(57)【要約】      （修正有）【課題】高温環境下でもゲインが劣化せず、ゲインの補正の容易化も可能にする。【解決手段】放射線を照射する線源２と、検出器３と、信号処理部１０と、該信号処理部出力に基づいて所定の処理動作を制御する制御部４と、検出器３に所定電圧を供給する電圧供給部５とを少なくとも備える。信号処理部１０は、可変ゲイン増幅手段１２と、波高値判定手段２０と、測定波高値が基準波高値以下であって計算電圧値が基準電圧値よりも低いと判定したときに検出器３への供給電圧値を高くする電圧判定手段２３と、電圧判定手段が計算電圧値を前記基準電圧値以上と判定したときに増幅出力のゲインを計算してゲイン計算値がゲイン基準値以上であると判定したときに検出器３への供給電圧を高くするゲイン判定手段２６と、ゲイン計算値が前記ゲイン基準値より小さいと判定したときに可変ゲイン増幅手段１２にゲインの変更を指示するゲイン変更指示手段２９とを備える。【選択図】  図１
2006317260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温環境下で測定対象に対して放射線を照射する線源と、前記高温環境下で前記測定対象から前記放射線を検出する検出器と、前記検出器により検出された前記放射線の測定値を処理して信号を出力する信号処理部と、前記信号処理部の出力に基づいて計算機処理を含む所定の処理を制御する制御部と、前記制御部からの指令に基づいて前記検出器に所定電圧の高電圧を供給する電圧供給部と、を少なくとも備える高温環境用放射線測定装置であって、
前記信号処理部は、
前記検出器の検出信号をゲイン変更可能に増幅する可変ゲイン増幅手段と、
前記検出器の検出信号電圧の波高値を測定すると共に、この測定波高値と所定の値を有する基準波高値とを比較して、前記測定波高値が前記基準波高値よりも高いものと判定されると前記増幅出力を前記制御部に対して出力させる波高値判定手段と、
前記波高値判定手段が前記測定波高値を前記基準波高値以下であると判定したときに、前記増幅出力の電圧値を計算すると共に、この計算電圧値と所定の値を有する基準電圧値とを比較して、前記計算電圧値が前記基準電圧値よりも低いものと判定されると前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧の値を高くするように前記電圧供給部に指示する電圧判定手段と、
前記電圧判定手段が前記計算電圧値を前記基準電圧値以上であると判定したときに、前記増幅出力のゲインを計算すると共に、このゲイン計算値と所定の値を有するゲイン基準値と比較して、前記ゲイン計算値が前記ゲイン基準値以上であるものと判定されると前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧を高くするように指示するゲイン判定手段と、
前記ゲイン判定手段が前記ゲイン計算値を前記ゲイン基準値よりも小さいものと判定したときに、前記可変ゲイン増幅手段にゲインの変更を指示するゲイン変更指示手段と、
を備えることを特徴とする高温環境用放射線測定装置。
【請求項２】
前記波高値判定手段は、前記検出器の前記検出信号電圧の波高値を測定する波高値測定回路と、この波高値測定回路により測定された前記測定波高値と前記基準波高値とを比較して前記測定波高値が前記基準波高値よりも高いときに前記増幅出力を前記制御部に対して出力させると共に前記測定波高値を前記基準波高値以下であるときに前記増幅出力の電圧値を計算するように電圧判定手段に指示する比較回路と、を備え、
前記電圧判定手段は、前記波高値判定手段が前記測定波高値を前記基準波高値以下であると判定したときに前記増幅出力の電圧値を計算する電圧計算回路と、この電圧計算回路により計算された前記計算電圧値と前記基準電圧値とを比較して前記計算電圧値が前記基準電圧値よりも低いときに前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧の値を高くするように前記電圧供給部に指示すると共に前記計算電圧値が前記基準電圧値以上であるときに前記増幅出力のゲインを判定するように前記ゲイン判定手段に指示する比較回路と、を備え、
前記ゲイン判定手段は、前記電圧判定手段が前記計算電圧値を前記基準電圧値以上であると判定したときに前記可変ゲイン増幅手段の前記増幅出力のゲインを計算するゲイン計算回路と、このゲイン計算回路により計算された前記ゲイン計算値と前記ゲイン基準値とを比較して前記ゲイン計算値が前記ゲイン基準値以上であるときに前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧を高くするように指示すると共に前記ゲイン計算値が前記ゲイン基準値よりも小さいときに前記ゲイン変更指示手段から前記可変ゲイン増幅手段にゲインの変更を指示させる比較回路と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記検出器と前記可変ゲイン増幅手段としての可変ゲイン増幅回路との間に設けられて２つの分岐出力を有するバッファアンプと、前記可変ゲイン増幅回路と前記制御部との間に設けられて前記バッファアンプの前記分岐出力の一方が入力されるディスクリート回路およびこのディスクリート回路の出力を計数してその計数値を前記制御部に出力するカウンタ回路と、前記バッファアンプの前記分岐出力の他方を入力して前記検出器の測定出力の波高値を測定して前記測定波高値が前記基準波高値以下となったときに検出器への印加電圧を増加させて電圧値を計算して前記計算電圧値が上限である前記基準電圧値を超えるときに回路系の増幅度を調整して所定のゲインとなるようにすることにより該システムのゲインを自動調整する波高弁別回路と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項４】
