(57)【要約】【課題】高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能を向上させた放射線計測装置を提供する。【解決手段】放射線検出器によって検出された複数のパルス信号が重畳するパルス波形を、前記放射線検出器の減衰時定数に基づいて、複数の期間に分割し、波高値比を演算する波高値比演算装置と、所定期間における前記パルス波形の波高値を演算する波高値演算装置と、前記波高値比及び前記波高値に基づいて、２次元分布を演算する２次元分布演算装置と、前記２次元分布に基づいて、計数値抽出領域を設定し、前記計数値抽出領域の波高値スペクトルを演算する波高値分布処理装置と、を備える。【選択図】図１
2019120656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線検出器によって検出された複数のパルス信号が重畳するパルス波形を、前記放射線検出器の減衰時定数に基づいて、複数の期間に分割し、波高値比を演算する波高値比演算装置と、
所定期間における前記パルス波形の波高値を演算する波高値演算装置と、
前記波高値比及び前記波高値に基づいて、２次元分布を演算する２次元分布演算装置と、
前記２次元分布に基づいて、計数値抽出領域を設定し、前記計数値抽出領域の波高値スペクトルを演算する波高値分布処理装置と、
を備えることを特徴とする放射線計測装置。
【請求項２】
前記計数値抽出領域は、
前記パルス信号の重畳が少ない領域である、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。
【請求項３】
前記波高値分布処理装置は、
前記計数値抽出領域を円形とする、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線計測装置。
【請求項４】
前記波高値分布処理装置は、
前記計数値抽出領域を多角形とする、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線計測装置。
【請求項５】
前記波高値分布処理装置は、
前記計数値抽出領域を多角形及び曲線とする、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線計測装置。
【請求項６】
前記波高値比演算装置は、
前記減衰時定数がτ１、τ２（但し、τ１≦τ２）である場合、
第１の期間ｔ１を０≦ｔ１≦τ１と設定し、第２の期間ｔ２をτ１≦ｔ２≦３×τ２と設定し、第３の期間ｔ３を０≦ｔ３≦３×τ２（但し、ｔ１＋ｔ２≦ｔ３）と設定する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の放射線計測装置。
【請求項７】
前記波高値比演算装置は、
前記減衰時定数がτ１、τ２（但し、５×τ１≦τ２）である場合、
第１の期間ｔａを０≦ｔａ≦τ１と設定し、第２の期間ｔｂをτ１≦ｔｂ≦５×τ１と設定し、第３の期間ｔｃを０≦ｔｃ≦５×τ１（但し、ｔａ＋ｔｂ≦ｔｃ）と設定し、
前記減衰時定数をτ１、τ２（但し、τ２≦５×τ１）である場合、
第１の期間ｔａを０≦ｔａ≦τ１と設定し、第２の期間ｔｂをτ１≦ｔｂ≦τ２と設定し、第３の期間ｔｃを０≦ｔｃ≦τ２（但し、ｔａ＋ｔｂ≦ｔｃ）と設定する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の放射線計測装置。
【請求項８】
前記波高値分布処理装置は、
前記計数値抽出領域以外の領域における計数値に基づいて、前記計数値の数え落としを含む波高値スペクトルを補正する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の放射線計測装置。
【請求項９】
放射線検出器によって検出された複数のパルス信号が重畳するパルス波形を、前記放射線検出器の減衰時定数に基づいて、複数の期間に分割し、波高値比を演算するステップと、
所定期間における前記パルス波形の波高値を演算するステップと、
前記波高値比及び前記波高値に基づいて、２次元分布を演算するステップと、
前記２次元分布に基づいて、計数値抽出領域を設定し、前記計数値抽出領域の波高値スペクトルを演算するステップと、
