(57)【要約】【課題】フォトン及びβ線が混在する場で低エネルギー（２０ｋｅＶ付近）のフォトンを計測する場合、通常アルミニウム（厚み１ｍｍ程度）を使用する金属ケースにて減衰してしまい、低エネルギーフォトンの計測が困難という問題があった。【解決手段】放射線検出器５の上部の金属ケース３に開口部を設け、前記開口部に嵌め込むフィルタ４としてβ線による制動Ｘ線発生が少なく、β線を減衰させ、しかも低エネルギーフォトンによる減衰が小さい原子番号の小さな材料を使用する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低エネルギーフォトンによる１ｃｍ線量当量測定のためにβ線をカットするフィルタと、放射線を検出する放射線検出器と、放射線が入射した前記放射線検出器から出力されたパルス信号を増幅する増幅部と、ノイズ信号をカットしエネルギー依存性を調整するためのしきい値と前記増幅部からの出力とを比較する比較部と、前記比較部から出力されたパルス信号を計数して放射線計数値を放射線単位に変換する制御部と、金属ケースとを備え、前記低エネルギーフォトンが前記放射線検出器に入射する方向に相当する前記金属ケースの部分を開口してこの部分に前記フィルタを設け、このフィルタは実効原子番号が炭素以下の材料からなることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
低エネルギーフォトンによる１ｃｍ線量当量測定のためにβ線をカットするフィルタと、放射線を検出する放射線検出器と、放射線が入射した前記放射線検出器から出力されたパルス信号を増幅する増幅部と、ノイズ信号をカットしエネルギー依存性を調整するためのしきい値と前記増幅部からの出力とを比較する比較部と、前記比較部から出力されたパルス信号を計数して放射線計数値を放射線単位に変換する制御部と、金属ケースとを備え、前記低エネルギーフォトンが前記放射線検出器に入射する方向に相当する前記金属ケースの部分を開口してこの部分に前記フィルタを設け、このフィルタの材料が樹脂であることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】
低エネルギーフォトンによる１ｃｍ線量当量測定のためにβ線をカットするフィルタと、放射線を検出する放射線検出器と、放射線が入射した前記放射線検出器から出力されたパルス信号を増幅する増幅部と、ノイズ信号をカットしエネルギー依存性を調整するためのしきい値と前記増幅部からの出力とを比較する比較部と、前記比較部から出力されたパルス信号を計数して放射線計数値を放射線単位に変換する制御部と、金属ケースとを備え、前記低エネルギーフォトンが前記放射線検出器に入射する方向に相当する前記金属ケースの部分を開口してこの部分に前記フィルタを設け、このフィルタの材料が炭素であることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項４】
低エネルギーフォトンによる１ｃｍ線量当量測定のためにβ線をカットするフィルタと、放射線を検出する放射線検出器と、放射線が入射した前記放射線検出器から出力されたパルス信号を増幅する増幅部と、ノイズ信号をカットしエネルギー依存性を調整するためのしきい値と前記増幅部からの出力とを比較する比較部と、前記比較部から出力されたパルス信号を計数して放射線計数値を放射線単位に変換する制御部と、金属ケースとを備え、前記低エネルギーフォトンが前記放射線検出器に入射する方向に相当する前記金属ケースの部分を開口してこの部分に前記フィルタを設け、このフィルタは前記低エネルギーフォトンの７０％以上を透過させることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
フィルタの中心部を厚くしてフィルタを半球状としたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項６】
放射線検出器がシリコン半導体検出器であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項７】
放射線検出器がガリウムヒ素半導体検出器であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項８】
放射線検出器がテルル化カドミウム半導体検出器であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項９】
放射線検出器がＣｓＩシンチレータ検出器とシリコンフォト検出器の組み合わせであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項１０】
放射線測定装置がポケット線量計であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項１１】
