(57)【要約】【課題】測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を簡易かつ正確に測定する方法およびこれに用いられる機器や装置を提供する。【解決手段】測定対象１００の表面１１０よりも深部１１２に存在する放射性物質１０２が放射する放射線を測定する。深部１１２から放射されて当該深部１１２から表面１１０までの通過距離が第一長さＬ１である放射線Ｒｐを計測する第一測定と、上記の深部１１２から放射されて当該深部１１２から表面１１０までの通過距離が第一長さＬ１よりも長い第二長さＬ２である放射線Ｒｓを計測する第二測定と、を行う。第一測定で測定された計測結果と第二測定で測定された計測結果との比率に基づいて深部１１２における放射能特性を算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を測定する方法であって、
前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が第一長さである放射線を計測する第一測定と、
前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が前記第一長さよりも長い第二長さである放射線を計測する第二測定と、を行い、
前記第一測定で測定された計測結果と前記第二測定で測定された計測結果との比率に基づいて前記深部における放射能特性を算出することを特徴とする放射線測定方法。
【請求項２】
前記放射能特性として、前記表面から前記深部までの深さ距離を算出する請求項１に記載の放射線測定方法。
【請求項３】
前記放射能特性として、前記深部における前記放射性物質の放射能を算出する請求項１に記載の放射線測定方法。
【請求項４】
光子を検知するコリメートされた検知素子を用いて行う請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線測定方法であって、
前記第一測定において前記検知素子に入射させる前記光子の平均入射角よりも、前記第二測定における前記平均入射角を大きくすることを特徴とする放射線測定方法。
【請求項５】
前記第一測定において前記検知素子を前記表面に正対させ、前記検知素子の検知方向とコリメート方向とを一致させる請求項４に記載の放射線測定方法。
【請求項６】
前記第一測定および前記第二測定において前記放射性物質の特性エックス線を計測することを特徴とする請求項４または５に記載の放射線測定方法。
【請求項７】
前記第一測定および前記第二測定において、前記検知素子のコリメート方向と異なる方向から前記検知素子に飛来するガンマ線の散乱線である散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽した状態で、前記コリメート方向から前記検知素子に飛来する前記特性エックス線、前記散乱ガンマ線および前記ガンマ線から前記特性エックス線を弁別して計測することを特徴とする請求項６に記載の放射線測定方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の放射線測定方法に用いられるコリメータであって、
放射線を検知する検知素子を備える放射線測定装置に装着される装着部と、前記装着部を前記放射線測定装置に装着した状態で前記検知素子の検知方向に対して傾斜した方向に開口している傾斜開口部と、を備え、
前記傾斜開口部に入射する前記放射線のうち前記検知方向に対する平均入射角が所定以下の前記放射線を遮蔽することを特徴とするコリメータ。
【請求項９】
光子を検知するコリメートされた検知素子を備え、測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を測定する指向性の測定装置であって、
前記検知素子のコリメート方向が可変または選択可能であり、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が第一長さである放射線を計測する第一測定と、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が前記第一長さよりも長い第二長さである放射線を計測する第二測定と、を行うことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１０】
前記検知素子に対して着脱可能に装着されてコリメート方向が互いに相違する複数のコリメータを備える請求項９に記載の放射線測定装置。
【請求項１１】
前記検知素子に対して着脱可能に装着されてコリメート方向が可変であるコリメータを備える請求項９に記載の放射線測定装置。
【請求項１２】
一の前記コリメート方向が前記検知素子の検知方向と一致しており、他の前記コリメート方向が前記検知素子の検知方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０または１１に記載の放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を測定する放射線測定方法、ならびに放射線測定方法に用いられるコリメータおよび放射線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性セシウムなどの放射性物質に汚染された建築物や地面などの放射能を測定する方法や装置が各種提案されている。代表的な方法として、サーベイメータを使ってその場の空間線量率から放射能を求める方法と、ベータ線を計数する方法とが知られている。
【０００３】
非特許文献１には、放射性物質による汚染の状況の指標を得るための方法として、シンチレーション式のサーベイメータを用いてガンマ線の空間線量率を計測することが記載されている。しかしながら、ガンマ線は土壌などの測定対象のみならず周囲の四方八方から飛来するため、空間線量率を計測したとしても測定対象の放射能を正確に定量化することはできない。
【０００４】
特許文献１には、放射性物質を起源とする特性エックス線を計数する放射性物質検出装置（放射線測定装置）が記載されている。この装置は、ガンマ線を遮蔽することなく、測定対象に指向させた検知素子に対して周囲から飛来する特性エックス線を遮蔽して、測定対象から入射する特性エックス線を計数するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第１３／１０５５１９号パンフレット
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「汚染状況重点調査地域内における環境の汚染状況の調査測定方法に係るガイドライン」環境省、平成２３年１２月第１版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
建築物や地面の表面に飛来した放射性物質は、雨水とともに内部に浸透して表面よりも深部に沈降し、表面における線量に影響を与える。しかしながら、放射性物質の深さ位置や沈降速度は条件により変化し、またその測定は大きな労力と時間を必要とする。一方で、代表的な除染作業の一つとして、表面の洗浄が行われており、その除染効果を定量化するために内部に位置する放射性物質の放射能を測定することが求められている。
【０００８】