を備えることを特徴とする放射線計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、放射線計測装置及び放射線計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性物質を取り扱う施設として、原子力発電プラント、廃棄物処理施設、加速器施設、放射性物質等管理区域を有する施設、などが知られている。これらの施設では、測定対象の放射線を計測するために、例えば、測定対象以外の放射線を遮蔽する遮蔽体、測定対象の放射線を集束させるコリメータ、エネルギー分解能が高い放射線検出器、放射線信号処理能力に優れる処理回路、などが使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、デジタルパルス信号のピーク値を検出し、ピーク値前後における波形データの平均値を算出し、該平均値をピーク波高値とすることで、デジタルパルス信号のピーク波高値の検出精度を向上させたパルス波高分析装置が開示されている。
【０００４】
例えば、特許文献２には、γ線の検出信号における正極側ピーク値及び負極側ピーク値に対応する２つの波高値を用いて、エネルギースペクトルを作成することで、エネルギー分解能を向上させた放射線計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−８３２４９号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２８４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、放射線計測装置において、測定対象以外の放射線が強いと、パルス信号のパイルアップが生じ、測定対象の放射線を計測し難いという問題がある。
例えば、特許文献１に記載のパルス波高分析装置では、パイルアップされたパルス波形の波高値の情報が削除されるため、測定対象の放射線によるパルス信号の数え落としが大きくなってしまう。例えば、特許文献２に記載の放射線計測装置では、２つの波高値の相関関係に基づいてエネルギー分解能を改善しているため、パルス信号の重畳による影響を十分に低減できていない。
【０００７】
本開示に係る実施形態は、高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能を向上させた放射線計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の実施形態に係る放射線計測装置は、放射線検出器によって検出された複数のパルス信号が重畳するパルス波形を、前記放射線検出器の減衰時定数に基づいて、複数の期間に分割し、波高値比を演算する波高値比演算装置と、所定期間における前記パルス波形の波高値を演算する波高値演算装置と、前記波高値比及び前記波高値に基づいて、２次元分布を演算する２次元分布演算装置と、前記２次元分布に基づいて、計数値抽出領域を設定し、前記計数値抽出領域の波高値スペクトルを演算する波高値分布処理装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の実施形態に係る放射線計測装置によれば、高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能を向上させた放射線計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る放射線計測装置の構成の一例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るパルス信号が重畳していない場合におけるパルス波形の一例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るパルス信号が重畳している場合におけるパルス波形の一例を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る２次元分布の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る計数値抽出領域における波高値スペクトルの一例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る放射線計測方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る放射線計測装置の構成の一例を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る２次元分布の一例を示す図である。
【図９】第３実施形態に係る放射線計測装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】第３実施形態に係る２次元分布の一例を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係る計数値抽出領域における波高値スペクトルの一例を示す図である。