前記線源および前記検出器の近傍に設けられた温度測定素子、該温度測定素子と前記制御部との間に設けられて前記検出器近傍の温度を検出する温度検出部、前記検出器の交換周期前に交換の必要性を警報により警告する警告手段、をさらに備えると共に、前記ゲイン判定手段は、前記検出器が前記高温環境下に置かれている時間を前記温度検出部の温度測定に基づいて積算して高温環境下積算時間を求めると共にこの高温環境下積算時間と前記検出器のゲインの低下との関係に基づくトレンドグラフを作成して外挿直線を求めることにより、一定時間後のゲイン変化を予測可能にすると共に次回の検査時のゲイン低下も予測して、この予測値が予め定められた数値の警報発信レベルより低い場合に検出器を交換するための警報を前記警報手段に発することを特徴とする請求項１に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項５】
前記ゲイン判定手段は、前記検出器の交換周期から推定されるゲインの低下に基づく感度の低下に対応するために前記警報発信レベルを予め低めに設定することを特徴とする請求項４に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項６】
少なくとも前記線源および前記検出器と、前記信号処理部、前記制御部、前記電圧供給部との間には放射線シールドが設けられ、この放射線シールドは、外部からの放射線によるゲイン変化を前記ゲイン判定手段が誤検出しないような所定の厚さを有していることを特徴とする請求項５に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項７】
前記検出器は、放射線の刺激を受けて発光する物質を含むシンチレータと、前記シンチレータの発した光を電気に変換して信号を発生させる光電変換器と、を備える請求項１に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項８】
前記検出器は、光を検出して光信号を生成する光検出器と、前記光検出器により生成された光信号を導通させる光ファイバと、を備える請求項１に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項９】
前記検出器の前記光ファイバを介して導通されてきた前記光信号を受け入れて光を生成する発光素子と、前記発光素子より供給された光を光電変換してパルス信号を発生させるパルス発生回路とを備える校正部をさらに備える請求項８に記載の高温環境用放射線測定装置。
【請求項１０】
前記信号処理部は、前記検出器と前記可変ゲイン増幅手段としての可変ゲイン増幅回路との間に設けられて第１、第２、第３分岐出力を有するバッファアンプと、前記可変ゲイン増幅回路と前記制御部との間に設けられて前記バッファアンプの前記第１分岐出力が入力されるディスクリート回路およびこのディスクリート回路の出力を計数してその計数値を前記制御部に出力するカウンタ回路と、前記バッファアンプの前記第２分岐出力を入力して前記検出器の測定出力の波高値を測定して前記測定波高値が前記基準波高値以下となったときに検出器への印加電圧を増加させて電圧値を計算して前記計算電圧値が上限である前記基準電圧値を超えるときに回路系の増幅度を調整して所定のゲインとなるようにすることよりシステムのゲインを自動調整する波高弁別回路と、前記バッファアンプの前記第３分岐出力と前記校正部の前記パルス発生回路の前記パルス信号とを入力して前記第３分岐出力を前記パルス信号の光パルス発生タイミングに同期させて同期したパルス信号を前記波高弁別回路に供給するコインシデンス回路と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の高温環境用放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温環境用放射線測定装置に関し、特に、高温環境下で経時的に使用されたとしても信頼性の高い測定結果を得ることができる放射線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線測定装置は、原理的には測定対象の近傍の線源から放射線を発生させて、測定対象からの放射線の線量を近傍に設けた検出器により検出することにより、検査対象の組成や材質等を測定するものであり、産業上の種々の分野で応用されている。このように放射線測定装置は各種の分野での測定に用いられており、最近では、例えば、石油探査などの分野でも用いられている。
【０００３】
例えば、石油探査の場合、ボーリング等により地盤を掘削して放射線測定装置の検出器を地中深くにまで差し込んでいくと、深度を増すごとに地熱の上昇がみられる。この石油探査に際して放射線測定装置の検出器を地中深く差し込んで石油層の近くにまで達すると、地熱の温度は８０℃近くまで上昇し、１２０℃に達することもある。
【０００４】
このような高温環境下でそのまま放射線測定装置を動作させると、経年変化により検出器の検出信号のゲインが劣化して正しい数値を検出することができなくなる。このため、高温環境下での放射線測定の際に何らの対策も施さないと、正確な測定を行なうことができなくなる。放射線等の線源からの放射線量を測定する放射線測定装置が長い期間にわたり高温環境下で測定対象を測定する場合には、測定効率を向上させるために何らかの対策を考える必要がある。この場合、もっとも簡単な対策は、高温の測定対象の近傍にある検出器を冷却することである。この検出器の冷却に関する一般的な方法としては、圧縮空気やヒートパイプ等を用いて検出器を冷却するなどの対策がある。
【０００５】
