(57)【要約】【課題】環境放射線の影響を抑制して測定対象の放射能を短時間で精度よく測定することが可能な測定方法、およびかかる測定が可能であるとともに軽量で取り扱い性に優れた測定装置を提供する。【解決手段】測定装置１０は、検知素子２０と遮蔽体３０とを備え、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。検知素子２０は、検知面２２に入射する特性エックス線を検知する。遮蔽体３０は、検知素子２０の少なくとも側周を取り囲むように設けられ、ガンマ線を透過させ、かつ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。測定装置１０は、放射性物質を含有する測定対象１００に指向させた検知面２２に入射する特性エックス線を計数する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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測定装置であって、
検知面に入射する特性エックス線を検知する検知素子と、
前記検知素子の少なくとも側周を取り囲むように設けられ、ガンマ線を透過させ、かつ前記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遮蔽体と、を備え、
前記放射性物質を含有する測定対象に指向させた前記検知面に入射する前記特性エックス線を計数することを特徴とする放射能測定装置。
【請求項２】
前記遮蔽体が、前記放射性物質の前記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請求項１に記載の放射能測定装置。
【請求項３】
前記遮蔽体に対する６０ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下のガンマ線の透過率が５０％未満である請求項１または２に記載の放射能測定装置。
【請求項４】
前記ガンマ線に対する前記遮蔽体の遮蔽能力が、鉛に換算して面密度２．２ｇ／ｃｍ２以上である請求項３に記載の放射能測定装置。
【請求項５】
前記遮蔽体が、前記検知素子の側周を取り囲む側周部と、前記側周部に対して前記検知面の反対側に連設された基端部と、を備え、
前記基端部における面密度が、前記側周部における面密度よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の放射能測定装置。
【請求項６】
前記遮蔽体が、
第一の金属材料で作成された外層と、
前記外層の内周側に配置され、前記第一の金属材料よりも原子量が小さい第二の金属材料で作成されて前記外層が発する前記第一の金属材料の特性エックス線を遮蔽可能な内層と、を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の放射能測定装置。
【請求項７】
前記外層と前記内層との間に、前記第一の金属材料と前記第二の金属材料との間の原子量の第三の金属材料で作成されて前記第一の金属材料の特性エックス線を遮蔽する中間層を更に備える請求項６に記載の放射能測定装置。
【請求項８】
前記中間層の厚みが、前記内層の厚み以上、かつ前記外層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の放射能測定装置。
【請求項９】
前記第一の金属材料が鉛であり、前記第二の金属材料が銅、鉄またはステンレス鋼であり、前記第三の金属材料が錫またはカドミウムである請求項７または８に記載の放射能測定装置。
【請求項１０】
前記測定対象を挟んで前記検知面と反対側に設置されて前記測定対象に含まれる前記放射性物質の後方散乱ガンマ線を光電吸収する測定基台を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の放射能測定装置。
【請求項１１】
前記測定基台が、当該測定基台を挟んで前記測定対象の反対側に存在する前記放射性物質の前記散乱ガンマ線および前記特性エックス線を遮蔽する面密度を有する請求項１０に記載の放射能測定装置。
【請求項１２】
前記測定基台が、基材プレートと、前記基材プレートと前記測定対象との間に設けられて前記基材プレートが放射する特性エックス線を遮蔽する遮蔽プレートと、を有し、前記遮蔽プレートの特性エックス線のピークが前記基材プレートの特性エックス線のピークよりも小さいことを特徴とする請求項１０または１１に記載の放射能測定装置。
【請求項１３】
検知面に入射する特性エックス線を検知するコリメートされた検知素子を用いて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方法であって、
前記放射性物質を含有する測定対象に対して前記検知面を指向させ、
コリメート方向と異なる方向から前記検知面に飛来するガンマ線を透過させ、かつ前記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面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数することを特徴とする放射能測定方法。
【請求項１４】
前記コリメート方向と異なる方向から飛来する前記散乱ガンマ線および前記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飛来する前記散乱ガンマ線および前記特性エックス線を計数する計数工程と、
前記特性エックス線の計数結果に基づいて前記放射性物質の放射能を算出する演算工程と、を含み、
前記計数工程において、前記特性エックス線および前記散乱ガンマ線の計数結果に基づいて生成された放射線スペクトルのうち前記特性エックス線のピークの下側および上側にそれぞれ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線形項、指数項およびガウス関数からなる近似関数でフィッティングした場合に、前記特性エックス線の前記ピークでの前記近似関数の値における前記指数項が前記線形項よりも小さくなるように前記散乱ガンマ線を遮蔽することを特徴とする請求項１３に記載の放射能測定方法。
【請求項１５】
前記演算工程において、
前記特性エックス線および前記散乱ガンマ線の計数結果に基づいて前記放射線スペクトルを生成し、
生成された前記放射線スペクトルのうち前記スペクトル領域について線形項およびガウス関数を少なくとも含む近似関数でフィッティングし、
前記フィッティングにより求められた前記ガウス関数に基づいて前記放射性物質の放射能を算出する請求項１４に記載の放射能測定方法。
【請求項１６】
前記演算工程において、
前記特性エックス線および前記散乱ガンマ線の計数結果に基づいて前記放射線スペクトルを生成し、
生成された前記放射線スペクトルと、前記特性エックス線のピークを包含するスペクトル領域における下接線と、で囲まれる面積に基づいて前記放射性物質の放射能を算出する請求項１４に記載の放射能測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質による測定対象の汚染度合いを測定する放射能測定装置および放射能測定方法に関する。
【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土壌などを除染するために、これらの表層を洗浄または除去する作業が行われている。除染前の汚染度合いや除染の効果を判定するには、土壌の表層の汚染密度を測定することが必要となる。現在一般的に行われている方法は、測定対象となる部位のサンプルを取得して計測設備を備えた施設にて測定する方法と、除染作業を行っている現場で行う方法とがある。サンプルを取得して施設にて計測する方法は信頼性が高い方法である一方、汚染現場で計測することができないため時間も費用も大きく、適用範囲が限定されてしまう。この点で、除染作業の効果の判定は、除染現場で直接実施することが好ましい。
【０００３】
除染現場で除染効果を判定する方法としては、サーベイメータを使ってその場の空間線量率から汚染密度を求める方法と、ベータ線を計数する方法とが知られている。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】
測定対象の表面の汚染度合いを正確に定量化するためには、周囲から飛来する環境放射線を遮蔽し、測定対象から放射される放射線のみが検知素子に入射することが好ましい。しかしながら、例えば放射性セシウムであるセシウム１３７の場合、主たるガンマ線のエネルギーは６６２ｋｅＶと極めて大きいため、かかるガンマ線を遮蔽するためには鉛に換算して５０ｍｍから１００ｍｍもの厚さの遮蔽体が必要となる。このため、放射能測定装置の総重量は数百キログラムにものぼり、運搬性やハンドリング性に乏しく、除染現場で放射能を簡便に測定することは困難である。
【０００５】
一方、ベータ線を計数する方法では、測定対象の表層から僅かに潜った部位や、落ち葉などの中間物に隠れた部位の放射能を測定することができないという問題がある。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著しく計数率が減少してしまうためである。
【０００６】