これに対し、ベータ線は紙１ｍｍ程度の厚さの遮蔽物によっても大きな吸収を受けて著しく計数率を減少させるため、表面より深部に存在する放射性物質から放射されるベータ線を地表で正確に測定することはできない。
【０００９】
また、特許文献１の方法に関しても、特性エックス線はガンマ線に比べて透過能力が低いため、物質によってその一部が遮蔽される。このため、放射される特性エックス線を表面から測定して放射能に換算した場合、内部における真の放射能に比べて過少に評価されるおそれがある。高いエネルギーをもつ主たるガンマ線（以下、「主ガンマ線」という場合がある）は容易に物質を透過して表面から放射されるのに対し、特許文献１の方法のように一部が遮蔽される特性エックス線を計数して放射能に換算した場合、放射能が過少評価される。
【００１０】
このほか、例えば土壌の深部に位置する放射性物質の放射能を定量的に測定する方法として、ボーリング検査により深さごとの土壌試料を放射能測定することが行われているが、この検査は大掛かりであり、大規模な設備を要するとともに測定に長時間を要する。
【００１１】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を簡易かつ正確に測定する方法、およびかかる方法に用いられる機器や装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を測定する方法であって、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が第一長さである放射線を計測する第一測定と、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が前記第一長さよりも長い第二長さである放射線を計測する第二測定と、を行い、前記第一測定で測定された計測結果と前記第二測定で測定された計測結果との比率に基づいて前記深部における放射能特性を算出することを特徴とする放射線測定方法が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、上記の放射線測定方法に用いられるコリメータであって、放射線を検知する検知素子を備える放射線測定装置に装着される装着部と、前記装着部を前記放射線測定装置に装着した状態で前記検知素子の検知方向に対して傾斜した方向に開口している傾斜開口部と、を備え、前記傾斜開口部に入射する前記放射線のうち前記検知方向に対する平均入射角が所定以下の前記放射線を遮蔽することを特徴とするコリメータが提供される。
【００１４】
また、本発明によれば、光子を検知するコリメートされた検知素子を備え、測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を測定する指向性の測定装置であって、前記検知素子のコリメート方向が可変または選択可能であり、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が第一長さである放射線を計測する第一測定と、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が前記第一長さよりも長い第二長さである放射線を計測する第二測定と、を行うことを特徴とする放射線測定装置が提供される。
【００１５】
上記発明によれば、所定の深さ位置に存在する放射性物質から四方八方に放射される多数の放射線を、深部から表面に至るまでの通過距離が異なる状態で計測する。これにより、深部で同等の放射能を有する放射性物質から放射された放射線が、第一測定と第二測定とで異なる減衰率で計測される。このため、これらの計測結果の比率を求めることで、深部における放射能や深さ位置、通過距離などの放射能特性を算出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を簡易かつ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の放射線測定装置を示す断面模式図である。
【図２】（ａ）はパラレルコリメータで遮蔽される放射線および検知素子に入射する放射線を示す説明図である。（ｂ）はスラントコリメータで遮蔽される放射線および検知素子に入射する放射線を示す説明図である。
【図３】検知素子に入射する放射線を示す模式図である。
【図４】（ａ）は第一実施例に用いた第一測定器の構成を示す模式図であり、（ｂ）は第一実施例に用いた第二測定器の構成を示す模式図である。
【図５】第二測定の計測結果を示す放射線スペクトルである。
【図６】第二測定の放射線スペクトルを近似関数でフィッティングした状態を示すグラフである。
【図７】遮蔽板の厚みと特性エックス線の計数率との関係を示すグラフである。
【図８】遮蔽板の面密度と特性エックス線の計数率との関係、ならびに遮蔽板の面密度と第一測定および第二測定の計測結果の比率との関係を示すグラフである。
【図９】第二実施例の結果を示す図であり、測定物の面密度深さと第一測定および第二測定の計測結果の比率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態の放射能測定装置（以下、測定装置と略記する場合がある）１０を示す断面模式図である。図１は検知素子２０ｐ、２０ｓの指向方向に沿って測定装置１０を切った縦断面を表している。測定装置１０は、測定対象１００の表面１１０に検知素子２０ｐ、２０ｓの検知面２２を正対させて設置されている。
【００２０】
はじめに、本実施形態の概要について説明する。
測定装置１０は、光子を検知するコリメートされた検知素子２０ｐ、２０ｓを備え、測定対象１００の表面１１０よりも深部１１２に存在する放射性物質１０２が放射する放射線Ｒｐ、Ｒｓを測定する指向性の装置である。
検知素子２０ｐ、２０ｓのコリメート方向は可変または選択可能である。検知素子２０ｐ、２０ｓをあわせて検知素子２０と呼称する場合がある。
本実施形態の測定装置１０は、第一測定と第二測定を行うことを特徴とする。第一測定では、深部１１２から放射されて当該深部１１２から表面１１０までの通過距離が第一長さＬ１である放射線Ｒｐを計測する。第二測定では、深部１１２から放射されて当該深部１１２から表面１１０までの通過距離が第二長さＬ２である放射線Ｒｓを計測する（図３を参照）。第二長さＬ２は、第一長さＬ１よりも長い。本実施形態の測定装置１０は、後述する放射線測定方法に用いられる。
【００２１】
次に、本実施形態の測定装置１０について詳細に説明する。なお、図１に示すように、本実施形態では測定対象１００が図中の下方に配置されている状態を説明するが、同図の上下方向は重力方向を必ずしも意味するものではない。ただし、便宜上、測定装置１０のうち検知面２２が配置されている側を先端側、下方または下端側と呼称し、光電変換装置２４およびアンプ２６が配置されている側を基端側、上方または上端側と呼称する場合がある。
【００２２】
測定装置１０は、特性エックス線およびガンマ線を放射する放射性物質の放射能を測定する指向性の装置である。ここで、放射能とは測定対象１００から放射される放射線の計数率や放射能面密度、またはこれらから換算可能な数値をいう。
【００２３】
測定対象１００としては、地面（舗装面、土壌面）のほか、建築物の壁面、路面や側溝などの建造物の表面、樹木の樹皮表面などを挙げることができる。建築物の壁面のように、測定対象１００が起立面である場合は、測定装置１０の測定方向を、この起立面の法線方向、たとえば水平方向とする。
