(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバを用いた放射線検出器の検出感度及び線量率測定ダイナミックレンジを向上できる放射線モニタを提供する。【解決手段】蛍光体を備えた放射線検知部２と、前記放射線検知部２の光を光ファイバ３を介して、その単一光子を検出する光検出器４と、前記光検出器４で生成した電気パルス信号を計数するカウンタ５と、波高値スペクトルを生成する波高値スペクトル生成回路７と、前記波高値スペクトル生成回路７により生成された波高値スペクトルに基づき、単一光子のピーク位置を算出するピーク位置算出回路８と、前記波高値スペクトル生成回路７により生成された波高値スペクトルに基づき、前記光検出器４に付与されたエネルギーの総和を示す付与エネルギーを算出する付与エネルギー算出回路９と、算出された単一光子のピーク位置と付与エネルギーとから得られる単一光子の計数率に基づき、線量率を算出する放射線線量率算出回路とを有する。【選択図】図１
2019148429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線に対して光を放出する蛍光体を備えた放射線検知部と、
前記放射線検知部の蛍光体から放出された光を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバから伝送された光を構成する単一光子を電気パルス信号に変換する光検出器と、
前記光検出器により変換された電気パルス信号を計数するカウンタと、
前記カウンタで計数された電気パルス信号から波高値スペクトルを生成する波高値スペクトル生成回路と、
前記波高値スペクトル生成回路により生成された波高値スペクトルに基づき、単一光子のピーク位置を算出するピーク位置算出回路と、
前記波高値スペクトル生成回路により生成された波高値スペクトルに基づき、前記光検出器に付与されたエネルギーの総和を示す付与エネルギーを算出する付与エネルギー算出回路と、
前記ピーク位置算出回路により算出された単一光子のピーク位置と、前記付与エネルギー算出回路により算出された付与エネルギーとから得られる単一光子の計数率に基づき、放射線の線量率を算出する放射線線量率算出回路とを有することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線モニタであって、
前記蛍光体は、１μｓ以上の減衰時定数を有することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載に放射線モニタであって、
放射線の線量率から単一光子の計数率を換算可能な換算情報を記憶する記憶部を有し、
前記放射線線量率算出回路は、前記記憶に記憶された換算情報を用いて、単一光子の計数率に基づき、放射線の線量率を算出することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載に放射線モニタであって、
前記放射線線量率算出回路により算出された放射線の線量率を表示する表示部を有することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項５】
請求項４に記載に放射線モニタであって、
前記表示部は、放射線線量率算出回路により算出された放射線の線量率が予め決められた閾値に達した場合に警報を表示することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載に放射線モニタであって、
前記放射線検知部及び前記光ファイバを複数有し、
前記放射線線量率算出回路は、異なる複数の位置の放射線の線量率を算出することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線モニタであって、
前記光検出器が電気パルス信号を取得する対象の光を、第１の光ファイバから伝送された光と、第２の光ファイバから伝送された光のいずれとするか選択する光選択機構を有することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放射線モニタであって、
光を減衰させる光学フィルタを有し、
前記光学フィルタは、前記光ファイバ及び前記光検出器と接続されていることを特徴とする放射線モニタ。
【請求項９】
請求項６に記載の放射線モニタであって、
光を減衰させる光学フィルタを有し、
前記光学フィルタは、複数の前記光ファイバ及び前記光検出器と接続されていることを特徴とする放射線モニタ。
【請求項１０】
請求項７に記載の放射線モニタであって、
光を減衰させる光学フィルタを有し、
前記光学フィルタは、前記光選択機構及び前記光検出器と接続されていることを特徴とする放射線モニタ。
【請求項１１】
請求項７に記載の放射線モニタであって、
光を減衰させる光学フィルタを複数有し、
第１の光学フィルタは、前記第１の光ファイバ及び前記光選択機構と接続され、
第２の光学フィルタは、前記第２の光ファイバ及び前記光選択機構と接続されていることを特徴とする放射線モニタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた放射線モニタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線の線量率を測定する放射線モニタとして、電離箱、ＧＭ計数管（ガイガー・ミュラーカウンタ）、シンチレーション検出器、半導体検出器が用いられている。特に低線量率環境下を測定可能な放射線モニタには半導体検出器が適用される。半導体検出器を用いた放射線モニタは、例えば原子力発電プラントや核燃料再処理施設、放射性同位元素を使用する医療施設、産業施設、研究用加速器施設、一般環境モニタリング装置等で利用されている。半導体検出器を用いた放射線モニタは、放射線入射により生成される電子正孔対を利用し、半導体への印加電圧により生じた電気パルスの計数率から線量率を導出する。
