(57)【要約】【課題】検出パルスの波高に基づいて線量率等を求める装置において、放射線が少ない状況から多い状況まで広い範囲にわたって測定精度を向上させる【解決手段】Ｇ（Ｅ）関数記憶部２８には、各計数率範囲ごとにＧ（Ｅ）関数が格納されている。これらの中から、Ｇ（Ｅ）関数選択部２６が、計数器２４で求めた現在の計数率に対応するＧ（Ｅ）関数を選択する。線量率演算部２０は、マルチチャネルアナライザ（ＭＣＡ）１８で求めたエネルギースペクトルの各チャネルの計数値に、選択されたＧ（Ｅ）関数を乗じて総和することにより、線量率を計算する。【選択図】　　　　図１
2004108796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の検出に応じてそのエネルギーに応じた波高の検出パルス信号を出力する放射線検出器と、
前記検出パルス信号を計数して計数率を求める計数率測定手段と、
前記検出パルス信号のエネルギースペクトルを求め、このエネルギースペクトルに対してエネルギー換算関数を適用することにより放射線測定値を求める測定値算出手段であって、各計数率範囲ごとに前記エネルギー換算関数を有し、その中から前記計数率測定手段で求められた計数率に応じた前記エネルギー換算関数を用いて放射線測定値を求める測定値算出手段と、
を備える放射線測定装置。
【請求項２】
放射線の検出に応じてそのエネルギーに応じた波高の検出パルス信号を出力する放射線検出器と、
前記検出パルス信号を計数して計数率を求める計数率測定手段と、
前記検出パルス信号のうち弁別閾値以上の波高の信号のみを抽出して出力する波高弁別器であって、前記弁別閾値が可変の波高弁別器と、
前記波高弁別器の弁別閾値を変化パターンに従って時間的に変化させていき、その間の前記波高弁別器の出力から放射線測定値を求める測定値算出手段であって、各計数率範囲ごとに前記変化パターンを有し、その中から前記計数率測定手段で求められた計数率に対応する前記変化パターンを用いて前記弁別閾値を変化させる測定値算出手段と、
を備える放射線測定装置。
【請求項３】
前記放射線検出器は、ＮａＩシンチレータを用いた検出器であり、低エネルギー放射線に対する感度を制限するための低エネルギー制限フィルタを備えることを特徴とする請求項１又は２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、入射放射線のエネルギーに対応した波高の検出パルス信号を出力する検出器を用いた放射線測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シンチレーション検出器や半導体検出器は、入射放射線が検出器内で失ったエネルギーに対応した波高の検出パルス信号を出力する。例えば環境放射線測定装置などでは、このような検出器を用いることにより、各検出パルスの波高から検出放射線のエネルギースペクトルを求めたり、あるいは検出パルスをその波高に応じた重み付けで計数することにより線量率や線量当量率を求めたりしている。
【０００３】
線量等の算出には、Ｇ（Ｅ）関数法やＤＢＭ（ディスクリミネーション・バイアスド・モジュレーション）法などが用いられる。Ｇ（Ｅ）関数法では、非特許文献１に示すように、各エネルギー値範囲ごとにその計数を線量等に換算する換算係数を実験等で決定し、マルチチャネルアナライザで求めた各チャネル（エネルギー値）の計数に、対応する換算係数を乗じて加算することにより、線量等を計算する。ＤＢＭ法では、波高弁別器の弁別閾値を所定パターンに従って時間的に変化させることにより、検出パルス信号が後段の計数器に入力される確率をその波高に応じて調整する。これによりエネルギーに応じた重み付けがなされ、その計数結果から線量等の所望単位の測定値が得られる。
【０００４】
【非特許文献１】
森内　茂、“スペクトル−線量変換演算子による線量評価法とその演算子の決定”ＪＡＥＲＩ　１２０９，　日本原子力研究所　１９７１年