これに対し、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（放射能測定装置）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。例えば、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と低いため、遮蔽体の厚さを低減させることが可能になる。特許文献１には、遮蔽体として厚さ１ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いることで、３２．１ｋｅＶの特性エックス線の９８％を遮蔽し、６６２ｋｅＶのガンマ線の９４％を透過させることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第１３／１０５５１９号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
汚染現場の環境放射線には、放射性物質から放出される大きなエネルギーをもつ主たるガンマ線（以下、「主ガンマ線」または単に「ガンマ線」という場合がある）および特性エックス線のほか、コンプトン散乱によって生じる散乱ガンマ線が含まれている。散乱ガンマ線のエネルギーは主ガンマ線のエネルギーよりも小さく、連続的に分布している。多重コンプトン散乱が発生すると散乱ガンマ線のエネルギーは徐々に小さくなり、特性エックス線に近いエネルギー領域に達する場合がある。コンプトン散乱は幾つかの要因によって発生する。土壌の表層に存在する放射性物質から放射されたガンマ線の場合、土壌物質の電子と弾性散乱して生じた散乱ガンマ線が土壌の表層から空中に飛び出してくる現象がみられる。土壌の深さ方向に進行するガンマ線が１８０度の散乱角度でコンプトン散乱した散乱ガンマ線は、後方散乱ピークと呼ばれるエネルギーピークをとる。放射性セシウムの場合、後方散乱ピークのエネルギーは２００ｋｅＶ程度である。後方散乱ピークは一般に光電ピークほど鋭敏ではなく、また後方散乱線がさらに散乱を繰り返し、散乱ガンマ線の光子は後方散乱ピークの下側にも広く検出される。このため、特性エックス線のエネルギーである３２．１ｋｅＶや３６．５ｋｅＶの光子の計数値を増加させて特性エックス線のスペクトルのバックグラウンド（ベースライン）を押し上げることとなる。
【００１０】
特許文献１の装置では、遮蔽体として厚さ１ｍｍのステンレス鋼を用いることで、放射性セシウムを起源とする特性エックス線を９８％遮蔽している。この遮蔽体の面密度は０．７８ｇ／ｃｍ２である。同じ遮蔽能力を鉛で実現しようとすると、遮蔽体の厚さは０．００４ｍｍ程度となる。また、特許文献１における遮蔽体の厚さの上限は主ガンマ線の平均自由行程の０．２２倍であり、放射性セシウムを測定する場合でいうと、ステンレス鋼に換算すると３．８ｍｍ、鉛に換算すると１．７ｍｍである。
【００１１】
しかしながら、特許文献１では散乱ガンマ線の存在を考慮しておらず、上記の遮蔽体の面密度では１００ｋｅＶ近辺をピークとする多重散乱ガンマ線を遮蔽することができない。このため、放射性セシウムを含有する測定対象から入射する散乱ガンマ線に加えて、検知素子の周囲の環境放射線に含まれる散乱ガンマ線もまた検知素子に入射することとなる。一方、周囲からの特性エックス線は遮蔽体で遮蔽されるため、特性エックス線は専ら測定対象のみから入射する。言い換えると、特許文献１の装置で３０ｋｅＶから２００ｋｅＶの光子を計数して放射性セシウムの放射能を測定した場合、検知素子の指向方向から入射する特性エックス線と散乱ガンマ線に加えて、検知素子の周囲からは特性エックス線が入射せず散乱ガンマ線のみが入射する。このため、特許文献１の装置による特性エックス線の計数値には、環境放射線における特性エックス線と散乱ガンマ線との比率よりも高い割合で散乱ガンマ線がカウントされることとなる。
【００１２】
ここで、測定対象の放射能を所望の精度で測定するには、散乱ガンマ線と特性エックス線とが弁別できるよう十分な量の光子を計数する必要があるため、計数時間の短縮と測定精度とはトレードオフの関係にある。このため、特許文献１の装置では、このトレードオフを高いレベルで実現することは困難であり、所望の精度で放射能を測定する場合には計数時間の長時間化により測定者の被曝量が増大して問題となる。上記の問題は、放射性セシウムに限らず、種々の放射性物質の放射能を測定する際に発生する。
【００１３】
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、環境放射線の影響を抑制して測定対象の放射能を短時間で精度よく測定することが可能な測定方法、およびかかる測定が可能であるとともに軽量で取り扱い性に優れた測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、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測定装置であって、検知面に入射する特性エックス線を検知する検知素子と、前記検知素子の少なくとも側周を取り囲むように設けられ、ガンマ線を透過させ、かつ前記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遮蔽体と、を備え、前記放射性物質を含有する測定対象に指向させた前記検知面に入射する前記特性エックス線を計数することを特徴とする放射能測定装置が提供される。
【００１５】
また、本発明によれば、検知面に入射する特性エックス線を検知するコリメートされた検知素子を用いて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方法であって、前記放射性物質を含有する測定対象に対して前記検知面を指向させ、コリメート方向と異なる方向から前記検知面に飛来するガンマ線を透過させ、かつ前記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面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数することを特徴とする放射能測定方法が提供される。
【００１６】
上記発明によれば、ガンマ線（主ガンマ線）ではなく特性エックス線を検知するため、遮蔽体でガンマ線を遮蔽する必要がなく遮蔽体の軽量化が図られて取り扱い性に優れる。さらに、遮蔽体により散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽するため、特許文献１の装置と異なり、環境放射線に含まれる散乱ガンマ線の影響を実質的に受けることなく特性エックス線を計数することができる。このため、測定対象（指向方向）から特性エックス線とともに散乱ガンマ線が検知素子に入射するとしても、特許文献１に比べて散乱ガンマ線に起因するベースラインが引き下げられる。これにより、特性エックス線の計数時間の短縮と放射能の測定精度とのトレードオフを高いバランスで実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、環境放射線の影響を抑制して測定対象の放射能を短時間で精度よく測定することが可能な測定方法、およびかかる測定が可能で軽量で取り扱い性に優れた測定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態の放射能測定装置を示す断面模式図である。
【図２】遮蔽体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】本発明の第二実施形態の放射能測定装置を示す断面模式図である。
【図４】第二実施形態の放射能測定装置を用いて取得された第一実施例の放射線スペクトルを示すグラフである。
【図５】第一実施例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６】遮蔽体を装着していない放射能測定装置を用いて取得された比較例１の放射線スペクトルを示すグラフである。
【図７】比較例１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８】本発明の第三実施形態の放射能測定装置を示す断面模式図である。
【図９】遮蔽体または測定基台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１０】第三実施形態の放射能測定装置を用いて取得された第二実施例の放射線スペクトルを示すグラフである。
【図１１】第三実施形態の放射能測定装置を用いて汚染地域で放射能を測定した第三実施例の放射線スペクトルと、こ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１２】本発明の第四実施形態の放射能測定装置を示す断面模式図である。
【図１３】第四実施形態の放射能測定装置を用いて取得された第四実施例の放射線スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜第一実施形態＞
図１は本発明の第一実施形態の放射能測定装置（以下、測定装置１０と略記する場合がある）を示す断面模式図である。図１は検知素子２０の測定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の表層１１０に検知素子２０の検知面２２を正対させて設置されている。
【００２１】
はじめに、本実施形態の測定装置１０の概要について説明する。
【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。
測定装置１０は、検知素子２０と遮蔽体３０とを備えている。検知素子２０は、検知面２２に入射する特性エックス線を検知する。遮蔽体３０は、検知素子２０の少なくとも側周を取り囲むように設けられ、ガンマ線を透過させ、かつ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。