しかしながら、ヒートパイプなどにより冷却を行なう場合には、ヒートパイプの設置空間が必要であり、測定対象の周辺に空間的な制約があるときにはヒートパイプを使用することが困難であった。また、圧縮空気による冷却は、圧縮空気の供給系の不具合等により温度上昇時は測定することができなくなるため、常時、モニタする必要があるシステムには適用することができなかった。このため、常時、モニタする必要のあるシステムに対しては、高温環境下での経時的な使用に耐え得る耐熱性および耐久性のある検出器を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高温環境下での使用に耐え得る耐熱性のある検出器を用いる場合、高温環境下での経時的な使用により検出器のゲインが劣化してしまうという問題があり、この劣化のため定期点検においてゲインをマニュアルにより補正することが難しいという問題があった。また、検出器の交換を行なう時期についての定量的な判断が困難であるという問題もあった。さらに、何らかの警報手段が設けられている場合には誤警報防止システムも搭載するが、この誤警報防止システムの稼働中にゲインを校正したり、このシステムの健全性を確認したりすることが困難であるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、高温環境下でもゲインが劣化せず、定期点検においてもゲインの補正が容易であり、検出器の交換時期の定量的な判断が可能であり、誤警報防止システムを搭載した場合にシステム稼働中でもゲインの校正やシステムの健全性を容易に確認できる高温環境における放射線測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基本構成に係る高温環境用放射線測定装置は、高温環境下で測定対象に対して放射線を照射する線源と、前記高温環境下で前記測定対象から前記放射線を検出する検出器と、前記検出器により検出された前記放射線の測定値を処理して信号を出力する信号処理部と、前記信号処理部の出力に基づいて計算機処理を含む所定の処理を制御する制御部と、前記制御部からの指令に基づいて前記検出器に所定電圧の高電圧を供給する電圧供給部と、を少なくとも備える高温環境用放射線測定装置であって、前記信号処理部は、前記検出器の検出信号をゲイン変更可能に増幅する可変ゲイン増幅手段と、前記検出器の検出信号電圧の波高値を測定すると共に、この測定波高値と所定の値を有する基準波高値とを比較して、前記測定波高値が前記基準波高値よりも高いものと判定されると前記増幅出力を前記制御部に対して出力させる波高値判定手段と、前記波高値判定手段が前記測定波高値を前記基準波高値以下であると判定したときに、前記増幅出力の電圧値を計算すると共に、この計算電圧値と所定の値を有する基準電圧値とを比較して、前記計算電圧値が前記基準電圧値よりも低いものと判定されると前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧の値を高くするように前記電圧供給部に指示する電圧判定手段と、前記電圧判定手段が前記計算電圧値を前記基準電圧値以上であると判定したときに、前記増幅出力のゲインを計算すると共に、このゲイン計算値と所定の値を有するゲイン基準値と比較して、前記ゲイン計算値が前記ゲイン基準値以上であるものと判定されると前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧を高くするように指示するゲイン判定手段と、前記ゲイン判定手段が前記ゲイン計算値を前記ゲイン基準値よりも小さいものと判定したときに、前記可変ゲイン増幅手段にゲインの変更を指示するゲイン変更指示手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
この発明の第１の従属構成に係る高温環境用放射線測定装置は、上記基本構成に記載のものにおいて、前記波高値判定手段は、前記検出器の前記検出信号電圧の波高値を測定する波高値測定回路と、この波高値測定回路により測定された前記測定波高値と前記基準波高値とを比較して前記測定波高値が前記基準波高値よりも高いときに前記増幅出力を前記制御部に対して出力させると共に前記測定波高値を前記基準波高値以下であるときに前記増幅出力の電圧値を計算するように電圧判定手段に指示する比較回路と、を備え、前記電圧判定手段は、前記波高値判定手段が前記測定波高値を前記基準波高値以下であると判定したときに前記増幅出力の電圧値を計算する電圧計算回路と、この電圧計算回路により計算された前記計算電圧値と前記基準電圧値とを比較して前記計算電圧値が前記基準電圧値よりも低いときに前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧の値を高くするように前記電圧供給部に指示すると共に前記計算電圧値が前記基準電圧値以上であるときに前記増幅出力のゲインを判定するように前記ゲイン判定手段に指示する比較回路と、を備え、前記ゲイン判定手段は、前記電圧判定手段が前記計算電圧値を前記基準電圧値以上であると判定したときに前記可変ゲイン増幅手段の前記増幅出力のゲインを計算するゲイン計算回路と、このゲイン計算回路により計算された前記ゲイン計算値と前記ゲイン基準値とを比較して前記ゲイン計算値が前記ゲイン基準値以上であるときに前記電圧供給部が前記検出器に供給する電圧を高くするように指示すると共に前記ゲイン計算値が前記ゲイン基準値よりも小さいときに前記ゲイン変更指示手段から前記可変ゲイン増幅手段にゲインの変更を指示させる比較回路と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、この発明のだい２の従属構成に係る高温環境用放射線測定装置は、上記基本構成に記載のものにおいて、前記信号処理部は、前記検出器と前記可変ゲイン増幅手段としての可変ゲイン増幅回路との間に設けられて２つの分岐出力を有するバッファアンプと、前記可変ゲイン増幅回路と前記制御部との間に設