【００２４】
図１では、測定対象１００の表面１１０から単一の深さ位置にあたる深部１１２に、放射性物質１０２が平面的に均一に分布している状態を図示している。このほか、放射性物質１０２は、深さ位置によらず測定対象１００の内部に均等に分散していてもよく、または表面１１０を最大値として深さ方向に密度が漸減する指数関数分布をしていてもよい。
【００２５】
測定装置１０は、検知素子２０ｐ、２０ｓに対して着脱可能に装着されてコリメート方向が互いに相違する複数のコリメータ４０ｐおよびコリメータ４０ｓを備えている。コリメータ４０ｐ、４０ｓのコリメート方向とは、開口４１の深さ方向であり、言い換えると開口４１と検知素子２０ｐ、２０ｓとを結ぶ方向である。検知素子２０ｐ、２０ｓが検知素子２０ｐ、２０ｓに着脱可能であるとは、コリメータ４０ｐ、４０ｓが、ハウジング１２などを介在させて間接的に検知素子２０ｐ、２０ｓに接続されている状態を含む。
【００２６】
測定装置１０は、第一測定を行う第一測定器１１ｐと、第二測定を行う第二測定器１１ｓとを備えている。第一測定器１１ｐはコリメータ４０ｐおよび検知素子２０ｐを備え、第二測定器１１ｓはコリメータ４０ｓおよび検知素子２０ｓを備えている。第一測定器１１ｐと第二測定器１１ｓとは、コリメータ４０ｐ、４０ｓの形状およびコリメート方向と遮蔽体３０の一部形状が異なる点を除いて共通の構成を有している。第一測定器１１ｐと第二測定器１１ｓを、あわせて測定器１１と呼称する場合がある。
【００２７】
第一測定器１１ｐおよび第二測定器１１ｓは、測定対象１００の同一位置または実質的に同一位置とみなしうる近接位置から放射される放射線を計数する。これにより、第一測定器１１ｐおよび第二測定器１１ｓがそれぞれ測定する位置において、放射性物質１０２が存在する深部１１２の深さは共通とみなすことができる。
【００２８】
なお、図１では、検知素子２０ｐを備える第一測定器１１ｐと、検知素子２０ｓを備える第二測定器１１ｓとが個別に設けられて同時に放射線Ｒｐ、Ｒｓを測定することが可能な態様を例示するが、本発明はこれに限られない。本実施形態に代えて、測定装置１０は、一台の測定器１１に対してコリメータ４０ｐとコリメータ４０ｓとを交互に装着して、第一測定と第二測定を異なるタイミングで行ってもよい。
【００２９】
以下、第一測定器１１ｐと第二測定器１１ｓ（測定器１１）に共通する構成について説明する。
【００３０】
測定器１１は、ハウジング１２、検知素子２０、光電変換装置２４、アンプ２６および遮蔽体３０を備えている。また、本実施形態の測定装置１０は、架台７０とデータ処理装置９０を備えている。
【００３１】
検知素子２０は、検知面２２に入射する特性エックス線の光子を検知する。検知素子２０には無機結晶シンチレータを用いることができる。検知素子２０に用いられる無機結晶シンチレータは特に限定されない。タリウム活性化ヨウ化ナトリウム、ヨウ化セシウム、ケイ酸ガドリニウム、ケイ酸ルテチウム、ゲルマニウム酸ビスマス、フッ化セリウム、フッ化バリウム、フッ化鉛、タングステン酸鉛、ユーロピウム活性化ヨウ化リチウム、ユーロピウム活性化ヨウ化ストロンチウムなどを挙げることができる。ヨウ化セシウムとしては、純ヨウ化セシウム、タリウム活性化ヨウ化セシウムまたはナトリウム活性化ヨウ化ナトリウムを用いることができる。
【００３２】
検知素子２０としては、シンチレーション検出器のほか、比例計数管、半導体検出器などを用いることができる。検知素子２０は、放射性セシウムを起源とするバリウムから放射される３０ｋｅＶ以上かつ４０ｋｅＶ未満の特性エックス線を少なくとも検知する。検知素子２０は、４０ｋｅＶ以上１０００ｋｅＶ以下の放射線を検知してもよい。以下、特性エックス線、ガンマ線および散乱ガンマ線をあわせて放射線と呼称する。
【００３３】
検知素子２０は、３０ｋｅＶ以上かつ４０ｋｅＶ未満の特性エックス線に対して４０％以上、好ましくは５０％以上の検出効率をもっている。検知素子２０は、２００ｋｅＶ以上の光子に対する検出効率が５０％以下、好ましくは４０％以下である。このように、特性エックス線に適合したエネルギー特性を持たせることで、検知素子２０に入射する散乱線ガンマ線の影響を低減することができる。具体的には、検知素子２０がＮａＩ（Ｔｌ）である場合、その厚みを５ｍｍ以下にすることにより、散乱ガンマ線の影響を有意に抑えることができる。検知素子２０の検出効率で表現すると、２００ｋｅＶ以上の光子に対して検出効率を４０％以下とする厚みに検知素子２０を設定することにより達成される。
【００３４】
放射性セシウムであるセシウム１３７およびセシウム１３４の半減期は、それぞれ約３０年および約２年である。セシウム１３７はベータ崩壊により、半減期の短いバリウム１３７ｍに壊変し、その後、非放射性のバリウムとなる。セシウム１３４は、非放射性のバリウム１３４に直接に壊変する。放射性セシウムのベータ崩壊時にガンマ線の代わりに軌道電子を放出し、その孔に電子が落ちてくるときにバリウムは特性エックス線を放射する。放射性セシウムを起源とするバリウムの特性エックス線のエネルギーは３２．１ｋｅＶおよび３６．５ｋｅＶである。検知素子２０は、バリウムの特性エックス線である３２．１ｋｅＶおよび３６．５ｋｅＶの一方または両方を検知する。
【００３５】
光電変換装置２４は、検知素子２０の検知面２２に放射線（光子）が入射することによって発光した光を、電気エネルギーである電気パルスに変換する装置である。光電変換装置２４には光電子増倍管またはフォトダイオードを用いることができる。なお、検知素子２０が半導体検出器（固体検出器）である場合、光電変換装置２４は不要である。
アンプ２６は、光電変換装置２４が生成した電気パルスを増幅する。アンプ２６には、増幅された電気パルスの信号をデータ処理装置９０に出力するための信号端子２７と、給電用の電源端子２８とが設けられている。電源端子２８は電源装置（図示せず）に接続される。
【００３６】
検知素子２０、光電変換装置２４およびアンプ２６は、ハウジング１２に収容されている。ハウジング１２は中空の筒状をなし、金属の薄板からなる。ハウジング１２の先端部に検知素子２０が保持されている。
【００３７】
（遮蔽体について）
遮蔽体３０は、コリメータ４０ｐ、４０ｓのコリメート方向と異なる方向から飛来する散乱ガンマ線や特性エックス線が検知素子２０ｐ、２０ｓに入射することを低減する部材である。遮蔽体３０は、検知素子２０ｐ、２０ｓの少なくとも側周を取り囲むように設けられている。遮蔽体３０のうち、検知素子２０ｐ、２０ｓの側周を取り囲む領域を側周部３２ｐ、３２ｓと呼称する。側周部３２ｐ、３２ｓの面密度は、測定対象１００が含有する放射性物質を起源とする主ガンマ線を透過させ、かつこのガンマ線の散乱線である散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽する範囲で設定される。
【００３８】
第一測定器１１ｐに装着される側周部３２ｐは直筒状をなし、コリメータ４０ｐ、検知素子２０ｐおよび光電変換装置２４の先端側の一部を覆う領域に装着されている。第二測定器１１ｓに装着される側周部３２ｓは、ハウジング１２の下端よりも大径であるコリメータ４０ｓの周囲を保護するため、開口する下端側が、基端部３４と連設される上端側よりも大径に形成されている。
【００３９】
