(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線量に比例したパルス数を送信する放射線検出部と、この放射線検出部からの受信により前記パルス数に対応する放射線量を表示する放射線量表示部とを備え、前記放射線検出部は、放射線の入射に応じて放射線の入射エネルギと関係のある波高値の信号を出力する放射線検出素子と、この放射線検出素子からの信号の波高値を一定時間間隔でデジタル化するデジタル変換器と、前記波高値をデジタル化した信号からその放射線の入射による放射線量を換算するとともにデジタル化した信号の波形の面積を求める出力換算部と、この出力換算部で求めた伝送すべき放射線量に比例したパルス数を出力するパルス送信部とを有し、放射線の入射エネルギに関連した情報を放射線に有感な素子からの電気信号より求め、放射線の入射により生じる信号の波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により換算する応答関数に従って一定の変換を行う機能を有し、前記放射線量表示部は、それぞれ異なる単位系の放射線量を表示する機能を有することを特徴とする放射線検出・表示装置。
【請求項２】
入射した放射線量に比例したパルス数を送信する放射線検出部と、この放射線検出部からの受信により前記パルス数に対応する放射線量を表示する放射線量表示部とを備え、前記放射線検出部は、放射線の入射に応じて放射線の入射エネルギと関係のある波高値の信号を出力する放射線検出素子と、この放射線検出素子からの信号の波高値を一定時間間隔でデジタル化するデジタル変換器と、前記波高値をデジタル化した信号からその放射線の入射による放射線量を換算するとともにデジタル化した信号の波形をフィルタリングする出力換算部と、この出力換算部で求めた伝送すべき放射線量に比例したパルス数を出力するパルス送信部とを有し、放射線の入射エネルギに関連した情報を放射線に有感な素子からの電気信号より求め、放射線の入射により生じる信号の波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により換算する応答関数に従って一定の変換を行う機能を有し、前記放射線量表示部は、それぞれ異なる単位系の放射線量を表示する機能を有することを特徴とする放射線検出・表示装置。
【請求項３】
パルス送信部は、１回の伝送タイミングにおいて、パルスとして、放射線検出素子からの波高値の信号出力をその波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により換算した値をある一定値で割算した整数分出力し、割算の余りに相当する値を次回以降の伝送タイミングに繰り越すことでパルス数が１以下に相当する放射線量の伝達に対応する機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の放射線検出・表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線検出・表示装置に係り、特に１機種で多種単位の放射線量検出を可能とする放射線検出・表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な放射線検出器および表示装置は、放射線が入射したときに生じる電気信号の波高値がある一定以上の値を超過した場合、波高値によらず１単位の放射線が入射したとみなしていた。このように、電気信号の波高値に関わらずほぼ同じ影響と評価するため、エネルギ毎に放射線量の影響が異なる１ｃｍ線量当量といった放射線量を表す単位を正確に示すため、放射線を減弱させるための物質を検出器の周囲に巻き、そのエネルギに対する表示量の応答性を平坦にするようなハードウェア的な設計を行う必要があった。
【０００３】
また、放射線を表示する量には、シーベルトを単位とする量だけでも周辺線量当量、個人線量当量、実効線量といった種類があり、さらに、吸収線量や照射線量といった単位もあり、各々が比例するわけではなく、放射線エネルギに対する応答が異なるため、これらの量を測定するためには測定対象とする単位の数と同数の放射線検出器を用意する必要があった。
【０００４】
また、一定レベル以下の波高の信号を計数しない機能を有する放射線検出器も開発されているが、ノイズによる信号波高の変動により、計数のしきい値のレベルを安定させることが難しいという面もあった。
【０００５】
なお、最近では電荷量をデジタル化して信号処理の簡素化を図る技術（特開２００１−２４２２５７号公報）、あるいは入力信号の微積分処理により計測の迅速化を図る技術（特開２００１−４７５２号公報）等が提案されているが、前記の難点には必ずしも対応していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来ではエネルギに対する表示量の応答性を平坦にするようなハードウェア的な設計を行う必要があり、また、多種の単位の放射線を１機種で検出ことができず、測定対象とする単位の数と同数の放射線検出器を用意する必要があり、さらにノイズによる信号波高の変動によって計数のしきい値のレベルを安定させることが難しい等の課題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