けられて前記バッファアンプの前記分岐出力の一方が入力されるディスクリート回路およびこのディスクリート回路の出力を計数してその計数値を前記制御部に出力するカウンタ回路と、前記バッファアンプの前記分岐出力の他方を入力して前記検出器の測定出力の波高値を測定して前記測定波高値が前記基準波高値以下となったときに検出器への印加電圧を増加させて電圧値を計算して前記計算電圧値が上限である前記基準電圧値を超えるときに回路系の増幅度を調整して所定のゲインとなるようにすることにより該システムのゲインを自動調整する波高弁別回路と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明の第３の従属構成に係る高温環境用放射線測定装置は、上記基本構成に記載のものにおいて、前記線源および前記検出器の近傍に設けられた温度測定素子、該温度測定素子と前記制御部との間に設けられて前記検出器近傍の温度を検出する温度検出部、前記検出器の交換周期前に交換の必要性を警報により警告する警告手段、をさらに備えると共に、前記ゲイン判定手段は、前記検出器が前記高温環境下に置かれている時間を前記温度検出部の温度測定に基づいて積算して高温環境下積算時間を求めると共にこの高温環境下積算時間と前記検出器のゲインの低下との関係に基づくトレンドグラフを作成して外挿直線を求めることにより、一定時間後のゲイン変化を予測可能にすると共に次回の検査時のゲイン低下も予測して、この予測値が予め定められた数値の警報発信レベルより低い場合に検出器を交換するための警報を前記警報手段に発することを特徴とする。
【００１２】
上記第３の従属構成に記載の高温環境用放射線測定装置において、前記ゲイン判定手段は、前記検出器の交換周期から推定されるゲインの低下に基づく感度の低下に対応するために前記警報発信レベルを予め低めに設定することを特徴としても良い。
【００１３】
また、上記段落の構成において、少なくとも前記線源および前記検出器と、前記信号処理部、前記制御部、前記電圧供給部との間には放射線シールドが設けられ、この放射線シールドは、外部からの放射線によるゲイン変化を前記ゲイン判定手段が誤検出しないような所定の厚さを有していることを特徴としても良い。
【００１４】
また、第４の従属構成に係る高温環境用放射線測定装置は、上記基本構成に記載のシステムにおいて、前記検出器は、放射線の刺激を受けて発光する物質を含むシンチレータと、前記シンチレータの発した光を電気に変換して信号を発生させる光電変換器と、を備えていても良い。
【００１５】
また、第５の従属構成に係る高温環境用放射線測定装置は、上記基本構成に記載のシステムにおいて、前記検出器は、光を検出して光信号を生成する光検出器と、前記光検出器により生成された光信号を導通させる光ファイバと、を備えていても良い。
【００１６】
上記段落の構成において、高温環境用放射線測定装置は、前記検出器の前記光ファイバを介して導通されてきた前記光信号を受け入れて光を生成する発光素子と、前記発光素子より供給された光を光電変換してパルス信号を発生させるパルス発生回路とを備える校正部をさらに備えていても良い。
【００１７】
上記段落に記載の高温環境用放射線測定装置において、前記信号処理部は、前記検出器と前記可変ゲイン増幅手段としての可変ゲイン増幅回路との間に設けられて第１、第２、第３分岐出力を有するバッファアンプと、前記可変ゲイン増幅回路と前記制御部との間に設けられて前記バッファアンプの前記第１分岐出力が入力されるディスクリート回路およびこのディスクリート回路の出力を計数してその計数値を前記制御部に出力するカウンタ回路と、前記バッファアンプの前記第２分岐出力を入力して前記検出器の測定出力の波高値を測定して前記測定波高値が前記基準波高値以下となったときに検出器への印加電圧を増加させて電圧値を計算して前記計算電圧値が上限である前記基準電圧値を超えるときに回路系の増幅度を調整して所定のゲインとなるようにすることよりシステムのゲインを自動調整する波高弁別回路と、前記バッファアンプの前記第３分岐出力と前記校正部の前記パルス発生回路の前記パルス信号とを入力して前記第３分岐出力を前記パルス信号の光パルス発生タイミングに同期させて同期したパルス信号を前記波高弁別回路に供給するコインシデンス回路と、を備えることを特徴としても良い。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成を備える高温環境用放射線測定装置によれば、高温環境下でもゲインが劣化せず、定期点検においてもゲインの補正が容易であり、検出器の交換時期の定量的な判断が可能であり、誤警報防止システムを搭載した場合にシステム稼働中でもゲインの校正やシステムの健全性を容易に確認できる高温環境用放射線測定装置を提供することができる。
【００１９】
より詳細に説明すると、第１に、定期点検時に自動的に高電圧、回路系のゲインが調整される。第２に、検出器の検出器の特性から高温環境下でゲインが経時的に変化（劣化）する場合に検出器のイズも同様に低下するため、高電圧を増加させてゲインを回復してもノイズの影響は少ない。これに対して、回路系のゲインを増加させると回路系自体のノイズ成分によりＳ／Ｎ比が低下する。したがって、本願によるゲイン自動調整アルゴリズムにおいては、主として高電圧をより高くする調整を行ない、回路系のゲインの調整を補助的に行なうことにより、Ｓ／Ｎ比の良好なゲイン自動調整を可能にしている。
【００２０】
第３に、検出器の交換時期を定量的に把握することができ、正しい測定が行なえないとい不測の事態を回避することができる。第４に、感度の低下を加味して、測定装置における警報しきい値の１／３ないし１／５になるように最適化することにより、放射線遮蔽を極端に厚くすることなく、最適な厚みを維持しながらバックグランドによる誤警報の発生を防止した放射線測定装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る高温環境用放射線測定装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