放射線測定装置がサーベイメータであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所、放射線利用施設及び加速器施設において使用される個人被ばく管理用ポケット線量計や環境測定用サーベイメータ等の放射測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の１ｃｍ線量当量測定での放射線検出を説明するための検出部分の構成図である。低エネルギーフォトン（Ｘ線、γ線）またはβ線等の放射線は、樹脂製表示シート１１と電磁シールドの役目をする銅等の薄い金属製シールド１２と金属ケース１３を介し、放射線の入射側に開口部がある電磁シールド１５に納められておりバイアス電圧が印加され放射線に有感な空乏層が形成された放射線検出器１４に入射する。次に放射線検出器１４の出力がアンプ回路１６に送られ、ここで電流−電圧変換されて増幅される。アンプ回路１６から出力されたアナログ信号はコンパレータ回路１７に送られ、しきい値回路１８で設定されるしきい値と比較される。しきい値を超えた信号は、ＣＰＵで放射線の単位である線量（シーベルト）に換算される（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
三戸美生、外２名、ＩＩＩ．電子式個人被ばく線量計と入退域管理システム、２００２年４月、ＲＡＤＩＯＩＳＯＴＯＰＥＳ．Ｖｏｌ．５１．Ｎｏ．４、３０頁、図２Ａ
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の放射線測定装置では、フォトン及びβ線が混在する場で低エネルギー（２０ｋｅＶ付近）のフォトンを計測する場合、一般的にアルミニウム（厚み１ｍｍ程度）を使用して作製される金属ケースにより減衰してしまい、低エネルギーフォトンの計測が困難であるという問題を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線測定装置は、放射線検出器の検出側に位置するケースの部分を開口してこの部分にフィルタを設け、このフィルタの材料として、β線による制動Ｘ線発生が少なく、かつ、β線を減衰させ、しかも低エネルギーフォトンによる減衰が小さい原子番号の小さな材料を使用したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における放射線測定装置について、図１から図４を用いて説明する。
【０００７】
図１は放射線を検出する部分の概要を示す構成図である。図２（ａ）、図２（ｂ）は図１に示す構造で線量計を製作した時の、９０Ｓｒ−Ｙ（最大エネルギー２．３ＭｅＶ）からのβ線に対する各種フィルタの厚みによる読取線量の減衰を示す図である。また、図３（ａ）、図３（ｂ）は図１の放射線検出器の構造でポケット線量計を製作した時の、２０ｋｅＶのＸ線に対する各種フィルタの厚みによる読取線量の減衰を示す図である。また、図４は、フィルタの構造の一例を示す図である。
【０００８】
本実施の形態における１ｃｍ線量当量測定において、図１に示すように、フォトン（Ｘ線、γ線）またはβ線等の放射線は、ＰＥＴ（厚み０．２ｍｍ）製の樹脂製表示シート１と電磁シールドの役目をする銅（厚み０．０２ｍｍ）製の薄い金属製シールド２とアルミニウム（厚み１ｍｍ）製の金属ケース３をくり抜いた部分にはめ込まれたアクリル樹脂（厚み５ｍｍ）製のフィルタ４を介し、放射線の入射側に開口部がある電磁シールド６に納められおりバイアス電圧が印加されて放射線に有感な空乏層が形成されたシリコン半導体からなる放射線検出器５に入射する。フォトンまたはβ線が放射線検出部５に入射すると、放射線検出器５内で電離作用が起こり電流を発生する。この電流が増幅部であるアンプ回路７にて電流−電圧変換されて増幅される。このアンプ７から出力されたアナログ信号は比較部であるコンパレータ回路８に送られ、しきい値回路９で決定されたしきい値と比較される。そして、しきい値より大きい場合は制御部であるＣＰＵ（図示せず）に出力され、ＣＰＵにおいて放射線の単位である線量（シーベルト）に換算される。ここで、コンパレータ回路８は、ノイズのカットやエネルギー依存性調整のために使用されるもので、ノイズカットのためのしきい値は、シリコンのような半導体検出器を使用した場合、シリコン及びアンプ回路の温度特性、アンプ回路の発振の有無等によって決定される。
【０００９】
次に、フィルタ４の材料として検討する各材料について、厚さに対する感度の関係を説明する。
【００１０】
β線は物質中の透過力がＸ線、γ線に対して非常に小さく、通常放射性同位元素によるβ線の被ばくで問題となるエネルギーが最も高い９０Ｓｒ−Ｙ（最大エネルギー２．３ＭｅＶ）からのβ線は、図２に示すように、５ｍｍ厚のアクリル樹脂（密度１．１ｇ／ｃｍ３）で止まってしまう。従って、フィルタ４の材料として５ｍｍ厚のアクリル樹脂を使用すると、２．３ＭｅＶ以下のエネルギーのβ線は放射線検出器５に入ることはなく１ｃｍ線量当量測定としてβ線は計測されない。一方、フォトンの１ｃｍ線量当量測定を測定する場合は、２０ｋｅＶ以上の検出が可能である。その理由を以下に説明する。放射線検出器５としては、通常半導体検出器を使用するため検出下限はそのノイズレベルから決まり、５０℃まで動作させるためには２０ｋｅＶが検出下限となる。図３に示すように、２０ｋｅＶのＸ線に対しては、２．３ＭｅＶ以下のエネルギーのβ線をカットするために設けた５ｍｍ厚のアクリル樹脂を使用しても、２０ｋｅＶのＸ線に対して、フィルタが無い場合と比較して７６％の感度を有している。
【００１１】
また、フィルタ４としてアルミニウム（密度２．７ｇ／ｃｍ３）を使用した場合、２．３ＭｅＶ以下のエネルギーのβ線をカットするためには、図２に示すように、２．５ｍｍの厚が必要である。そして、この厚さのアルミニウムを使用した場合、２０ｋｅＶのＸ線に対しては図３に示すようにフィルタが無い場合と比較して８％の感度しかない。金属の場合は、原子番号の二乗に比例して増加するβ線からの制動Ｘ線の影響も関与するため、β線の直接線による成分のみで必要なシールド厚よりも厚くなってしまう。
