(57)【要約】【課題】回転機構を要することなく放射線の飛来方位を特定できるようにする。【解決手段】検出部１０は、３つの検出ユニット１４，１６，１８を有する。検出ユニット１４，１６は方位依存型の検出ユニットであり、その向きは９０度ずれている。規格化部５０においては検出ユニット１４による計数値を検出ユニット１８による計数値で割ることにより規格化された計数値が求められる。これと同様に、規格化部５０においては、検出ユニット１６による計数値を検出ユニット１８による計数値で割ることにより規格化された計数値が求められる。飛来方位決定部５４は規格化された２つの計数値からレスポンステーブル５６を参照することにより飛来方位を決定する。【選択図】        図１
2004170125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方位に応じて感度が異なる少なくとも１つの方位依存型放射線検出ユニットを含み、複数の放射線検出ユニットで構成された検出部と、
前記複数の放射線検出ユニットによる検出値から放射線の飛来方位を特定する演算部と、
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、
前記方位依存型放射線検出ユニットは、
全方位にわたって均一感度特性を有する放射線検出器と、
前記放射線検出器の周囲に設けられ、方位に応じて遮蔽度合いを異ならせた遮蔽部材と、
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２記載の装置において、
前記遮蔽部材の上下方向の幅は、前記放射線検出器の周囲における円周方向に沿って徐々に変化する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、
前記遮蔽部材は前記円周方向の全部にわたって設けられたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記遮蔽部材は前記円周方向の一部にわたって設けられたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記複数の放射線検出ユニットは上下方向に並んで配置された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、
前記検出部は、
前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第１放射線検出ユニットと、
前記第１放射線検出ユニットの方位感度特性とは異なる方位感度特性を有し、前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第２放射線検出ユニットと、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、
前記第１放射線検出ユニットと前記第２放射線検出ユニットは互いに同一の構造を有し、且つ、それらの向きが互いに所定回転角度分ずれて配置されることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項９】
請求項７記載の装置において、
前記検出部は、更に、全方位にわたって均一の感度を有する第３放射線検出ユニットを含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
前記演算部は、前記第３放射線検出ユニットの検出値に対する前記第１放射線検出ユニットの検出値の比率と、前記第３放射線検出ユニットの検出値に対する前記第２放射線検出ユニットの検出値の比率と、に基づいて放射線の飛来方位を特定す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、特に放射線の飛来方位を検出することが可能な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、放射線の飛来方位を特定する装置である。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）においてピークを特定することによって、そのピークが存在する方位として放射線の飛来方位が特定されている。
【０００３】
【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、その重量は大であり、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。
【０００４】