まず、本発明の基本構成に相当する第１実施形態に係る高温環境用放射線測定装置について図１を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は第１実施形態の放射線測定装置の概略構成を示している。図２において、第１実施形態に係る放射線測定装置１は、高温環境下で測定対象に対して放射線を照射する線源２と、測定対象からの放射線を高温環境下で検出する検出器３と、検出器３により検出された測定値の信号を処理する信号処理部１０と、信号処理部１０の出力に基づいて計算機処理を含む所定の処理動作を制御する制御部４と、制御部４からの指令に基づいて検出器３に所定の高電圧を供給する電圧供給部（高電圧部）５と、を少なくとも備えている。
【００２４】
なお、この高温環境用放射線測定装置１は、上記構成要素の他にも検出器３の出力を増幅するプリアンプ６と、線源２の位置を補正するための駆動装置７と、線源２および検出器３の近傍の温度を測定する温度測定素子８と、この温度測定素子８と制御部４との間に接続されて検出器３近傍の温度を検出する温度計としての温度検出部９と、をさらに備えている。
【００２５】
信号処理部１０は、プリアンプ６の出力を緩衝するバッファアンプ１１と、バッファアンプ１１に接続されてゲイン変更可能に検出器３の検出信号を増幅する可変ゲイン増幅手段１２と、可変ゲイン増幅手段１２と制御部４との間に設けられ可変ゲイン増幅手段１２の出力が入力されるディスクリート回路１３と、ディスクリート回路１３の出力を計数してその計数値を制御部４に出力するカウンタ回路１４と、を備えている。
【００２６】
さらに、信号処理部１０は、検出器３の検出信号電圧の波高値を測定すると共にこの測定波高値と所定の値を有する基準波高値とを比較して測定波高値が基準波高値よりも高いものと判定されたときに増幅出力を制御部４に対して出力させる波高値判定手段２０と、波高値判定手段２０が測定波高値を基準波高値以下であると判定したときに増幅出力の電圧値を計算すると共にこの計算電圧値と所定の値を有する基準電圧値とを比較して計算電圧値が基準電圧値よりも低いものと判定されたときに電圧供給部５が検出器３に供給する電圧の値を高くするように電圧供給部５に指示する電圧判定手段２３と、電圧判定手段２３が計算電圧値を基準電圧値以上であると判定したときに増幅出力のゲインを計算すると共にこのゲイン計算値と所定の値を有するゲイン基準値と比較してゲイン計算値がゲイン基準値以上であるものと判定されたときに電圧供給部５が検出器３に供給する電圧を高くするように指示するゲイン判定手段２６と、ゲイン判定手段２６がゲイン計算値をゲイン基準値よりも小さいと判定したときに可変ゲイン増幅手段１２にゲインの変更を指示するゲイン変更指示手段２９と、を備えている。
【００２７】
波高値判定手段２０は、検出器３の検出信号の電圧の波高値を測定する波高値測定回路２１と、この波高値測定回路２１により測定された測定波高値と基準波高値とを比較して測定波高値が基準波高値よりも高いときに増幅出力を制御部４に対して出力させると共に前記測定波高値を前記基準波高値以下であるときに前記増幅出力の電圧値を計算するように電圧判定手段に指示する比較回路２２と、を備えている。
【００２８】
また、電圧判定手段２３は、波高値判定手段２０が測定波高値を基準波高値以下であると判定したときに増幅出力の電圧値を計算する電圧計算回路２４と、この電圧計算回路２４により計算された計算電圧値と基準電圧値とを比較して計算電圧値が基準電圧値よりも低いときに電圧供給部５が検出器３に供給する電圧の値を高くするように電圧供給部５に指示すると共に計算電圧値が基準電圧値以上であるときに増幅出力のゲインを判定するようにゲイン判定手段２６に指示する比較回路２５と、を備えている。
【００２９】
さらに、ゲイン判定手段２６は、電圧判定手段２３が計算電圧値を基準電圧値以上であると判定したときに可変ゲイン増幅手段１２の増幅出力のゲインを計算するゲイン計算回路２７と、このゲイン計算回路２７により計算されたゲイン計算値とゲイン基準値とを比較してゲイン計算値がゲイン基準値以上であるときに電圧供給部５が検出器３に供給する電圧を高くするように指示すると共にゲイン計算値がゲイン基準値よりも小さいときにゲイン変更指示手段２９から可変ゲイン増幅手段１２にゲインの変更を指示させる比較回路２８と、を備えている。
【００３０】
以上の構成に基づく動作を概略説明すると、検出器３により検出される測定値のゲインは、放射線測定装置１の経時的使用により劣化するが、第１実施形態による波高値判定手段２０、電圧判定手段２３、ゲイン判定手段２６によりゲインの変更タイミングを遅らせて検出器３の交換時期が到来するまでの使用を可能にするようにしている。図１の構成により説明したように、第１実施形態の放射線測定装置１は、検出器３の測定出力の信号電圧の波高値を検出してシステム全体のゲインを自動調整している。自動調整は、制御部４からの指示により駆動装置７が挿入管７ａを動作させて線源２を検出器３の近傍へと移動させ、そのときの測定電圧信号の波高値を波高値判定手段２０で測定して、測定波高値が基準波高値以下になったときに検出器３への印加電圧を増加させてゲインを回復させる。高電圧とゲインとの関係は予め測定しておいて、制御部４により高電圧を算定しているが、高電圧には限界があるため電圧判定手段２３により電圧が上限を超えるか否かを判定し、上限を超える場合には回路系の増幅度を調整するためにゲイン調整手段２６によりゲインを計算してゲイン基準値と比較判定して所定のゲインとなるように自動的に調整する。