本実施形態の測定装置１０は、放射性物質を含有する測定対象１００に指向させた検知面２２に入射する特性エックス線を計数することを特徴とする。
【００２３】
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。
【００２４】
また、本実施形態では測定対象１００が平坦な平面状である場合を例示的に説明するが、本発明はこれに限られない。測定対象１００の表面に凹凸があってもよく、または落ち葉や草木に例示される中間物（図示せず）が存在してもよい。
【００２５】
測定装置１０は、放射能による測定対象１００の表層１１０の汚染度合いを測定する測定装置である。ここで、放射能による汚染度合いとは、放射能汚染の程度を示す定量的な指標であって、特性エックス線の計数率のほか、特性エックス線やガンマ線などの放射線にかかる放射能もしくは放射能面密度、またはこれらから換算可能な数値をいう。以下、便宜上、かかる汚染度合いを「放射能」と表現する。
【００２６】
測定対象１００としては、地面（舗装路面、土面、砂利面など）のほか、建築物の壁面や建造物の表面、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。また、測定対象１００の「表層」とは、測定対象１００の物理的な表面に限らず、測定対象１００の深さ方向の内部を含む。測定対象１００が土壌である場合、測定対象１００の表面から数ｍｍから数十ｍｍ程度の地中までを表層１１０とする。測定対象１００が樹木である場合は、剥がれた樹皮の裏側や樹皮同士の隙間内部なども表層１１０にあたる。
【００２７】
本実施形態の検知素子２０は無機結晶シンチレータである。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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に入射する主ガンマ線および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、主ガンマ線および散乱ガンマ線の影響を有意に抑えることができ、特に散乱ガンマ線が特性エックス線の計数率に及ぼす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。
【００３０】
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。
【００３１】
測定装置１０は、光電子増倍管またはフォトダイオードなどの光電変換装置２４と、アンプ２６を備えている。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。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。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。データ処理装置９０は、本実施形態の測定装置１０と接続して用いられる外部機器である。本実施形態の測定装置１０、データ処理装置９０および電源装置（図示せず）を用いることにより、後述する放射能測定方法が実現される。
【００３２】
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。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。
【００３３】
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）などの放射能を算出する。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。
【００３４】
検知面２２よりも指向方向の前方にはコリメータ４０が装着されている。本実施形態のコリメータ４０は検知面２２と同心の円筒形をなし、同心円状の複数の開口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。
【００３５】
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４０（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、コリメータ４０の軸心を通る二次元平面内を進行する入射角４５度以上の特性エックス線、およびコリメータ４０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度以上の特性エックス線は、いずれも遮蔽される。なお、特性エックス線などの放射線の入射角とは、検知素子２０の指向軸方向と放射線の進行方向との為す角であり、検知素子２０の指向軸方向を零度とする。本実施形態の測定装置１０は、コリメータ４０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進行方向が零度以上６０度以下にコリメートされる。コリメータ４０の開口４１を通過する特性エックス線の平均入射角を、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。
【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としては、特許文献１の遮蔽体と同様に、厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼などを用いることができる。
【００３７】
測定装置１０は、検知素子２０を測定対象１００の表層１１０に正対して配置する架台７０を備えている。架台７０の具体的な機構や形状は特に限定されない。
【００３８】
図２は、遮蔽体３０で遮蔽される放射線および検知素子２０に入射する放射線を示す説明図である。説明のため測定装置１０の下端は測定対象１００の表層１１０よりも上方に離間して配置されているが、これに限られない。測定装置１０の下端を表層１１０に当接させてもよい。
ただし、測定装置１０の下端を測定対象１００の表層１１０よりも上方に離間させることで、測定装置１０の視野を拡大することができる。このため、一回の測定で広範囲の測定対象１００の放射能を計測することができるため、測定者の被曝量を低減することが可能である。測定装置１０の下端を、測定対象１００の表層１１０より、たとえばコリメータ４０の開口径の２倍以上、離間させて測定してもよい。
【００３９】
本実施形態の遮蔽体３０は、検知素子２０の少なくとも側周を取り囲むように設けられている。検知素子２０の側周を取り囲む領域（図１：側周部３２）における遮蔽体３０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。
【００４０】
遮蔽体３０は、コリメータ４０および検知素子２０を含み、光電変換装置２４の少なくとも一部の側周を覆う範囲で設けられている。
【００４１】
遮蔽体３０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、遮蔽体３０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。
【００４２】
遮蔽体３０には、金属または金属を含有する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、カドミウム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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
図２に示すように、検知素子２０の側周を取り囲む遮蔽体３０は、主ガンマ線Ｒ１を透過させ、散乱ガンマ線Ｒ２および特性エックス線Ｒ３を遮蔽する。したがって、主ガンマ線Ｒ１は進行方向によらず検知素子２０を通過する。一般に主ガンマ線Ｒ１は特性エックス線Ｒ３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Ｒ１が検知素子２０に入射して光電変換装置２４が電気パルスを発生させたとしても、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）においてこのことが特性エックス線Ｒ３の検出ピークに与える影響は無視できる。
【００４７】
遮蔽体３０は、検知素子２０の指向方向と異なる方向から飛来する、すなわちコリメータ４０の開口４１を通過せずに測定装置１０の周囲から飛来する散乱ガンマ線Ｒ２や特性エックス線Ｒ３が検知素子２０に入射することを低減する。
【００４８】
測定対象１００の表層１１０から放射される特性エックス線Ｒ３は、コリメータ４０の開口４１を通じて検知素子２０に入射する。また、表層１１０から地中方向に放射されたガンマ線がアルミナや二酸化珪素などの土壌物質で散乱して生じた後方散乱ガンマ線Ｒ４が、コリメータ４０の開口４１を通じて検知素子２０に入射する。このほか、主ガンマ線Ｒ１が金属製の遮蔽体３０に衝突することにより、遮蔽体３０の特性エックス線Ｒ５が発生して検知素子２０に入射する。遮蔽体３０を鉛で作成した場合、その特性エックス線Ｒ５のエネルギー（波長）は７４ｋｅＶ程度であり、放射性セシウムを起源とする後方散乱ガンマ線Ｒ４のエネルギー（波長）と近接している。ただし、遮蔽体３０を起源とする特性エックス線Ｒ５の線量は、放射性物質を起源とする特性エックス線Ｒ３や後方散乱ガンマ線Ｒ４の線量に比して小さいため、特性エックス線Ｒ３の検出ピークに与える影響は後方散乱ガンマ線Ｒ４による影響よりも小さい。
【００４９】
