(57)【要約】【課題】放射線の飛来して来る方位を簡易な構成によって特定できるようにする。【解決手段】遮蔽体２０はシンチレータ１６の周囲において回転自在に設けられる。回転機構２２は遮蔽体２０を連続的にあるいは間欠的に回転駆動する。遮蔽体２０が存在する方位と放射線の飛来して来る方位とが一致すると、観測される放射線強度が落ち込む。よって、方位ごとの計数率あるいは線量率を表した放射線の強度分布において落ち込み点を特定することにより、放射線の飛来して来る方位を特定することが可能となる。【選択図】        図１
2004325417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器の周囲で回転可能に設けられた部材であって、その回転角度に対応する方位からの飛来して来る放射線を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を前記放射線検出器の周囲において回転させる回転機構と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記遮蔽部材を回転させた場合における放射線の強度分布を表示する表示器を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記遮蔽部材を回転させた場合における放射線の強度分布に基づいて放射線が飛来して来る方位を特定する演算部を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記演算部は、前記放射線の強度分布における落ち込みを検出し、その落ち込みの方位を放射線の飛来して来る方位として特定することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記放射線検出器を間において前記遮蔽部材と反対側に設けられたバランサを含み、
前記回転機構は、
前記遮蔽部材と前記バランサとを連結する連結部材と、
前記放射線検出器の中心軸を回転中心として前記連結部材を回転駆動する駆動源と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記遮蔽部材は前記放射線検出器と同じ高さにおいて回転運動し、
前記バランサは前記放射線検出器と異なる高さにおいて回転運動することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記遮蔽部材の上下方向の厚みは、前記放射線検出器の上下方向の厚みと同じかそれを越えることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
前記回転機構は、前記放射線検出器の周囲に設定された複数の停止角度において前記遮蔽部材の回転を一時的に停止させつつ前記遮蔽部材を断続的に回転させることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、
前記複数の停止角度における間隔を可変設定する手段が設けられたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１０】
請求項８記載の装置において、
前記各停止角度における停止時間を可変設定する手段が設けられたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１１】
放射線を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材の周囲において回転可能に設けられ、放射線を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器を前記遮蔽部材の周囲において回転させる回転機構と、
を含み、
前記放射線検出器から見て前記遮蔽部材が存在する方位から飛来して来る放射線が前記遮蔽部材によって遮蔽されることを特徴とする放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線測定装置に関し、特に放射線の飛来して来る方位を特定するために用いられる方位検出型放射線測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
方位検出型放射線検出装置は、放射線取扱施設の内部あるいは外部（放射線取扱施設の敷地あるいはモニタリング地点）に設置され、放射線が飛来して来る方位を特定するための装置である。例えば、サーベイメータ、モニタリングポストなどの放射線測定装置にそのような機能が組み込まれることもある。従来においては、放射線検出器に対して、検出視野を狭めて特定方位のみに感度をもたせるコリメータを取り付け、それらの放射線検出器及びコリメータからなるユニットを自動的に（あるいは人為的に）水平面上で回転させ、その際に得られる放射線の強度分布（線量率分布、計数率分布など）においてピークを検知することによって、そのピークが存在する方位を放射線の飛来して来る方位として特定されている。