【０００３】
一方、半導体検出器は高電圧を印加するため、空気中の水素濃度が高い場合に爆発の危険性を伴う。また、半導体から生成される電気パルス信号を利用するため、他計測機器へ電気ノイズを発信及び受信する可能性がある。
【０００４】
防爆及び電気ノイズを抑制可能な検出器として、光ファイバ型放射線検出器がある（例えば、特許文献１）。光ファイバ型放射線検出器は、入射放射線に対して生成された複数の光子を光ファイバで伝送し、単一光子計数率から線量率を計測するため、放射線検知部への給電が不要、及び電気ノイズの受発信を抑制可能である。
【０００５】
本願発明者らは、特許文献１で、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する発光部として、例えば、母材としての透明イットリウム・アルミ・ガーネット（イットリウムとアルミニウムの複合酸化物（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）から成るガーネット構造の結晶）等の光透過性材料と、この光透過性材料中に含有されたイッテルビウム（Ｙｂ）、ネオジム（Ｎｄ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等の希土類元素とにより形成させることを提案した。
【０００６】
また、入射放射線の計数率が低下する低線量率環境下における計測性を確保するため、光ファイバを用いた放射線検出器のさらなる検出感度の向上が望まれていた。そこで、検出感度の向上に向け発光量の高いシンチレータ結晶を適用することが望ましい。高発光量なシンチレータ結晶としてはＮａＩシンチレータ（４００００ ｐｈ／Ｍｅ∨）が知られる（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１１４３９２号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、発光量の高いシンチレータ結晶を光ファイバ型放射線検出器に適用した場合、単一光子のパイルアップによる計数率の数え落としが課題となっている。一般に、シンチレータ結晶は入射放射線により電子・正孔対が生成され、伝導帯に励起された電子が、発光中心を経て正孔と再結合することで蛍光が生じる。この蛍光は結晶固有の時定数を有して減衰するため、発光量の高いシンチレータ結晶を用いると、複数の単一光子がパイルアップする確率が増加する。これにより、光ファイバ型放射線検出器における計数率の数え落としが発生し、検出感度が低下するため、従来技術では発光量の高いシンチレータ結晶を放射線検知部へ適用することは困難である。
【０００９】
また、単一光子のパイルアップ確率は、測定線量率の増加に伴って増加する。これは、入射放射線によりシンチレータ内部で生成された蛍光が減衰する前に、次の放射線が入射することにより、単一光子のパイルアップが生じる。単一光子のパイルアップ確率は線量率の増加と共に顕著となるため、線量率測定ダイナミックレンジの低下が問題となる。このように、前記の従来技術では、単一光子のパイルアップによる計数率の数え落としが発生し、検出感度及び線量率測定ダイナミックレンジの低下が問題となる。
【００１０】
本発明の目的は、光ファイバを用いた放射線検出器の検出感度及び線量率測定ダイナミックレンジを向上できる放射線モニタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明に係る放射線モニタは、入射した放射線に対して光を放出する蛍光体を備えた放射線検知部と、前記放射線検知部の蛍光体から放出された光を伝送する光ファイバと、前記光ファイバから伝送された光を構成する単一光子を電気パルス信号に変換する光検出器と、前記光検出器により変換された電気パルス信号を計数するカウンタと、前記カウンタで計数された電気パルス信号から波高値スペクトルを生成する波高値スペクトル生成回路と、前記波高値スペクトル生成回路により生成された波高値スペクトルに基づき、単一光子のピーク位置を算出するピーク位置算出回路と、前記波高値スペクトル生成回路により生成された波高値スペクトルに基づき、前記光検出器に付与されたエネルギーの総和を示す付与エネルギーを算出する付与エネルギー算出回路と、前記ピーク位置算出回路により算出された単一光子のピーク位置と、前記付与エネルギー算出回路により算出された付与エネルギーとから得られる単一光子の計数率に基づき、放射線の線量率を算出する放射線線量率算出回路とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光ファイバを用いた放射線モニタの線量率測定ダイナミックレンジ及び検出感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る放射線モニタを示すブロック図である。
【図２】図１の放射線モニタにおける放射線検知部の概略拡大断面図である。
【図３】放射線の線量率と単一光子の計数率の関係について、その一例を示す概略図である。