、放射線量を様々な単位に対して１つの検出器で測定可能とし、高精度の伝送が可能な放射線検出・表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、入射した放射線量に比例したパルス数を送信する放射線検出部と、この放射線検出部からの受信により前記パルス数に対応する放射線量を表示する放射線量表示部とを備え、前記放射線検出部は、放射線の入射に応じて放射線の入射エネルギと関係のある波高値の信号を出力する放射線検出素子と、この放射線検出素子からの信号の波高値を一定時間間隔でデジタル化するデジタル変換器と、前記波高値をデジタル化した信号からその放射線の入射による放射線量を換算するとともにデジタル化した信号の波形の面積を求める出力換算部と、この出力換算部で求めた伝送すべき放射線量に比例したパルス数を出力するパルス送信部とを有し、放射線の入射エネルギに関連した情報を放射線に有感な素子からの電気信号より求め、放射線の入射により生じる信号の波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により換算する応答関数に従って一定の変換を行う機能を有し、前記放射線量表示部は、それぞれ異なる単位系の放射線量を表示する機能を有することを特徴とする放射線検出・表示装置を提供する。
【０００９】
請求項２に係る発明では、入射した放射線量に比例したパルス数を送信する放射線検出部と、この放射線検出部からの受信により前記パルス数に対応する放射線量を表示する放射線量表示部とを備え、前記放射線検出部は、放射線の入射に応じて放射線の入射エネルギと関係のある波高値の信号を出力する放射線検出素子と、この放射線検出素子からの信号の波高値を一定時間間隔でデジタル化するデジタル変換器と、前記波高値をデジタル化した信号からその放射線の入射による放射線量を換算するとともにデジタル化した信号の波形をフィルタリングする出力換算部と、この出力換算部で求めた伝送すべき放射線量に比例したパルス数を出力するパルス送信部とを有し、放射線の入射エネルギに関連した情報を放射線に有感な素子からの電気信号より求め、放射線の入射により生じる信号の波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により換算する応答関数に従って一定の変換を行う機能を有し、前記放射線量表示部は、それぞれ異なる単位系の放射線量を表示する機能を有することを特徴とする放射線検出・表示装置を提供する。
【００１０】
請求項３に係る発明では、パルス送信部は、１回の伝送タイミングにおいて、パルスとして、放射線検出素子からの波高値の信号出力をその波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により換算した値をある一定値で割算した整数分出力し、割算の余りに相当する値を次回以降の伝送タイミングに繰り越すことでパルス数が１以下に相当する放射線量の伝達に対応する機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の放射線検出・表示装置を提供する。
【００１２】
なお、本発明では以下の態様が可能である。すなわち、放射線検出部を、放射線の入射に応じて放射線の入射エネルギと関係のある波高値の信号を出力する放射線検出素子と波高値からその放射線の入射による放射線量を換算し、放射線量を求める回路からなる出力換算部、および、出力換算部からもとめた伝送すべき放射線量に比例したパルス数を出力するパルス送信部を備えた構成とする。
【００１３】
また、放射線検出素子からの信号の波高値を一定時間間隔でデジタル化し、波形の形を数値として求める。
【００１４】
放射線検出部の出力換算部において求めたデジタル化した信号の波形を利用することによって放射線に由来する信号を強調、演算、選択し、放射線量を高精度に測定する。すなわち、放射線検出部の出力換算部において求めたデジタル化した信号の波形をフィルタリングすることによって放射線に由来する信号を強調し、放射線量を高精度に測定する。放射線検出部の出力換算部において求めたデジタル化した信号の波形の面積を求め、その値を波高値の変わりに使うことで放射線量を高精度に測定する。デジタル化した信号の波形の面積を取得する際に、波高値が一定値を超える前のデータを、面積を計算する際に足しあわせるとともに、さらにその前の波高値をゼロ点として、その分を差し引く。デジタル信号演算時のゼロ点として、面積を求める部分以前のデータ長が２のｎ乗個（ｎは任意の整数）のデータの和をｎビット右シフトさせる演算により求まる値を使用する。放射線検出部の出力換算部において求めたデジタル化した信号の波形を、信号とノイズの成分とを識別することを通じて放射線量を高精度に測定する。
【００１５】
さらに、本発明では、放射線検出部の出力換算部において、放射線の入射により生じる信号の波高値と、その波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により、出力換算をすることによって、放射線の量を求めることができる。すなわち、放射線検出部の出力換算部において、放射線の入射により生じる信号の波高値と、その波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数により、出力換算をすることによって放射線の量を求める。また、放射線検出部の換算係数に関する処理を並行して複数の換算係数に関して行うことで、放射線量を異なる単位で同時に表示することができるようにする。