遮蔽体３０には、金属またはセラミックなどの無機材料のほか、有機材料を用いてもよい。金属材料としては、鉄、ステンレス鋼、鉛またはタングステンなどの重金属を用いることができる。
【００４０】
具体的には、側周部３２ｐ、３２ｓは、放射性物質の散乱ガンマ線のピークを５０％未満の透過率となるように遮蔽する。また、側周部３２ｐ、３２ｓに対する６０ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下のガンマ線の透過率は５０％未満である。
【００４１】
放射性物質として放射性セシウムを測定する場合、遮蔽体３０の厚みは３００ｋｅＶのガンマ線の平均自由行程(λ)に換算して０．７λ以上が好ましい。６０ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下のガンマ線に対する遮蔽体３０の遮蔽能力は、鉛に換算して面密度２．２ｇ／ｃｍ２以上が好ましい。言い換えると、上記の波長領域のガンマ線に対する遮蔽体３０の遮蔽能力は、面密度２．２ｇ／ｃｍ２の鉛板（厚みに換算して２ｍｍ）による遮蔽能力と同等またはそれ以上であることが好ましい。すなわち、遮蔽体３０を鉛で作成する場合は、面密度２．２ｇ／ｃｍ２以上（厚み２ｍｍ以上）にするとよい。
【００４２】
これにより、放射性セシウムを起源とする散乱ガンマ線を５０％未満の透過率で遮蔽する。なお、放射性セシウムを起源とする特性エックス線は上述のように散乱ガンマ線よりも低エネルギーであるため、本実施形態の遮蔽体３０を用いることで、特性エックス線についても散乱ガンマ線より低い透過率に遮蔽される。
【００４３】
６０ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下のガンマ線に対する遮蔽体３０の遮蔽能力の上限は特に限定されない。測定装置１０の軽量化の要請から、鉛に換算して面密度１２ｇ／ｃｍ２以下、鉛の厚みに換算して１０ｍｍ以下、３００ｋｅＶのガンマ線の平均自由行程(λ)に換算して５λ以下が好ましい。より好ましくは、遮蔽体３０の遮蔽能力の上限は、鉛に換算して面密度６ｇ／ｃｍ２以下、鉛の厚みに換算して５ｍｍ以下である。すなわち、遮蔽体３０を鉛で作成する場合は、面密度６ｇ／ｃｍ２以下（厚み５ｍｍ以下）にするとよい。
【００４４】
遮蔽体３０は、主ガンマ線を透過させ、散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽する。これにより、コリメート方向と異なる方向から検知素子２０ｐ、２０ｓにそれぞれ飛来する散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽した状態で、コリメート方向から飛来する散乱ガンマ線および特性エックス線を計数することができる。以下便宜上、コリメート方向と異なる方向を「側方」と呼称する場合がある。なお、検知素子２０ｐ、２０ｓには、任意方向から飛来して遮蔽体３０を通過した主ガンマ線が入射する。ただし、一般に主ガンマ線は特性エックス線と比べて極めて高エネルギーである。このため、主ガンマ線が検知素子２０ｐ、２０ｓに入射したとしても、放射線のエネルギースペクトル（以下、放射線スペクトルという）において主ガンマ線と特性エックス線とは容易に弁別可能である。
【００４５】
遮蔽体３０は、検知素子２０の側周を取り囲む側周部３２ｐ、３２ｓと、この側周部３２ｐ、３２ｓに対してそれぞれ検知面２２の反対側に連設された基端部３４と、を備えている。基端部３４における面密度は、側周部３２ｐ、３２ｓにおける面密度よりも小さくすることができる。基端部３４よりも上端側には、光電変換装置２４の基端側の一部およびアンプ２６を覆う天面部３６が設けられている。天面部３６の面密度は基端部３４の面密度よりも更に小さくすることができる。一例として、鉛に換算して側周部３２ｐ、３２ｓの厚さを５ｍｍ、基端部３４の厚さを２ｍｍ、天面部３６の厚さを１ｍｍとすることができる。側周部３２ｐと側周部３２ｓとは共通の面密度とすることができる。
【００４６】
架台７０は、測定器１１を保持し、検知素子２０を測定対象１００の表面１１０に正対させて配置する。架台７０の具体的な機構や形状は特に限定されない。測定装置１０において第一測定器１１ｐおよび第二測定器１１ｓを個別に用いる場合、架台７０は第一測定器１１ｐおよび第二測定器１１ｓを共に保持してもよい。または、第一測定器１１ｐおよび第二測定器１１ｓに対して個別に架台７０を装着してもよい。
【００４７】
データ処理装置９０は、信号端子２７に接続され、アンプ２６で増幅されたパルス信号（入力パルス）を信号端子２７から取得して種々の演算およびデータ出力を行う外部機器である。第一測定器１１ｐと第二測定器１１ｓを個別に用いて異なるタイミングで放射線を計数する場合、データ処理装置９０はそれぞれの信号端子２７と切り替えて接続してもよい。データ処理装置９０としては汎用のコンピュータ装置を用いることができる。データ処理装置９０は、図示しない記憶装置、制御装置（ＣＰＵ）、入出力インタフェース機器を備えている。
【００４８】
データ処理装置９０は、波高分析部９２、演算部９４および出力部９６を含む。波高分析部９２は、入力パルスの最大エネルギーを検知して計数して放射線スペクトルを生成する。波高分析部９２には、入力パルスの波高を複数のチャンネルに分けて計数するマルチチャンネルアナライザを用いることができる。演算部９４は、生成された放射線スペクトルに基づいて放射能面密度（単位：Ｂｑ／ｃｍ２）や放射能（単位：Ｂｑ）を算出する。演算部９４は、データ処理装置９０を構成するコンピュータ装置の制御装置（ＣＰＵ）により実現される。出力部９６は、算出された結果をディスプレイ等にデータ出力する手段である。
【００４９】
（コリメータについて）
コリメータ４０ｐ、４０ｓは、検知素子２０の前方に装着され、入射する放射線の入射角を所定の範囲に制限する機器である。
【００５０】
図２（ａ）はコリメータ４０ｐで遮蔽される放射線Ｒおよび検知素子２０ｐに入射する放射線Ｒｐを示す説明図である。コリメータ４０ｐをパラレルコリメータと呼称する場合がある。図２（ｂ）はコリメータ４０ｓで遮蔽される放射線Ｒおよび検知素子２０ｓに入射する放射線Ｒｓを示す説明図である。コリメータ４０ｓをスラントコリメータと呼称する場合がある。図２（ａ）および図２（ｂ）においては遮蔽体３０を図示省略している。
【００５１】
図２（ａ）および図２（ｂ）に対比されるように、コリメータ４０ｐの開口４１の深さ方向は検知素子２０ｐの検知面２２に直交しているのに対し、コリメータ４０ｓの開口４１の深さ方向は検知素子２０ｓの検知面２２に対して非直角に傾斜している。
【００５２】
上述のように、本実施形態の測定対象１００において、検知素子２０のコリメート方向は可変または選択可能である。そして、一のコリメート方向（コリメータ４０ｐのコリメート方向）は検知素子２０の検知方向と一致しており、他のコリメート方向（コリメータ４０ｓのコリメート方向）は検知素子２０の検知方向に対して傾斜している。
【００５３】
ただし、本実施形態の測定装置１０は、検知素子２０ｐ、２０ｓのコリメート方向が互いに異なる限り、一方のコリメート方向が検知素子の検知方向（指向方向）と一致している必要はない。本実施形態に代えて、コリメータ４０ｐ、４０ｓによるコリメート方向が検知素子２０ｐ、２０ｓに対して互いに異なる角度でいずれも傾斜していてもよい。