【図４】放射線が蛍光体に入射した際の光の生成について、その一例を示す概略図である。
【図５】光検出器の出力を計測したと仮定した場合の、電気パルス信号の一例を示す概略図である。
【図６】複数単一光子の同時計測時の電気パルス信号の一例を示す概略図である。
【図７】波高値スペクトルの一例を示す概略図である。
【図８】線量率測定手順を示すフローチャートである。
【図９】図１の放射線モニタにおける一使用例を示す概略図である。
【図１０】図１の放射線モニタにおける他の使用例を示す概略図である。
【図１１】第２の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。
【図１２】第３の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。
【図１３】第４の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。
【図１４】警報表示手順を示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。
【図１６】第６の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。
【図１７】第７の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。
【図１８】第８の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。
【図１９】第９の実施形態に係る放射線モニタを示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書において「電気パルス信号の計数率」とは、単位時間あたりに測定された電気パルス信号の数を意味している。また、本明細書において、「波高値」とは、電気パルス信号が立ち上がり始めてから立ち下がり始めるまでの波形の高さを表す。具体的には、例えば、電気パルス信号における最大の波形の高さ（最大波高値）を表す。また、本明細書において「単一光子」とは、放射線の入射によって蛍光体内部で生成された一つ一つの光子を指す。また、「パイルアップした電気パルス信号」とは、複数の単一光子が同時に検出された時に生成される電気パルス信号を表す。また、本明細書において「所定の範囲内の波長」とは、透過可能な波長範囲を示し、特定波長の光子のみを透過させることで光子を制御する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、第１の実施形態に係る放射線モニタ１を示すブロック図である。当該放射線モニタ１は、図１に示すように、概略的に、放射線検知部２と、光ファイバ３と、光検出器４と、カウンタ５と、演算部６と、波高値スペクトル生成回路７と、ピーク位置算出回路８と、付与エネルギー算出回路９と、単一光子計数率算出回路１０と、放射線線量率算出回路１１と、表示・操作部１２を備えている。なお、当該放射線モニタ１で計測することができる放射線としては、例えば、Ｘ線、γ線等の電磁波と、α線、β線、中性子線等の粒子線が挙げられる。
【００１６】
図２は、図１の放射線モニタ１における放射線検知部２の概略拡大断面図である。図２に示すように、放射線検知部２は、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する蛍光体１３とハウジング１４を有する素子である。すなわち、本実施形態では、放射線モニタ１は、発光部（例えば、蛍光体７）がハウジング８に収納されている。
【００１７】
蛍光体１３は、ルミネッセンスを示す組成物であれば特に限定されず、紫外線などの光による光ルミネッセンス、放射線によるラジオルミネッセンス、電子ビームによるカソードルミネッセンス、電場によるエレクトロルミネッセンス、化学反応による化学ルミネッセンスなどが挙げられる。具体的には、蛍光体１３は、例えば、母材としてNaI、CsI、LiI、SrI2、Bi4Ge3O12、Bi4Si3O12、CdWO4、PbWO4、ZnS、CaF2、LuAG、LuAP、Lu2O3、Y3Al5O12、YAlO3、Lu2SiO5、LYSO、Y2SiO5、Gd2SiO5、BaF2、CeF3、CeBr3、CsF、LiF、Gd2O2S、LaBr3、CeBr3、Gd3Al2Ga3O12、Cs2LiYCl6、ScTaO4、LaTaO4、LuTaO4、GdTaO4、YTaO4などの光透過性材料、あるいは、この光透過性材料中にLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Yなどの希土類元素またはTl、Na、Ag、W、CO3などの元素が含有された光透過性材料が挙げられる。
【００１８】
蛍光体１３の製造方法としては、ルミネッセンスを示す組成物を育成可能であれば特に限定されず、例えば、フローティングゾーン法、チョクラルスキー法（引き上げ法）、マイクロ引下げ法、ブリッジマン法、ベルヌーイ法等を採用することができる。
【００１９】
蛍光体１３に含有させる元素イオンの価数は、発光に利用可能なものであれば特に限定されず、例えば、１価、２価、３価、４価等を利用することができる。
【００２０】
蛍光体１３は、１μｓ以上の長い減衰時定数を有することで、より効果的に光ファイバ３から伝送された単一光子の集団を単一光子一つ一つに分解することができる。
【００２１】