【００１６】
さらにまた、放射線量表示部が、放射線検出部の出力を受けるパルス計数回路、時定数変更回路、出力換算回路、放射線量表示器からなるものとする。そして放射線量表示部において放射線検出部からのパルスの計数を行う際に時間毎の減衰を定める時定数を過去の履歴を利用して求めることで、低計数率の場合においても十分な計数精度を有し、また、高計数率の場合においては高い応答速度を保持するようにする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線検出・表示装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は放射線検出・表示装置の全体構成を示す概略図であり、図２は図１に示した放射線検出部の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。図３は、図２に示した放射線検出部の作用説明図であり、図４は図１に示した放射線量表示部の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の放射線検出・表示装置は、入射した放射線量に比例したパルス数を送信する放射線検出部１と、この放射線検出部１からの受信によりパルス数に対応する放射線量を表示する複数の放射線量表示部２（２ａ，２ｂ，…２ｎ）とを備えている。放射線検出部１は、放射線の入射エネルギに関連した情報を放射線に有感な素子からの電気信号より求め、事前に設定されている応答関数に従って一定の変換を行う機能を有する。また、放射線量表示部２は、それぞれ異なる単位系の放射線量を放射線検出部１から離れた位置において表示する機能を有する。
【００１９】
放射線検出部１は、具体的には図２に示すように、入射した放射線量に比例したパルス数を送信する手段として、放射線の入射に応じて放射線の入射エネルギと関係のある波高値の信号を出力する放射線検出素子３と、この放射線検出素子３から信号を取込んで波高値を一定時間毎に数値化するデジタル変換器４と、このデジタル変換器４から出力される過去Ｎ回分の値を保持するバッファ５と、過去Ｎ回分から予め定められたＭ回分加算し、面積を算出する加算部６とを有する。加算部６は、デジタル変換器４に接続されたスタート信号発生部７から、デジタル変換値が一定値を超えていた場合のスタート指令により起動する。
【００２０】
加算部６には、それぞれ異なる単位系に対応する放射線量を求めるための複数の出力換算部８（８ａ，８ｂ，…８ｎ）が接続されている。これらの出力換算部８は、それぞれ換算回路９ａ…９ｎ、カウンタ１０ａ…１０ｎ、パルス出力部１１ａ…１１ｎにより構成されている。換算回路９ａ…９ｎでは、加算部６から入力された加算値の値をもとに換算値が求められ、カウンタ１０ａ…１０ｎでは、換算値の加算が行われる。パルス出力部１１ａ…１１ｎでは、カウンタ１０ａ…１０ｎにカウントがある限り、一定幅のパルスを出力し、一つのパルスを出力する毎にカウンタ１０ａ…１０ｎからｐカウントだけ引き去る。
【００２１】
そして、出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎの各パルス出力部１１ａ…１１ｎに、それぞれパルス送信部１２ａ，１２ｂ，…１２ｎが接続され、出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎで求められた伝送すべき放射線量がパルス数に変換された状態でパルス送信部１２ａ，１２ｂ，…１２ｎから、図１に示した放射線量表示部２ａ，２ｂ，…２ｎにそれぞれ送信されるようになっている。
【００２２】
ここで出力されるパルスについては、十分な波高値のある矩形波など、ノイズの混入しにくい出力とすることにより、放射線量表示部２ａ，２ｂ，…２ｎへの伝送線は簡便なもので済む。
【００２３】
また、放射線検出部１のパルス送信部１２ａ，１２ｂ，…１２ｎにおける信号を伝送する際に、パルスとしてセンサの出力を換算した値をある一定値で割算した整数分出力し、その割算の余りに相当する値を次回以降の伝送タイミングに繰り越すことで、パルス数で１以下に相当する放射線量の伝達を行い、測定、伝送可能な放射線量の範囲を広げることができる。
【００２４】
さらに、放射線検出部１の出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎにおいて、放射線検出素子３からの信号の波高値を一定時間間隔でデジタル化し、波形の形を数値として求め、これをもとに放射線の出力値を求めることで高精度な放射線の測定を行うことができる。
【００２５】
さらにまた、放射線検出部１出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎにおいて求めたデジタル化した信号の波形を、信号の波形をフィルタリングすること、例えば、高速フーリエ変換を通じて、放射線の入射による周波数成分を強調し、他の周波数成分を減弱させることができるので、これにより放射線量を高精度に測定することができる。
