(57)【要約】【課題】複数の配列されたγ線検出器とコリメータとから構成されるγ線放射能分布撮影装置は、γ線検出器の形状が長方形であるためγ線検出器の配列の行方向と列方向とで位置分解能が異なり、特に長辺方向の位置分解能が大きく劣る欠点がある。【解決手段】行と列とに配列された複数のγ線検出器からなるγ線検出器アレイ３を回転させ、姿勢を変更させながら複数回ガンマ線の強度を検出し、これら複数回の検出で得られたデータからγ線放射能分布を計算する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質から放出され、コリメータを通過したγ線の強度を、複数のγ線検出器を行と列とに配列して構成されるγ線検出器アレイにより検出し、γ線検出器アレイの姿勢を変更して複数回γ線の強度を検出し、これら複数回の検出で得られたデータから放射能分布を撮影するγ線放射能分布撮影方法。
【請求項２】
γ線検出器アレイを、γ線の入射方向に対して直角方向に回転させ、姿勢を変更させることを特徴とする請求項１に記載のγ線放射能分布撮影方法。
【請求項３】
複数の単位γ線放射能分布に対する各γ線検出器の応答と、前記単位γ線放射能分布毎に定義する未定係数の積の和を、γ線検出器による計数データのモデル関数として前記未定係数を最小二乗法で算出し、前記単位γ線放射能分布と前記未定係数の算出結果の積の和をγ線放射能分布とすることを特徴とする請求項１に記載のγ線放射能分布撮影方法。
【請求項４】
未定係数の算出結果に負の値があった場合に、当該未定係数を零に固定して残りの未定係数を再度を最小二乗法で算出し直すことを、未定係数の算出結果に負の値がなくなるまで繰り返すことを特徴とする請求項３に記載のγ線放射能分布撮影方法。
【請求項５】
γ線検出器の応答の因子となる個々のγ線検出器の感度の偏差も未定係数として最小二乗法で算出することを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のγ線放射能分布撮影方法。
【請求項６】
放射性物質から放出されるγ線を通過させる開孔を有するコリメータと、コリメータを通過したγ線を検出する複数のγ線検出器を行と列とに配列して構成されるγ線検出器アレイと、γ線検出器アレイを、γ線の入射方向に対して直角方向に回転させ、姿勢を変更させる回転駆動装置と、前記異なる姿勢で検出したγ線検出器アレイの複数のデータからγ線放射能分布を計算する信号処理装置とからなるγ線放射能分布撮影装置。
【請求項７】
複数の単位γ線放射能分布に対するγ線検出器の応答と、前記単位γ線放射能分布毎に定義する未定係数の積の和を、γ線検出器による計数データのモデル関数として前記未定係数を最小二乗法で算出し、前記単位γ線放射能分布と前記未定係数の算出結果の積の和をγ線放射能分布とする計算手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のγ線放射能分布撮影装置。
【請求項８】
未定係数の算出結果に負の値があった場合に、当該未定係数を零に固定して残りの未定係数を再度を最小二乗法で算出し直すことを、未定係数の算出結果に負の値がなくなるまで繰り返す計算手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載のγ線放射能分布撮影装置。
【請求項９】
γ線検出器の応答の因子となる個々のγ線検出器の感度の偏差も未定係数として最小二乗法で算出する計算手段を備えたことを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載のγ線放射能分布撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性物質から放出されるγ線の一次元的、もしくは二次元的な分布を画像として描記、撮影するγ線放射能分布撮影方法およびγ線放射能分布撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば人体、あるいは原子力プラント建屋の床面などの放射能分布を画像として描記するためにγ線放射能分布撮影装置が用いられている。
従来の半導体方式のγ線検出器アレイを用いたγ線放射能分布撮影装置の例を図３および図４を参照して説明する。
【０００３】
図３において、１は鉛製で、中央部に指向性のある開孔１ａを有するコリメータ、２は前記コリメータ１を取り付けたγ線検出装置で、コリメータ１の開孔１ａに対向して設けられた複数のγ線検出器を配列して構成されるγ線検出器アレイ３を有している。
【０００４】
４はγ線検出器アレイ３の検出信号が入力されるマルチチャンネル信号処理装置、５はマルチチャンネル信号処理装置の出力端に接続されたデータ処理計算機、６はデータ処理計算機に接続され、検出されたγ線の強度分布を一次元的、もしくは二次元的に描記するための表示装置である。
【０００５】
このようなγ線放射能分布撮影装置であると、図示しない放射性物質から矢印Ａに沿って放出されるγ線はコリメータ１の開孔１ａを通過した後、γ線検出器アレイ３のγ線検出器で検出され、マルチチャンネル信号処理装置４により個々のγ線検出器毎の検出回数を計数する。
【０００６】
データ処理計算機５は、マルチチャンネル信号処理装置４により検出されたγ線検出器毎の計数値から、場所毎の放射能強度、すなわちγ線放射能分布を計算し、表示装置６に出力し、表示する。
【０００７】
図４は、γ線検出器アレイ３をγ線の入射方向から見た図で、γ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…が、例えば２０行×１０列に並べられて構成されている。
データ処理計算機５は、例えば２０行×１０列の２００個のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の計数値から、コリメータ１の開孔１ａが大きいことや、γ線の散乱などによるぼやけを取り除いた２０行×１０列の２００個所の放射能強度を、以下のように計算する。