本発明の目的は、回転機構を要することなく放射線の飛来方位を特定することができるようにすることにある。本発明の他の目的は、放射線検出ユニットの新しい構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、方位に応じて感度が異なる少なくとも１つの方位依存型放射線検出ユニットを含み、複数の放射線検出ユニットで構成された検出部と、前記複数の放射線検出ユニットによる検出値から放射線の飛来方位を特定する演算部と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、少なくとも１つの方位依存型放射線検出ユニットによる検出値が放射線の飛来方位に応じて変化することを利用して、複数の放射線検出ユニットによる複数の検出値から、例えば、検出値相互の比率などに基づいて、放射線の飛来方位が特定される。ここで、検出値は線量率又は計数率であってもよい。
【０００７】
検出部は、複数の方位依存型放射線検出ユニットを含むものであってもよいし、方位依存型放射線検出ユニットと全方位にわたって均一な感度を有する通常の放射線検出ユニットとを含むものであってもよい。また、方位検知範囲は全方位（３６０度）であるのが望ましいが、特定範囲（例えば１８０度）に限定されてもよい。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、例えば、放射線の異常が発生した方位を容易に特定できる。
【０００８】
望ましくは、前記方位依存型放射線検出ユニットは、全方位にわたって均一感度特性を有する放射線検出器と、前記放射線検出器の周囲に設けられ、方位に応じて遮蔽度合いを異ならせた遮蔽部材と、を含む。望ましくは、前記遮蔽部材の上下方向の幅は、前記放射線検出器の周囲における円周方向に沿って徐々に変化する。望ましくは、前記遮蔽部材は前記円周方向の全部にわたって設けられる。望ましくは、前記遮蔽部材は前記円周方向の一部にわたって設けられる。
【０００９】
望ましくは、前記複数の放射線検出ユニットは上下方向に並んで配置される。この構成によれば、各放射線検出ユニット間における検出面での相互干渉を排除できる。
【００１０】
望ましくは、前記検出部は、前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第１放射線検出ユニットと、前記第１放射線検出ユニットの方位依存型感度特性とは異なる方位依存型感度特性を有し、前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第２放射線検出ユニットと、を含む。方位感度特性は水平方向のレスポンス特性に相当する。
【００１１】
望ましくは、前記第１放射線検出ユニットと前記第２放射線検出ユニットは互いに同一の構造を有し、且つ、それらの向きが互いに所定回転角度分ずれて配置される。望ましくは、前記検出部は、更に、全方位にわたって均一の感度を有する第３放射線検出ユニットを含む。
【００１２】
望ましくは、前記演算部は、前記第３放射線検出ユニットの検出値に対する前記第１放射線検出ユニットの検出値の比率と、前記第３放射線検出ユニットの検出値に対する前記第２放射線検出ユニットの検出値の比率と、に基づいて放射線の飛来方位を特定する。この構成によれば、第３放射線検出ユニットの検出値を基準として、第１及び第２放射線検出ユニットの検出値を規格化した上で（比率を演算した上で）、それらの規格化された値の組み合わせから、飛来方位が特定される。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
この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などに組み込まれるものである。もちろん、この放射線測定装置を例えば放射線取扱施設内において用いられるエリアモニタなどに利用することも可能である。
【００１６】
図１に示す放射線測定装置は、大別して、検出部１０及び処理部１２によって構成される。検出部１０は、本実施形態において３つの検出ユニット１４，１６，１８によって構成される。
【００１７】
検出ユニット１４と検出ユニット１６は、方位に応じて感度が異なる方位依存型の検出ユニットである。ただし、検出ユニット１４と検出ユニット１６とはそれらの基準となる方位（つまり向き）が互いに９０度異なっている（図１参照）。すなわち水平方向における全周にわたっての感度特性のパターンは検出ユニット１４と検出ユニット１６とで同一であるが、そのような感度特性のピークポイントあるいはディップポイントは互いに９０度ずれている。
【００１８】
一方、検出ユニット１８は、水平方向の全方位にわたって均一な感度を有する検出ユニットである。
【００１９】
以下に、より具体的に説明する。ここで、検出ユニット１６は検出ユニット１４と同一の構成を有するため、検出ユニット１４を代表して説明することにする。
