の符号を反転した値に比例する。従って、計数値記憶手段１１に記憶された積算値の符号を反転し、全実時間で除した値から、放射線が透過する物質の量の実時間についての平均が正しく得られる。
【００７４】
なお、第１実施の形態に対して第１１の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、積算することにより、放射線が透過してきた物質の量の測定対象物の位置について平均が得られるところの値を加算値とするものでもよい。
【００７５】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、時間と共に変化する他の情報を用いて、放射線が透過する物質の量の測定対象物の位置についての平均を求めることを目的とした加算値を決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。従って、計数値記憶手段１１に記憶された積算値から放射線が透過する物質の量の位置について平均が容易に得られる。
【００７６】
なお、第１実施の形態に対して第１２の実施の形態として図１に示した例において、加算値決定手段１０における加算値決定手順が、放射線検出信号とそれ以前の同じチャンネルの最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間について実測した実効測定時間間隔実測値の対数値と放射線検出信号とそれ以前の同じチャンネルの最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実時間について実測した実時間間隔実測値と図示しない測定対象物と放射線検出器の相対的移動速度の積を加算値とするものでもよい。
【００７７】
この構成によれば、加算値決定手段１０に放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出信号とそれ以前の同じチャンネルの最後の有効な放射線検出信号の時間間隔を実効測定時間と実時間についてそれぞれ実測し、実効測定時間実測値の対数値と実時間実測値と測定対象物と放射線検出器の相対的移動速度の積を加算値として決定し、計数値記憶手段１１により加算値を積算し記憶する。物質の量は、それを透過した放射線の強度の対数と線形な関係であり、放射線計数率の対数値を測定対象物と放射線検出器の相対的位置で積分し、全移動距離で除した値から、物質量の位置平均が得られる。放射線検出信号の実効測定時間での間隔の逆数は、その時間での計数率であり、実効測定時間間隔の対数値にその時間間隔での移動距離、すなわち、実時間間隔と移動速度を乗じた値の積算値は、物質の量の位置平均の符号を反転した値に比例する。従って、計数値記憶手段１１に記憶された積算値の符号を反転し、測定対象物と放射線検出器の相対的全移動距離で除した値から、放射線が透過する物質の量の位置についての平均が正しく得られる。
【００７８】
次に、図２は、本発明の第１３実施の形態を示す放射線計数装置の構成図である。
【００７９】
図２において、従来例を示す図８と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、図２について図８と異なる主な点は、計数記憶器６と計算機９に代えて複数の加算値決定手段１０ａ，１０ｂと複数の計数値記憶手段１１ａ，１１ｂとを設けたことである。
【００８０】
ここで、加算値決定手段１０ａ，１０ｂは、放射線検出信号が入力される毎に放射線検出時間と共に変化する情報を用いて予め決められた手順により積算すべき値を決定するものである。計数値記憶手段１１ａ，１１ｂは、加算値決定手段１０ａ，１０ｂにより得られた加算値を積算するものである。
【００８１】
以上の構成によれば、複数の加算値決定手段１０ａ，１０ｂに放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出時間と共に変化する情報を用いて、例えば、放射性物質量の測定と放射線吸収物質量の測定などのように、複数の測定目的毎にそれぞれに応じた複数の加算値を決定し、複数の計数値記憶手段１１ａ，１１ｂにより測定目的毎に加算値を積算し記憶する。従って、複数の加算値決定手段１０ａ，１０ｂに記憶された複数の積算値から、同時に複数の測定目的を達成できる。