【図１２】第４実施形態に係る放射線計測装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態に係る放射線計測装置及び放射線計測方法について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
【００１２】
＜第１実施形態＞
≪放射線計測装置の全体構成≫
まず、図１を参照して、本実施形態に係る放射線計測装置１００の構成について説明する。
【００１３】
放射線計測装置１００は、放射線検出器１０１、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１０２、波高値比演算装置１０３、波高値演算装置１０４、２次元分布演算装置１０５、波高値分布処理装置１０６、表示装置１０７、などを備える。放射線検出器１０１は、更に、放射線センサ１０１ａ、増幅器１０１ｂ、などを備える。
【００１４】
放射線検出器１０１は、外部から入射する放射線１０を検出し、放射線１０のエネルギーに応じた電気信号（アナログパルス信号）を発生させて、Ａ／Ｄ変換器１０２へと出力する。
放射線センサ１０１ａは、外部から入射する放射線１０を検出し、放射線１０のエネルギーに応じた電気信号を増幅器１０１ｂへと出力する。放射線センサ１０１ａには、例えば、シンチレータ、半導体、ガス、などが使用される。
増幅器１０１ｂは、放射線センサ１０１ａから入力される電気信号を、Ａ／Ｄ変換器１０２へと伝送可能な電気信号に増幅、変換し、Ａ／Ｄ変換器１０２へと出力する。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器１０２は、Ａ／Ｄ変換器１０２から伝送されるアナログパルス信号をデジタルパルス信号へと変換し、波高値比演算装置１０３へと出力する。Ａ／Ｄ変換器１０２は、使用される放射線センサ１０１ａの応答速度に応じて、１[ＭＳ／ｓ]以上のサンプリング周期、１０[ｂｉｔ]以上の分解能を有することが好ましい。
【００１６】
波高値比演算装置１０３は、Ａ／Ｄ変換器１０２から入力されるデジタルパルス信号に基づいて、FPGA（field-programmable gate array）やASIC（application specific integrated circuit）を用いたプログラマブルアレイなどにより、波高値比を演算する。
【００１７】
まず、波高値比演算装置１０３は、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形を、放射線検出器１０１の減衰時定数（例えば、τ１、τ２）に基づいて、複数の期間（例えば、第１の期間ｔ１、第２の期間ｔ２）に分割する。減衰時定数は、パルス信号が減衰する速度であり、放射線検出器１０１における固有の特性に基づいて、設定される。
【００１８】
図３に示すように、放射線検出器１０１が測定対象の放射線及び測定対象以外の放射線を検出した場合、デジタルパルス信号は重畳するため、パルス波形のピークは複数となる。この場合、波高値比演算装置１０３は、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４を、減衰時定数（例えば、τ１、τ２）に基づいて、複数の期間（例えば、第１の期間ｔ１、第２の期間ｔ２）に分割する（図３参照）。
例えば、減衰時定数がτ１≦τ２の関係を満たす場合、波高値比演算装置１０３は、第１の期間ｔ１を０≦ｔ１≦τ１と設定し、第２の期間ｔ２をτ１≦ｔ２≦３×τ２と設定する。そして、波高値比演算装置１０３は、図３に示すように、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４を、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの第１の期間ｔ１と、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの第２の期間ｔ２とに分割する。
【００１９】
なお、図２に示すように、放射線検出器１０１が測定対象の放射線のみを検出した場合、デジタルパルス信号は重畳しないため、パルス波形のピークは１つとなる。この場合、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間ｔ１にはピークが１つ存在しているが、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間ｔ２にはピークが存在していない（図２参照）。
【００２０】