【００２６】
また、放射線検出部１の出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎにおいて求めたデジタル化した信号の波形より、放射線の放射線検出素子３内における相互作用の様子を識別し、その相互作用に基づく放射線量に与える影響を補正することによって放射線量を高精度に測定することができる。
【００２７】
図３は、このような放射線検出部１の出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎにおける作用を詳細に示している。この図３の上部にはデジタル変換器４への入力波形Ａが示され、その下部にはデジタル変換後の値Ｂが示されている。
【００２８】
本実施形態では、まず放射線検出部１の出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎにおいて求めたデジタル化した信号の波形Ｂの面積を求め、その値を波高値のかわりに使うことで放射線量を高精度に測定するものである。すなわち、図３に示すように、デジタル化した信号の波形Ｂの面積を取得する際に、波高値が一定値を超える前のデータＮｏｓを、面積を取得する際に足しあわせるとともに、さらにその前のデータの波高値をゼロ点として、その分を差し引くものである。
【００２９】
このデジタル信号演算の際のゼロ点を求める際には、図３における面積を求める部分以前のデータ長ＮＭを２のｎ乗個（ｎは任意の整数）とし、それらのデータの和をｎビット右シフトさせる演算により求まる値をゼロ点として使用する。このように、放射線検出部１の出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎにおいて、放射線の入射により生じる信号の波高値と、その波高値のときの放射線量に相当する値との関係より求めた換算係数を使用して出力換算をすることにより、放射線の量を求める。
【００３０】
また、放射線検出部１の出力換算部８ａ，８ｂ，…８ｎにおいて求めたデジタル化した信号の波形を、信号とノイズの成分とを識別すること、例えば放射線の入射による波形とノイズによる波形といずれに近い波形かの比較処理を通じて波形を弁別する。これにより、放射線量を高精度に測定することが可能となる。また、放射線検出部１の換算係数に関する処理を並行して複数の換算係数に関して行うことにより、放射線量を異なる単位で同時に表示することができる。
【００３１】
図４は、放射線量表示部２の構成を詳細に示している。この図４に示すように放射線量表示部２は、パルス計数回路１３、重み付け計算回路１４、時定数変更回路１５、出力換算回路１６および放射線量表示器１７等により構成されている。
【００３２】
そして、パルス計数回路１３の値（Ｎｎｅｗ）が大きいときには、時定数変更回路１５の値（α）を大きくし、パルス計数回路１３の値（Ｎｎｅｗ）が小さいときには、時定数変更回路１５の値（α）を小さくする。ただし、０＜α≦１とする。このとき、重み付け計算回路１４の値Ｎｐを、
【数１】
0004167826.tif 000002
として求め、以下のブロックである出力換算回路１６、放射線量表示器１７へと伝達する。
【００３３】
このように、放射線量表示部２においては、放射線検出部からのパルスの計数を行う際に、時間毎の減衰を定める時定数を過去の計数の履歴を利用して、計数が大きい際には時定数を小さく、計数が少ない際には時定数を大きくし、過去の計数による影響を低計数率時においては大きく、高計数率時には小さく取り入れる。また、余り処理の結果も含める。このような計数により、低計数率の場合においても十分な計数精度を有し、また、高計数率の場合においては高い応答速度を保持するものとすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、放射線量を様々な単位に対して１つの検出器で測定可能となり、高精度な伝送を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による放射線検出・表示装置の全体構成を示す概略図。
【図２】図１に示した放射線検出部の具体的な構成例を示す機能ブロック図。
【図３】図２に示した放射線検出部の作用説明図。
【図４】図１に示した放射線量表示部の具体的な構成例を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１  放射線検出部１
２（２ａ，２ｂ，…２ｎ）  放射線量表示部
３  放射線検出素子
４  デジタル変換器
５  バッファ
６  加算部
７  スタート信号発生部
８（８ａ，８ｂ，…８ｎ）  出力換算部
９ａ…９ｎ  換算回路
１０ａ…１０ｎ  カウンタ
１１ａ…１１ｎ  パルス出力部
１２ａ，１２ｂ，…１２ｎ  パルス送信部
１３  パルス計数回路
１４  重み付け計算回路
１５  時定数変更回路
１６  出力換算回路
１７  放射線量表示器
【図１】
0004167826.tif 000003
【図２】
0004167826.tif 000004
【図３】
0004167826.tif 000005
【図４】
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