【００８２】
なお、第１３実施の形態に対して第１４実施の形態として、図２に示した例において、一つの加算値決定手段１０ａにおける加算値決定手順が積算することにより、他の加算値決定手段１０ｂにより決定される加算値の積算値の偶発誤差の分散が得られるところの値を加算値とするものでもよい。
【００８３】
この構成によれば、複数の加算値決定手段１０ａ，１０ｂに放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出時間と共に変化する情報を用いて、少なくとも一つの測定目的に応じた加算値と、その加算値の積算値の偶発誤差の範囲の評価を目的とした加算値を決定し、複数の計数値記憶手段１１ａ，１１ｂによりそれぞれの独立に加算値を積算し記憶する。従って、複数の計数値記憶手段１１ａ，１１ｂに記憶された複数の積算値から、少なくとも一つの測定目的が達成されると同時に、その測定目的の偶発誤差評価が容易に達成できる。
【００８４】
例えば、計数統計の揺らぎによる偶発誤差の分散は、加算値が常に１の場合は従来技術による計数の場合と同様に積算値そのものになるが、そうでない場合は一つの加算値の計数統計の揺らぎによる偶発誤差の分散の積算を別途行うことで、前述の計数統計揺らぎによる偶発誤差の分散が得られる。
【００８５】
例えば、次の式（２２）から計数統計誤差値が得られる。
【００８６】
【数９】
0003565973.tif 000011
【００８７】
ここで、Ｆ’（ｉ）：ある有効な放射線検出信号とその一つ前の有力な放射線検出信号との間の加算値の関数の微分値
ｎ：有効な放射線検出信号の区間数
ｉ：ある有効な放射線検出信号の区間の信号パルス
【００８８】
なお、第１３実施の形態に対して第１５実施の形態として、図２に示した例において、一つの加算値決定手段１０ａにおける加算値決定手順が、他の加算値決定手段１０ｂにより決定された加算値の２乗を項として含んだ値を加算値とするものでもよい。
【００８９】
この構成によれば、複数の加算値決定手段１０ａ，１０ｂのうちの少なくとも一つにより放射線検出信号が入力される毎に、放射線検出時間と共に変化する情報を用いて、測定目的に応じた加算値を決定し、一つの計数値記憶手段１１によって加算値を積算し記憶する。
【００９０】
また、他の加算値決定手段１０により前記測定目的に応じた加算値の２乗を加算値として決定し、他の計数値記憶手段１１により後者の加算値を積算し記憶する。測定目的に応じた加算値の２乗の積算値の平方根は、次の式（２３）に示す如く、計数統計誤差による測定目的に応じた加算値の偶発誤差σに相当する。
【００９１】
【数１０】
0003565973.tif 000012
【００９２】
上記のように、前者の計数値記憶手段１１に記憶された積算値から、少なくとも一つの測定目的が達成されると同時に後者の計数値記憶手段１１に記憶された積算値から前記測定目的の偶発誤差評価が容易に達成できる。
【００９３】
次に、図３に示す第１６実施の形態について説明する。
【００９４】
第１６実施の形態は、第１実施の形態乃至第５実施の形態、第１３実施の形態乃至第１５実施の形態を具体的に本発明に適用したものである。
【００９５】
ここで、放射線計数装置１Ｃには、放射性物質が含まれている測定対象物１２と測定対象物を一定速度で回転させるモータ１３と測定対象物内の放射性物質より発生する放射線８を絞るコリメータ１４および放射線計数装置１のデータ処理用の計算機９が接続されている。
【００９６】
また、放射線計数装置１は、測定対象物１２に対してコリメータ１４を介した位置に配置された放射線検出器２と前置増幅器３と主増幅器４と波高弁別器５と放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔に対する実時間間隔の比率を加算値として決定する機能を有する加算値決定手段１０ａと放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔に対する実時間間隔の比率の２乗を加算値として決定する機能を有する加算値決定手段１０ｂと計数値記憶手段１１ａおよび計数値記憶手段１１ｂにより構成される。