次に、波高値比演算装置１０３は、分割されたパルス波形に基づいて、パルス波形の重畳の有無を判定するための基準値となる波高値比を演算する。例えば、波高値比演算装置１０３は、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの第１の期間ｔ１における第１の波高値ＰＨ１、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの第２の期間ｔ２における第２の波高値ＰＨ２に基づいて、波高値比ＰＨｒを演算する（図３参照）。波高値比ＰＨｒは、以下の式で表すことができる。
ＰＨｒ＝（ＰＨ１／ＰＨ２）          式（１）
なお、波高値比ＰＨｒは、式（１）に限定されるものではなく、例えば、ＰＨｒ＝（ＰＨ２／ＰＨ１）のように、式（１）を変形して用いられてもよい。
【００２１】
波高値演算装置１０４は、FPGAやASICを用いたプログラマブルアレイなどにより、所定期間におけるパルス波形の波高値を演算する。波高値は、放射線検出器１０１が検出した放射線１０のエネルギーに相当する値である。例えば、波高値演算装置１０４は、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１３までの第３の期間ｔ３におけるパルス波形２１４の第３の波高値ＰＨ３を演算する（図３参照）。
【００２２】
２次元分布演算装置１０５は、波高値及び波高値比に基づいて、放射線１０のエネルギーを分析する際の指標となる２次元分布を演算する。
【００２３】
図４は、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４（図３参照）に関する２次元分布を示す図である。縦軸は、波高値比演算装置１０３によって演算された波高値比ＰＨｒ（＝ＰＨ２／ＰＨ１）を表している。横軸は、波高値演算装置１０４によって演算された第３の波高値ＰＨ３を表している。２次元分布の濃淡は、デジタルパルス信号の計数値の大小を表している。
【００２４】
図４から、デジタルパルス信号の計数値は、コンプトン散乱に伴う連続部１２１において、第３の波高値ＰＨ３が大きくなる程、小さくなることがわかる。また、デジタルパルス信号の計数値は、γ線と放射線センサ１０１ａとの光電効果による光電ピーク１２２、及び中性子起因α線によるピーク１２３において、大きくなることがわかる。また、デジタルパルス信号の計数値は、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４の連続部１２４において、第３の波高値ＰＨ３が大きくなる程、小さくなることがわかる。
【００２５】
即ち、２次元分布から、コンプトン散乱に伴う連続部１２１、γ線と放射線センサ１０１ａとの光電効果による光電ピーク１２２、中性子起因α線によるピーク１２３、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４の連続部１２４、のそれぞれにおけるデジタルパルス信号の計数値の大小がわかる。
【００２６】
波高値分布処理装置１０６は、２次元分布に基づいて、計数値抽出領域を設定し、当該計数値抽出領域の波高値スペクトルを演算する。波高値分布処理装置１０６は、２次元分布に示されるデジタルパルス信号の計数値の大小に基づいて、例えば、デジタルパルス信号の重畳が少ない領域を、計数値抽出領域として設定する。これにより、波高値分布処理装置１０６は、波高値スペクトルを演算する際、デジタルパルス信号の重畳が多い領域における不必要な計数値を除去し、デジタルパルス信号の重畳が少ない領域における必要な計数値のみを抽出することができる。従って、波高値分布処理装置１０６は、複数のデジタルパルス信号が重畳しても、測定対象の放射線によるデジタルパルス信号を弁別し、高精度な波高値スペクトルを演算できる。
【００２７】
波高値分布処理装置１０６は、計数値抽出領域を任意に設定することが可能である。例えば、波高値分布処理装置１０６は、計数値抽出領域を円形に設定してもよい。例えば、波高値分布処理装置１０６は、計数値抽出領域を多角形に設定してもよい。例えば、波高値分布処理装置１０６は、計数値抽出領域をこれらの形状や曲線の組み合わせで設定してもよい。
【００２８】
図５は、波高値スペクトルを示す図である。縦軸は、デジタルパルス信号の計数値、横軸は、第３の波高値ＰＨ３、を表している。点線は、領域Ａに基づいて演算された波高値スペクトルＡ１を表している。実線は、計数値抽出領域Ｂに基づいて演算された波高値スペクトルＢ１を表している。
【００２９】