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような放射線測定装置では、放射線の入射が増えると、エネルギー分布のパターンが同じままであるとしても（すなわち、それぞれのエネルギーの放射線の入射量が同じ比率で増えたとしても）、求められるエネルギースペクトルの形状が変わってくる。これは、一つには検出系におけるパルスのパイルアップが原因と考えられる。すなわち、周知のように放射線検出器や計数回路等の信号処理回路系にはパルスの分解時間があり、入射放射線の頻度が高まるとパルス同士が分解しきれずに重なる。これがパイルアップであり、パイルアップが生じると複数の入射放射線に対応する検出パルスが１つになって計数が減ったり、重なりによりパルス波高が大きくなったりする。これがエネルギースペクトルの形状に変化をもたらしている。また、検出器の種類によってエネルギー感度分布が異なることも、このようなスペクトル形状の変化の一因となっている。このようにエネルギースペクトル形状が変化すると、装置に組み込まれたＧ（Ｅ）関数やＤＢＭの弁別閾値変化パターンで想定している換算係数では正しい線量に換算できなくなり、線量率等を精度良く判定することができなかった。
【０００６】
例えば、ＮａＩシンチレーション検出器を用いた環境放射線測定装置では、低エネルギーのγ（Ｘ）線に対する感度が（高エネルギーに比べて）高いため、線量率が数μＧｙ／ｈ程度に達すると低エネルギーγ線のパイルアップが顕著になり、低エネルギーγ線の数え落としが増える。このため、ＮａＩシンチレーション検出器を用いた放射線測定装置では、数μＧｙ／ｈから線量率特性が落ち込み、装置が出力する指示値が実際の照射線量率より低くなっていた。なお、この問題を解決するには、例えばＮａＩ検出器の周りを鉛などのフィルタで覆うことで、低エネルギーγ線に対する検出器感度を下げる方式が考えられる。しかし線量率が高くなるほどパイルアップの確率も大きくなり、フィルタで覆っての解決には限度があった。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、放射線の量が少ない状況から多い状況まで広い範囲にわたって検出パルス信号の波高に基づき線量率等を求めることができる装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る放射線測定装置は、放射線の検出に応じてそのエネルギーに応じた波高の検出パルス信号を出力する放射線検出器と、前記検出パルス信号を計数して計数率を求める計数率測定手段と、前記検出パルス信号のエネルギースペクトルを求め、このエネルギースペクトルに対してエネルギー換算関数を適用することにより放射線測定値を求める測定値算出手段であって、各計数率範囲ごとに前記エネルギー換算関数を有し、その中から前記計数率測定手段で求められた計数率に応じた前記エネルギー換算関数を用いて放射線測定値を求める測定値算出手段と、を備える。
【０００９】
この構成では、各計数率範囲ごとに、それぞれ適切なエネルギー換算関数を用意し、実測した計数率に応じたエネルギー換算関数を検出パルス信号のエネルギースペクトルに適用することで放射線測定値を算出する。算出する放射線測定値は、例えば線量率や線量当量率などである。この構成によれば、広い計数率範囲にわたって精度のよい測定データが得られる。
【００１０】
また本発明に係る放射線測定装置は、放射線の検出に応じてそのエネルギーに応じた波高の検出パルス信号を出力する放射線検出器と、前記検出パルス信号を計数して計数率を求める計数率測定手段と、前記検出パルス信号のうち弁別閾値以上の波高の信号のみを抽出して出力する波高弁別器であって、前記弁別閾値が可変の波高弁別器と、前記波高弁別器の弁別閾値を変化パターンに従って時間的に変化させていき、その間の前記波高弁別器の出力から放射線測定値を求める測定値算出手段であって、各計数率範囲ごとに前記変化パターンを有し、その中から前記計数率測定手段で求められた計数率に対応する前記変化パターンを用いて前記弁別閾値を変化させる測定値算出手段と、を備える。