なお、１μｓ未満の減衰時定数を有する蛍光体７を使用することもできる。
【００２２】
ハウジング１４は、蛍光体１３を収納する容器である。ハウジング１４を構成する材料としては、計測対象の放射線を透過可能なものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウムやステンレス鋼等を採用することができる。
【００２３】
光ファイバ３は、放射線検知部２に接続され、蛍光体１３から放出された光を伝送する。この光ファイバ３は、放射線検知部２と後述する光検出器４に接続されている。光ファイバ３を構成する材料としては、例えば、石英、プラスチック等が挙げられる。
【００２４】
光検出器４は、光ファイバ３に接続され、光ファイバ３から伝送された光子を電気パルス信号に変換する検出器である。この光検出器４は、光ファイバ３と後述するカウンタ５に接続されている。光検出器４としては、例えば、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード等を採用することができる。これら光電子増倍管等を用いることで、単一光子を電流増幅された一つの電流パルス信号として検出できる。
【００２５】
カウンタ５は、光検出器４に接続され、光検出器４から入力された電気パルス信号を計数する装置である。このカウンタ５は、光検出器４と後述する演算部６に接続されている。カウンタ５としては、例えば、デジタルシグナルプロセッサ等を採用することができる。
【００２６】
演算部６は、カウンタ５に接続され、カウンタ５で計数された電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算する装置である。演算部６は、カウンタ５で計数された電気パルス信号から波高値分布を生成する波高値スペクトル生成回路７と、波高値分布から単一光子のピーク位置を算出するピーク位置算出回路８と、波高値スペクトル生成回路７で生成された波高値分布から蛍光体１３に付与されたエネルギーを算出する付与エネルギー算出回路９と、ピーク位置算出回路８により算出した単一光子のピーク位置と、付与エネルギー算出回路９からにより算出した付与エネルギーとから単一光子の計数率を算出する単一光子計数率算出回路１０と、単一光子計数率算出回路１０により算出された単一光子計数率から放射線の線量率を求める放射線線量率算出回路１１を備えている。演算部６としては、演算可能であれば特に限定されず、例えば、上述した機能を有するトランジスタ、抵抗、キャパシタ、ダイオードなどの回路素子や、パーソナルコンピュータなどを採用することができる。
【００２７】
波高値スペクトル生成回路７は、予め設定された測定時間の間に、カウンタ５で計数された電気パルス信号の波高値データとその計数値から、波高値スペクトルを生成する。波高値は、光検出器４で検出された光子のエネルギーに対応する。例えば、波高値0〜1Vが光子のエネルギー0〜10 eVに対応する場合、波高値0〜1Vを例えば1000等分割して、1000個の各チャネルに対応する波高値毎の電気パルス信号の数である計数を各チャネルに生成する。この各チャネルに生成された計数の集合を波高値スペクトルと称する。
【００２８】
ピーク位置算出回路８は、波高値スペクトル生成回路７で生成された波高値スペクトルから、単一光子ピーク位置に対応するチャネルを算出する。単一光子ピーク位置の算出手法は単一光子のピーク位置を算出可能であれば特に限定されず、例えば、波高値スペクトル上で最大計数値を示すチャネル、あるいは、２項分布、ポアソン分布、ガウス分布（正規分布）などの統計モデルを用いて算出される。
【００２９】
付与エネルギー算出回路９は、波高値スペクトル生成回路７で生成された波高値スペクトルから、光検出器４に付与されたエネルギーの総和を算出する。付与エネルギーの算出手法は光検出器４に付与されたエネルギーの総和を算出可能であれば特に限定されず、例えば、光子のエネルギーに対応する各チャネルとその計数値の積の和などから算出される。
【００３０】
単一光子計数率算出回路１０は、ピーク位置算出回路８で算出された単一光子ピーク位置と、付与エネルギー算出回路９で算出された付与エネルギーから、単一光子の計数率を算出する。単一光子計数率の算出手法は単一光子の計数率を算出可能であれば特に限定されず、例えば、付与エネルギーを単一光子ピーク位置で除算することなどから算出される。
【００３１】
放射線線量率算出回路１１は、単一光子計数率算出回路１０で算出された単一光子計数率から、放射線の線量率を換算する。
【００３２】
表示・操作部１２は、演算部６を操作する機能を有し、演算部６から算出された放射線の線量率を出力する表示装置を備えている。表示・操作部１２としては、例えば、上述した機能を有するパーソナルコンピュータ、制御盤等を採用することができる。
【００３３】
従来のγ線の計数率から放射線の線量率を換算する手法と異なり、本発明では、γ線の入射によって蛍光体１３で生成された複数の光子に含まれる単一光子の計数率から放射線の線量率を換算する。
【００３４】
図３は、放射線の線量率と単一光子の計数率の関係について、その一例を示す概略図である。図３に示すように、この単一光子の計数率を計測できれば放射線の線量率を取得することができる。したがって、この関係を用いることで算出した単一光子計数率から放射線の線量率を換算することができる。
【００３５】
次に、当該放射線モニタ１の動作について説明する。
【００３６】