本実施形態の測定装置１０によれば、特性エックス線Ｒ３を計数して測定対象１００の放射能や放射能面密度などの汚染度合いを定量的に測定することができる。このとき、遮蔽体３０によって主ガンマ線Ｒ１を遮蔽する必要がないため、測定装置１０の軽量化が図られる。ここで、散乱ガンマ線Ｒ２は特性エックス線Ｒ３とエネルギーが近接する場合がある。代表的な例として、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Ｒ３のエネルギーは３２．１ｋｅＶおよび３６．５ｋｅＶであるのに対し、放射性セシウムの散乱ガンマ線Ｒ２は９０ｋｅＶから２００ｋｅＶ程度に分布していて特性エックス線Ｒ３と近接している。したがって、本実施形態のように遮蔽体３０によって検知素子２０の側周を取り囲むことで、所望のコリメート方向以外からの特性エックス線Ｒ３と散乱ガンマ線Ｒ２を遮蔽することができる。これにより、コリメート方向から検知面２２に入射する特性エックス線Ｒ３を検知素子２０により計数するにあたり、後方散乱ガンマ線Ｒ４の影響を抑制することが可能であり、測定装置１０による計数時間の短縮が図られる。
【００５０】
遮蔽体３０は、測定装置１０のうち、少なくとも検知素子２０の側周を取り囲む領域に設けられている。遮蔽体３０は、コリメータ４０の開口４１を除く測定装置１０の全体に設けられていてもよい。ただし、検知素子２０の側周を除く領域に関しては、遮蔽体３０の遮蔽能力は、鉛に換算して面密度２．２ｇ／ｃｍ２以上である必要はない。
【００５１】
図１に戻り、本実施形態の遮蔽体３０は、検知素子２０の側周を取り囲む側周部３２と、この側周部３２に対して検知面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３２における面密度よりも小さい。
【００５２】
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い。一例として、鉛に換算して側周部３２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。
【００５３】
側周部３２は、測定装置１０の周囲から検知素子２０に向って側周部３２の厚み方向に飛来する散乱ガンマ線Ｒａを遮蔽するため、比較的高い遮蔽能力を要し、鉛に換算して面密度２．２ｇ／ｃｍ２以上が好ましい。これに対し、側周部３２の基端側に連設された基端部３４を通過して検知素子２０に向う散乱ガンマ線Ｒｂは、基端部３４を傾斜角θｂで斜めに通過し、更に光電変換装置２４を通過して検知素子２０に向うこととなる。言い換えると、基端部３４は、環境放射線に含まれる散乱ガンマ線のうち基端部３４を斜めに通過するものを遮蔽すればよい。このため、基端部３４の面密度を側周部３２より小さくしても十分な遮蔽能力を有する。同様に、天面部３６を通過して検知素子２０に向う散乱ガンマ線Ｒｃは、傾斜角θｃ（＞θｂ）で天面部３６を斜めに通過し、更に光電変換装置２４の略全長を通過して検知素子２０に向うこととなる。このため、天面部３６は、基端部３４よりも更に小さな面密度としても側周部３２や基端部３４と同等の十分な遮蔽能力を有する。このため、基端部３４の面密度を側周部３２の半分以下とし、天面部３６の面密度を基端部３４の更に半分程度とすることができる。
【００５４】
本実施形態の測定装置１０においては、ハウジング１２の下端近傍に検知素子２０が配置されており、その周囲に遮蔽体３０の側周部３２が設けられている。そして、ハウジング１２の中間部に遮蔽体３０の基端部３４が設けられ、ハウジング１２の上端部に遮蔽体３０の天面部３６が設けられている。このため、測定装置１０の軽量化が図られるとともに、測定装置１０の重心は中心よりも下端側に位置する。これにより、図１に示すように検知素子２０の検知面２２を下向きに指向させた場合に、測定装置１０を安定して設置することができる。
【００５５】
＜第二実施形態＞
図３は第二実施形態にかかる測定装置１０を示す断面模式図である。本実施形態の測定装置１０は、コリメータ４０によるコリメート方向が第一実施形態と相違している。第二実施形態のコリメータ４０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４０の中央には、円錐台状の遮蔽領域４４が設けられている。
【００５６】
隔壁４２の延在方向と検知素子２０の指向軸方向との為す傾斜角度は６０度、すなわち表層１１０に対して隔壁４２は３０度だけ傾斜している。コリメータ４０の開口４１を通過する特性エックス線の平均入射角をＥＧＳ法で計算したところ、約６０度となった。
【００５７】
コリメータ４０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。
【００５８】
本実施形態の遮蔽体３０は、検知素子２０の側周を取り囲む側周部３２の遮蔽能力が、鉛に換算して面密度２．２ｇ／ｃｍ２以上である点で第一実施形態と共通する。そして、本実施形態の遮蔽体３０は、ハウジング１２の下端よりも大径であるコリメータ４０の周囲を保護するため、側周部３２の下端側が、基端部３４と連設される上端側よりも大径である点で第一実施形態と相違している。
【００５９】
第一実施形態および第二実施形態の測定装置１０においては、厚さ１ｍｍのステンレス鋼などで作成されるハウジング１２の外側に、このハウジング１２よりも面密度が大きい遮蔽体３０が装着されている点で共通する。これにより、環境放射線に含まれる特性エックス線と散乱ガンマ線を遮蔽した状態で測定対象１００の放射能を正確に測定することができる。
【００６０】
ここで、放射性物質が放射する特性エックス線の発生率は核種ごとに一定であるため、放射線スペクトルにおける特性エックス線のピーク面積を求めることにより当該放射性物質の放射能を求めることができる。
【００６１】
以下、第一実施形態または第二実施形態の測定装置１０を用いて特性エックス線を計数する方法、および特性エックス線の計数結果に基づいて放射性物質の放射能を算出する方法（あわせて本方法という場合がある）を説明する。
【００６２】
本方法は、コリメートされた検知素子２０を用いて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方法である。検知素子２０は、上記のように検知面２２に入射する特性エックス線を検知する素子である。
本方法では、放射性物質を含有する測定対象１００に対して検知面２２を指向させ、コリメート方向から検知面２２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数する。このとき、コリメート方向と異なる方向から検知面２２に飛来する主ガンマ線を透過させ、かつ主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計数する。
【００６３】
コリメート方向とは、コリメータ４０の開口４１と検知面２２とを結ぶ方向である。図１に示す第一実施形態ではコリメータ４０を上向きに通過する方向がこれにあたり、検知素子２０の指向軸方向と一致している。図３に示す第二実施形態では、検知素子２０の指向軸方向に対して所定角度（例えば、６０度）だけ傾斜した方向がコリメート方向にあたる。
【００６４】
上記のように本方法では、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。かかる工程を、計数工程と呼称する。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。
本方法は、上記の計数工程と、特性エックス線の計数結果に基づいて放射性物質の放射能を算出する演算工程と、を含む。
【００６５】
計数工程においては、側方から飛来する散乱ガンマ線を遮蔽体３０で十分に遮蔽した状態で計数を行う。遮蔽体３０の遮蔽能力（面密度）は、予備的に放射線スペクトルを取得し、関数フィッティング法を適用して特性エックス線を散乱ガンマ線から高い精度で弁別可能であることを確認することによって決定される。
【００６６】
具体的には、特性エックス線および散乱ガンマ線の計数結果に基づいて生成された放射線スペクトルのうち、特性エックス線のピーク（特性エックス線ピーク）を含む所定のスペクトル領域について、線形項、指数項およびガウス関数からなる近似関数でフィッティングする。上記のスペクトル領域としては、特性エックス線ピークを内包し、下側に隣接する極小点を下限とし、上側に隣接する極小点を上限とするとよい。上限は、特性エックス線ピークを中心として、下限の波長と対称位置に設定してもよい。そして、かかるフィッティングを行った場合に、特性エックス線ピークにおいて、この近似関数の値における指数項が線形項よりも小さくなるように、側方から飛来する散乱ガンマ線を遮蔽する程度を決定するとよい。
【００６７】
測定対象１００の検知素子２０には、図２に示したように、特性エックス線Ｒ３に加えて後方散乱ガンマ線Ｒ４が入射する。放射性セシウムの場合、特性エックス線ピークは３２．１ｋｅＶおよび３６．５ｋｅＶであり、後方散乱ガンマ線Ｒ４のピーク（後方散乱ピーク）は１００ｋｅＶから２００ｋｅＶに存在する。これに加えて、遮蔽体３０を起源とする特性エックス線Ｒ５が主ガンマ線Ｒ１によって生じる。遮蔽体３０を鉛で作成した場合、特性エックス線Ｒ５のピークは７４ｋｅＶとなり、後方散乱ピークと近接する。このため、特性エックス線ピークの上側には、特性エックス線Ｒ５のピークにおいて、または特性エックス線Ｒ５および後方散乱ガンマ線Ｒ４の計数値が重複したエネルギー（波長）領域において、放射線ピーク（隣接ピーク）が発生する。かかる隣接ピークのレベルが高いと、特性エックス線ピークにおけるベースラインが高くなって計数誤差が大きくなるため特性エックス線ピークの弁別が困難になる。