【００１１】
この構成では、ＤＢＭ法の弁別閾値の時間的な変化パターンを各計数率範囲ごとに用意し、実測した計数率に応じた変化パターンを用いてＤＢＭ法による測定を行う。この構成でも、広い計数率範囲にわたって精度のよい測定データが得られる。
【００１２】
また、本発明の好適な態様によれば、前記放射線検出器は、ＮａＩシンチレータを用いた検出器であり、低エネルギー放射線に対する感度を制限するための低エネルギー制限フィルタを備える。
【００１３】
この態様によれば、各エネルギーの放射線に対する検出器の感度を均一に近づけることができる上に、広い計数率範囲にわたって精度のよい測定データが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態の放射線測定装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
この装置は、例えば環境のγ（及びＸ）線の測定に用いる装置であり、放射線検出器としてＮａＩシンチレータ１０と光電子増倍管（ＰＭＴ）１２を用いている。ＮａＩシンチレータ１０は、入射した放射線がシンチレータ１０内で失ったエネルギーに応じた光量で発光する。この発光が、光電子増倍管１２により、光量に応じた波高を持つ電気的な検出パルス信号に変換される。フィルタ１４は、ＮａＩシンチレータ１０の感度特性を低エネルギーから高エネルギーにわたってできるだけ平坦化するという目的で設けた、鉛等の材質からなるフィルタである。このフィルタ１４は、ＮａＩシンチレータ１０を覆うように設けられている。ＮａＩシンチレータ１０は、低エネルギー側の感度が高エネルギー側よりも高いという特性を持っているが、このフィルタ１４により低エネルギーのγ（Ｘ）線ほど大きく減弱されるので、検出器の感度が均一化の方向に調整される。フィルタ１４の厚さを調整したり、あるいはフィルタ１４各部に貫通孔や凹凸を設けたりすることで、放射線エネルギーに対する感度分布の均一性を高めることができる。
【００１７】
さて、光電子増倍管１２から出力された検出パルス信号は、プリアンプ１６で比例増幅されたのち、マルチチャネルアナライザ（ＭＣＡ）１８に入力される。ＭＣＡ１８は、各波高レベルに対応した複数のチャネルを有し、検出パルス信号を各々の波高に応じたチャネルごとに計数する。これにより、入射放射線のエネルギースペクトルが形成される。
【００１８】
本実施形態では、このＭＣＡ１８で形成されたエネルギースペクトルに対し、Ｇ（Ｅ）関数法を適用して線量率を測定する場合に、そのときの放射線の入射状況に適したＧ（Ｅ）関数を用いることで、測定結果の精度を向上させる。
【００１９】
このため本実施形態では、計数率の大きさに応じて複数のＧ（Ｅ）関数を用意する。すなわち、各計数率範囲ごとに、本放射線測定装置での測定結果に応じてＧ（Ｅ）関数を作成する。個々の計数率範囲に対応するＧ（Ｅ）関数の作成は、例えば、上述の非特許文献１などに説明されている従来公知の方法に従って行えばよい。簡単に説明すると、各エネルギーのγ（Ｘ）線を、この放射線測定装置で測定してエネルギースペクトルを求め、これらエネルギースペクトルから各チャネル（あるいは各エネルギー範囲）に対する換算係数を求めればよい。本実施形態では、フィルタ１４を装着した状態での測定結果からＧ（Ｅ）関数を作成して利用することで、検出器のエネルギー感度を平坦化するとともに全体的なエネルギー特性の劣化を防止している。このようにして求めた各計数率範囲ごとのＧ（Ｅ）関数が、Ｇ（Ｅ）関数記憶部２８に格納されている。
【００２０】