【００５４】
コリメータ４０ｐ（パラレルコリメータ）は、検知面２２と同心の円筒形をなし、同心環状の複数の開口４１を有している。隣接する開口４１同士を仕切る隔壁４２は、特性エックス線を遮蔽することが可能な面密度をそれぞれ有している。具体的には、隔壁４２は０．２５ｍｍ以上の厚さのステンレス鋼で作成することができる。隔壁４２は、同心円上に多重に配置されて開口径が互いに異なる短尺の円筒形をなしている。コリメータ４０ｐの基端側の周囲には、第一測定器１１ｐのハウジング１２に装着するための装着部４７が設けられている。
【００５５】
コリメータ４０ｐにおける隔壁４２の高さ寸法と、隣接する隔壁４２同士の間隔とは等しく、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。隔壁４２の高さ寸法とは、検知素子２０の指向軸方向（検知面２２の法線方向）にみた隔壁４２の長さである。これにより、コリメータ４０ｐの隔壁４２は、隔壁４２に対して平行に、または隔壁４２に沿って所定未満の浅い交差角度で進行する特性エックス線を通過させる。そして、隔壁４２に対して所定以上の深い交差角度で進行する特性エックス線を遮蔽する。これにより、入射角θが所定の角度以上（本実施形態では６０度以上）で入射する放射線（特性エックス線）Ｒを遮蔽する。本実施形態では、コリメータ４０ｐの軸心を通る二次元平面内を進行する入射角４５度以上の放射線Ｒ、およびコリメータ４０ｐの内部の三次元空間を任意の方向に進行する入射角約６０度以上の放射線Ｒは、いずれも遮蔽される。なお、特性エックス線などの放射線Ｒの入射角とは、検知素子２０の指向軸方向と放射線Ｒの進行方向との為す角度であり、検知素子２０の指向軸方向を零度とする。そして、コリメータ４０ｐを通過して入射する放射線Ｒｐの平均入射角θｐと、コリメータ４０ｓを通過して入射する放射線Ｒｓの平均入射角θｓとは互いに相違している。
【００５６】
コリメータ４０ｐを備えることにより、検知面２２に入射する特性エックス線の入射角θが零度以上６０度以下のものにコリメートされる。コリメータ４０ｐの開口４１を通過する特性エックス線の平均入射角θｐを、モンテカルロシミュレーション法であるＥＧＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｇａｍｍａ  Ｓｈｏｗｅｒ）法で計算したところ、約３０度となった。
【００５７】
コリメータ４０ｓ（スラントコリメータ）の平均入射角θｓは、コリメータ４０ｐ（パラレルコリメータ）の平均入射角θｐよりも大きい。コリメータ４０ｓにおいては、隔壁４２が先端側に向って大径に拡径するように漏斗状（円錐台状）に傾斜している。コリメータ４０ｓの中央には、円錐台状の遮蔽領域４４が設けられている。遮蔽領域４４は銅などの金属材料で構成されており、遮蔽領域４４に衝突する特性エックス線は遮蔽される。
【００５８】
本実施形態のコリメータ４０ｓにおける隔壁４２の延在方向と検知素子２０ｓの指向軸方向との為す傾斜角度は６０度である。すなわち、コリメータ４０ｓを測定対象１００の表面１１０（図１を参照）に正対させた場合、隔壁４２は表面１１０に対して３０度だけ傾斜する。コリメータ４０ｓの開口４１に任意の方向から飛来した特性エックス線のうち、コリメータ４０ｓを通過したものの平均入射角θｓをＥＧＳ法で計算したところ、約６０度となった。
【００５９】
本実施形態のコリメータ４０ｓ（スラントコリメータ）は後述する放射線測定方法に用いられる。
コリメータ４０ｓは、放射線Ｒｓを検知する検知素子２０ｓを備える放射線測定装置（第二測定器１１ｓ）に装着される装着部４７と傾斜開口部４１ｓとを備えている。傾斜開口部４１ｓは、装着部４７を第二測定器１１ｓに装着した状態で、検知素子２０ｓの検知方向に対して傾斜した方向に開口している。コリメータ４０ｓは、傾斜開口部４１ｓに入射する放射線のうち、検知素子２０ｓの検知方向に対する入射角θが所定の角度以下（本実施形態では３０度以下）の放射線Ｒを遮蔽する。
【００６０】
コリメータ４０ｓにおいて隣接する隔壁４２同士のピッチ（壁間距離）は、コリメータ４０ｐにおいて隣接する隔壁４２同士のピッチ（壁間距離）よりも小さい。コリメータ４０ｓにおいて内径側に位置する隔壁４２の下端は、その外径側に隣接する隔壁４２の上端よりも外径側に位置している。同様に、遮蔽領域４４の下端外縁は、最内周の隔壁４２の上端よりも外径側に位置している。これにより、コリメータ４０ｓの下面視（先端視）において検知面２２は露出しない。これにより、本実施形態のコリメータ４０ｓは、所定角度（例えば４５度）以下の小さな入射角θでコリメータ４０ｓに入射する放射線Ｒを遮蔽する。
【００６１】
上述のように、コリメータ４０ｐ、４０ｓは、第一測定器１１ｐ、第二測定器１１ｓに対してそれぞれ着脱不可に装着されていてもよく、または一台の測定器１１に対してコリメータ４０ｐ、４０ｓを交換可能に装着して用いてもよい。このほか、隔壁４２の角度を可変にすることによりコリメータ４０ｐ、４０ｓの機能を一台のコリメータで実現してもよい。すなわち、本実施形態に代えて、測定対象１００（測定器１１）は、検知素子２０に対して着脱可能に装着されてコリメート方向が可変であるコリメータを備えてもよい。
【００６２】
かかるコリメータの具体的な構造は特に限定されないが、一例として、検知素子２０の指向軸方向に対して隔壁４２の延在方向を変動させる駆動機構（図示せず）を設けるとよい。この駆動機構は、筒状の隔壁４２の母線方向が検知素子２０の指向軸方向と一致する円筒状の第一態様と、この母線方向が検知素子２０の指向軸方向に対して傾斜する円錐台状の第二態様とに、隔壁４２の湾曲方向を可換に変化させる。これにより、コリメータは、第一態様ではコリメータ４０ｐ（パラレルコリメータ）として機能し、第二態様ではコリメータ４０ｓ（スラントコリメータ）として機能する。したがって、上記した本実施形態の測定対象１００の機能を、一台のコリメータおよび測定器１１で実現することができる。
【００６３】
すなわち、上記のコリメータは、放射線を検知する検知素子を備える放射線測定装置（測定器）に装着される装着部と、複数の開口部を区画する隔壁と、この隔壁の形状を第一態様と第二態様とに可換に変化させる駆動機構と、を備えている。隔壁は湾曲面を含む形状をなし、第一態様と第二態様とでは、この湾曲面の母線方向が異なる。特に、第一態様では隔壁の母線方向が検知素子の指向軸方向と一致し、第二態様では隔壁の母線方向が検知素子の指向軸方向に対して斜めに傾斜しているとよい。
【００６４】
コリメータ４０ｐ、４０ｓの開口４１の先端面には、ベータ線や内部転換電子、オージェ電子を遮蔽するための蓋部材４６が設けられている。内部転換電子とは、励起状態にある原子核が基底状態に転移するに際してガンマ線の代わりに放出される電子であり、そのエネルギーは主ガンマ線よりも小さい。オージェ電子は、励起状態にある原子の外殻から内殻に電子が遷移するに際して特性エックス線の代わりに放出される電子である。これらの電子の透過力は特性エックス線よりも小さいため、蓋部材４６を設けることで特性エックス線を透過させるとともにこれらの電子を遮蔽することができる。蓋部材４６としては、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度の樹脂材料を用いることができる。樹脂材料は特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂やアクリル樹脂などを用いることができる。