図５から、領域Ａに基づいて演算された波高値スペクトルＡ１は、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４の連続部１２４による影響によって、γ線と放射線センサ１０１ａとの光電効果による光電ピーク１２２、中性子起因α線によるピーク１２３の計測精度が低いことがわかる。つまり、波高値スペクトルＡ１は、測定対象以外の放射線の影響を非常に強く受けており、バックグラウンドとなる計数値が取り込まれて、全体的に計数値の値が大きくなっていることがわかる。即ち、領域Ａに基づいて演算された波高値スペクトルＡ１は、パイルアップが低減されていないことがわかる。
【００３０】
一方で、図５から、計数値抽出領域Ｂに基づいて演算された波高値スペクトルＢ１は、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４の連続部１２４による影響が除去できており、γ線と放射線センサ１０１ａとの光電効果による光電ピーク１２２、中性子起因α線によるピーク１２３の計測精度が高いことがわかる。つまり、波高値スペクトルＢ１は、測定対象以外の放射線の影響を受けておらず、バックグラウンドとなる計数値が無視されて、全体的に計数値の値が小さくなっていることがわかる。即ち、計数値抽出領域Ｂに基づいて演算された波高値スペクトルＢ１は、パイルアップが低減されていることがわかる。
【００３１】
上述のように、波高値分布処理装置１０６が、２次元分布に基づいて、パルス信号の重畳が少ない計数値抽出領域を抽出して波高値スペクトルを演算することで、測定対象の放射線による波高値スペクトルのみを抽出できる。
【００３２】
表示装置１０７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、等である。表示装置１０７は、ディスプレイ画面上に、２次元分布、波高値スペクトル、などの画像を表示する。図４に示すように、２次元分布の画像には、例えば、計数値抽出領域Ｂ、コンプトン散乱に伴う連続部１２１における計数値の大小、γ線と放射線センサ１０１ａとの光電効果による光電ピーク１２２における計数値の大小、中性子起因α線によるピーク１２３における計数値の大小、複数のパルス信号が重畳するパルス波形２１４の連続部１２４における計数値の大小、などが表示される。また、図５に示すように、波高値スペクトルの画像には、例えば、波高値スペクトルＡ１、波高値スペクトルＢ１、などが表示される。
【００３３】
本実施形態に係る放射線計測装置によれば、複数のパルス信号が重畳するパルス波形に基づいて演算された波高値比及び波高値を活用して、計数値抽出領域における波高値スペクトルを演算する。これにより、バックグラウンドとなる計数値の影響を無視して、例えば、γ線と放射線センサとの光電効果による光電ピーク、及び中性子起因α線によるピークなどの波高値スペクトルを高精度に計測することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係る放射線計測装置によれば、高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能（測定対象の放射線を同定するために必要な性能）を向上させることができる。また、パイルアップされたパルス波形の波高値の情報を削除しないため、減衰時定数が長い放射線検出器であっても、計数値の数え落としを低減させることができる。
【００３５】
≪放射線計測装置の動作≫
次に、図６を参照して、本実施形態に係る放射線計測装置１００の動作について、説明する。
【００３６】
ステップＳ１００１において、放射線計測装置１００は、計測時間を所定時間に設定する。
【００３７】
ステップＳ１００２において、放射線計測装置１００は、第１の期間、第２の期間、第３の期間を、予め設定する。
【００３８】
例えば、放射線計測装置１００は、減衰時定数がτ１、τ２（但し、τ１≦τ２）である場合、第１の期間ｔ１を０≦ｔ１≦τ１と設定し、第２の期間ｔ２をτ１≦ｔ２≦３×τ２と設定し、第３の期間ｔ３を０≦ｔ３≦３×τ２と設定する。また、放射線計測装置１００は、それぞれの期間の設定制約条件を、ｔ１＋ｔ２≦ｔ３と設定する。
放射線計測装置１００は、減衰時定数τ１、τ２に基づいて、波高値比を演算するための期間、及び付与エネルギーを示す波高値を設定することで、放射線検出器の動作に最適な波高値比及び波高値を取得できる。これにより、高いバックグラウンド環境下においても、測定対象となるγ線や中性子起因放射線の検知性能を向上させることが可能になる。
【００３９】