【００３１】
［第２実施形態］
次に、本発明のより具体的な実施例としての第２実施形態に係る高温環境用放射線測定装置について、図２および図３を参照しながら詳細に説明する。図２は、第２実施形態の測定装置の全体構成を示すブロック図であり、図３は、図２の信号処理部の詳細な構成を示すブロック図であり、図２および図３における構成要素のうち図１と同一の符号を付したものは、図１の構成要素と同一もしくは相当するものを示している。
【００３２】
図２において、高温環境用放射線測定装置１は、放射線を放射する線源２と、その近傍で放射線を検出する検出器３と、線源２および検出器３を制御するために各種の演算を行なう計算機４と、計算機４の制御により検出器３への供給電圧を大きくする電圧供給部としての高電圧部５と、検出器３の出力を増幅するプリアンプ６と、線源２が設けられた挿入管７ａを駆動する駆動装置７と、線源２および検出器３の近傍に設けられた検温素子８と、その検温出力を測定して計算機４に出力する温度検出手段としての温度計９と、プリアンプ６を介して検出器３の出力を検出すると共に検出器３のゲインを自動調整する信号処理部１０とを備えている。なお、符号１７は、線源２から放射される放射線がプリアンプ６や駆動装置７側に漏れるのを遮断・防止すると共に、高温環境下に置かれている線源２、検出器３、検温素子８と、常温に近い環境に置かれているその他の構成要素との間の温度環境を遮断する遮蔽部材である。この遮蔽部材１７には、先端に線源２が設けられた挿入管７ａを挿通させるための孔と、検出器３および検温素子８への信号線を挿通するための孔とが貫通されている。
【００３３】
第２実施形態に係る前記信号処理部１０は、図３に示すように、検出器３の出力を受け入れる１つの入力と２つの分岐出力を有するバッファアンプ１１と、バッファアンプ１１の一方の出力を入力する可変ゲイン増幅手段としての可変ゲイン増幅回路１２と、可変ゲイン増幅回路１２と制御部としての計算機４との間に設けられたディスクリート回路１３と、このディスクリート回路１３の出力を計数してその計数値を制御部としての計算機４に出力するカウンタ回路１４と、バッファアンプ１１の分岐出力の他方を入力して検出器３の測定出力の波高値を測定してこの測定波高値が基準波高値以下となったときに検出器３への印加電圧を増加させる電圧値を計算してこの計算電圧値が上限である基準電圧値を超えるときに回路系の増幅度を調整して所定のゲインとなるようにすることにより測定装置１のゲインを自動調整する波高弁別回路１５と、を備えている。
【００３４】
上記構成を有する第２実施形態に係る高温環境用放射線測定装置は、バッファアンプ１１の分岐出力のうちの他方出力を入力する波高弁別回路１５が計算機４の演算機能を有機的に活用しており、図１に示す第１実施形態の測定装置における波高値判定手段２０、電圧判定手段２３、ゲイン判定手段２６、ゲイン変更指示手段２９の全ての機能を司っている。
【００３５】
この信号処理部１０は、図２に示すように、検出器３からの信号がプリアンプ６で増幅されて、図３に示すように、バッファアンプ１１を介して信号が分岐されている。分岐された信号の一方は、可変ゲイン増幅器１２で増幅されてディスクリート回路１３を介してカウンタ回路１４で計数される。分岐された信号の他方は、波高弁別回路１５に入力されており、波高値弁別回路１５は、計算機４からの指令に基づいて該システム１のゲインを自動調整する場合に使用されている。自動調整は、具体的には、計算機４からの指示に基づいて、駆動装置７により挿入管７ａ先端の線源２を検出器３の近傍に移動させる。
【００３６】
計算機４は、上述したように、図１の第１実施形態における波高値判定手段２０、電圧判定手段２３、ゲイン判定手段２６、ゲイン変更指示手段２９の機能を司っており、可変ゲイン増幅器１２、ディスクリート回路１３、カウンタ回路１４を介して供給されるバッファアンプ１１の分岐出力の一方側の信号の値に基づいて、図１の第１実施形態における波高値の判定、電圧値の判定、ゲインの判定等を行ない、ゲインを変更する必要性がある場合にはゲインの変更を指示している。
【００３７】
［第３実施形態］
次に、図４を用いて、上記第２実施形態における計算機４の演算制御動作について、第３実施形態による高温環境用放射線測定装置の動作として説明する。第１実施形態による放射線測定装置１における波高値判定手段２０、電圧判定手段２３、ゲイン判定手段２６の動作も図４に示すフローチャートの動作に対応している。
【００３８】
図４に示すように、まず、ステップＳ１で検出器３の出力する検出信号の電圧における波高値を測定してこの波高値を第１の規定値ａと比較している。ここでいう波高値は第１実施形態における測定波高値であり、規定値ａは基準波高値である。ステップＳ１で規定値ａ＜波高値を判定して、その結果がイエスである場合、ゲインの自動調整を行なう必要がないので、処理フローを終了し、判定の結果がノーの場合には処理はステップＳ２へ進む。ステップＳ２で電圧供給部としての高電圧回路５の供給電圧を計算して計算された高電圧と第２の規定値ｂとを比較する。ここでいう高電圧は第１実施形態における計算電圧値であり、規定値ｂは基準計算値である。ステップＳ２で、高電圧＞規定値ｂがノーであると判定された場合、すなわち計算された電圧値が規定値ｂ以下である場合、処理はステップＳ４へと進んで高電圧回路５が検出器へ供給する高電圧の値が変更される。
【００３９】
ステップＳ２で高電圧が第２の規定値ｂよりも大きいと判定された場合、ステップＳ３で増幅器ゲインを計算してこのゲインを第３の規定値ｃと比較する。ここでいうゲインは第１実施形態におけるゲイン計算値であり、規定値ｃはゲイン基準値である。ステップＳ３でゲイン＜規定値ｃがイエスであるものと判定された場合、ステップＳ５にてアラーム判定が行なわれる。ステップＳ５でアラームを発するべきか否かが判定されて、アラームを発するべきもの（イエス）と判定された場合にはステップＳ６でアラームが発せられて処理動作が終了する。ステップＳ５でアラームを発しないものと判定された場合にはステップＳ７で可変ゲイン増幅器１２のゲインが波高値弁別回路３０により変更される。第１実施形態においては、この処理はゲイン判定手段２６の判定に基づいてゲイン変更指示手段２９によりゲインが変更されている。