図４は、放射線２０が蛍光体１３に入射した際の光の生成について、その一例を示す概略図である。図４において、放射線２０が蛍光体１３に入射すると、相互作用２１が生じる。この相互作用２１に伴い、複数の単一光子２２が発生する。
【００３７】
図５は、光検出器の出力を計測したと仮定した場合の、電気パルス信号２３の一例を示す概略図である。通常、蛍光体１３に一つの放射線２０が入射すると複数の単一光子２２が生成され、光検出器４を用いて一つの電気パルス信号２４として測定される。一方、本実施形態では、光ファイバ３から伝送された一つ一つの単一光子２２を光検出器４で測定する。図５に示すように、単一光子２２は光検出器４で約２ｎｓの時間幅を持った電気パルス信号２３として測定する。
【００３８】
図６は、複数単一光子の同時計測時の電気パルス信号の一例を示す概略図である。発光量の高い蛍光体１３を放射線検知部２に適用した場合、複数の単一光子が光検出器４において同時検出される確率が増加し、パイルアップした電気パルス信号２５として測定される。パイルアップした電気パルス信号２５は、複数の単一光子が重なることにより、電気パルス信号２３と比較して高い波高値を表す。また、複数の単一光子が光検出器４において同時検出される確率は、測定線量率の増加に伴って増加し、パイルアップした電気パルス信号２５として測定される。このように、単一光子のパイルアップによる計数率の数え落としが発生することにより、検出感度及び線量率測定ダイナミックレンジの低下が問題となる。
【００３９】
図７は、波高値スペクトルの一例を示す概略図である。波高値スペクトル２６は、波高値スペクトル生成回路７により生成された波高値スペクトルを表す。正規分布２７は、ピーク位置算出回路８において生成される統計モデルの一例であり、単一光子ピーク位置２８は、正規分布２７を適用した場合に算出されるピーク位置を表す。単一光子パイルアップ領域２９は、正規分布２７と波高値スペクトル２６に囲まれた領域を指し、２つ以上の単一光子がパイルアップしていることを表す。すなわち、単一光子のパイルアップによる計数率の数え落としが発生している領域を表す。
【００４０】
図８は、線量率測定手順を示すフローチャートである。図８に示すように、カウンタ５で電気パルス信号を所定時間測定し、測定時間が終了すると、波高値スペクトル生成回路７で波高値スペクトルを生成する。生成された波高値スペクトルを基に、ピーク位置算出回路８で単一光子のピーク位置を算出し、付与エネルギー算出回路９で光検出器４に付与されたエネルギーの総和を算出する。次に、単一光子計数率算出回路１０でピーク位置と付与エネルギーから、単一光子計数率を算出し、放射線線量率算出回路１１で単一光子計数率を放射線の線量率に換算する。
【００４１】
このように、当該放射線モニタ１の演算部が波高値スペクトル生成回路７と、ピーク位置算出回路８と、付与エネルギー算出回路９と、単一光子計数率算出回路１０と、放射線線量率算出回路１１を有することで、単一光子のパイルアップによる計数率の数え落としを補正可能となり、検出感度及び線量率測定ダイナミックレンジを向上させることができる。
【００４２】
次に、当該放射線モニタ１の好適な使用例について説明する。
【００４３】
図９は、図１の放射線モニタ１における一使用例を示す概略図である。図９に示すように、放射線検知部２が測定対象エリア３０内に設置され、光ファイバ３と接続された光検出器４と、カウンタ５と、演算部６と、波高値スペクトル生成回路７と、ピーク位置算出回路８と、付与エネルギー算出回路９と、単一光子計数率算出回路１０と、放射線線量率算出回路１１と、表示・操作部１２とが測定対象エリア外に設置される。これにより、例えば、原子炉建屋、原子炉格納容器内部の放射線の線量率を、高感度に広いダイナミックレンジで測定することができる。
【００４４】
図１０は、図１の放射線モニタ１における他の使用例を示す概略図である。図１０に示すように、測定対象エリア３０内に、少なくとも二つ以上の放射線検知部２を設置することにより、測定対象エリア３０の線量率分布を高感度に広いダイナミックレンジで計測することができる。これらの効果から、原子力発電プラントや核燃料再処理施設、放射性同位元素を使用する医療施設、産業施設、研究用加速器施設、一般環境モニタリング装置等に当該放射線モニタ１を適用できる。
【実施例２】
【００４５】
本発明の第２の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１１を用いて説明する。以下の第１の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第１の実施形態と同様である。
【００４６】
図１１は、第２の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第２の実施形態を示す概略ブロック図は、光学フィルタ１５を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２は、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