【０００３】
下記特許文献１にはエネルギー特性の改善のために前後配置された２つの半導体センサを用いることが開示されているが、放射線が飛来して来る方位を判別するための構成については示されていない。なお、未公開の先願である特願２００３−０９７８３１号には回転機構などを用いることなく放射線が飛来して来る方位を判別する装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１０１３７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コリメータは放射線検出器のほぼ全体を覆う形態を有し、その重量は大きく、また放射線検出器自体も回転駆動の対象となることから、上記のユニットを回転させるために、大きな駆動力を発生する回転機構が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、簡易な構成で放射線の飛来して来る方位を特定することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器の周囲で回転可能に設けられた部材であって、その回転角度に対応する方位から飛来して来る放射線を遮蔽する遮蔽部材と、前記遮蔽部材を前記放射線検出器の周囲において回転させる回転機構と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、放射線検出器の周囲において遮蔽部材を回転させ、各回転角度において放射線の検出を行うことにより、全方位にわたる放射線の強度分布を取得することができる。この場合に、その回転は連続的であってもよいし、断続的であってもよい。放射線の飛来して来る方位に遮蔽部材の存在位置（回転角度）が一致すると、検出値が最も落ち込むことになる。そこで、そのような特性を利用して、放射線の飛来して来る方位を特定することが可能となる。回転角度に依存した放射線の強度分布をグラフとして表示器に表示し、目視判定によって飛来して来る方位を特定するようにしてもよいし、強度分布に基づいて演算によって落ち込みを検出し、落ち込みの方位を飛来して来る方位として特定するようにしてもよい。
【０００９】
上記構成では、制限された方位範囲だけ遮蔽効果が得られればよいので、従来よりも遮蔽部材の物量を削減できる。例えば、環境放射線を測定するモニタリングポストに上記構成を組み込んでおけば、放射線が飛来して来る方位を容易に特定することができる。
【００１０】
望ましくは、前記遮蔽部材を回転させた場合における放射線の強度分布を表示する表示器を含む。表示器には１回の回転に相当する強度分布を表示するようにしてもよいし、各回転ごとの強度分布を連続的に表示するようにしてもよい。
【００１１】
望ましくは、前記遮蔽部材を回転させた場合における放射線の強度分布に基づいて放射線の飛来して来る方位を特定する演算部を含む。望ましくは、前記演算部は、前記放射線の強度分布における落ち込みを検出し、その落ち込みの方位を放射線の飛来して来る方位として特定する。
【００１２】
望ましくは、前記放射線検出器を間において前記遮蔽部材と反対側に設けられたバランサを含み、前記回転機構は、前記遮蔽部材と前記バランサとを連結する連結部材と、前記放射線検出器の中心軸を回転中心として前記連結部材を回転駆動する駆動源と、を含む。この構成によれば、遮蔽部材側を回転させる場合において、遮蔽部材とバランサとによって重量を均衡させ、荷重不均衡による回転機構への過負荷を防止できる。
【００１３】
望ましくは、前記遮蔽部材は前記放射線検出器と同じ高さにおいて回転運動し、前記バランサは前記放射線検出器と異なる高さにおいて回転運動する。バランサ自体が放射線の遮蔽効果を有する場合において、それによって放射線検出器に到達する放射線が遮蔽されると、それは測定誤差要因となるので、バランサを放射線検出器に対して上側又は下側にシフトさせ、放射線測定器に対しては遮蔽部材だけが遮蔽効果を発揮するようにするのが望ましい。
【００１４】
望ましくは、前記遮蔽部材の上下方向の厚みは、放射線検出器の上下方向の厚みと同じかそれを越える。遮蔽部材による感度落ち込み効果を最大限発揮させるためには、その遮蔽効果を十分に高めるのが望ましい。よって、放射線検出器（の有感部分）の全体がカバーされるように遮蔽部材の上下方向の厚みを設定する。
【００１５】
望ましくは、前記回転機構は、前記放射線検出器の周囲に設定された複数の停止角度において前記遮蔽部材の回転を一時的に停止させつつ前記遮蔽部材を断続的に回転させる。
【００１６】
望ましくは、前記複数の停止角度における間隔を可変設定する手段が設けられる。望ましくは、前記各停止角度における停止時間を可変設定する手段が設けられる。
【００１７】