【００６８】
本方法においては、特性エックス線ピークを挟む両側の極小点同士間の領域、すなわちガウス関数が有意な値をとる領域に関して最小二乗法などで近似関数を求め、かかる近似関数における特性エックス線ピークでの関数値における線形項と指数項の大小を判定する。一般に近似関数において線形項の値は一定の割合で増加するのに対し、指数項の値は変数（エネルギー）が大きくなるに従って飛躍的に増加していく。
【００６９】
これに対し、本方法においては、特性エックス線ピークにおいて指数項が線形項よりも小さくなるように、指数項の係数を極めて小さくすることを特徴とする。これは、側方からの散乱ガンマ線Ｒ２（図２参照）を十分に遮蔽することで放射線スペクトルのバックグラウンド（ベースライン）が引き下げられ、これにより近似関数における指数項の係数が極めて小さくなった結果として、特性エックス線ピークにおいて指数項が線形項よりも小さな値に留まることを意味している。これにより、本方法によれば、側方からの散乱ガンマ線Ｒ２を十分に遮蔽することで、特性エックス線Ｒ３を精度よく弁別できるため、測定対象１００の放射能を高精度で測定することができる。また、特性エックス線Ｒ３の弁別が容易になることで、特性エックス線Ｒ３の計数値が少なくても所望の精度で放射能を測定できることとなり、短時間で作業者の被曝量が少ない測定が可能となる。以下、図４および図５を用いて本方法の第一実施例を説明する。
【００７０】
（第一実施例）
図４は、第二実施形態の測定装置１０（図３参照）を用いて取得された第一実施例の放射線スペクトルＳＰ１を示すグラフである。検知素子２０として厚さは０．５ｍｍのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いた。
【００７１】
放射性物質として主として放射性セシウムを含有する舗装路面を測定対象１００とし、７７０秒間の計数時間で放射線を計数して放射線スペクトルＳＰ１を生成したものである。横軸は光子のエネルギーを表し、縦軸は計数値を表す。図５は、第一実施例の放射線スペクトルを近似関数Ｆ１でフィッティングした状態を示すグラフであり、図４のグラフの低エネルギー部分の拡大図に対して近似関数Ｆ１のグラフを重ね描きしたものである。
【００７２】
なお、厚さ２インチ（約５０ｍｍ）のＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータで主ガンマ線を計数して求めた全放射能面密度は３３［Ｂｑ／ｃｍ２］であった。
【００７３】
図５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。また、約７４ｋｅＶの位置に、鉛の特性エックス線Ｒ５のピーク（鉛の特性エックス線ピークＰ２）が見られた。そして、約８０ｋｅＶの位置に、鉛の特性エックス線Ｒ５の計数値と放射性セシウムの散乱ガンマ線Ｒ４の計数値とが重複して発生した放射線ピークである隣接ピーク（散乱ガンマ線ピーク）Ｐ３が見られた。
【００７４】
図５に示す近似関数Ｆ１は、特性エックス線ピークＰ１（約３３ｋｅＶ）を中心として、下限Ｌを約２０ｋｅＶ、上限Ｈを約５０ｋｅＶとするスペクトル領域について、最小二乗法を用いた関数フィッティングにより近似関数Ｆ１を求めたものである。したがって、上限Ｈを超えるスペクトル領域においては、近似関数Ｆ１は放射線スペクトルＳＰ１を必ずしも近似しない。
【００７５】
近似関数Ｆ１は、下の式（１）で示されるように、定数項ＣＴ、線形項ＬＴ、指数項ＥＴおよびガウス関数Ｇ１、Ｇ２で構成されており、非線形最小二乗法で放射線スペクトルＳＰ１を近似する。
［数１］
Ｆ１＝ａ＋ｂ・Ｘ＋ｃ・ＥＸＰ（ηＸ）＋Ｇ１＋Ｇ２    ・・・（１）
式（１）において、Ｘは下限Ｌを原点とする放射線エネルギー、ａは定数項ＣＴ、ｂ・Ｘは線形項ＬＴ、ｃ・ＥＸＰ（ηＸ）は指数項ＥＴである。ガウス関数Ｇ１、Ｇ２は、中心、ピークおよび半値幅を変数とする。
【００７６】
便宜上、図５では、ガウス関数Ｇ１、Ｇ２を近似関数Ｆ１と分離して図示している。すなわち、図５に図示された近似関数Ｆ１のグラフは、定数項ＣＴ、線形項ＬＴおよび指数項ＥＴの和に相当する。図５に示す直線ＬＮは、下限Ｌを原点とし、傾きがｂの直線である。直線ＬＮと定数項ＣＴとの差分が線形項ＬＴにあたり、近似関数Ｆ１と直線ＬＮとの差分が指数項ＥＴにあたる。特性エックス線ピークＰ１における近似関数Ｆ１の値における指数項ＥＴと線形項ＬＴの寄与率は、図５に矢印で対比するように下の式（２）の関係となった。
［数２］
線形項ＬＴ＞指数項ＥＴ    ・・・（２）
【００７７】
このように、第二実施形態の測定装置１０を用いて取得された第一実施例の放射線スペクトルＳＰ１においては、隣接ピークＰ３が十分に抑制された結果、特性エックス線ピークＰ１における近似関数Ｆ１の値において指数項ＥＴが線形項ＬＴよりも小さくなっている。これにより、測定装置１０における遮蔽体３０の遮蔽能力（鉛に換算して面密度２．２ｇ／ｃｍ２）が十分な大きさであり、特性エックス線ピークＰ１が明確に弁別可能であることが確認された。
【００７８】
（比較例１）
図６は、第二実施形態の測定装置１０から遮蔽体３０を取り外した状態の装置（以下、比較例装置という）で取得された比較例１の放射線スペクトルＳＰ２を示すグラフである。図７は、この比較例１の放射線スペクトルＳＰ２を近似関数Ｆ２でフィッティングした状態を示すグラフである。遮蔽体３０を装着せず、ハウジング１２が厚さ１ｍｍのステンレス鋼である点で、比較例装置における散乱ガンマ線および特性エックス線の遮蔽能力は、特許文献１に記載された放射性物質検出装置に相当するものである。
【００７９】
図７に示すように、比較例１においても、放射性セシウムを起源とする特性エックス線ピークＰ１（約３３ｋｅＶ）、鉛の特性エックス線ピークＰ２（約７４ｋｅＶ）、隣接ピークＰ３（約８０ｋｅＶ）が見られた。
【００８０】
なお、厚さ２インチ（約５０ｍｍ）のＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータで主ガンマ線を計数して求めた全放射能面密度は２８［Ｂｑ／ｃｍ２］であり、第一実施例と略同等の値であった。
【００８１】
近似関数Ｆ２は、下式（３）で示されるように、第一実施例の近似関数Ｆ１と共通の式で表される。
［数３］
Ｆ２＝ａ＋ｂ・Ｘ＋ｃ・ＥＸＰ（ηＸ）＋Ｇ１＋Ｇ２    ・・・（３）
ただし、放射線スペクトルＳＰ１とＳＰ２とで、各項の係数および下限Ｌの位置は異なっている。
【００８２】
便宜上、図７では、ガウス関数Ｇ１、Ｇ２を近似関数Ｆ２と分離して図示している。図７にて矢印で対比するように、比較例１では、特性エックス線ピークＰ１における近似関数Ｆ２の値における指数項ＥＴと線形項ＬＴの寄与率は、下の式（４）の関係であり、第一実施例と逆の結果となった。
［数４］
線形項ＬＴ＜指数項ＥＴ    ・・・（４）
【００８３】
これは、遮蔽体３０を用いないことで検知素子２０に対して側方から無視できない量の散乱ガンマ線が入射してベースラインが引き上げられたことに起因する。これにより、放射線スペクトルＳＰ２は特性エックス線ピークＰ１の上側において急峻な右上がりの形状となり、特性エックス線ピークＰ１の弁別が困難となっている。特性エックス線ピークＰ１の弁別の困難性を示す指標として、上記のように特性エックス線ピークＰ１における指数項ＥＴが線形項ＬＴよりも大きくなっていることが挙げられる。
【００８４】
第一実施例と略同等の信頼性で関数フィッティングを行うため、比較例１の放射線スペクトルＳＰ２を生成するにあたっては第一実施例の二倍以上にあたる１６００秒間の計数時間で放射線を計数した。上記のように、特許文献１に記載された放射性物質検出装置に相当する比較例装置を用いた場合、特性エックス線ピークＰ１の弁別が困難であり、放射線の計数時間に長時間を要することが分かった。
【００８５】
以上より、本方法では、側方から飛来する散乱ガンマ線および特性エックス線を遮蔽体３０で十分に遮蔽した状態で計数工程を行う。つぎに、本方法では、特性エックス線の計数結果に基づいて放射性物質の放射能を算出する演算工程を行う。
【００８６】
演算工程においては、はじめに、測定対象１００が含有する放射性物質を起源とする特性エックス線および散乱ガンマ線の計数結果に基づいて放射線スペクトルを生成する。
【００８７】
つぎに、演算工程では、生成された放射線スペクトルＳＰ１ごとに上述した近似関数Ｆ１で関数フィッティングすることによりガウス関数Ｇ１、Ｇ２を求め、これらの面積から特性エックス線ピークＰ１の面積を算出する。ただし、第一実施例で説明したように、測定装置１０を用いて放射線スペクトルＳＰ１を生成することにより、隣接ピークＰ３の影響が低減されて特性エックス線ピークＰ１におけるベースラインが引き下げられる。このため、近似関数Ｆ１における指数項ＥＴの影響が小さくなるため、演算工程において近似関数Ｆ１を用いて関数フィッティングを行うことを省略することができる。すなわち、指数項ＥＴおよびガウス関数Ｇ１、Ｇ２を含む近似関数Ｆ１による関数フィッティングに代えて、放射線スペクトルＳＰ１からの面積計算によって特性エックス線ピークＰ１の面積を簡易に算出してもよい。面積計算にあたっては、特性エックス線ピークＰ１を中心とし、その両側に隣接する極小値を下限Ｌおよび上限Ｈとするスペクトル領域に関して、コベル法を用いて特性エックス線ピークＰ１の面積を算出することができる。コベル法は、特性エックス線ピークＰ１に含まれる計数値を積算し、ベースライン部分の面積を差し引いてピーク面積を求める方法であり、言い換えると放射線スペクトルＳＰ１と、その下接線とで囲まれる領域の面積（計数値の合計）を求めるものである。また、演算工程において関数フィッティングを行う場合、計数工程における遮蔽体３０の遮蔽能力を評価するために用いた上記の近似関数Ｆ１とは異なる近似関数を用いてもよい。また、演算工程においては、近似関数Ｆ１で関数フィッティングした上記のスペクトル領域（下限Ｌおよび上限Ｈ）とは異なるスペクトル領域について関数フィッティングしてもよい。