【００６５】
図３は検知素子２０ｐ、２０ｓに入射する放射線Ｒｐ、Ｒｓを示す模式図である。放射線Ｒｐは平均入射角θｐでパラレルコリメータを通過した特性エックス線であり、放射線Ｒｓは平均入射角θｓでスラントコリメータを通過した特性エックス線である。
【００６６】
図３は、測定対象１００の土壌の表面１１０から深さ距離Ｄの深部１１２に、放射性物質１０２が平面状に均一に分布している状態を図示している。
深部１１２から表面１１０までの放射線Ｒｐの通過距離は第一長さＬ１であり、深さ距離Ｄとの関係は下の式（１）で表される。
［数１］
Ｌ１＝Ｄ／ｃｏｓθｐ      ・・・（１）
同様に、深部１１２から表面１１０までの放射線Ｒｓの通過距離は第二長さＬ２であり、深さ距離Ｄとの関係は下の式（２）で表される。
［数２］
Ｌ２＝Ｄ／ｃｏｓθｓ      ・・・（２）
【００６７】
特性エックス線などの放射線の強度Ｉは、放射線が媒質内を通過する距離Ｌに従って下式（３）のように指数関数的に減衰する。Ｉ０は初期強度であり、深部１１２における放射性物質の真の放射能である。ηは放射線と媒質によって決まる減衰係数である。
［数３］
Ｉ＝Ｉ０・ｅｘｐ（−η・Ｌ）      ・・・（３）
【００６８】
式（１）から（３）より、放射線Ｒｐの強度Ｉｐと放射線Ｒｓの強度Ｉｓは下式（４）および（５）でそれぞれ表される。
［数４］
Ｉｐ＝Ｉ０・ｅｘｐ（−η・Ｄ／ｃｏｓθｐ）      ・・・（４）
［数５］
Ｉｓ＝Ｉ０・ｅｘｐ（−η・Ｄ／ｃｏｓθｓ）      ・・・（５）
【００６９】
ＩｐとＩｓとの比率をとると下式（６）が求まる。
［数６］
Ｉｓ／Ｉｐ＝ｅｘｐ｛−η・（１／ｃｏｓθｓ−１／ｃｏｓθｐ）・Ｄ｝  ・・・（６）
式（６）において、減衰係数η、ｃｏｓθｓ、ｃｏｓθｐは既知の値である。したがって、ＩｐとＩｓとの比率を求めることで、初期強度Ｉ０が未知であっても、放射性物質１０２が存在する深さ距離Ｄを算出することができる。ＩｐとＩｓとの比率は、式（６）のようにＩｓ／Ｉｐとしてもよく、またはＩｐ／Ｉｓとしてもよい。
【００７０】
そして、測定された強度Ｉｐまたは強度Ｉｓと、式（６）で算出された深さ距離Ｄとを式（４）から（６）のいずれかに代入することで、放射性物質１０２の初期強度Ｉ０、すなわち深部１１２における真の放射能を算出することができる。なお、ここでいう深さ距離Ｄの単位は、後述するように面密度深さ（ｇ／ｃｍ２）である。したがって、放射性物質１０２の物理深さを求める場合は、この面密度深さを測定対象１００の密度（ｇ／ｃｍ３）で除すればよい。
【００７１】
また、本実施形態により算出される深さ距離Ｄや真の放射能Ｉ０は、図３に示すように均一の深部１１２に放射性物質１０２が平面状に分布している状態に限られない。放射性物質１０２が測定対象１００の内部に均等分布している場合や、表面１１０を最大値として深さ方向に指数関数的に分布している場合には、それぞれの分布に応じた実行値として深さ距離Ｄや真の放射能Ｉ０を求めることができる。
【００７２】
以下、本実施形態の測定装置１０を用いて測定対象１００の深部１１２における放射能特性を算出する方法（以下、本方法という場合がある）を説明する。放射能特性としては、測定対象１００の深部１１２における真の放射能Ｉ０のほか、放射性物質１０２の深さ位置（物理深さ）、放射性物質１０２から表面１１０またの通過距離（第一長さＬ１、第二長さＬ２）などが挙げられるが、これに限られない。
【００７３】
本方法は、測定対象１００の表面１１０よりも深部１１２に存在する放射性物質１０２が放射する放射線を測定する方法である。本方法では、深部１１２から放射されて当該深部１１２から表面１１０までの通過距離が第一長さＬ１である放射線Ｒｐを計測する第一測定と、上記の深部１１２から放射されて当該深部１１２から表面１１０までの通過距離が第一長さＬ１よりも長い第二長さＬ２である放射線Ｒｓを計測する第二測定と、を行う。そして本方法は、第一測定で測定された計測結果と第二測定で測定された計測結果との比率に基づいて深部１１２における放射能特性を算出することを特徴とする。
【００７４】
図４（ａ）は第一実施例に用いた第一測定器１１ｐの構成を示す模式図である。図４（ｂ）は第一実施例に用いた第二測定器１１ｓの構成を示す模式図である。
【００７５】
第一実施例では、既知の放射能の標準面線源１２０を基台１４０に載置し、土壌成分に類似した遮蔽板１３０をその上に１枚ずつ積層していくことで、標準面線源１２０から表面１１０までの深さ距離Ｄを変える。そして、遮蔽板１３０の枚数を変化させながら、第一測定器１１ｐおよび第二測定器１１ｓで放射線Ｒｐおよび放射線Ｒｓを計数して放射線スペクトルを生成した。上述のように、コリメータ４０ｓ（スラントコリメータ）を通過する放射線Ｒｓの平均入射角θｓは、コリメータ４０ｐ（パラレルコリメータ）を通過する放射線Ｒｐの平均入射角θｐよりも大きい。第一測定器１１ｐで計数される放射線Ｒｐが標準面線源１２０より放射されてから遮蔽板１３０の表面１１０に至るまでの通過距離である第一長さＬ１は上の式（１）で表される。同様に、第二測定器１１ｓで計数される放射線Ｒｓが標準面線源１２０より放射されてから遮蔽板１３０の表面１１０に至るまでの通過距離である第二長さＬ２は上の式（２）で表される。第二長さＬ２は第一長さＬ１よりも大きい。
【００７６】
すなわち本方法は、光子を検知するコリメートされた検知素子２０ｐ、２０ｓを用いて行う放射線測定方法であって、第一測定において検知素子２０ｐに入射させる光子の平均入射角θｐよりも、第二測定における平均入射角θｓを大きくするものである。
【００７７】
第一測定において検知素子２０ｐを遮蔽板１３０の表面１１０に正対させ、検知素子２０ｐの検知方向とコリメート方向とを一致させる。これにより、検知素子２０ｐには直下から放射線Ｒｐが入射することとなり、第一長さＬ１を短くすることができる。言い換えると、第二長さＬ２と第一長さＬ１との差異を大きくすることができるため、後述する第一測定の計測結果と第二測定の計測結果との比率（Ｉｓ／Ｉｐ）に含まれる誤差を低減することができる。
【００７８】
標準面線源１２０には、日本アイソトープ協会が提供するベータ線表面放出率標準面線源を用い、その上面に厚さ１２．５μｍのポリイミドフィルム、厚さ１０μｍのポリエチレンフィルム、さらに厚さ０．３ｍｍのポリスチレンの保護フィルムを積層した。
コリメータ４０ｐ、４０ｓの開口４１をそれぞれ覆う蓋部材４６には、厚さ３ｍｍのポリスチレン板を用いた。
【００７９】
基台１４０には厚さ１０ｍｍの鉛板を用いた。これにより、標準面線源１２０が放射する後方散乱ガンマ線を遮蔽した。検知素子２０ｐ、２０ｓには厚さは０．５ｍｍのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いた。
【００８０】
遮蔽板１３０には、（１）シリカのアルカリ酸化物を主成分とするソーダガラス（密度２．５ｇ／ｃｍ３）を厚さ０．７ｍｍの板状に成形したガラス板と、（２）アルミナとシリカの化合物であるムライト（密度１．４ｇ／ｃｍ３）を厚さ１．０ｍｍの板状に成形したムライト板、を用いた。ガラス板とムライト板は、１枚で、または同種の板を複数枚積層して用いた。バリウムの特性エックス線に関して、ガラス板の減衰係数ηは０．２０６／ｍｍであり、半減厚みは３．４ｍｍである。同じくムライト板の減衰係数ηは０．１１５／ｍｍであり、半減厚みは６．０ｍｍである。