光学フィルタ１５は、光ファイバ３と光検出器４に接続され、光ファイバ３から伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。このように、光学フィルタ１５で光子数を減衰させる機能を有することで、単一光子のパイルアップを低減可能となり、測定ダイナミックレンジを拡大可能である。また、光学フィルタ１５で所定の範囲の波長を透過させる機能を有することで、蛍光体１３で発生する添加物以外の発光波長を取り除くことができ、線量率測定精度を向上可能である。なお、本明細書において「所定の範囲内の波長」とは、透過可能な波長範囲を示し、特定波長の光子のみを透過させることで光子を制御する。この光学フィルタ２０としては、例えば、波長フィルタ、減衰フィルタ等を採用することができる。波長フィルタは、予め定められた波長範囲内の光子のみを透過可能なフィルタである。減衰フィルタは、予め定められた確率で光の光子数を減衰させるフィルタである。また、２つ以上の光学フィルタを組み合わせて使用することも可能である。
【００４８】
第２の実施形態に係る放射線モニタ１は、線量率を計測する放射線モニタ１であって、放射線に対して発光する蛍光体１３と、蛍光体１３を備えた放射線検知部２と、放射線検知部２から発生した光子を伝送する光ファイバ３と、光ファイバ３から伝送された一つ一つの光子を電気パルス信号に変換する光検出器４と、電気パルス信号を計数するカウンタ５と、電気パルス信号の計数率に基づいて放射線の線量率を計測する演算部６を有する放射線モニタ１において、演算部６は、カウンタ５で計数された電気パルス信号から波高値分布を生成する波高値スペクトル生成回路７と、波高値分布から単一光子のピーク位置を算出するピーク位置算出回路と、前記スペクトル生成回路で生成された波高値分布から付与エネルギーを算出する付与エネルギー算出回路と、前記ピーク位置算出回路により算出した単一光子のピーク位置と、前記付与エネルギー算出回路からにより算出した付与エネルギーとから単一光子の計数率を算出し、放射線の線量率を求める放射線線量率算出回路と、前記演算部を操作し前記演算部で算出された放射線の線量率を表示する表示・操作部と、を有することを特徴とする。
【００４９】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光学フィルタ１５で光子数を減衰させる機能を有することで、単一光子のパイルアップを低減可能となり、測定ダイナミックレンジを拡大可能である。また、光学フィルタ１５で所定の範囲の波長を透過させる機能を有することで、蛍光体１３で発生する添加物以外の発光波長を取り除くことができ、線量率測定精度を向上可能である。
【実施例３】
【００５０】
本発明の第３の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１２を用いて説明する。以下の第１及び第２の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第１及び第２の実施形態と同様である。
【００５１】
図１２は、第３の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第３の実施形態を示す概略ブロック図は、計数率/線量率換算係数記憶装置１６を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２は、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
計数率/線量率換算係数記憶装置１６は、予め測定された放射線の線量率に対応する単一光子計数率を記憶する装置である。計数率/線量率換算係数記憶装置１６としては、例えば、上述した機能を有するパーソナルコンピュータ、制御盤等を採用することができる。
【００５３】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、線量率に対応する単一光子計数率を記憶する計数率/線量率換算係数記憶装置１６を有することで、リアルタイムに単一光子計数率を放射線の線量率に換算可能である。
【実施例４】
【００５４】
本発明の第４の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１３及び図１４を用いて説明する。以下の第１から第３の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第１から第３の実施形態と同様である。
【００５５】
図１３は、第４の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第４の実施形態を示す概略ブロック図は、さらに、警報表示装置１７を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２は、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
警報表示装置１７は、表示・操作部１２からの出力を基に警報を表示する装置である。警報表示装置１７としては、例えば、上述した機能を有するパーソナルコンピュータ、制御盤、液晶ディスプレイ、液晶モニタ等を採用することができる。
【００５７】
図１４は、警報表示手順を示すフローチャートである。図１４に示すように、表示・操作部１２で出力された結果を基に、予め設定された閾値以上かどうかを表示・操作部１２で判定する。表示・操作部１２で出力された結果が閾値以上である場合に、警報表示装置１７で警報を表示させる。
【００５８】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、表示・操作部１２で出力された結果を基に警報を表示させる警報表示装置１７を有することで、現場作業員の安全性を確保することが可能である。
【実施例５】
【００５９】