【００９７】
なお、加算値決定手段１０ａ，１０ｂと計数値記憶手段１１ａ，１１ｂは、加算値および積算値を浮動小数点方式の実数として扱うようにしている。
【００９８】
以上の構成で、モータ１３により一定速度で回転する測定対象物１２のうち、コリメータ１４によって絞られた範囲内の放射性物質から発生した放射線８が入射する。これにより、波高弁別器５より弁別された波高範囲の値と共に放射線検出信号が加算値決定手段１０ａ，１０ｂに入力される。
【００９９】
加算値決定手段１０ａでは、図４および図５に示すように、放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔に対する実時間間隔の比率を加算値ａとして決定し、計数値記憶手段１１ａの前記波高範囲に割当てられた記憶器にて加算値ａを積算し記憶する。
【０１００】
具体的な説明をすると、図４は、放射線検出信号が放射線検出器２へ入力した際の各機器の作用を示し、放射線検出器２では、放射線検出信号が入力したとき瞬時だけパルス状の信号が出力され、前置増幅器３では、ＣＲ回路による図示する波形に変換され、主増幅器４へ出力される。そして、主増幅器４により図示する山状の波形として増幅される。この場合に図示左側のように主増幅器４から山状の波形が重なって波高弁別器５へ入力すると波高弁別器５では、まひ型不感時間のとき、図示上段のように、重なった短形波を出力する一方、非まひ型不感時間のときＡ−Ｄ変換を開始するが、パイルアップを検知して図示するように中断してしまう。
【０１０１】
これに対応して、計数値記憶手段１１ａでは、実効測定時間のクロックをＲＵＮ→ＳＴＯＰとしてクロックのカウントを停止する。この結果、この間について実効測定時間の加算が除外される。
【０１０２】
図示最下段のように、時刻ｔ１に一つ前の有効な放射線検出信号が入力し、その後の時刻ｔ２に当該有効な放射線検出信号が入力すると、実時間および実効測定時間は、次の式（２４），式（２５）で示される。
【０１０３】
実時間＝時刻ｔ２−時刻ｔ１−−−−（２４）
実効測定時間＝実時間−｛（時刻ｔｃ−時刻ｔａ）−−−−｝  −−（２５）
【０１０４】
さらに、本発明の実施の形態では、上記時刻ｔ２−時刻ｔ１の区間で、次の計数のための加算値と計数統計誤差のためのそれぞれの加算値を決定する。まず、加算値決定手段１０ａでは、次の式（２６）について加算値を区間毎に決定する。
【０１０５】
加算値＝（実時間／実効測定時間）−−−−（２６）
【０１０６】
また、加算値決定手段１０ｂでは、次の式（２７）について加算値を区間毎に決定する。
【０１０７】
加算値＝（実時間／実効測定時間）の二乗−−−−（２７）
【０１０８】
さらに、具体的に説明すると、図５に示すように第１の有効な放射線検出信号（図示第１有効パルス）から第ｎの有効な放射線検出信号（図示第ｎ有効パルス）が主増幅器４へ入力されたとする。この場合に、それぞれの有効パルスとその一つの前の有効パルスとにより形成される各区間では、次の式（２８）から加算値が決定され、積算がされる。
【０１０９】
【数１１】
0003565973.tif 000013
【０１１０】
ここで、Ｈ（ｉ）：ある区間の実時間
Ｇ（ｉ）：ある区間の実効測定時間
ｎ：有効パルス数
【０１１１】
図５の例の場合において、第１区間では、加算値１４／１０＝１．４、第２区間では、加算値８／６＝１．３、第３区間では、加算値１５／１５＝１．０が得られる。なお、図５の例では、説明のために数値は無単位で示している。
【０１１２】
このような計算により、式（２８）により得られる積算値から計数率の実時間の平均値が次の式（２９）から求められる。
【０１１３】
【数１２】
0003565973.tif 000014
【０１１４】
ここで、Ｈ（ｉ）：ある区間の実時間
Ｇ（ｉ）：ある区間の実効測定時間
ｎ：有効パルス数
【０１１５】