例えば、放射線計測装置１００は、減衰時定数がτ１、τ２（但し、５×τ１≦τ２）である場合、第１の期間ｔａを０≦ｔａ≦τ１と設定し、第２の期間ｔｂをτ１≦ｔｂ≦５×τ１と設定し、第３の期間ｔｃを０≦ｔｃ≦５×τ１と設定する。また、放射線計測装置１００は、それぞれの期間の設定制約条件を、ｔａ＋ｔｂ≦ｔｃと設定する。また、例えば、放射線計測装置１００は、減衰時定数がτ１、τ２（但し、τ２≦５×τ１）である場合、第１の期間ｔａを０≦ｔａ≦τ１と設定し、第２の期間ｔｂをτ１≦ｔｂ≦τ２と設定し、第３の期間ｔｃを０≦ｔｃ≦τ２と設定する。また、放射線計測装置１００は、それぞれの期間の設定制約条件を、ｔａ＋ｔｂ≦ｔｃと設定する。
放射線計測装置１００は、減衰時定数τ１、τ２に基づいて、波高値比を演算するための期間、及び付与エネルギーを示す波高値を設定し、且つ、その設定範囲を厳密化することで、放射線検出器の動作に最適な波高値比及び波高値を取得できる。これにより、高いバックグラウンド環境下においても、測定対象となるγ線や中性子起因放射線の検知性能を向上させることが可能になる。
【００４０】
ステップＳ１００３において、放射線検出器１０１に放射線が照射される。
【００４１】
ステップＳ１００４において、放射線計測装置１００は、パルス信号の取り込みを開始する。
【００４２】
ステップＳ１００５において、放射線計測装置１００は、放射線検出器１０１から入力されるアナログパルス信号を、Ａ／Ｄ変換器１０２によって、デジタルパルス信号へと変換する。
【００４３】
ステップＳ１００６において、放射線計測装置１００は、コンパレータなどを用いて、デジタルパルス信号が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。
放射線計測装置１００は、デジタルパルス信号が、予め設定された閾値以上であると判定する場合（ステップＳ１００６→Ｙｅｓ）、ステップＳ１００７の処理へと進む。
放射線計測装置１００は、デジタルパルス信号が、予め設定された閾値より小さいと判定する場合（ステップＳ１００６→Ｎｏ）、ステップＳ１００４の処理へと進む。
【００４４】
ステップＳ１００７において、放射線計測装置１００は、波高値を演算する。例えば、放射線計測装置１００は、第１の期間における第１の波高値ＰＨ１、第２の期間における第２の波高値ＰＨ２、第３の期間における第３の波高値ＰＨ３を演算する。
【００４５】
ステップＳ１００８において、放射線計測装置１００は、波高値比を演算する。例えば、放射線計測装置１００は、第１の期間における第１の波高値ＰＨ１及び第２の期間における第２の波高値ＰＨ２に基づいて、波高値比ＰＨｒ（＝ＰＨ１／ＰＨ２）を演算する。
【００４６】
ステップＳ１００９において、放射線計測装置１００は、計測時間がステップＳ１００９で設定した所定時間に到達しているか否かを判定する。
放射線計測装置１００は、計測時間が所定時間に到達していると判定する場合（ステップＳ１００９→Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１０の処理へと進む。
放射線計測装置１００は、計測時間が所定時間に到達していないと判定する場合（ステップＳ１００９→Ｎｏ）、ステップＳ１００４の処理へと進む。
【００４７】
ステップＳ１０１０において、放射線計測装置１００は、計測を終了する。
【００４８】
ステップＳ１０１１において、放射線計測装置１００は、波高値比及び波高値に基づいて、２次元分布を演算する。例えば、放射線計測装置１００は、波高値比ＰＨｒ（＝ＰＨ１／ＰＨ２）、及び第３の波高値ＰＨ３に基づいて、２次元分布を演算する（図４参照）。
【００４９】
ステップＳ１０１２において、放射線計測装置１００は、２次元分布に基づいて、計数値抽出領域を設定する。例えば、放射線計測装置１００は、デジタルパルス信号の重畳が少ない領域を、計数値抽出領域Ｂとして設定する（図４参照）。なお、放射線計測装置１００は、計測前に予め計数値抽出領域を設定しておくことも可能である。
【００５０】
ステップＳ１０１３において、放射線計測装置１００は、計数値抽出領域における波高値スペクトルを演算する。例えば、放射線計測装置１００は、計数値抽出領域Ｂにおける波高値スペクトルＢ１を演算する（図４及び図５参照）。
【００５１】
なお、上述の処理では、デジタルパルス信号の測定と、計数値抽出領域を利用した２次元分布の演算とを分離して行っているが、処理方法は特に限定されるものではない。デジタルパルス信号の測定と、計数値抽出領域を利用した２次元分布の演算とを、オンライン処理によって並行して行うことも可能である。
【００５２】