また本発明は、放射線を遮蔽する遮蔽部材と、前記遮蔽部材の周囲において回転可能に設けられ、放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を前記遮蔽部材の周囲において回転させる回転機構と、を含み、前記放射線検出器から見て前記遮蔽部材が存在する方位から飛来して来る放射線が前記遮蔽部材によって遮蔽されることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、放射線検出器を固定し且つ遮蔽部材を回転させるのではなく、遮蔽部材を固定且つ放射線検出器を回転させて、上記同様の放射線の強度分布が得られる。すなわち、落ち込みを検出して飛来して来る方位を特定するためには、遮蔽部材が相対的に放射線検出器の周囲で回転すればよく、いずれの場合にも基本的には同様の回転制御及び信号処理がなされる。なお、遮蔽部材の形態は方位に依存せずに一定の遮蔽効果を有するものとするのが望ましく、例えば円筒形に形成するのが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１には、本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す概念図である。
【００２１】
図１に示す放射線測定装置は、例えば環境放射線を測定するモニタリングポストに組み込まれてもよい。
【００２２】
図１において、放射線測定装置は、大別して、検出部１０と制御処理部１２とによって構成される。検出部１０は、例えばＸ線やγ線などの放射線を検出するシンチレータ１６を有する。このシンチレータ１６は、例えばＮａＩシンチレータであり、周知のように、放射線の入射により光子を発生するものである。よって、シンチレータ１６は放射線検出器として機能し、その形態は本実施形態において円筒形状である。すなわち、このシンチレータ１６はそれ自体、水平方向における全方位にわたって均一な感度を有する。
【００２３】
シンチレータ１６の下面には、光電子増倍管１８の受光面が接合されている。シンチレータ１６にて生じた光子は光電子増倍管１８の受光面に到達し、その光電子増倍管１８によって光が電気信号に変換される。これにより生じた信号（パルス）はプリアンプにより増幅され、その増幅された信号が制御処理部１２へ出力される。ちなみに、シンチレータ１６と光電子増倍管１８との間に必要に応じてライトガイドなどを設けるようにしてもよい。また、いわゆる同時計数を行うために１つのシンチレータ１６に対して複数の光電子増倍管１８を設けるようにしてもよい。なお、図１において、シンチレータ１６の上面の高さがＨ１によって表されており、その下面の高さがＨ２によって表されている。
【００２４】
本実施形態においては、図１に示されるように、固定設置されたシンチレータ１６の周囲において回転可能に遮蔽体２０が設けられている。この遮蔽体２０はそれが存在する方位から飛来して来る放射線を遮蔽するブロックとして機能する。すなわち放射線を遮る部材として機能する。遮蔽体２０は鉛やタングステンによって構成されてもよい。
【００２５】
遮蔽体２０は、その上面の高さがＨ３によって表されており、その下面の高さがＨ４によって表されている。図１に示す例では、Ｈ１とＨ３とが同一の高さであり、Ｈ２とＨ４が同一の高さである。すなわち、シンチレータ１６の上下方向の厚みと遮蔽体２０の上下方向の厚みは同一である。もちろん、遮蔽体２０による遮蔽効果が十分発揮されるように、遮蔽体２０の上下方向の厚みをさらに増大させてもよい。いずれにおいても、特定方位から飛来する放射線が十分に阻止されるように遮蔽体２０の形状及び配置を定めるのが望ましい。図１においては、遮蔽体２０が立方体形状を有するが、それはシンチレータ１６の外周囲面に沿って湾曲していてもよいし、また円筒形状などの他の形態を有していてもよい。
【００２６】
回転機構２２は、水平方向に配置されたアーム２４を有する。このアーム２４の一方端側は下方に垂れ下がっており、その一方端には遮蔽体２０が取り付けられている。またアーム２４の他方端側にはバランサ２６が取り付けられている。このバランサ２６はアーム２４の両端において重量バランスがとれるように設けられているものであり、例えば、遮蔽体２０と同じ重量をもった部材によって構成されてもよい。また、回転中心から一方側及び他方側のアームの長さ（あるいはモーメント）を考慮し、バランサ２６の重量を設定するようにしてもよい。
【００２７】
本実施形態においては、図１に示されるようにバランサ２６の下面の高さＨ５が上記のＨ１よりも高い位置に設定されている。すなわち、シンチレータ１６に入射する放射線がバランサ２６によって阻害されないように、バランサ２６が上方に引き上げられて位置決めされている。
【００２８】