【００１２】
以上のように、フィルタ４の材料としてアクリル樹脂を使用することにより、低エネルギーフォトンを計測することができる。
【００１３】
次に、放射線測定装置の形状をより薄くするためのフィルタ４の選定について説明する。
【００１４】
放射線測定装置の一例として線量計を考えると、線量計はポケットサイズの商品のためできるだけ薄くすることが望まれる。そして、厚みを薄くするためには、アクリル樹脂を使用するよりも炭素（密度１．８ｇ／ｃｍ３）を使用した方がよい。この理由について以下に説明する。フィルタ４として炭素を使用した場合、２．３ＭｅＶ以下のエネルギーのβ線をカットするためには、図２に示すように４ｍｍの厚さ必要であることがわかる。この厚さの炭素を使用した場合、２０ｋｅＶのＸ線に対しては、図３に示すようにフィルタ無しの場合と比較して７５％の感度を有しており、感度はフィルタ４として５ｍｍ厚のアクリル樹脂を使用した場合とほとんど変わらないが、厚さはアクリル樹脂を使用する場合より１ｍｍ薄くできる。すなわち、フィルタ４の材料として炭素を使用する方が、アクリル樹脂を使用する場合よりもより薄く放射測定装置を作製でき、かつ、低エネルギーフォトンを計測可能な放射測定装置を実現することができる。
【００１５】
なお、フィルタ４の材料としては、β線による制動Ｘ線の発生を少なくし、フォトンによる減衰が小さい原子番号の小さい材料が望ましく、この材料の例として、リチウムやベリリウムが挙げられる。
【００１６】
また、本実施の形態においては、放射検出器５としてシリコン半導体検出器を用いて説明したが、このシリコン半導体検出器の代わりにガリウムヒ素検出器、あるいはテルル化カドミウム検出器、あるいはＣｓＩシンチレータ検出器とシリコンフォト検出器の組み合わせとしても同様の結果を得ることができる。
【００１７】
また、ポケット線量計に限らず、これと同様の検出器を使用するサーベイメータでも同様の結果を得ることができる。
【００１８】
また、低エネルギーのフォトンに対する方向特性をよくするためにフィルタ４の構造を図４に示すような半球状にすることで、線量計前面の各方面からのフィルタ厚が一定となり、方向による感度の差を小さくすることができる。
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態によれば、アクリル樹脂をフィルタ４として用いて２０ｋｅＶからの低エネルギーフォトンの１ｃｍ線量当量を測定する場合、測定に不要なβ線をカットしてフォトンのみの測定を実現できる。
【００２０】
また、炭素を使用することによってアクリル樹脂よりもさらに薄い厚みのフィルタで同様の効果が得ることができる。
【００２１】
さらに、フィルタの構造を半球状にすることで、放射線の入射方向による感度の差を小さくすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、低エネルギーフォトンによる１ｃｍ線量当量測定のためにβ線をカットするフィルタと、放射線を検出する放射線検出器と、放射線が入射した前記放射線検出器から出力されたパルス信号を増幅する増幅部と、ノイズ信号をカットしエネルギー依存性を調整するためのしきい値と前記増幅部からの出力とを比較する比較部と、前記比較部から出力されたパルス信号を計数して放射線計数値を放射線単位に変換する制御部と、金属ケースとを備え、前記低エネルギーフォトンが前記放射線検出器に入射する方向に相当する前記金属ケースの部分を開口してこの部分に前記フィルタを設け、このフィルタの材料を炭素とすることで、低エネルギーフォトンを計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線測定装置の実施の形態における放射線の検出部分を示す図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態におけるβ線に対する各種フィルタの厚みと読取線量の関係を示す図
（ｂ）本発明の実施の形態におけるβ線に対する各種フィルタの厚みと読取線量の関係を示すグラフ
【図３】（ａ）本発明の実施の形態における２０ｋｅＶＸ線に対する各種フィルタの厚みと読取線量の関係を示す図
（ｂ）本発明の実施の形態における２０ｋｅＶＸ線に対する各種フィルタの厚みと読取線量の関係を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態におけるフィルタ構造の一例を示す図
【図５】従来の放射線の検出部分を示す図
【符号の説明】
１    表示シート
２    金属製シールド
３    金属ケース
４    フィルタ
５    放射線検出器
６    電磁シールド
７    アンプ回路
８    コンパレータ回路
９    しきい値回路
１１  表示シート
１２  金属製シールド
１３  金属ケース
１４  放射線検出器
１５  電磁シールド
１６  アンプ回路
１７  コンパレータ回路
１８  しきい値回路フィルタ
２１  フィルタ
【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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