【００８８】
すなわち、本方法の演算工程においては、関数フィッティングを用いて、生成された放射線スペクトルＳＰ１のうち上記のスペクトル領域について線形項ＬＴおよびガウス関数Ｇ１、Ｇ２を少なくとも含む近似関数Ｆ１でフィッティングし、このフィッティングにより求められたガウス関数Ｇ１、Ｇ２に基づいて放射性物質の放射能を算出してもよい。
これに代えて、本方法の演算工程においては、コベル法を用いて、生成された放射線スペクトルＳＰ１と、特性エックス線ピークＰ１を包含するスペクトル領域における下接線と、で囲まれる面積に基づいて放射性物質の放射能を算出してもよい。
【００８９】
本方法では、特性エックス線ピークＰ１の面積に基づいて、測定対象１００の放射能または放射能面密度を算出してもよい。具体的には、測定装置１０と測定対象１００との幾何学的配置に対してあらかじめ定められた変換係数を特性エックス線ピークＰ１の面積に適用することにより、放射能（Ｂｑ）もしくは放射能面密度（Ｂｑ／ｃｍ２）に変換することができる。
【００９０】
本方法によれば、除染作業前に除染が必要な放射能汚染濃度であるかの判定を、測定の現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）にて非破壊的に行うことが可能になる。また、本方法によれば、除染作業後に、目標とした汚染濃度を達成したかどうかの判定が可能になる。また、除染作業により放射能汚染がどの程度改善されたかを定量的に求めることができる。一方、従来のようにサーベイメータを用いる方法では、除染対象地域で放射能汚染が改善されたとしても、その周辺から飛来する環境放射線の影響により、除染の効果を定量化することができなかった。すなわち、測定装置１０を用いて行う本方法によれば、開放空間における、たとえば家の除染や土地の一部除染など、局所的な除染作業の効果を除染放射能として定量化することが可能である。
【００９１】
＜第三実施形態＞
図８は本発明の第三実施形態の放射能測定装置（測定装置１０）を示す断面模式図である。図９は本実施形態の測定装置１０における遮蔽体３０または測定基台５０で遮蔽される放射線および検知素子２０に入射する放射線を示す説明図である。
【００９２】
本実施形態の測定装置１０は、測定対象（試料）１２０に含まれる放射性物質の後方散乱ガンマ線Ｒ４を光電吸収する測定基台５０を備えている点で第一実施形態と相違する。測定基台５０は、測定対象（試料）１２０を挟んで検知面２２と反対側に設置されている。
【００９３】
本実施形態によれば、測定対象１２０が放射する後方散乱ガンマ線Ｒ４を測定基台５０で光電吸収するため、放射線スペクトルＳＰ１（図４、図５を参照）から更に特性エックス線ピークＰ１の近傍のベースラインを引き下げることができる。
【００９４】
測定基台５０は検知素子２０に対向して設置され、測定対象（試料）１２０をその上に載置するための器具である。すなわち、本実施形態の測定装置１０は、放射性物質を含有する土壌などの対象物から試料を切り出して放射能を測定する破壊検査用の装置である。ただし、第一および第二実施形態の測定装置１０と同様に、遮蔽体３０の軽量化を図りつつも短時間で放射線を計数して放射能を求めることができるため、汚染現場のフィールドでの放射能測定が可能である。
【００９５】
図８および図９は、土壌１０２の表層１１０に測定基台５０を載置し、その上に測定装置１０を設置した状態を示している。測定対象１２０は、土壌１０２の表層１１０の近傍を切り出し、任意で保護フィルム（図示せず）で被覆したものである。保護フィルムの面密度は、測定対象１２０から放射される特性エックス線Ｒ３を実質的に遮蔽しないよう十分に小さなものを用いるとよい。したがって、測定対象１２０から放射される特性エックス線Ｒ３および主ガンマ線Ｒ１が土壌１０２からも放射されている。
【００９６】
測定基台５０は、当該測定基台５０を挟んで測定対象１００（試料）の反対側に存在する放射性物質の散乱ガンマ線Ｒ２および特性エックス線Ｒ３を遮蔽する面密度を有している。これにより、図９に示すように土壌１０２の内部から表層１１０に向って放射される散乱ガンマ線Ｒ２が遮蔽されるため、検知素子２０で特性エックス線Ｒ３を計数する際の計数ノイズが更に低減される。
【００９７】
測定基台５０は、基材プレート５２と、この基材プレート５２が放射する特性エックス線Ｒ５を遮蔽する遮蔽プレート５４とを有している。遮蔽プレート５４は、基材プレート５２と測定対象１００との間に設けられている。遮蔽プレート５４の特性エックス線のピークは、基材プレート５２の特性エックス線のピークよりも小さい。
【００９８】
基材プレート５２は、土壌内部から地表に放射される後方散乱ガンマ線Ｒ４を遮蔽するよう鉛など比重の大きな金属材料で作成することが好ましい。一方で、基材プレート５２（鉛）に主ガンマ線Ｒ１が衝突することで特性エックス線Ｒ５が発生し、これが放射性物質起源の特性エックス線Ｒ３の計数に対するノイズとなりうる。これに対し、本実施形態の測定装置１０は、基材プレート５２と測定対象１００との間に遮蔽プレート５４が設けられていることで、基材プレート５２（鉛）に由来する特性エックス線Ｒ５を遮蔽することができる。遮蔽プレート５４としては、ステンレス鋼（鉄）や銅などの金属材料を用いることができる。なお、鉛の特性エックス線は約７４ｋｅＶであるのに対して、鉄は約６ｋｅＶ、銅は約８ｋｅＶである。言い換えると、遮蔽プレート５４の特性エックス線のエネルギーは、測定対象１００の放射性物質の特性エックス線Ｒ３のエネルギーよりも有意に小さいことが好ましい。これにより、遮蔽プレート５４に由来する特性エックス線が放射性物質の特性エックス線Ｒ３の計数に対してノイズを生じることがない。
【００９９】
（第二実施例）
図１０は、第三実施形態の測定装置１０（図８および図９を参照）を用いて測定対象１２０より取得された第二実施例の放射線スペクトルＳＰ３を示すグラフである。検知素子２０として厚さは０．５ｍｍのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いた。測定基台５０としては、厚さ１０ｍｍの鉛製の基材プレート５２と、その上面に被着された厚さ２ｍｍの銅製の遮蔽プレート５４とを用いた。
【０１００】
第二実施例および下記の比較例２、比較例３は、汚染現場ではなく、放射線のバックグラウンドが実質的に無視できる室内で行ったものである。
【０１０１】
比較例２として、厚さ６ｃｍのレンガを測定基台５０に用いて測定対象１２０の放射線を計数した。計数結果の放射線スペクトルＳＰ４を図１０に併せて表示する。レンガは、コンクリートや土壌など汚染現場の表層１１０を模したものである。
また、比較例３として、発泡プラスチックなどの軽材料を測定基台５０に用いて測定対象１２０の放射線を計数した。計数結果の放射線スペクトルＳＰ５を図１０に併せて表示する。発泡プラスチックは炭素や酸素など軽い元素のみで構成されており、後方散乱ガンマ線Ｒ４の生成因子として空気と同程度である。
【０１０２】
図１０に示すように、測定基台５０がレンガ（比較例２：ＳＰ４）の場合、１００ｋｅＶ近辺の散乱線が多く観察され、測定対象１２０からの後方散乱の影響が顕著であることが分かった。一方、第二実施例（ＳＰ３）および比較例３（ＳＰ５）の場合、１００ｋｅＶ近辺の散乱線が少なかった。これは、第二実施例では測定対象１２０からの後方散乱ガンマ線Ｒ４が測定基台５０（基材プレート５２：鉛）で吸収され、更に基材プレート５２（鉛）が後方散乱ガンマ線Ｒ４を吸収するときに放出する特性エックス線が遮蔽プレート５４で遮蔽されたことで、比較例３では測定対象１２０から測定基台５０（発泡プラスチック）に向う主ガンマ線が測定基台５０で後方散乱せずに透過したことを意味している。
【０１０３】
以上の結果より、汚染現場の土壌１０２の表層１１０の上で測定対象１２０の放射能を測定する場合、本実施形態の測定装置１０のように測定基台５０を備えることで、測定対象１２０から放射される後方散乱ガンマ線Ｒ４に起因するノイズを抑制できることが分かった。また、図１０に示すように、第二実施例（ＳＰ３）、比較例２（ＳＰ４）、比較例３（ＳＰ５）とも、放射性物質に起因する特性エックス線ピークＰ１（約３５ｋｅＶ）のカウント値は同程度であった。したがって、本実施形態の測定装置１０によれば、特性エックス線ピークＰ１のカウント値を低下させることなく後方散乱の影響を低減することができるため、特性エックス線Ｒ３の弁別が更に容易になることが分かった。
【０１０４】
（第三実施例）
図１１は、第三実施形態の測定装置１０を用いて、汚染地域で放射能を測定した第三実施例の放射線スペクトルＳＰ６と、この放射線スペクトルＳＰ６を近似関数Ｆ３でフィッティングした状態を示すグラフである。ただし、測定基台５０としては基材プレート５２のみを用い、遮蔽プレート５４は不使用とした。近似関数Ｆ３は非線型最小二乗法で放射線スペクトルＳＰ３を近似する式であり、上の式（１）と共通とした。
【０１０５】
図１１に示すように、放射線スペクトルＳＰ６では、鉛の特性エックス線ピークＰ２が隣接ピークとなった。特性エックス線ピークＰ１での近似関数Ｆ３の値における指数項ＥＴと線形項ＬＴの寄与率は、第一実施形態の式（２）と同様に、線形項ＬＴ＞指数項ＥＴであった。これにより、第二実施例においても特性エックス線ピークＰ１が明確に弁別可能であることが確認された。