本発明の第５の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１５を用いて説明する。以下の第１から第４の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第１から第４の実施形態と同様である。
【００６０】
図１５は、第５の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第５の実施形態を示す概略ブロック図は、少なくとも２つ以上の放射線検知部２を有し、少なくとも２つ以上の光ファイバ３が同一の光検出器４と接続される点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２、測定対象エリア３０は、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２の員数が低減され、放射線モニタ１の小型化による設置空間の節約、導入及び運用コストの低減、保全時の検査品目・工程数の低減、及び、光検出器４の個体差の影響による線量率測定精度のバラつきの低減が実現される。
【００６２】
また、光検出器４としては、例えば、位置検出型の光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード等を採用することができる。これにより、光検出器４における光子検出位置情報から、２つ以上の放射線検知部における各線量率を識別し測定することが可能である。
【実施例６】
【００６３】
本発明の第６の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１６を用いて説明する。以下の第５の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第５の実施形態と同様である。
【００６４】
図１６は、第６の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第６の実施形態を示す概略ブロック図は、光学フィルタ１５を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２、測定対象エリア３０は、第５の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
光学フィルタ１５は、少なくとも２つ以上の光ファイバ３が同一の光学フィルタ１５と接続され、光ファイバ３から伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。
【００６６】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光学フィルタ１５で光子数を減衰させる機能を有することで、単一光子のパイルアップを低減可能となり、測定ダイナミックレンジを拡大可能である。また、光学フィルタ１５で所定の範囲の波長を透過させる機能を有することで、蛍光体１３で発生する添加物以外の発光波長を取り除くことができ、線量率測定精度を向上可能である。
【実施例７】
【００６７】
本発明の第７の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１７を用いて説明する。以下の第５の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第５の実施形態と同様である。
【００６８】
図１７は、第７の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第７の実施形態を示す概略ブロック図は、光選択機構１８を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２、測定対象エリア３０は、第５の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６９】
光選択機構１８は、表示・操作部１２からの出力により操作され、光選択機構１８と接続された第２の光ファイバ３を選択する機構である。この光選択機構４１としては、第２の光ファイバ３を選択可能であれば特に限定されず、例えば、光スイッチ、光カプラ、光スプリッタ等を採用することができる。なお、３つ以上の光ファイバを選択することも可能である。
【００７０】
光選択機構１６は、光検出器４が電気パルス信号を取得する対象の光を、一方の光ファイバ３から伝送された光と、他方の光ファイバ３から伝送された光のいずれとするか選択する。従って、異なる場所に設けられた２つの放射線検知部２における線量率のうち、必要なものを選択することが可能となる。
【００７１】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２の員数が低減され、放射線モニタ１の小型化による設置空間の節約、導入及び運用コストの低減、保全時の検査品目・工程数の低減、及び、光検出器４の個体差の影響による線量率測定精度のバラつきの低減が実現される。また、２つ以上ある放射線検知部２の全ての測定を自動化することができ、測定に要する労力及び時間を大幅に低減可能である。
【実施例８】
【００７２】
本発明の第８の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１８を用いて説明する。以下の第７の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第７の実施形態と同様である。