【００２０】
検出ユニット１４は大別してシンチレータ２０と光電子増倍管２４と方位依存型のコリメータ２２とによって構成される。シンチレータ２０は例えばＮａＩ型のシンチレータであり、図示されるように本実施形態においては円筒形状を有している。このシンチレータ２０は周知のように放射線検出器として機能し、放射線が入射するとそこで光子が発生する。
【００２１】
光電子増倍管２４は上記のように発生した光子を受光面によって受光し、その受光によって光子を電気信号（電気的パルス）に変換するものである。ここで、１つのシンチレータ２０あたり複数の光電子増倍管２４を設け、いわゆる同時計数を行うようにしてもよい。また、シンチレータ２０と光電子増倍管２４との間に必要に応じてライトガイドを設けるようにしてもよい。ちなみに、上記の光電子増倍管２４は本実施形態においてプリアンプを内蔵しているものである。
【００２２】
上述したように、シンチレータ２０は円筒形状を有するため、水平方向の全方位にわたってそれ自体は均一な感度を有する。ただし、図１に示されるようにコリメータ２２がシンチレータ２０の外側面に沿って巻き付けられているため、検出部１０は上述したように方位依存型の感度特性を有することになる。コリメータ２２は後に説明するようにその上下方向の厚みが、ある方位から時計回りに段階的に増大された形状を有している。したがってその厚みのスタートポイントにおいては不連続な垂直面が生じている。その垂直面の位置は図１に示されるように検出ユニット１４と検出ユニット１６とでは９０度異なっている。ちなみに、図１においては、説明の便宜上、特定方位を０度としている。また、角度は上方から見て反時計回りが正である。
【００２３】
検出ユニット１８は図示されるようにシンチレータ３２と光電子増倍管３４とによって構成される。シンチレータ３２は上記のシンチレータ２０と同一の構成を有し、光電子増倍管３４は上記の光電子増倍管２４と同一の構成を有する。したがって、検出ユニット１８においては検出ユニット１４，１６との対比においてコリメータが存在しない点で異なっている。
【００２４】
図１に示されるように３つの検出ユニット１４，１６，１８はそれぞれ上下方向に整列しており、すなわちそれらを水平方向に並べた場合における相互の検出面での干渉が防止されている。
【００２５】
次に、処理部１２について説明する。この処理部１２は各検出ユニット１４，１６，１８ごとに設けられた処理回路３６，３８，４０を有している。各処理回路３６，３８，４０は互いに同一の構成を有するため、ここでは処理回路３６を代表してその内容について説明する。
【００２６】
光電子増倍管２４から出力されるパルスはアンプ４０によって増幅され、その増幅されたパルスがディスクリミネータ４２に入力される。このディスクリミネータ４２により波高弁別処理が行われ、一定の波高値以上のパルスが出力される。そのパルスはレートメータ４４に入力される。
【００２７】
レートメータ４４は、入力されるパルスをカウントすることにより計数率を求める回路である。もちろん計数率に代えて線量率を演算するものであってもよい。ここで、メモリ４６にはあらかじめ計測されたバックグラウンドの計数率が格納される。そして、減算器４８では、現在のレートメータ４４の出力値からメモリ４６に格納された値が減算され、すなわち現在計数率からバックグラウンド計数率が除かれることになる。その結果、正味の計数率を表すデータが規格化部５０へ出力される。
【００２８】
図１に示されるように本実施形態においては２つの規格化部５０，５２が設けられている。ここで、規格化部５０には、上述した処理回路３６によって求められた正味の計数率のデータが入力され、また、処理回路４０によって求められた正味の計数率のデータが入力される。ここで、処理回路４０によって求められる正味の計数率は規格化の基準となる。すなわちリファレンスとなる計数率である。
【００２９】
規格化部５２には処理回路３８によって求められた正味の計数率のデータが入力される。また、上述したように処理回路４０によって求められた正味の計数率のデータが入力される。
【００３０】
そして、規格化部５０は処理回路３６によって求められた正味の計数率を処理回路４０によって求められた正味の計数率で割ることにより計数率を規格化する。すなわち比の演算を実行する。これと同様に、規格化部５２は、処理回路３８によって求められた正味の計数率を処理回路４０によって求められた正味の計数率で割ることにより規格化を行い、すなわちそれらの比を求める。そして、規格化部５０及び規格化部５２によってそれぞれ求められた比を表すデータは飛来方位決定部５４に入力される。飛来方位決定部５４は後に説明する原理に基づいて、それらの２つの比の組み合わせから放射線の飛来方位を決定する。この場合においてはレスポンステーブル５６が参照される。このレスポンステーブル５６には後に説明する図６あるいは図１１に示されるようなレスポンス特性が格納されている。飛来方位決定部５４によって決定された飛来方位は角度情報として表示部５８に表示される。