図２は、Ｇ（Ｅ）関数記憶部２８に記憶されているＧ（Ｅ）関数群を模式的に示した図である。１つのＧ（Ｅ）関数は、ＭＣＡ１８で求められたエネルギースペクトルの各チャネル（エネルギー値Ｅ）に対応する換算係数Ｇ（Ｅ）の集まりである。複数チャネルにわたるエネルギー範囲ごとに換算係数を記憶するようにしてももちろんよい。この例では、計数率の範囲を３つに分けた場合の、各々の範囲に適用するＧ（Ｅ）関数を図示している。各計数率範囲に対応するＧ（Ｅ）関数は、それぞれの計数率状況におけるパイルアップなどの影響を織り込んだものとなっているので、これを用いることで従来よりも正確に線量率を求めることができる。
【００２１】
本実施形態では、ＭＣＡ１８から計数器２４に検出パルス信号を供給し、計数器２４でそれら検出パルス信号を計数して計数率を求める。すなわち、計数器２４では、エネルギーを考慮せずに各パルスをカウントすることで、トータルの計数率を求める。この計数率は、検出系のパイルアップ等の度合いの指標となる。求められた計数率は、Ｇ（Ｅ）関数選択部２６に渡される。
【００２２】
Ｇ（Ｅ）関数選択部２６は、Ｇ（Ｅ）関数記憶部２８に格納されているＧ（Ｅ）関数の中から、その計数率に対応するものを選択し、その関数のデータを線量率演算部２０に供給する。線量率演算部２０は、検出放射線の単位時間のエネルギースペクトルをＭＣＡ１８から取得し、このエネルギースペクトルの各チャネルと、Ｇ（Ｅ）関数選択部２６から取得したＧ（Ｅ）関数とを用いて、線量率を算出する。エネルギースペクトルは、図３に示すように、各チャネル（エネルギー値Ｅ）ごとの単位時間当たりの計数値（すなわち計数率）ｎ（Ｅ）を示しているので、線量率Ｒは、
【数１】
Ｒ＝ｋΣ｛Ｇ（Ｅ）・ｎ（Ｅ）｝
（ｋは比例定数。Σは全チャネル（エネルギー値Ｅ）にわたっての総和）
により計算できる。このようにして求められた線量率Ｒは、出力部２２により表示されたり、記録されたりする。
【００２３】
このように、本実施形態では、現在の計数率に対応するＧ（Ｅ）関数を選んで用いるので、その時々の放射線の入射状況によるパイルアップなどの影響をある程度補正し、より正確な線量率を得ることができる。したがって、この装置によれば、放射線の量が少ない状況から多い状況まで広い範囲にわたって、より正確な線量率を求めることができる。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。以上では、Ｇ（Ｅ）関数法を用いた場合を例示したが、本実施形態の考え方はＤＢＭ法にも適用可能である。ＤＢＭ法の場合、波高弁別閾値の時間変化パターンを、計数率範囲ごとに切り換えて使用するようにすればよい。この場合この閾値の時間変化パターンが、エネルギー換算関数の役割を果たす。
【００２５】
また、以上では線量率を求める場合を例にとったが、線量率以外にも、検出パルス信号の波高から入射放射線のエネルギーを考慮した測定結果（例えば線量当量率など）を求める場合一般に本実施形態の手法は適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パイルアップなどの影響によるエネルギースペクトル形状の変化に対応することができ、広い範囲にわたって精度のよい測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】Ｇ（Ｅ）関数記憶部に記憶される各計数率範囲に対応するＧ（Ｅ）関数群を模式的に示した図である。
【図３】エネルギースペクトルを説明するための図である。
【符号の説明】
１０　ＮａＩシンチレータ、１２　光電子増倍管（ＰＭＴ）、１４　フィルタ、１６　プリアンプ、１８　マルチチャネルアナライザ（ＭＣＡ）、２０　線量率演算部、２２　出力部、２４　計数器、２６　Ｇ（Ｅ）関数選択部、２８　Ｇ（Ｅ）関数記憶部。
【図１】
2004108796.tif 000003
【図２】
2004108796.tif 000004
【図３】
2004108796.tif 000005