アーム２４の中央には垂直軸２４Ａが連結されており、その垂直軸２４Ａは駆動モータ２８に連結されている。すなわち、駆動モータ２８によりアーム２４を水平平面内において回転させることができ、これによって遮蔽体２０及びバランサ２６が回転運動する。この場合においては、連続的に一定速で回転させるようにしてもよいし、間欠的に回転を行わせるようにしてもよい。これについては後に詳述する。垂直軸２４Ａにはロータリーエンコーダ２７が設けられており、モータ２８による回転角すなわち遮蔽体２０が配置されている方位を検出することが可能である。それによって検出された角度信号１０２は後述するＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）３６へ出力されている。
【００２９】
ちなみに、遮蔽体２０における放射線通過方向の厚みは、観測する放射線の強度や種類に応じて適宜定めればよい。また上述したように、遮蔽体２０の形状については図１に示されたものに限られない。遮蔽効果を高めるためには、遮蔽体２０とシンチレータ１６との間の隙間をできる限り小さくするのが望ましい。
【００３０】
次に、制御処理部１２について説明する。光電子増倍管１８から出力された信号はアンプ３０によって増幅され、その増幅された信号はディスクリミネータ３２に入力される。このディスクリミネータ３２は入力されるパルスの波高弁別を行う回路であり、一定レベル以上のパルスがディスクリミネータ３２から出力される。その信号はレートメータ３４に入力される。このレートメータ３４は一定時間あたりの計数（つまり計数率）を演算する回路である。もちろんこのレートメータ３４が線量率を演算するものであってもよい。ちなみに、後述するように遮蔽体２０が一定の角度ピッチで間欠的に回転駆動される場合、均等間隔の各停止位置において放射線の検出が行われるが、その場合においては各停止位置において計数率が求められる。
【００３１】
ＭＰＵ３６にはレートメータ３４からの出力信号が入力されている。ＭＰＵ３６は後に図４を用いて説明するように遮蔽体２０の回転により得られた各方位ごとの計数率（線量率）の分布を表す強度分布のグラフを作成する機能を有する。また、後に説明するようにそのような強度分布に基づいて放射線の飛来して来る方位を特定する機能を有する。
【００３２】
表示器３８には上述した強度分布のグラフが表示され、あるいは演算によって求められた放射線の飛来して来る方位が例えば数値によって表示される。
【００３３】
入力器４０は例えばキーボードなどによって構成され、その入力器４０を用いてユーザーは動作条件を入力設定することができる。
【００３４】
図２には、遮蔽体２０を一定の角度ピッチで間欠的に回転させ、各回転角度において計数率（線量率）を計測した場合における強度分布１０６が示されている。ここで、符号２００は例えば原子力発電所の事故などが発生した時点すなわち異常発生時を示している。それ以前においてはいわゆるバックグラウンドレベルの計数率しか得られていないが、その異常発生時２００以降においてはかなりの計数率となっている。なお、グラフの横軸は回転角度を示し、グラフの縦軸はレートメータの指示値つまり計数率又は線量率を示している。
【００３５】
しかしながら、上述したように遮蔽体２０が回転駆動されるため、放射線の飛来して来る方位と遮蔽体２０の回転角度とが一致した場合には、強度分布１０６において落ち込み点が生じることになる。
【００３６】
図２においては各周期ごとの落ち込み点が符号２０２−１，２０２−２，２０２−３によって示されている。したがって、そのような落ち込み点に相当する落ち込みの方位を特定することにより、放射線の飛来して来る方位を容易に推定することが可能となる。この場合においては、複数の回転周期にわたって得られる複数の落ち込みの方位を平均化することにより、飛来して来るの推定精度を高めるようにしてもよい。したがって、遮蔽体２０の形状を定めるに当たっては図２に示されるように落ち込み点がより明確になるような形態を採用するのが望ましい。例えば異なる場所に設置された複数のモニタリングポストで上記のような放射線の飛来して来る方位の推定を行うことにより、それらの推定結果を総合して異常発生地点を地図上において推定することも可能となる。
【００３７】
なお、検出する放射線は、Ｘ線及びγ線以外に例えば中性子であってもよい。この場合において例えば中性子を減速する減速材とその減速された中性子を例えば核変換によって荷電粒子に変換する部材とを利用し、間接的に中性子を検出するようにしてもよい。そのような手法は各種の中性子検出器において採用されているものである。
【００３８】
次に、図３には、装置の動作例が示されている。まず、Ｓ１０１では、図１に示した入力器４０を用いてユーザーによって遮蔽体２０を回転させる場合における停止位置の間隔すなわち角度ピッチが設定される。この角度ピッチを小さく設定すればより方位推定精度を高めることができ、その一方において遮蔽体２０の１回転に相当する時間が増大することになる。よって、方位推定精度や全体としての測定時間などを考慮し、角度ピッチを適宜設定するのが望ましい。
【００３９】