本実施形態に係る放射線計測方法によれば、測定対象以外の放射線が非常に強く、測定対象の放射線を計測することが困難な状況であっても、パルス信号の重畳による影響を低減させて、エネルギー分解能を改善できる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
≪放射線計測装置の全体構成≫
次に、図７を参照して、本実施形態に係る放射線計測装置２００の構成について説明する。なお、第２実施形態において、上述の第１実施形態と、共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００５４】
第２実施形態に係る放射線計測装置２００が、第１実施形態に係る放射線計測装置１００と異なる点は、波高値分布処理装置２０１に計数値抽出部２０１ａが備わる点である。
【００５５】
計数値抽出部２０１ａは、パルス信号の重畳による影響を低減させた２次元分布に基づいて、計数値抽出領域を予め抽出する。例えば、図８に示すように、計数値抽出部２０１ａは、パルス信号の重畳による影響を低減させた２次元分布において、パルス信号の重畳が少ない領域を、計数値抽出領域Ｃとして抽出する。
【００５６】
計数値抽出部２０１ａは、計数値抽出領域Ｃの外部で計測される信号を、不必要なパルス信号として処理し、計数値抽出領域Ｃの内部で計測される信号を、必要なパルス信号として処理して、計数値抽出領域Ｃを抽出する。例えば、計数値抽出部２０１ａは、コンプトン散乱に伴う連続部１２１、γ線と放射線センサ１０１ａとの光電効果による光電ピーク１２２、中性子起因α線によるピーク１２３、を含む領域のみを抽出し、複数のデジタルパルス信号が重畳するパルス波形２１４の連続部１２４を含む領域を除外する。
【００５７】
これにより、放射線検出器に２つ以上の放射線が入射し、パルス信号が重畳しても、不必要な波高値の情報を予め除去することができるため、エネルギー分解能を向上させた放射線計測装置２００を実現できる。
【００５８】
本実施形態に係る放射線計測装置２００によれば、パルス信号の重畳による影響を、より高精度に低減させて、高いバックグラウンド環境下においても、測定対象となるγ線や中性子起因放射線の検知性能を向上させることが可能になる。また、本実施形態に係る放射線計測装置２００によれば、高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能を向上させることができる。
【００５９】
＜第３実施形態＞
≪放射線計測装置の全体構成≫
次に、図９を参照して、本実施形態に係る放射線計測装置３００の構成について説明する。なお、第３実施形態において、上述の第１実施形態と、共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００６０】
第３実施形態に係る放射線計測装置３００が、第１実施形態に係る放射線計測装置１００と異なる点は、波高値分布処理装置３０１に計数値補正部３０１ａが備わる点である。
【００６１】
計数値補正部３０１ａは、計数値抽出領域以外の領域における計数値に基づいて、計数値の数え落としを含む波高値スペクトルを補正する。例えば、図１０に示すように、計数値補正部３０１ａは、領域Ｄにおける計数値に基づいて、波高値スペクトルＡ２を補正する。具体的には、計数値補正部３０１ａは、計数値抽出領域Ｅにおける計数値と、領域Ｄにおける計数値とを合算することで、波高値スペクトルＡ２を補正する。同様に、計数値補正部３０１ａは、計数値抽出領域Ｆにおける計数値と、領域Ｄにおける計数値とを合算することで、波高値スペクトルＡ２を補正する。
【００６２】
図１１に示すように、計数値補正部３０１ａによって補正された後の波高値スペクトルＢ２は、計数値補正部３０１ａによって補正される前の波高値スペクトルＡ２と比較して、全体的に計数値の値が小さい。即ち、計数値補正部３０１ａは、計数値の数え落としを含む波高値スペクトルＡ２と計数値の数え落としを含まない波高値スペクトルＢ２との差に基づいて、計数値の数え落としを含む波高値スペクトルＡ２を補正することが可能である。
【００６３】
本実施形態に係る放射線計測装置３００によれば、パルス信号の重畳による影響を、より高精度に低減させて、高いバックグラウンド環境下においても、測定対象となるγ線や中性子起因放射線の検知性能を向上させることが可能になる。また、計数値補正部３０１ａによって、計数値抽出領域以外の領域における計数値に基づいて、計数値の数え落としを含む波高値スペクトルを補正することで、測定対象の放射線による定量性を改善させることができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る放射線計測装置３００によれば、高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能を向上させることができる。また、減衰時定数が長い放射線検出器であっても、高いエネルギー分解能を確保し、計数値の数え落としを低減させることができる。