一方、加算値決定手段１０ｂでは、放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔に対する実時間間隔の比率の２乗を加算値ｂとして決定し、計数値記憶手段１１ｂの前記波高範囲に割当てられた記憶器にて加算値ｂを積算し記憶する。
【０１１６】
計算機９は、計数値記憶手段１１ａの積算値と実測定時間を読出し、その積算値を実測定時間で除することにより計数率の実時間平均を算出する。また、計算機９は、計数値記憶手段１１ｂの積算値を読出し、その積算値の平方根を実測定時間で除することにより計数率の実時間平均の計数統計誤差の範囲の推定値を算出する。
【０１１７】
このように第１６実施の形態によれば、測定対象物１２内の放射性物質の分布の不均一性による計数率変動の影響を受けることなく、計数率の実時間平均およびそれらの計数統計誤差による偶発誤差の範囲の推定値を正しく求めることができる。
【０１１８】
次に、図６に示す本発明の第１７実施の形態について説明する。
【０１１９】
第１７実施の形態は、第１実施の形態、第２実施の形態、第８実施の形態乃至第１０実施の形態を具体的に本発明に適用して、配管１６内を流れた放射線を吸収し易い元素の位置についての平均濃度を求める。そして、流速は一定であるとの条件から、放射線源７と放射線検出器２に挟まれた範囲の放射線を吸収しやすい元素の量の時間平均を算出するようにしている。
【０１２０】
ここで、放射線計数装置１には、放射線を吸収しやすい元素が含まれている測定対象溶液１５を一定速度で流す配管１６と放射線計数装置１のデータ処理用の計算機９が接続されている。
【０１２１】
放射線計数装置１は、放射線源７に対して配管１６を介して位置に配置された放射線検出器２と前置増幅器３と主増幅器４と波高弁別器５と放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔の対数と実時間間隔の積を加算値として決定する機能を有する加算値決定手段１０および計数値記憶手段１１により構成される。なお、加算値決定手段１０および計数値記憶手段１１は、加算値および積算値を浮動小数点方式の実数として扱うようにしている。
【０１２２】
以上の構成で、放射線源７から発生した放射線８が放射線検出器２に入射すると、測定対象溶液１５の濃度等に応じて入射する波高値が変化して入力する。従って、波高弁別器５より弁別される波高範囲を越える放射線検出信号のみが加算値決定手段１０に入力される。加算値決定手段１０では、次の式（３０）によって放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔の対数と実時間間隔の積を加算値として決定する。
【０１２３】
【数１３】
0003565973.tif 000015
【０１２４】
ここで、Ｈ（ｉ）：ある区間の実時間
Ｇ（ｉ）：ある区間の実効測定時間
ｎ：有効パルス数
【０１２５】
ところで、上記式（３０）の第１項について説明すると、発明が解決しようとする課題で説明した前記式（１６）において対数をとると次の式（３１），式（３２）が得られる。
【０１２６】
ｌｎＲ＝−σ・ρ・ｔｌｎＲｏ−−−−（３１）
ρ＝（１／σ・ｔ）・ｌｎ（Ｒｏ／Ｒ）＝ＫｌｎＧ（ｉ）−−−（３２）
【０１２７】
ここで、  Ｒ：計数率
ρ：濃度（密度）
ｔ：試料の厚さ
Ｒｏ：試料がない場合の計数率
σ：試料の放射線に対する吸収計数
Ｋ：定数
そして、第２項との積によりあるパルス区間の物質量が求められる。
【０１２８】
計数値記憶手段１１の前記波高範囲に割当てられた記憶器にて加算値を積算し記憶する。計算機９では、計数値記憶手段１１の積算値と実測定時間を読出し、次の式（３３）により放射線を吸収しやすい物質の量の実時間平均をもとめる。
【０１２９】
物質量の実時間平均＝積算値／実時間−−−−（３３）
【０１３０】
これを測定対象溶液１５内の放射線を吸収しやすい元素濃度に変換する。
【０１３１】
このように第１７実施の形態によれば、測定対象溶液１５内の放射線を吸収しやすい元素の濃度の変動に伴う計数率変動の影響や吸収物質量と計数の非線形関係の影響を受けることなく、測定目的である放射線を吸収しやすい元素の濃度の時間平均を正しく求めることができる。
【０１３２】