【００８１】
以上の測定装置１０を用いて、第一測定器１１ｐで放射線Ｒｐを計数する第一測定と、第二測定器１１ｓで放射線Ｒｓを計数する第二測定を行った。図４（ａ）および図４（ｂ）では、便宜上、第一測定器１１ｐおよび第二測定器１１ｓと遮蔽板１３０の表面１１０とをそれぞれ離間させた状態を図示しているが、本実施例においては両者を密着させて測定を行った。
【００８２】
図５は、第二測定の計測結果を示す放射線スペクトルＳＰ１である。横軸は光子のエネルギーを表し、縦軸は計数値を表す。第一測定の測定結果は省略する。図６は、第二測定の放射線スペクトルＳＰ１を近似関数でフィッティングした状態を示すグラフである。本実施例では、放射線Ｒｐ、Ｒｓとして放射性セシウムを起源とするバリウムの特性エックス線（３２．１ｋｅＶ、３６．５ｋｅＶ）を計数した。図６は、この特性エックス線の波長の近傍を拡大したものである。
【００８３】
図６に示すように、約３３ｋｅＶの位置に、放射性セシウムを起源とする特性エックス線ピークＰ１が見られた。かかる特性エックス線ピークＰ１の両側に隣接する極小点を下限および上限とするスペクトル領域について関数フィッティング法を用いて放射線スペクトルＳＰ１の近似関数を求めた。近似関数としては、線形項、指数項およびガウス関数を含む関数を用い、非線形最小二乗法で放射線スペクトルＳＰ１を近似した。近似関数より、ガウス関数Ｇ１、Ｇ２を求め、これらの面積から特性エックス線ピークＰ１からベースラインを減じた実効的な計数率を算出した。
【００８４】
図７は、遮蔽板１３０の厚みと特性エックス線の計数率との関係を示すグラフである。横軸は遮蔽板１３０の厚み（ｍｍ）、縦軸は放射線（特性エックス線）Ｒｐ、Ｒｓの計数率である。ＣＲ１は、ガラス板を遮蔽板１３０に用いた場合の第一測定の結果を示す放射線Ｒｐの計数率である。ＣＲ２は、ガラス板を遮蔽板１３０に用いた場合の第二測定の結果を示す放射線Ｒｓの計数率である。ＣＲ３は、ムライト板を遮蔽板１３０に用いた場合の第一測定の結果を示す放射線Ｒｐの計数率である。図７に示すように、遮蔽板１３０の物理厚みを横軸に設定した場合には、ガラス板を通過した放射線Ｒｐを第一測定器１１ｐ（図４を参照）で計数した結果（ＣＲ１）と、ムライト板を通過した放射線Ｒｐを計数した結果（ＣＲ３）とで、計数率の傾き（減衰傾向）が異なった。ガラス板を通過した放射線Ｒｓを第二測定器１１ｓで計数した結果（ＣＲ２）と、ムライト板を通過した放射線Ｒｓを計数した結果（図示省略）も同様であった。
【００８５】
すなわち、土壌はガラス板またはムライト板に類似する成分で構成され、かつその成分は地域ごとに種々に異なるところ、図７に示すように土壌（遮蔽板１３０）の成分ごとに計数率の傾き（減衰傾向）が異なると、上の式（６）における減衰係数ηを測定する地域ごとに事前に特定しないかぎり、深さ距離Ｄ（物理厚み）を算出することができない。
【００８６】
これに対し、図８は、横軸を遮蔽板１３０の面密度（ｇ／ｍｍ２）、縦軸を放射線（特性エックス線）Ｒｐ、Ｒｓの計数率として図７を再プロットしたものである。すなわち、図８は遮蔽板１３０の面密度と特性エックス線の計数率との関係を示すグラフである。図８には、遮蔽板１３０の面密度（横軸）と、第一測定および第二測定の計測結果の比率（縦軸）との関係を示すグラフを併せて表示してある。
【００８７】
ＣＲ１ａからＣＲ３ａは、それぞれ図７のＣＲ１からＣＲ３に対応している。図８に示すように、横軸に遮蔽板１３０の面密度を設定することで、遮蔽板１３０をガラス板とした場合の第一測定器１１ｐの計数結果（ＣＲ１ａ）と、ムライト板とした場合の計数結果（ＣＲ３ａ）とは完全に一致した。同様に、遮蔽板１３０をガラス板とした場合の第二測定器１１ｓの計数結果（ＣＲ２ａ）と、ムライト板とした場合の計数結果（図示省略）ともほぼ完全に一致した。
【００８８】
以上より、横軸を遮蔽板１３０の面密度とすることで、遮蔽板１３０（土壌）の成分がある程度相違しても、計数率の傾き（減衰傾向）が変わらないため、減衰係数ηを事前に特定することなく深さ距離Ｄを算出することができる。
ＣＲ４は、第一測定の計測結果と第二測定の計測結果との比率（Ｉｓ／Ｉｐ）であり、具体的にはＣＲ２ａをＣＲ１ａで除したものである。このＣＲ４は、上の式（６）の右辺にあたる。ただし、同式におけるηは面密度あたりの減衰率（ｃｍ２／ｇ）であり、Ｄは面密度厚み（ｇ／ｃｍ２）となる。そして、図８の縦軸が対数であることで、ＣＲ４の傾きが、−η・（１／ｃｏｓθｓ−１／ｃｏｓθｐ）に相当する。
よって、遮蔽板１３０の面密度厚み（Ｄ）が未知の場合でも、第一測定の計測結果と第二測定の計測結果との比率（Ｉｓ／Ｉｐ）を算出し、これをＣＲ４のグラフに適用することで、遮蔽板１３０の面密度厚み（Ｄ）を求めることができる。そして、上述のようにＣＲ４のグラフは遮蔽板１３０（土壌）の成分に依らないことから、放射能汚染された汚染現場のフィールドにおいても上記の関係が成り立つことになる。
【００８９】
図９は、汚染土壌を用いて行った第二実施例の結果を示す図であり、測定物（土壌）の面密度深さと第一測定および第二測定の計測結果の比率との関係を示すグラフである。
【００９０】
汚染現場のフィールドで第一測定および第二測定を行うに際しては、測定装置１０の周辺から検知素子２０に飛来する環境放射線の影響を抑制することが好ましい。これにより、深部１１２から放射されて表面１１０までの通過距離が第一長さＬ１である放射線Ｒｐや第二長さＬ２である放射線Ｒｓを、環境放射線から精度よく弁別して計数することができる。このため、検知素子２０ｐ、２０ｓの少なくとも側周に遮蔽体３０の側周部３２ｐ、３２ｓを装着して、環境放射線に含まれる散乱ガンマ線と特性エックス線を遮蔽した。
【００９１】
第一測定および第二測定においては、放射性物質１０２の特性エックス線を計測した。これにより、主ガンマ線を計測する場合に比べて、遮蔽体３０（側周部３２ｐ、３２ｓ）の面密度を鉛に換算して数ｍｍ程度に低減することができ、測定装置１０の軽量化が図られる。
【００９２】
すなわち、第一測定および第二測定において、検知素子２０ｐ、２０ｓのコリメート方向と異なる方向から検知素子２０ｐ、２０ｓに飛来するガンマ線の散乱線である散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽した状態で、コリメート方向から検知素子２０ｐ、２０ｓに飛来する特性エックス線、散乱ガンマ線およびガンマ線から特性エックス線を弁別して計測した。
【００９３】
図９に示すＣＲ４ａは、図８のＣＲ４を縦軸、横軸とも通常目盛りで表示したものである。図１に示した第一測定器１１ｐを用いた第一測定の計測結果Ｉｐは１１．３ｃｐｓであり、第二測定器１１ｓを用いた第二測定の計測結果Ｉｓは６．３ｃｐｓであった。これにより、計測結果の比率（Ｉｓ／Ｉｐ）は０．４８、計測誤差は±０．０１であった。Ｉｓ／Ｉｐ＝０．４８とＣＲ４ａとの交点を読み取ることで、この測定物（土壌）における放射性物質の実効面密度厚み（面密度深さ）Ｄは、０．１３±０．０４［ｇ／ｃｍ２］と求められた。