【０００８】
ｉ番目の位置のみに単位強度の放射能がある場合の、ｊ番目のγ線検出器の計数を応答関数Ｒ（ｊ，ｉ）と定義する。
この応答関数は、個々のγ線検出器の感度を含んだものであるためγ線検出器アレイ３固有のものとなるとともに、すべてのケースについての実測か、あるいはシミュレーションやモデル式による計算と個々のγ線検出器の効率測定などが必要となる。
【０００９】
任意の放射能分布を、ｉ番目の位置の放射能強度をＳ（ｉ）としてあらわすと、ｊ番目のγ線検出器の計数Ｄ（ｊ）は下式で表される。
Ｄ＝ＲＳ  …  （１）
ただし、ＤはＤ（ｊ）を元とする列ベクトル、ＲはＲ（ｊ，ｉ）を元とする行列、ＳはＳ（ｉ）を元とする列ベクトルである。
【００１０】
ここで、Ｒは２００行×２００列の正方行列であるため、あらかじめＲの逆行列Ｒ−１を求めておき次式を計算することにより、計数データＤから放射能分布Ｓが求められる。
Ｓ＝Ｒ−１Ｄ        …  （２）
（例えば、特許文献１参照）
【００１１】
コリメータ１の開孔１ａの大きさは、必要な検出感度を得るためと、必要なコリメータの厚さとの比率を充分にとるために、γ線検出器アレイ３の個々のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の大きさより大きくなっている。
【００１２】
γ線検出器アレイ３は、図４に示すごとく撮像面上に半導体検出器からなる複数のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…を並べたものであるが、電荷収集効率の観点から近接した二枚の電極に挟まれた板状の半導体検出器を用い、また、γ線検出効率の観点から距離の短い板厚方向を撮像面内に向けて使用するため、γ線の入射方向から見た個々のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の形状は長方形となっている。
【００１３】
また、隣り合うγ線検出器とγ線検出器との間には、γ線に対して感度がない電極、絶縁体、および若干の隙間があり、また個々のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の感度には個体差がある。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６１−１０２５７９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のγ線放射能分布撮影装置では、γ線の入射方向から見たγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の形状が長方形であるため、γ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の行方向と列方向で位置分解能が異なり、特に長辺方向の位置分解能が大きく劣る欠点がある。
【００１６】
また、個々の隣り合うγ線検出器間にγ線に対して感度がない電極や絶縁体や隙間があるほか、個々のγ線検出器の感度には個体差があるため、感度分布にマダラが生じる。
【００１７】
また、上記（２）式におけるＲ−１の要素には、一般に負の値が含まれる場合がほとんどであるとともに、Ｄは統計的揺らぎなどの誤差を含むため、得られる結果Ｓにも物理的にあり得ない負の値が含まれることがしばしばある。
負の値が含まれると、反動でその周りに逆方向の誤差が連鎖的に生じ、放射能分布上に異常な極大値および極小値が現れ、異常な結果となる。
【００１８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、高分解能が得られ、感度分布のマダラを抑制し、正確なγ線放射能分布撮影の行えるγ線放射能分布撮影方法およびγ線放射能分布撮影装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、放射性物質から放出され、コリメータを通過したγ線の強度を、複数のγ線検出器を配列して構成されるγ線検出器アレイにより検出し、γ線検出器アレイの姿勢を変更して複数回γ線の強度を検出し、これら複数回の検出で得られたデータから放射能分布を撮影することを特徴とする。
【００２０】
また請求項３に記載の発明は、放射性物質から放出されるγ線を通過させる開孔をもったコリメータと、コリメータを通過したγ線を検出する複数のγ線検出器を配列して構成されるγ線検出器アレイと、γ線検出器アレイを、γ線の入射方向に対して直角方向に回転させ、姿勢を変更させる回転駆動機構と、前記異なる姿勢で検出したγ線検出器アレイの複数のデータからγ線放射能分布を計算する信号処理装置とからなることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお以下の実施の形態の説明において、図３および図４に示す従来のものと同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２２】
図１は本発明の第一の実施の形態を示す図で、図１において、図示しない放射性物質から放出されるγ線は従来と同様に、コリメータ１の開孔１ａを通過した後、γ線検出器アレイ３で検出し、マルチチャンネル信号処理装置４により個々のγ線検出器毎の検出回数を計数する。
【００２３】
データ処理計算機５は、マルチチャンネル信号処理装置４により検出されたγ線検出器毎の計数値から、場所毎の放射能強度、すなわちγ線放射能分布を計算し、表示装置６に出力し、表示する。
【００２４】
γ線検出器アレイ３によるγ線の測定は、あらかじめ決められた姿勢を基準に、回転駆動装置８により９０°間隔で、γ線検出器アレイ３を矢印Ａで示すγ線の入射方向に対して直角方向に回転させ、図２の（ａ）〜（ｄ）に示すように姿勢を変更しながら、４回行う。
【００２５】