【００３１】
ちなみに、飛来方位決定部５４においては、規格化部５０によって求められた比から飛来方位の候補となる２つの角度を求め、これと同様に、規格化部５２によって求められた比から飛来方位の候補となる２つの角度を求め、それらの２つの角度ペアを互いに照合することによって、具体的には２つの角度ペア間において合致する角度を特定することにより、飛来方位を決定するようにしてもよい。
【００３２】
なお、メモリ４６に格納されるバックグラウンドの計数値は、例えば図示されていない制御部の制御により、システム立上時や平常時と見なせるような時間帯においてあらかじめ求めるようにしてもよく、あるいは各検出ユニットによって計測された計数率の大きさに基づき自動的に平常時を判断し、その時に得られた計数値をバックグラウンドの計数値としてもよい。
【００３３】
図２には、図１に示した検出ユニット１４の拡大図が示されている。上述したように、検出部１０はシンチレータ２０、光電子増倍管２４及び方位依存型のコリメータ２２によって構成される。ここで、コリメータ２２の下面２２Ｄ側のレベルがＨ１によって表され、最も高い地点のレベルがＨ２によって表されている。ちなみにＨ１はシンチレータ２０の下面のレベルに相当し、Ｈ２はシンチレータ２０の上面のレベルに相当している。すなわちコリメータ２２の上下方向の厚みは実質的に０からシンチレータ２０の厚さまで徐々に増大されている。
【００３４】
コリメータ２２に注目すると、その薄い一方端２２Ａからその上下方向の厚みが徐々に増大され、最終的に最も厚い他方端２２Ｂが構成されている。しかもコリメータ２２はシンチレータ２０の外側面に沿って巻き付けられており、その他方端２２Ｂの端部には垂直面２２Ｃが構成されている。またコリメータ２２の下面２２Ｄはリング状の水平面を構成し、コリメータ２２の上面２２Ｅは螺旋スロープのような傾斜面を構成している。
【００３５】
図３には、コリメータ２２を展開した場合の様子が示されている。横軸は角度を示し、縦軸は鉛によって構成されるシンチレータの上下方向の厚み（高さ）を示している。図示されるようにその厚みはＨ１からＨ２まで連続的に増大されている。その変化範囲は３６０度である。符号２００は、コリメータ２２の存在範囲を表しており、符号２０２はコリメータ２２によって隠蔽されていないシンチレータ２０の外表面の面積を表している。図４には、各角度ごとのコリメータ２２の上下方向の厚みが別表現で示されている。円周に付されている数値は角度（方位）であり、半径方向に付されている数値は上下方向の厚み（任意単位）を示している。
【００３６】
図５には、図２に示した検出ユニットの全方位にわたるレスポンス特性が示されている。円周上の数値は角度を示している。半径方向はレスポンス（任意単位）を示している。上述したようにコリメータ２２は特殊な形態を有するため、例えば検出ユニット１４を固定しておいてその周囲において放射線の線源を回転させた場合には図５に示すようなレスポンス特性が得られる。このレスポンス特性に示されるように、ある規格化された計数率が求められた場合には、それによって基本的に２つの方位が特定されてしまうことになる。しかしながら、本実施形態においては図１に示したように互いに９０度向きが異なる２つの検出ユニット１４，１６が用いられているためそのような２つの角度が特定されたとしても、その中から一方の角度を選ぶことができる。これについて図６を用いて説明する。
【００３７】
図６においては横軸に角度が示されており、縦軸にレスポンスが示されている（検出ユニット１８のレスポンスを“１”とする）。ここで、３００Ａは図１に示した検出ユニット１４のレスポンス特性を示しており、３００Ｂは図１に示した検出ユニット１６のレスポンス特性を示している。検出ユニット１４，１６が互いに９０度向きが異なることに起因して、それらの特性が９０度シフトしている。このようなレスポンス特性を前提として規格化部５０，５２によって２つの比すなわち規格化されたレスポンスに相当する値が得られると、それらの２つの値から１つの方位を特定することが可能となる。その特定された方位は飛来方位である。ちなみに、放射線の飛来方位が例えばある所定角度範囲に限定されているような場合には、検出ユニット１４と検出ユニット１８とによって検出部１０を構成することもできる。
【００３８】