次に、図７に示す本発明の第１８実施の形態について説明する。
【０１３３】
第１８実施の形態は、第１実施の形態、第６実施の形態乃至第８実施の形態、第１１実施の形態、第１２実施の形態乃至第１４実施の形態を具体的に本発明に適用したものである。
【０１３４】
本実施の形態は、配管１６内を流れた放射性物質量および放射線を吸収し易い元素の位置について平均濃度を求めることであり、前者は配管１６内の測定対象溶液１５のうち、放射線検出器２付近の放射性物質から発生した放射線８ａの計数率の位置平均から算出することを手段とし、後者は放射線源７と放射線検出器２に挟まれた範囲の放射線を吸収しやすい元素の量の位置平均から算出することを手段としている。
【０１３５】
ここで、放射線計数装置１には、放射性物質と放射線を吸収しやすい元素が含まれている測定対象溶液１５を流す配管１６と配管１６中の測定対象溶液１５の時間当たりの流量およびその時間積分を計る流量計１７と測定対象溶液１５に含まれる放射性物質と異なるエネルギーの放射線を放出する放射線源７およびデータ処理用の計算機９が接続されている。
【０１３６】
また、放射線計数装置１は、放射線源７に対して配管１６を介して配置された放射線検出器２と前置増幅器３と主増幅器４と波高弁別器５と放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔に対する実時間間隔の比率と流量計１７により計られた時間当たりの流量の積を加算値として決定する機能を有する加算値決定手段１０ａと放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔の対数に、実時間間隔と流量計１７により計られた時間当たりの流量の積を加算値として決定する機能を有する加算値決定手段１０ｂと計数値記憶手段１１ａ，１１ｂにより構成されている。
【０１３７】
なお、加算値決定手段１０ａ，１０ｂと計数値記憶手段１１ａ，１１ｂは、加算値および積算値を浮動小数点方式の実数として扱うようにしている。
【０１３８】
以上の構成で、測定対象溶液１５の放射性物質から発生した放射線ａおよび放射線源７から発生した放射線ｂが放射線検出器２に入射すると、波高弁別器５より弁別されたそれぞれの波高範囲の値に応じて放射線検出信号が加算値決定手段１０ａ，１０ｂに入力される。
【０１３９】
加算値決定手段１０ａでは、放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔に対する実時間間隔の比率と、流量計１７により計られた時間当たりの流量の積を加算値ａとして決定し、次の式（３４）により積算値を得る。
【０１４０】
【数１４】
0003565973.tif 000016
【０１４１】
ここで、Ｈ（ｉ）：ある区間の実時間
Ｇ（ｉ）：ある区間の実効測定時間
Ｆ（ｉ）：ある区間の時間当たりの流量値
ｎ：有効パルス数
【０１４２】
加算値決定手段１０ｂは、放射線検出信号が入力される毎に放射線検出信号とそれ以前の最後の有効な放射線検出信号の実効測定時間間隔の対数し実効時間間隔と流量計１７により計られた時間当たりの流量の積を加算値ｂとして決定し、計数値記憶手段１１ｂの前記波高範囲に割当てられた記憶器にて次の式（３５）に基づいて加算値ｂを積算し記憶する。
【０１４３】
【数１５】
0003565973.tif 000017
【０１４４】
ここで、Ｈ（ｉ）：ある区間の実時間
Ｇ（ｉ）：ある区間の実効測定時間
Ｆ（ｉ）：ある区間の時間当たりの流量値
ｎ：有効パルス数
【０１４５】
計算機９は、計数値記憶手段１１ａの積算値と流量計１７の流量の時間積分値である実効測定時間を読出し、測定対象溶液１５に含まれる放射性物質から発生する放射線のエネルギーに相当するチャンネルの積算値を流量の時間積分値で除することにより計数率の位置平均を算出し、これを測定対象溶液１５内の放射性物質量へ変換する。
【０１４６】
また、計算機９は、計数値記憶手段１１ｂの積算値を読出し、放射線源７から発生する放射線のエネルギーに相当するチャンネルの積算値を流量の時間積分値で除することにより測定対象溶液１５内の放射線を吸収しやすい物質の量の位置平均と線形な量を算出し、測定対象溶液１５内の放射線を吸収しやすい元素濃度に変換する。