【０１０６】
＜第四実施形態＞
図１２は、本発明の第四実施形態の放射能測定装置（測定装置１０）を示す断面模式図である。測定装置１０のうち図示省略された上部は第一実施形態（図１）と共通する。
【０１０７】
本実施形態の測定装置１０は、遮蔽体３０のうち少なくとも検知素子２０の側周を取り囲む側周部３２が多層構造をなし、各層が異種金属材料で作成されている点で第一実施形態と相違する。
【０１０８】
側周部３２を構成する多層の層数は特に限定されず、２層でもよくまたは３層以上でもよい。すなわち、側周部３２は、外層にあたる第一層３２ａと内層にあたる第二層３２ｂとの２層で構成されてもよく、または図１２に示すように、遮蔽体３０は、外層にあたる第一層３２ａ、中間層にあたる第三層３２ｃおよび内層にあたる第二層３２ｂが外周側よりこの順に配置されて構成されてもよい。なお、側周部３２を構成する多層の層数はこれに限られない。
【０１０９】
本実施形態の遮蔽体３０は、第一の金属材料で作成された外層（第一層３２ａ）と、この外層（第一層３２ａ）の内周側に配置され第二の金属材料で作成された内層（第三層３２ｃ）と、を備えている。第二の金属材料は、第一の金属材料よりも原子量が小さい。
【０１１０】
ここで、遮蔽体３０の最外周にあたる第一層３２ａは、主ガンマ線Ｒ１を透過させ、バリウムの散乱ガンマ線Ｒ２および特性エックス線Ｒ３を遮蔽する（図２参照）。そして第一層３２ａを構成する第一の金属材料は、主ガンマ線Ｒ１が衝突することにより特性エックス線Ｒ５を発生させる（図２参照）。
これに対し、第二層３２ｂを第一層３２ａよりも内周側に配置することで、内層にあたるこの第二層３２ｂは、外層にあたる第一層３２ａが発する第一の金属材料の特性エックス線Ｒ５を遮蔽する。これにより、特性エックス線Ｒ５が検知素子２０に入射することが抑制される。
【０１１１】
第一層３２ａと第二層３２ｂとの中間層にあたる第三層３２ｃが設けられていない二層構成の遮蔽体３０の場合、第二層３２ｂは、第一の金属材料の特性エックス線Ｒ５を十分に遮蔽できるだけの面密度を有していることが好ましい。これにより、遮蔽体３０の内部で検知素子２０を保持するハウジング１２で特性エックス線Ｒ５を遮蔽する必要がなくなり、ハウジング１２を任意の設計とし、また薄型化することができる。
【０１１２】
一方、図１２に示す本実施形態の遮蔽体３０は、外層（第一層３２ａ）と内層（第二層３２ｂ）との間に、第一の金属材料の特性エックス線を遮蔽する中間層（第三層３２ｃ）を更に備えている。第三層３２ｃは、第一の金属材料と第二の金属材料との間の原子量をもつ第三の金属材料で作成されている。
【０１１３】
これにより、外層（第一層３２ａ）に主ガンマ線Ｒ１が衝突して発生した特性エックス線Ｒ５は、第一層３２ａの内周側に隣接する第三層３２ｃ（第三の金属材料）によって遮蔽される。
【０１１４】
第一から第三の金属材料の組み合わせは特に限定されないが、外層を構成する第一の金属材料を鉛、内層を構成する第二の金属材料を銅、鉄またはステンレス鋼、そして中間層を構成する第三の金属材料を錫またはカドミウムとすることができる。
【０１１５】
中間層（第三層３２ｃ）の厚みは、内層にあたる第二層３２ｂの厚み以上であり、かつ外層にあたる第一層３２ａの厚みよりも小さい。これにより、原子量が最も大きい第一の金属材料で作成されかつ最も厚みが大きい第一層３２ａの面密度は、中間層にあたる第三層３２ｃの面密度に対して累乗的に大きくなる。同様に、第三層３２ｃの面密度は、内層にあたる第二層３２ｂの面密度に対して累乗的に大きくなる。
【０１１６】
ここで、仮に鉛の特性エックス線Ｒ５（特にＫα線）が検知素子２０に入射すると、バリウムの特性エックス線Ｒ３のエネルギーである３２．１ｋｅＶや３６．５ｋｅＶの光子の計数値を増加させ、弁別のためのバックグラウンドを上昇させて問題となる。これに対し、本実施形態のように第三の金属材料で作成された中間層（第三層３２ｃ）で特性エックス線Ｒ５を遮蔽することで、今度は第三層３２ｃの第三の金属材料（たとえば錫）から所定のエネルギーの特性エックス線が放出される。錫のＫα線のエネルギーは約２５ｋｅＶであり、Ｋβ線は約２８ｋｅＶであり、鉛の特性エックス線Ｒ５よりもエネルギーが低い。この第三の金属材料の特性エックス線は微弱であるため、第三層３２ｃの内周側に隣接する内層（第二層３２ｂ）で容易に遮蔽することができる。
【０１１７】
すなわち、第一層３２ａ（外層）、第三層３２ｃ（中間層）および第二層３２ｂの面密度を、外層側から内層側に向かって隣接する層ごとに累乗的に小さくしていくとよい。これにより、遮蔽体３０の全体の質量を抑制しながらも、各層が発する特性エックス線を内周側に隣接する層で良好に遮蔽することができる。
【０１１８】
（第四実施例）
図１３は、第四実施形態の放射能測定装置（測定装置１０）を用いて取得された第四実施例の放射線スペクトルＳＰ７〜ＳＰ１１を示すグラフである。横軸は光子のエネルギーを表し、縦軸は計数値を表す。
【０１１９】
第四実施形態の測定装置１０では、遮蔽体３０のうち、ハウジング１２の上部、具体的には光電変換装置２４の基端側の一部およびアンプ２６を覆う天面部３６（図１参照）として、厚さ２ｍｍの鉛の筒体を設けた。また、遮蔽体３０のうち、検知素子２０の側周を取り囲む側周部３２、およびその上部において側周部３２と天面部３６との間に設けられる基端部３４として、以下の第一層３２ａから第三層３２ｃを設けた（図１２参照）。
第一層３２ａ（外層）：厚さ４ｍｍまたは６ｍｍの鉛の筒体
第三層３２ｃ（中間層）：厚さ０．５ｍｍの錫の筒体
第二層３２ｂ（内層）：厚さ０．５ｍｍまたは１．５ｍｍの銅の筒体
【０１２０】
放射線スペクトルＳＰ７〜ＳＰ１１は、測定装置１０、計数時間、および測定対象１００から検知素子２０までの距離をそれぞれ共通とし、かつ以下の条件で放射線を計数して作成したスペクトルである。放射線スペクトルＳＰ７〜ＳＰ１０は所定の全放射能面密度をもつ放射線源を測定対象１００としたものであり、放射線スペクトルＳＰ１１は放射線源を設けないバックグラウンドスペクトルである。
【０１２１】
放射線スペクトルＳＰ７は、側周部３２および基端部３４に、第一層３２ａから第三層３２ｃをいずれも追加装着せずに測定したもの（比較例）である。
放射線スペクトルＳＰ８は、側周部３２および基端部３４に、第一層３２ａ（厚さ４ｍｍの鉛）のみを設けて測定したものである。
放射線スペクトルＳＰ９は、側周部３２および基端部３４に、第一層３２ａ（厚さ４ｍｍの鉛）およびその内周側に第二層３２ｂ（内層：厚さ１．５ｍｍの銅）を設けて測定したものである。
放射線スペクトルＳＰ１０は、側周部３２および基端部３４に、第一層３２ａ（厚さ４ｍｍの鉛）およびその内周側に第三層３２ｃ（中間層：厚さ０．５ｍｍの錫）、更にその内周側に第二層３２ｂ（内層：厚さ０．５ｍｍの銅）を設けて測定したものである。
放射線スペクトルＳＰ１１は、側周部３２および基端部３４に、第一層３２ａ（厚さ６ｍｍの鉛）およびその内周側に第三層３２ｃ（中間層：厚さ０．５ｍｍの錫）、更にその内周側に第二層３２ｂ（内層：厚さ０．５ｍｍの銅）を設けて測定したものである。
【０１２２】
図１３のグラフより、以下のことが確認された。
まず、放射線スペクトルＳＰ１１は、光子の全エネルギー帯に亘って他の放射線スペクトルＳＰ７〜ＳＰ１０よりも十分に小さな計数値となっており、放射線源が無いときのバックグラウンドが非常に低く、微小放射能の測定に適していることが前提として確認された。
つぎに、遮蔽体３０として側周部３２および基端部３４を装着しなかった放射線スペクトルＳＰ７に対し、側周部３２および基端部３４に第一層３２ａとして厚さ４ｍｍの鉛を装着した放射線スペクトルＳＰ８では、７４ｋｅＶ程度のエネルギー帯を除き計数値が大幅に低下することが確認された。ただし、７４ｋｅＶの近傍で鉛の特性エックス線Ｒ５（図６参照）が発生した。
【０１２３】
第一層３２ａの内周側に第二層３２ｂ（内層）として厚さ１．５ｍｍの銅を更に追加装着した放射線スペクトルＳＰ９では、７４ｋｅＶの近傍の鉛の特性エックス線Ｒ５の計数値が大幅に低下し、第二層３２ｂによって当該特性エックス線Ｒ５が遮蔽されることが分かった。
【０１２４】
そして、第一層３２ａと第二層３２ｂとの間に第三層３２ｃ（中間層）として厚さ０．５ｍｍの錫を装着した放射線スペクトルＳＰ１０では、放射線スペクトルＳＰ９に対して、第二層３２ｂ（内層）の厚さを１．５ｍｍから０．５ｍｍに低減したにもかかわらず、全体的に計数値がより低下した。すなわち放射線スペクトルＳＰ１０では、放射線スペクトルＳＰ９に比して、第三層３２ｃとして厚さ０．５ｍｍの錫を追加するだけで、第二層３２ｂにおける銅の厚さ１ｍｍ分を削減しても、更に計数値を抑制できることが分かった。なお、第三層３２ｃとして用いる錫の厚さは、鉛の特性エックス線Ｒ５を遮蔽する観点からは、０．５ｍｍが好ましく、１．０ｍｍ以上がより好ましい。すなわち、第三層３２ｃ（中間層）の厚さを第二層３２ｂ（内層）の厚さよりも大きくしてもよい。
【０１２５】
以上の結果より、遮蔽体３０を単層とする場合に比べて、少なくとも側周部３２を多層構造とし、かつ外層から内層に向かって面密度を低下させていくことで、所望の遮蔽能力を少ない質量で実現できることが分かった。特に、外層（第一層３２ａ）に鉛を使用する場合、その内側に配置する層（中間層）には、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Ｒ３よりも低いエネルギーの特性エックス線を放射する材料を用いることが好ましく、かつ入手性の観点から錫を用いることが好ましいことが分かった。そして、錫を第三層３２ｃ（中間層）に用いる場合、錫の特性エックス線を遮蔽する第二層３２ｂを内層として更に内周側に設けるとよいことが分かった。第二層３２ｂは、銅、鉄またはステンレス鋼などの汎用の金属材料の薄板で足り、また第二層３２ｂ（内層）の厚さは第三層３２ｃ（中間層）の厚さ以下とすることができる。よって、本実施例に用いた測定装置１０（図１２参照）によれば、低質量かつ安価な構成で放射線スペクトルのバックグラウンドが良好に抑制されることが確認された。