したがって、実効面密度厚み（面密度深さ）Ｄを土壌密度（例えば１ｇ／ｃｍ３）で割ることで、この放射性物質の物理深さは０．１３±０．０４ｃｍ＝１．３±０．４ｍｍと求められた。このように、本実施形態の測定装置１０を用いることで、表面よりも深部に存在する放射性物質の深さ位置を簡便かつ正確に測定できることが分かった。
【００９４】
以上により本方法によれば、測定対象１００の放射能特性として、表面１１０から深部１１２までの深さ距離Ｄを算出することができる。
【００９５】
また、測定対象１００の放射能特性として、深部１１２における放射性物質１０２の放射能を算出することが可能である。具体的には、算出された面密度深さ（Ｄ）と、上記の面密度あたりの減衰率（η）［ｃｍ２／ｇ］を上の式（４）または（５）の右辺に適用し、計測結果ＩｐまたはＩｓを左辺に適用することで、深部における放射性物質の真の放射能Ｉ０を算出することができる。
【００９６】
図１に示すデータ処理装置９０の記憶部（図示せず）に、上記のＣＲ４ａを表す関数やテーブルを換算情報として記憶しておくとよい。これにより、測定装置１０を用いて第一測定および第二測定を行って計測結果ＩｐおよびＩｓを取得するだけで、データ処理装置９０の演算部９４は上記の換算情報を参照して、放射性物質の面密度深さ（Ｄ）を算出することができる。演算部９４は、測定対象１００の土壌密度の数値を面密度深さ（Ｄ）に乗じて放射性物質の物理深さを算出してもよく、または式（４）もしくは（５）に従って放射性物質の真の放射能Ｉ０を算出してもよい。真の放射能Ｉ０は、放射能面密度［Ｂｑ／ｃｍ２］または放射能［Ｂｑ］を単位として算出することができる。
【００９７】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
【００９８】
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を測定する方法であって、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が第一長さである放射線を計測する第一測定と、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が前記第一長さよりも長い第二長さである放射線を計測する第二測定と、を行い、前記第一測定で測定された計測結果と前記第二測定で測定された計測結果との比率に基づいて前記深部における放射能特性を算出することを特徴とする放射線測定方法。
（２）前記放射能特性として、前記表面から前記深部までの深さ距離を算出する上記（１）に記載の放射線測定方法。
（３）前記放射能特性として、前記深部における前記放射性物質の放射能を算出する上記（１）に記載の放射線測定方法。
（４）光子を検知するコリメートされた検知素子を用いて行う上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の放射線測定方法であって、前記第一測定において前記検知素子に入射させる前記光子の平均入射角よりも、前記第二測定における前記平均入射角を大きくすることを特徴とする放射線測定方法。
（５）前記第一測定において前記検知素子を前記表面に正対させ、前記検知素子の検知方向とコリメート方向とを一致させる上記（４）に記載の放射線測定方法。
（６）前記第一測定および前記第二測定において前記放射性物質の特性エックス線を計測することを特徴とする上記（４）または（５）に記載の放射線測定方法。
（７）前記第一測定および前記第二測定において、前記検知素子のコリメート方向と異なる方向から前記検知素子に飛来するガンマ線の散乱線である散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽した状態で、前記コリメート方向から前記検知素子に飛来する前記特性エックス線、前記散乱ガンマ線および前記ガンマ線から前記特性エックス線を弁別して計測することを特徴とする上記（６）に記載の放射線測定方法。
（８）上記（１）から（７）のいずれか一項に記載の放射線測定方法に用いられるコリメータであって、放射線を検知する検知素子を備える放射線測定装置に装着される装着部と、前記装着部を前記放射線測定装置に装着した状態で前記検知素子の検知方向に対して傾斜した方向に開口している傾斜開口部と、を備え、前記傾斜開口部に入射する前記放射線のうち前記検知方向に対する平均入射角が所定以下の前記放射線を遮蔽することを特徴とするコリメータ。
（９）光子を検知するコリメートされた検知素子を備え、測定対象の表面よりも深部に存在する放射性物質が放射する放射線を測定する指向性の測定装置であって、前記検知素子のコリメート方向が可変または選択可能であり、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が第一長さである放射線を計測する第一測定と、前記深部から放射されて当該深部から前記表面までの通過距離が前記第一長さよりも長い第二長さである放射線を計測する第二測定と、を行うことを特徴とする放射線測定装置。
（１０）前記検知素子に対して着脱可能に装着されてコリメート方向が互いに相違する複数のコリメータを備える上記（９）に記載の放射線測定装置。
（１１）前記検知素子に対して着脱可能に装着されてコリメート方向が可変であるコリメータを備える上記（９）に記載の放射線測定装置。
（１２）一の前記コリメート方向が前記検知素子の検知方向と一致しており、他の前記コリメート方向が前記検知素子の検知方向に対して傾斜していることを特徴とする上記（１０）または（１１）に記載の放射線測定装置。
【符号の説明】
【００９９】
１０        測定装置
１１        測定器
１１ｐ      第一測定器
１１ｓ      第二測定器
１２        ハウジング
２０、２０ｐ、２０ｓ      検知素子
２２        検知面
２４        光電変換装置
２６        アンプ
２７        信号端子
２８        電源端子
３０        遮蔽体
３２ｐ、３２ｓ      側周部
３４        基端部
３６        天面部
４０ｐ、４０ｓ      コリメータ
４１        開口
４１ｓ      傾斜開口部
４２        隔壁
４４        遮蔽領域
４６        蓋部材
４７        装着部
７０        架台
９０        データ処理装置
９２        波高分析部
９４        演算部
９６        出力部
１００      測定対象
１０２      放射性物質
１１０      表面
１１２      深部
１２０      標準面線源
１３０      遮蔽板
１４０      基台
θ          入射角
θｐ        平均入射角
θｓ        平均入射角
η          減衰率（減衰係数）
Ｄ          深さ距離（面密度深さ）
Ｉ、Ｉｐ、Ｉｓ      強度
Ｉ０        初期強度（真の放射能）
Ｌ１        第一長さ
Ｌ２        第二長さ
Ｐ１        特性エックス線ピーク
Ｒ、Ｒｐ、Ｒｓ      放射線
ＳＰ１      放射線スペクトル
【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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