図７には、方位依存型の検出ユニットについて他の実施形態が示されている。ここで、上記で説明したものと同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、コリメータ７０は上述したコリメータ２２などと同様に方位依存型の特性を有しているが、図６に示す実施形態においてはコリメータ７０が１８０度の範囲にわたってのみ設けられており、その範囲内において上下方向の厚みが０から最大まで連続的に増大されている。すなわちシンチレータ２０の下面のレベルに相当するＨ１からシンチレータ２０の上面のレベルに相当するＨ２までコリメータ７０の厚みが増大されている。
【００３９】
図８にはコリメータ７０を展開した場合における上下方向の厚さが示されている。横軸は角度を示し、縦軸は鉛によって構成されるコリメータ７０の上下方向の厚さ（高さ）を示している。図示されるように１８０度の範囲にわたってその上下方向の厚さが連続的に可変されている。ここで符号２０４はそのシンチレータ７０による遮蔽範囲を表しており、符号２０６はシンチレータ７０によって隠蔽されていない露出した範囲を示している。図９には、各角度ごとのコリメータ７０の上下方向の厚みが別表現で示されている。円周に付されている数値は角度であり、半径方向に付されている数値は上下方向の厚み（任意単位）を示している。
【００４０】
したがって、図１に示した検出ユニット１４に代えて図７に示した検出ユニットを採用すると共に、図１に示した検出ユニット１６に代えて図７に示した検出ユニットを採用するようにしてもよい。ただし、この場合においても、それらの検出ユニット間においては互いに９０度あるいはそれ以外の所定角度だけ向きを異ならせる必要がある。
【００４１】
図１０には、図７に示した検出ユニットの全方位にわたるレスポンス特性が示されている。
【００４２】
図１１には図７に示した検出ユニットを用いた実施形態におけるレスポンス特性が示されている（検出ユニット１８のレスポンスを“１”とする）。３０２Ａは一方の（上段の）検出ユニットのレスポンス特性を示し、３０２Ｂは他方の（中段の）レスポンス特性を示している。図６に示したものと同様に２つのレスポンス特性が互いに位相がずれているため、それぞれの検出ユニットを用いて検出値すなわち計数値が求め、検出ユニット１８による計数値によって規格化を行い、その規格された２つの計数値の比率から飛来方位を容易に判定することが可能となる。
【００４３】
上記実施形態においては例えばＸ線やγ線などが測定されていたが、もちろん他の放射線（例えば中性子）などを測定するようにしてもよい。中性子を測定する場合には減速材やその他の中性子を検出するために必要な構成を別途設けるのが望ましい。方位依存型のコリメータについては上述した各実施形態においては厚さが連続的に比例関係をもって増大されていたが、もちろん非線形の傾きをもったものであってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば回転機構を要することなく放射線の飛来方位を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】図１に示す検出ユニットの拡大図である。
【図３】図１に示すコリメータを展開した状態を示す図である。
【図４】図１に示すコリメータの上下方向の厚み変化を示す図である。
【図５】図１に示す検出ユニットの水平方向の感度特性を示す図である。
【図６】図１に示す検出ユニットについての角度とレスポンスとの関係を示す図である。
【図７】他の実施形態に係る検出ユニットの拡大図である。
【図８】図７に示すコリメータを展開した状態を示す図である。
【図９】図７に示すコリメータの上下方向の厚み変化を示す図である。
【図１０】図７に示す検出ユニットの水平方向の感度特性を示す図である。
【図１１】図７に示す検出ユニットについての角度とレスポンスの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  検出部、１２  処理部、１４，１６，１８  検出ユニット、２０，３２シンチレータ、２４，３４  光電子増倍管、２２，２８  方位依存型コリメータ、３６，３８，４０  処理回路、５０，５２  規格化部、５４  飛来方位決定部。
【図１】
2004170125.tif 000003
【図２】
2004170125.tif 000004
【図３】
2004170125.tif 000005
【図４】
2004170125.tif 000006
【図５】
2004170125.tif 000007
【図６】
2004170125.tif 000008
【図７】
2004170125.tif 000009
【図８】
2004170125.tif 000010
【図９】
2004170125.tif 000011
【図１０】
2004170125.tif 000012
【図１１】
2004170125.tif 000013