【０１２６】
なお、本発明は上述の実施形態や実施例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。
【０１２７】
上記の実施形態および実施例は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）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測定装置であって、検知面に入射する特性エックス線を検知する検知素子と、前記検知素子の少なくとも側周を取り囲むように設けられ、ガンマ線を透過させ、かつ前記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遮蔽体と、を備え、前記放射性物質を含有する測定対象に指向させた前記検知面に入射する前記特性エックス線を計数することを特徴とする放射能測定装置。
（２）前記遮蔽体が、前記放射性物質の前記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上記（１）に記載の放射能測定装置。
（３）前記遮蔽体に対する６０ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下のガンマ線の透過率が５０％未満である上記（１）または（２）に記載の放射能測定装置。
（４）前記ガンマ線に対する前記遮蔽体の遮蔽能力が、鉛に換算して面密度２．２ｇ／ｃｍ２以上である上記（３）に記載の放射能測定装置。
（５）前記遮蔽体が、前記検知素子の側周を取り囲む側周部と、前記側周部に対して前記検知面の反対側に連設された基端部と、を備え、前記基端部における面密度が、前記側周部における面密度よりも小さいことを特徴とする上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の放射能測定装置。
（６）前記測定対象を挟んで前記検知面と反対側に設置されて前記測定対象に含まれる前記放射性物質の後方散乱ガンマ線を光電吸収する測定基台を備える上記（１）から（５）のいずれか一項に記載の放射能測定装置。
（７）前記測定基台が、当該測定基台を挟んで前記測定対象の反対側に存在する前記放射性物質の前記散乱ガンマ線および前記特性エックス線を遮蔽する面密度を有する上記（６）に記載の放射能測定装置。
（８）前記測定基台が、基材プレートと、前記基材プレートと前記測定対象との間に設けられて前記基材プレートが放射する特性エックス線を遮蔽する遮蔽プレートと、を有し、前記遮蔽プレートの特性エックス線のピークが前記基材プレートの特性エックス線のピークよりも小さいことを特徴とする上記（６）または（７）に記載の放射能測定装置。
（９）検知面に入射する特性エックス線を検知するコリメートされた検知素子を用いて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方法であって、前記放射性物質を含有する測定対象に対して前記検知面を指向させ、コリメート方向と異なる方向から前記検知面に飛来するガンマ線を透過させ、かつ前記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面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数することを特徴とする放射能測定方法。
（１０）前記コリメート方向と異なる方向から飛来する前記散乱ガンマ線および前記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飛来する前記散乱ガンマ線および前記特性エックス線を計数する計数工程と、前記特性エックス線の計数結果に基づいて前記放射性物質の放射能を算出する演算工程と、を含み、前記計数工程において、前記特性エックス線および前記散乱ガンマ線の計数結果に基づいて生成された放射線スペクトルのうち前記特性エックス線のピークの下側および上側にそれぞれ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線形項、指数項およびガウス関数からなる近似関数でフィッティングした場合に、前記特性エックス線の前記ピークでの前記近似関数の値における前記指数項が前記線形項よりも小さくなるように前記散乱ガンマ線を遮蔽することを特徴とする上記（９）に記載の放射能測定方法。
（１１）前記演算工程において、前記特性エックス線および前記散乱ガンマ線の計数結果に基づいて前記放射線スペクトルを生成し、生成された前記放射線スペクトルのうち前記スペクトル領域について線形項およびガウス関数を少なくとも含む近似関数でフィッティングし、前記フィッティングにより求められた前記ガウス関数に基づいて前記放射性物質の放射能を算出する上記（１０）に記載の放射能測定方法。
（１２）前記演算工程において、前記特性エックス線および前記散乱ガンマ線の計数結果に基づいて前記放射線スペクトルを生成し、生成された前記放射線スペクトルと、前記特性エックス線のピークを包含するスペクトル領域における下接線と、で囲まれる面積に基づいて前記放射性物質の放射能を算出する上記（１０）に記載の放射能測定方法。
【０１２８】
また、上記の実施形態および実施例は、以下の技術思想を更に包含する。
（ｉ）前記遮蔽体が、第一の金属材料で作成された外層と、前記外層の内周側に配置され、前記第一の金属材料よりも原子量が小さい第二の金属材料で作成された内層と、を備える上記（１）から（５）のいずれか一項に記載の放射能測定装置。
（ｉｉ）前記外層と前記内層との間に、前記第一の金属材料と前記第二の金属材料との間の原子量の第三の金属材料で作成されて前記第一の金属材料の特性エックス線を遮蔽する中間層を更に備える上記（ｉ）に記載の放射能測定装置。
（ｉｉｉ）前記中間層の厚みが、前記内層の厚み以上、かつ前記外層の厚みよりも小さいことを特徴とする上記（ｉｉ）に記載の放射能測定装置。
（ｉｖ）前記第一の金属材料が鉛であり、前記第二の金属材料が銅または鉄であり、前記第三の金属材料が錫またはカドミウムである上記（ｉｉ）または（ｉｉｉ）に記載の放射能測定装置。
【符号の説明】
【０１２９】
１０                測定装置
１２                ハウジング
２０                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
３２                側周部
３２ａ              第一層
３２ｂ              第二層
３２ｃ              第三層
３４                基端部
３６                天面部
４０                コリメータ
４１                開口
４２                隔壁
４４                遮蔽領域
４６                蓋部材
５０                測定基台
５２                基材プレート
５４                遮蔽プレート
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、１２０      測定対象
１０２              土壌
１１０              表層
θｂ、θｃ          傾斜角
ＣＴ                定数項
ＥＴ                指数項
ＬＴ                線形項
ＬＮ                直線
Ｈ                  上限
Ｌ                  下限
Ｐ１                放射性物質の特性エックス線ピーク
Ｐ２                鉛の特性エックス線ピーク
Ｐ３                散乱ガンマ線ピーク（隣接ピーク）
Ｒ１                主ガンマ線
Ｒ２、Ｒａ〜Ｒｃ    散乱ガンマ線
Ｒ３                放射性物質の特性エックス線
Ｒ４                後方散乱ガンマ線
Ｒ５                遮蔽体（鉛）の特性エックス線
ＳＰ１〜ＳＰ５      放射線スペクトル
【図１】
2015180872.tif 000003
【図２】
2015180872.tif 000004
【図３】
2015180872.tif 000005
【図４】
2015180872.tif 000006
【図５】
2015180872.tif 000007
【図６】
2015180872.tif 000008
【図７】
2015180872.tif 000009
【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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【図１３】
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