【０１４７】
このように第１８実施の形態によれば、測定対象溶液１５内の放射性物質の分布の不均一性による計数率変動の影響や、放射線を吸収し易い元素の濃度の変動に伴う吸収物質量と計数の非線形関係の影響および測定対象溶液１５の流量変動の影響を受けることなく、計数率の位置間平均および測定目的である放射性物質濃度および放射線を吸収しやすい元素の位置平均を正しく求められる。
【０１４８】
このように本発明による第１実施の形態乃至第１８実施の形態によれば、計数率の実時間平均、計数率の位置平均、放射線を吸収する物質の量の実時間平均、放射線を吸収する物質の量の位置平均、その他放射線計数により求めようとする量が正確に得られる。
【０１４９】
これらの測定値の誤差範囲の推定値のうちの一つ、あるいは複数を測定中における種々の条件の変動の影響を受けずに、かつ、同時に正しく求められる。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、有効な放射線検出信号が入力される毎にその間の放射線検出に基づく情報を用いて加算値を決定し積算し、測定時間中に放射線検出に基づく情報の変化があっても、有効な放射線検出信号の入力毎である最小期間毎に加算値を決定し、計数値に与える影響を最小限に抑え、正確な計数率を得ることができ、さらに、統計誤差値が最小期間毎に加算値として積算し、得られる全体の統計誤差値も正確なものとなり、計数率に対して正しい評価をすることができる。
【０１５３】
また、請求項２の発明によれば、有効な放射線検出信号毎である最小期間毎に実効測定時間の対数値と実時間の積を加算値として決定し順次積算するようにしたために実効測定時間や物質の濃度等に変化があっても最小期間毎に加算され、しかも、線形な量を計数するから計数値に与える誤差を最小値とし、移動物質の速度が一定の場合、得られた計数値に基づいて移動物質の実時間平均を正確に得ることができる。
【０１５４】
また、請求項３の発明によれば、有効な放射線検出信号毎である最小期間毎に実時間と実効測定時間の対数値と移動物質の速度との積を加算値として決定して順次積算するようにしたために実効測定時間に変化があっても最小期間毎に加算し、しかも、線形な量を計数するから計数値に与える誤差が最小値とし、得られた計数値に基づいて移動物質の位置平均を正確に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示す放射線計数装置の構成図である。
【図２】本発明の第１３実施の形態を示す放射線計数装置の構成図である。
【図３】本発明の第１６実施の形態を示す放射線計数装置の構成図である。
【図４】図３の放射線計数装置の第１の作用を示す説明図である。
【図５】図３の放射線計数装置の第２の作用を示す説明図である。
【図６】本発明の第１７実施の形態を示す放射線計数装置の構成図である。
【図７】本発明の第１８実施の形態を示す放射線計数装置の構成図である。
【図８】従来の放射線計数装置を示す構成図である。
【図９】放射線の検出に当たって第１の不感時間を示す説明図である。
【図１０】放射線の検出に当たって第２の不感時間を示す説明図である。
【符号の説明】
１    放射線計数装置
２    放射線検出器
３    前置増幅器
４    主増幅器
５    波高弁別器
６    計数記憶器
７    放射線源
９    計算機
１０    加算値決定手段
１１    計数値記憶手段
１６    配管
１７    流量計
【図１】
0003565973.tif 000018
【図２】
0003565973.tif 000019
【図３】
0003565973.tif 000020
【図４】
0003565973.tif 000021
【図５】
0003565973.tif 000022
【図６】
0003565973.tif 000023
【図７】
0003565973.tif 000024
【図８】
0003565973.tif 000025
【図９】
0003565973.tif 000026
【図１０】
0003565973.tif 000027