【００４０】
なお、ステップＳ７でゲインが変更されると、ステップＳ４に処理が戻り、高電圧が変更されてから再度ステップＳ１以降の処理動作が繰り返される。また、ステップＳ３で増幅器１２の計算されたゲインの値が規定値ｃ以上であるものと判定された場合にはステップＳ４へ進み、高電圧の値が変更される。
【００４１】
以上の判定処理動作により、可変ゲイン増幅器１２のゲインの変更を検出器の寿命がくる前に変更するべきか否かの判断がなされ、所定の交換時期が到来する前に可変ゲイン増幅器１２のゲインを変更すべき場合にはその判断が行なわれる。計算機４では、図４のフローチャートに示すように、波高値が所定の値以下になった場合、まず検出器３への印加電圧を増加させてゲインを回復させる。高電圧とゲインの関係は予め測定しておき、計算機４により高電圧を算定する。しかし、高電圧には上限があり、この上限を越える場合は回路系の増幅度を調整し手所定のゲインとなるように調整を自動で行なう。測定装置には温度計が設置されており、高温運転時間が計算機４で自動的に積算される。
【００４２】
なお、アラームを発するべきか否かを判定するステップＳ５とアラームを発せさせるステップＳ６は第１，第２実施形態の構成では行なうべき構成要素が明瞭ではないが、図５に示す第４実施形態のような警報装置を備える構成によれば容易に実施可能である。
【００４３】
［第４実施形態］
図４に示すフローチャートでは、ステップＳ５でアラーム判定を行ない、ステップＳ６でアラームを発生させるように動作しているが、この具体的な構成として、例えば図５に示す第４実施形態に係る高温環境用放射線測定装置がある。図５において、放射線測定装置１は、放射線を放射する線源２と、その近傍で放射線を検出する検出器３と、線源２および検出器３を制御するために各種の演算を行なう計算機４と、計算機４の制御により検出器３への供給電圧を大きくする電圧供給部としての高電圧部５と、検出器３の出力を増幅するプリアンプ６と、その先端に線源２が設けられた挿入管７ａを駆動する駆動装置７と、線源２および検出器３の近傍に設けられた温度測定または検温素子８と、その検温出力を測定して計算機４に出力する温度検出手段としての温度計９と、プリアンプ６を介して検出器３の出力を検出すると共に検出器３のゲインを自動調整する信号処理部１０と、放射線遮蔽機能を有すると共に高温環境との常温に近い温度環境とを遮断するための遮蔽部材１７と、検出器３の出力をモニタすると共に計算機４の指示により警報を発する警報装置１８とを備えている。
【００４４】
図５に示す第４実施形態の放射線測定装置１において、警報装置１８は、図４のフローチャートで示したような計算機４によるアラーム判定処理ステップＳ５でイエスと判定されたときに、計算機４からの指示によりアラームを発生させている。
【００４５】
この測定装置１には温度測定手段としての温度計９が設けられており、高温環境下での運転時間が自動的に積算される。図６は、その積算時間とゲインとの関係を示す特性図である。図６の特性図において、横軸に時間、縦軸にゲイン（対数）が取られ、経時的な使用によりゲインと時間との関係は図６に示されるようになる。時間とゲイン（対数）とが反比例となった特性は、３つの黒丸で示された温度積算値を結んだ特性線で表されており、横軸に平行に引かれた直線は、許容感度値を示している。
【００４６】
図６において、検出器３を高温環境下で動作させている時間を積算していくと、点検周期を示す縦軸に平行な２本の直線の前までに実際のゲインの劣化が算出される。図６の３つのサンプル値（黒丸）を結んだ特性直線（実線）の延長された線（破線）の上には白抜きの丸で示すような予測値があり、この予測値は許容感度値のレベルよりも下方側に位置している。したがって、図中の点検期間内にゲインは許容感度値よりも劣化することが予測される。
【００４７】
なお、図６の特性図は、図５に示した第４実施形態の測定装置１における計算機４の動作のみを示すだけではなく、図４に示すフローチャートと同様に、第１実施形態の測定装置１の波高値判定手段２０、電圧判定手段２３、ゲイン判定手段２６、ゲイン変更指示手段２９のそれぞれの動作についても援用可能であるものとする。また、図２および図３に示した第２実施形態による測定装置の計算機４の動作にも援用できる。
【００４８】
放射線測定装置１は、測定対象の放射能量が変化して所定の値以上になったとき、警報を発する必要がある。高温環境用放射線測定装置１における検出器３の場合にはゲインの低下により感度が低下する。したがって、警報発報しきい値を通常通りに設定すると、例えば感度が最初の１／２に低下した場合、放射能量が所定の値以上になっても警報を発報しない事態が発生する。このため、警報発報の計数値に対するしきい値を予め低く設定する。図６に示す感度低下の許容値を１／２とすると、しきい値は１／２に設定する。
【００４９】
放射線測定装置は、周囲からの放射線によるバックグランドを計数する。この値には統計的な変動などがあり、経験的に平均の計数値の３倍ないし５倍程度の計数値を与えることが分かっている。このため、しきい値はバックグランドによる誤警報の発報を避けるためにバックグランド（ＢＧ）値をしきい値の１／３〜１／５以下にする必要がある。ＢＧ値を低くするためには、温度遮断機能と共に放射線遮蔽機能を有する遮蔽部材１７の鉛（ガンマ線の場合）またはポリエチレン（中性子の場合）を厚くすれば良い。しかしながら、場所的な制約もあって、遮蔽部材１７の鉛やポリエチレンを厚くすることには一定の限度がある。このため、高温型で感度が経時的に変化する放射線測定装置においては、適切な比率で外部からの放射線を遮蔽する必要があり、バックグランドの放射線が、感度の低下に対して設定されたしきい値の１／３から１／５となるように遮蔽部材１７の厚さを最適化することが必要となる。