データ処理計算機５は、姿勢を変えて測定された４回それぞれのγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…毎のデータから、放射能強度、すなわちγ線放射能分布を計算し、表示装置６に出力し、表示する。
【００２６】
データ処理計算機５では、例えば４回×２０行×１０列の延べ８００個のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の計数値から、コリメータ１の開孔１ａが大きいことや、γ線の散乱などによるぼやけを取り除いた２０行×２０列の４００個所の放射能強度を、以下のように計算する。
ｉ番目の位置のみに単位強度の放射能がある場合の、ｋ番目の測定におけるｊ番目のγ線検出器の計数を応答関数Ｒ（２００×ｋ＋ｊ，ｉ）と定義する。
【００２７】
この応答関数は、シミュレーション計算やモデル式などで求めた普遍的な因子Ｆ（２００×ｋ＋ｊ，ｉ）と、個々の検出器の感度の相対値（平均値との比）Ｅ（ｊ）との積であり、次式で表される。
Ｒ（２００×ｋ＋ｊ，ｉ）＝Ｆ（２００×ｋ＋ｊ，ｉ）×Ｅ（ｊ）  …  （３）
【００２８】
任意の放射能分布を、ｉ番目の位置の放射能強度をＳ（ｉ）としてあらわすと、ｋ番目の測定におけるｊ番目の検出器の計数Ｄ（２００×ｋ＋ｊ）は下式で表される。
Ｄ＝ＲＳ  …  （４）
【００２９】
ただし、ＤはＤ（２００×ｋ＋ｊ）を元とする列ベクトル、ＲはＲ（２００×ｋ＋ｊ）を元とする行列、ＳはＳ（ｉ）を元とする列ベクトルである。
しかし、Ｒは正方行列ではないため、計数データＤから（４）式を完全に満たす放射能分布Ｓを求めることはできない。
【００３０】
したがって、最小二乗法によるフィッティング計算により、次式が最小となるＳおよびＥ（Ｅ（ｊ）を元とするベクトル）を求める。
（Ｄ−ＲＳ）（Ｄ−ＲＳ）Ｔ  …  （５）
ただし、ＡＴはＡの転置行列を表す。
【００３１】
ここで、得られたＳの元に負の値が含まれている場合、その元およびその元と同じ列のＲの元を削除し、Ｓの元に負の値が含まれなくなるまで繰り返しフィッティング計算を行う。
【００３２】
このように本実施の形態によれば、γ線検出器アレイ３の姿勢を９０°づつ回転させて測定することにより、個々のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の短辺方向と長辺方向とが交互に入れ替わるため、姿勢を回転して測定したデータを組み合わせることにより、γ線検出器アレイ３のＸ方向とＹ方向のいずれにおいても等しく、高い分解能が得られる。
【００３３】
また、γ線検出器アレイ３の姿勢を１８０°回転することによりγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の隙間等でγ線に対して感度がない部分の位置がずれ、互いに補うことにより感度分布のマダラを抑制し、感度を上げることができる。
【００３４】
さらに、同一位置に対して異なる４つのγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…による測定が行われるため、γ線検出器アレイ３の姿勢を回転して測定したデータを組み合わせることにより、γ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の感度の平均化が図れる。
【００３５】
さらにまた、個々のγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の相対感度の情報も得られるため、このγ線検出器７ａ、７ｂ、７ｃ…の感度の偏差を未定数として最小二乗法で算出することにより応答関数を得るための実測作業を省くことができる。
【００３６】
本発明によるγ線放射能分布撮影方法およびγ線放射能分布撮影装置によれば、γ線検出器の数や配置とは異なる画素の放射能分布を得ることができ、例えばγ線検出器アレイの行数と列数が異なっていても、正方行列の放射能分布を得ることができる。
また、放射能強度が負の値になることを防ぎ、放射能分布上に異常な極大値および極小値が現れるのを防ぐことができる。
【００３７】
なお前記実施の形態の説明においては、γ線検出器アレイ３を９０°づつ回転させ、４箇所においてγ線の強度を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、等間隔の位置であればその他の複数回の検出で得られるデータに基いて放射能分布を撮影するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のγ線放射能分布撮影方法およびγ線放射能分布撮影装置によれば、、高分解能が得られ、感度分布のマダラを抑制し、正確なγ線放射能分布撮影が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態によるγ線放射能分布撮影方法および装置を示す図で（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図２】本発明の第一の実施の形態におけるγ線検出器アレイを示す図で、（ａ）から（ｄ）はそれぞれ９０°づつ回転させて姿勢を変えた状態を示す正面図。
【図３】従来のγ線放射能分布撮影装置を示す図で（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。側面図。
【図４】従来のγ線放射能分布撮影装置におけるγ線検出器アレイを示す正面図。
【符号の説明】
１…コリメータ、１ａ…コリメータの開孔、２…γ線検出装置、３…γ線検出器アレイ、４…マルチチャンネル信号処理装置、５…データ処理計算機、６…表示装置、７ａ、７ｂ、７ｃ…γ線検出器、８…回転駆動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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