【００７３】
図１８は、第８の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第８の実施形態を示す概略ブロック図は、光学フィルタ１５を有する点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２、光選択機構１８、測定対象エリア３０は、第７の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
光学フィルタ１５は、光選択機構１８と接続され、光選択機構１８から伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。
【００７５】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光学フィルタ１５で光子数を減衰させる機能を有することで、単一光子のパイルアップを低減可能となり、測定ダイナミックレンジを拡大可能である。また、光学フィルタ１５で所定の範囲の波長を透過させる機能を有することで、蛍光体１３で発生する添加物以外の発光波長を取り除くことができ、線量率測定精度を向上可能である
【実施例９】
【００７６】
本発明の第９の実施形態に係る放射線モニタ１について、図１９を用いて説明する。以下の第７の実施形態に代替する実施形態では、同じ部分は同じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。よって、説明が省略された部分は第７の実施形態と同様である。
【００７７】
図１９は、第９の実施形態に係る放射線モニタ１を示す概略ブロック図である。第９の実施形態を示す概略ブロック図は、さらに、一つ一つの光ファイバ３と光選択機構４１の間に接続された光学フィルタ１５を備える点で異なっている。なお、放射線検知部２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２、光選択機構１８、測定対象エリア３０は、第７の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７８】
光学フィルタ１５は、一つ一つの光ファイバ３と光選択機構４１との間に接続され、光ファイバ３からから伝送された光子に対し、光子数の減衰、あるいは所定の範囲内の波長を透過する装置である。この装置構成とすることにより、一つ一つの放射線検知部２から伝送される光子に対応する光学フィルタ１５を選択することが可能である。
【００７９】
本実施形態によれば、当該放射線モニタ１は、光検出器４、カウンタ５、演算部６、波高値スペクトル生成回路７、ピーク位置算出回路８、付与エネルギー算出回路９、単一光子計数率算出回路１０、放射線線量率算出回路１１、表示・操作部１２の員数が低減され、放射線モニタ１の小型化による設置空間の節約、導入及び運用コストの低減、保全時の検査品目・工程数の低減、及び、光検出器４の個体差の影響による線量率測定精度のバラつきの低減が実現される。
【００８０】
また、２つ以上ある放射線検知部２の全ての測定を自動化することができ、測定に要する労力及び時間を大幅に低減可能である。さらに、光学フィルタ１５を一つ一つの光ファイバ３と接続することにより、複数の異なる測定対象の環境に応じて最適な放射線検知部２を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  放射線モニタ
２  放射線検知部
３  光ファイバ
４  光検出器
５  カウンタ
６  演算部
７  波高値スペクトル生成回路
８  ピーク位置算出回路
９  付与エネルギー算出回路
１０  単一光子計数率算出回路
１１  放射線線量率算出回路
１２  表示・操作部
１３  蛍光体
１４  ハウジング
１５  光学フィルタ
１６  計数率/線量率換算係数記憶装置
１７  警報表示装置
１８  光選択機構
２０  放射線
２１  相互作用
２２  単一光子
２３  電気パルス信号
２４  電気パルス信号
２５  パイルアップした電気パルス信号
２６  波高値スペクトル
２７  正規分布
２８  単一光子ピーク位置
２９  パイルアップ領域
３０  測定対象エリア
【図１】
2019148429.tif 000003
【図２】
2019148429.tif 000004
【図３】
2019148429.tif 000005
【図４】
2019148429.tif 000006
【図５】
2019148429.tif 000007
【図６】
2019148429.tif 000008
【図７】
2019148429.tif 000009
【図８】
2019148429.tif 000010
【図９】
2019148429.tif 000011
【図１０】
2019148429.tif 000012
【図１１】
2019148429.tif 000013
【図１２】
2019148429.tif 000014
【図１３】
2019148429.tif 000015
【図１４】
2019148429.tif 000016
【図１５】
2019148429.tif 000017
【図１６】
2019148429.tif 000018
【図１７】
2019148429.tif 000019
【図１８】
2019148429.tif 000020
【図１９】
2019148429.tif 000021