【００５０】
［第５実施形態］
最後に、検出器３の詳細な構成を示すと共に校正部を有する第５実施形態による高温環境用放射線測定装置について、図７、図８を用いて説明する。線源によるゲイン自動調整は、定期点検時に実施される場合には問題ないが、通常測定時に実施された場合、誤警報防止のために警報機能を一時的に停止させる必要がある。また、このために低計数率の光パルスを光検出器に入射させて、かつ、入射光と同期させたコインシデンス回路を用いて信号を処理することにより、低計数率でも誤警報を発生させない精度の高い校正を実現している。以下に詳説する。
【００５１】
図７は、第５実施形態による高温環境用放射線測定装置の全体構成を示すブロック図である。図７に示すように、検出器３の詳細な構成が図中の左上に示されている。図７において、検出器３は、放射線の作用により蛍光を発するシンチレータ３１と、シンチレータ３１の発した光を検出する光検出器３２と、光検出器３２により検出された光を校正部３０に送る光ファイバまたは光ケーブル３３とを備えている。
【００５２】
図８は、第５実施形態に係る放射線測定装置１の信号処理部１０と校正部３０との詳細な構成を示している。図８において、信号処理部１０は、図３に示した第２実施形態と同様に、バッファアンプ１１、可変ゲイン増幅器１２、ディスクリート回路１３、カウンタ回路１４、波高弁別回路１５を備え、バッファアンプ１１の出力は、校正部３０により同期を取られるコインシデンス回路１６にも入力されている。
【００５３】
図８に示すように、校正部３０は、図７に示した光ファイバに相当する光ケーブル３３を備え、この光ケーブル３３により検出器３から伝えられた光に同期して発光する発光素子３４と、発光素子３４の発光によりパルスを発生させるパルス発生回路３５とを備えている。このパルス発生回路３５により発生されたパルスは信号処理部１０のコインシデンス回路１６に供給されている。図２、図３と図７、図８をそれぞれ比較すると、図２における線源２、駆動装置７は、図７においては発光素子３４とパルス発生回路３５よりなる校正部３０および信号処理部１０のコインシデンス回路１６に変更されている。
【００５４】
上記構成に基づいて、放射線測定装置の動作を説明する。パルス発生回路３５からの電気信号は、例えば発光ダイオードのような発光素子３４により光信号に変換され、光ケーブルで検出器３内部の光検出器３２に導かれて信号を発生する。このパルス信号は、図８に示す信号処理部１０のコインシデンス回路１６にも並列に出力されて検出器３からの信号との同期条件が成立した場合のみゲート信号が生成されて波高弁別回路１５に入力される。波高弁別回路１５においては、ゲート信号がない場合は入力を禁止し、同期信号だけを選択して波高分布を測定する。
【００５５】
結果として、バックグランド（ＢＧ）に起因する信号との弁別が可能となり、Ｓ／Ｎの良い計測が可能となる。パルス発生回路３５の周波数は、システムの警報設定値カウント数に比較して十分に低いものとし、計算機４からの指示により発生または停止し、校正モード時に計算機４からの指示によりパルスを発生させる。このようなゲイン校正機能により、単にゲインの校正だけでなく、光検出器３２を含むシステム全体の健全性の確認も可能になる。
【００５６】
この第５実施形態のその他の効果としては、設定値の計数率と比較して十分に低い計数率を有する校正パルスを使用することにより、誤警報の原因にならない。また、コインシデンス処理によりバックグランド信号と区別して精度の良い測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の基本概念としての第１実施形態に係る高温環境用放射線測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第２実施形態の放射線測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態の信号処理部１０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】第３実施形態としての計算機の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】第４実施形態の放射線測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第１ないし第４実施形態のゲイン劣化の特性を示す特性図である。
【図７】第５実施形態の放射線測定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第５実施形態の信号処理部と校正部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  放射線測定装置
２  線源
３  検出器
４  制御部（計算機）
５  電圧供給部（高電圧部）
７  駆動装置
９  温度検出部（温度計）
１０  信号処理部
１２  可変ゲイン増幅手段
１５  波高弁別回路
１６  コインシデンス回路
１８  警報装置
２０  波高値判定手段
２３  電圧判定手段
２６  ゲイン判定手段
２９  ゲイン変更指示手段
３０  校正部
【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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