Ｓ１０２においては、図１に示した入力器４０を用いて、ユーザーにより、各停止位置で放射線の検出を実行する場合における単位測定時間が設定される。この単位測定時間は換言すれば遮蔽体２０の一時的な停止時間にも相当する。上述したように、そのような時間の設定に当たっても、推定精度や全体としての測定時間を考慮し、その値を適宜設定するのが望ましい。
【００４０】
Ｓ１０３では、遮蔽体２０が上記のように設定された角度ピッチ分だけ回転駆動される。そして、その停止状態において、Ｓ１０４では、Ｓ１０２において設定された時間分だけ放射線の検出がなされる。これにより得られる計数率あるいは線量率のデータはＳ１０５においてＭＰＵ３６内に設けられたメモリ上に記憶される。
【００４１】
Ｓ１０６において、上記工程をさらに実行させる場合には上記のＳ１０３からの各工程がくり返し実行されることになる。すなわち遮蔽体２０が間欠的に回転駆動され、各停止位置において計数率あるいは線量率が測定される。
【００４２】
図４には、ＭＰＵ３６の動作内容が一例として示されている。Ｓ２０１では、モードが判定される。ここではグラフ表示モードと飛来して来るの自動判定モードがある。
【００４３】
ここで、グラフ表示モードを選択すると、Ｓ２０２では上記のメモリ上に格納された複数のデータに基づいて強度分布が形成され、さらに、その強度分布を表すグラフが作成される。そして、Ｓ２０３ではそのグラフが図１に示した表示器１８に表示される。ちなみに、そのグラフ表示は１回転分だけの強度分布を表示するものであってもよいし、さらに連続的に強度分布を表示するようなものでもよい。
【００４４】
一方、Ｓ２０１において、自動判定モードが選択されると、Ｓ２０４では、上述したＳ２０２と同様にメモリ上に格納された複数のデータに基づいて強度分布が作成される。Ｓ２０５では、そのような強度分布に基づいて落ち込み点、すなわち落ち込みの方位が検出されることになる。この場合においては、まず最初に強度分布に対してアベリージングなどのスムージング処理を実行し、その後、時系列順で各計数率を参照するにあたって、まず一定のしきい値を越える計数率から次のような処理を実行する。つまり、前後の計数率間における差分を演算し、その差分の符号が負から正に移り変わるポイントすなわち変極ポイントをもって落ち込み点を自動的に検出する。そのような極小値の検出手法としては、従来から採用されている各種の手法を利用することが可能である。
【００４５】
ここで、複数の回転周期にわたって複数の落ち込み点すなわち落ち込みの方位が検出された場合には、Ｓ２０６によってそれらの複数の落ち込みの方位を平均化し、その平均化された方位をＳ２０７において放射線の飛来して来るとして特定する。そして、Ｓ２０８においてはそのように特定された放射線の飛来して来る方位が例えば角度情報として表示器３８に表示される。
【００４６】
Ｓ２０９では上記のプロセスを続行するか否かが判断され、続行する場合には上記のＳ２０１からの各工程がくり返し実行されることになる。
【００４７】
上記の実施形態においては、回転機構２２がシンチレータ１６の上側に設けられていたが、もちろんそのような機構はシンチレータ１６の下側に設けることも可能である。
【００４８】
また、既に説明したように、シンチレータ１６と遮蔽体２０は相対的に回転運動すればよく、例えば遮蔽体２０を固定して、それの回りにおいて、シンチレータ１６側を回転運動させることも可能である。その場合にも、図１に示したものと同様の構成を採用することができ、また同様の強度分布を得られる。その場合には、回転機構２２はシンチレータ１６及び光電子増倍管１８を含むユニットを回転駆動することになる。また、遮蔽体２０は全方位にわたって一定の遮蔽効果を発揮する形状、つまり円筒形や球形に形成するのが望ましい。なお、図１の構成（遮蔽体２０を回転させる構成）の利点として、光電子増倍管などの電子回路を固定できるのでそれを物理的に保護できる、配線上有利である、遮蔽体の形状の自由度が大きい、測定中心が不動である、などをあげることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、放射線の飛来して来る方位を簡易な構成で特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の全体構成を示す概念図である。
【図２】遮蔽体の回転角度に依存した放射線の強度分布を示す図である。
【図３】放射線測定装置の動作例を示すフローチャートである。
【図４】ＭＰＵの動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  検出部、１２  制御処理部、１６  シンチレータ、１８  光電子増倍管、２０  遮蔽体、２２  回転機構、２６  バランサ。
【図１】
2004325417.tif 000003
【図２】
2004325417.tif 000004
【図３】
2004325417.tif 000005
【図４】
2004325417.tif 000006