【００６５】
＜第４実施形態＞
≪放射線計測装置の全体構成≫
次に、図１２を参照して、本実施形態に係る放射線計測装置４００の構成について説明する。なお、第４実施形態において、上述の第１実施形態と、共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００６６】
第４実施形態に係る放射線計測装置４００が、第１実施形態に係る放射線計測装置１００と異なる点は、波高値演算装置４０１が、第１の期間、第２の期間、第３の期間の設定範囲を厳密化する点である。
【００６７】
まず、波高値演算装置４０１は、第１の期間ｔａ、第２の期間ｔｂ、第３の期間ｔｃを設定する。
【００６８】
波高値演算装置４０１は、例えば、減衰時定数がτ１、τ２（但し、５×τ１≦τ２）である場合、第１の期間ｔａを０≦ｔａ≦τ１と設定し、第２の期間ｔｂをτ１≦ｔｂ≦５×τ１と設定し、第３の期間ｔｃを０≦ｔｃ≦５×τ１と設定する。また、放射線計測装置１００は、それぞれの期間の設定制約条件を、ｔａ＋ｔｂ≦ｔｃと設定する。
【００６９】
波高値演算装置４０１は、例えば、減衰時定数がτ１、τ２（但し、τ２≦５×τ１）である場合、第１の期間ｔａを０≦ｔａ≦τ１と設定し、第２の期間ｔｂをτ１≦ｔｂ≦τ２と設定し、第３の期間ｔｃを０≦ｔｃ≦τ２と設定する。また、放射線計測装置１００は、それぞれの期間の設定制約条件を、ｔａ＋ｔｂ≦ｔｃと設定する。
【００７０】
次に、波高値演算装置４０１は、第１の期間ｔａにおける第１の波高値ＰＨ１を演算し、第２の期間ｔｂにおける第２の波高値ＰＨ２を演算し、第３の期間ｔｃにおける第３の波高値ＰＨ３を演算する。
【００７１】
波高値演算装置４０１が、減衰時定数τ１、τ２に基づいて、波高値比を演算するための期間、及び付与エネルギーを示す波高値を設定し、且つ、その設定範囲を厳密化することで、放射線検出器の動作に最適な波高値比及び波高値を取得できる。これにより、高いバックグラウンド環境下においても、測定対象となるγ線や中性子起因放射線の検知性能を向上させることが可能になる。
【００７２】
本実施形態に係る放射線計測装置４００によれば、パルス信号の重畳による影響を、より高精度に低減させて、高いバックグラウンド環境下においても、測定対象となるγ線や中性子起因放射線の検知性能を向上させることが可能になる。また、本実施形態に係る放射線計測装置４００によれば、高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能を向上させることができる。
【００７３】
上述の各実施形態を適宜組み合わせることで、放射線計測装置の周辺環境に最適な構成で、高計数率下で生じるパルス信号のパイルアップを低減させ、エネルギー分解能を向上させることが可能となる。
【００７４】
以上、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施の形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１００，２００，３００，４００    放射線計測装置
１０１                            放射線検出器
１０３                            波高値比演算装置
１０４                            波高値演算装置
１０５                            ２次元分布演算装置
１０６                            波高値分布処理装置
τ１，τ２                          減衰時定数
Ａ                                領域
Ｂ                                計数値抽出領域
Ｃ                                計数値抽出領域
Ｄ                                領域
Ｅ                                計数値抽出領域
Ｆ                                計数値抽出領域
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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