JP6301745B2 - Muon trajectory detector and muon trajectory detection method - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、宇宙線ミュオンの飛行軌跡を検出するミュオン軌跡検出技術に関する。   Embodiments described herein relate generally to a muon trajectory detection technique for detecting a flight trajectory of a cosmic ray muon.

構造物内部をイメージングする技術として、地表に到達するミュオンを観測して内部を透視する技術が知られている。この技術は、例えば火山またはピラミッドなどの大型で内部への立ち入りが困難なものに対して好適に利用されてきた。   As a technique for imaging the inside of a structure, a technique for observing a muon reaching the ground surface and seeing through the inside is known. This technique has been suitably used for large-sized things that are difficult to enter, such as volcanoes or pyramids.

ミュオンを用いて構造物の内部を透視する方法として、ミュオンの粒子束の減衰を測定する透過法やミュオンのクーロン多重散乱角を測定する散乱法が知られている。また、散乱法においては、クーロン多重散乱による軌跡の変位を測定する変位法も知られている。   As a method for seeing through the inside of a structure using a muon, there are known a transmission method for measuring the attenuation of a muon particle bundle and a scattering method for measuring a muon's Coulomb multiple scattering angle. As a scattering method, a displacement method for measuring the displacement of a locus due to Coulomb multiple scattering is also known.

ミュオンによる透視技術では、透視の対象となる構造物にミュオン軌跡検出器が外設される。そして、この検出器によりミュオンの飛行軌跡を検出して、軌跡を解析することで構造物内部のイメージングが行われる。   In the muon fluoroscopy technique, a muon trajectory detector is externally provided on a structure to be fluoroscopically targeted. The detector detects the flight trajectory of muon and analyzes the trajectory, thereby imaging the inside of the structure.

一般的なミュオン軌跡検出器は、ドリフトガスが封入されたドリフトチューブを多層に配列して構成されている。
ドリフトチューブは、その中心に陽極ワイヤが張られており、ミュオンのような荷電粒子がドリフトチューブ内を通過すると内部に封入されているガスが電離されて電子が発生する。この発生した電子が、陽極ワイヤに到達することでミュオンの通過が検出される。
A general muon locus detector is configured by arranging a plurality of drift tubes filled with drift gas in multiple layers.
The drift tube has an anode wire at its center. When charged particles such as muons pass through the drift tube, the gas enclosed inside is ionized to generate electrons. When the generated electrons reach the anode wire, the passage of the muon is detected.

そして、電子が陽極ワイヤに到達するまでのドリフト時間からドリフト半径(陽極ワイヤからの距離)を換算することが可能であり、検出器の大きさ以下の精度で通過位置を測定することが可能となる。   The drift radius (distance from the anode wire) can be converted from the drift time until the electrons reach the anode wire, and the passing position can be measured with an accuracy less than the size of the detector. Become.

特開2012−501450号公報JP 2012-501450 A

ところで、ミュオンの通過位置を検出可能なミュオン検出器を用いてミュオンの飛行軌跡を導出するためには、一定時間内に複数の検出器で同時に発生した検出信号を1つの検出イベントとして測定する必要がある。   By the way, in order to derive a muon flight trajectory using a muon detector capable of detecting a muon passage position, it is necessary to measure detection signals generated simultaneously by a plurality of detectors within a certain time as one detection event. There is.

しかし、ミュオン検出器は、ミュオンだけでなくガンマ線等の放射線に対しても感度を有しているため、高い放射線環境下では、ガンマ線による検出信号とミュオンによる検出信号とが混在し、同一のミュオンによる検出イベントを正確に測定することが困難であった。   However, since muon detectors are sensitive not only to muons but also to radiation such as gamma rays, detection signals based on gamma rays and detection signals based on muons are mixed in a high radiation environment. It was difficult to accurately measure the detection event.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、高い放射線環境下であっても、同一のミュオンによる検出イベントを正確に測定してミュオンの飛行軌跡を導出することが可能なミュオン軌跡検出技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and even in a high radiation environment, a muon trajectory that can accurately detect a detection event by the same muon and derive a flight trajectory of the muon. It aims to provide detection technology.

本発明の実施形態に係るミュオン軌跡検出器において、少なくとも3層以上に配置された複数のミュオン検出器のいずれかがミュオンの通過を検出して出力した検出信号に基づいて前記検出信号の測定を測定部に開始させる測定開始制御部と、測定の開始後に、設定されたリセット時間内に前記検出信号が出力されない場合には測定をリセットさせる一方、出力される場合には同一の前記ミュオンによる検出イベントとして識別するために設定されるゲート時間の間、前記検出信号の測定を前記測定部に実行させる測定終了制御部と、前記検出イベントのそれぞれに対して、前記ゲート時間内に測定された前記検出信号に基づいて求めた前記ミュオン検出器それぞれの通過位置から前記ミュオンの飛行軌跡を導出する軌跡導出部と、を備えて、前記リセット時間は、1つの前記ミュオンが前記ミュオン検出器のそれぞれに入射した際に、各ミュオン検出器の前記検出信号における検出時間差に基づいて設定される、ことを特徴とする。 In the muon trajectory detector according to the embodiment of the present invention, the detection signal is measured based on a detection signal output by detecting the passage of the muon by any one of a plurality of muon detectors arranged in at least three layers. A measurement start control unit to be started by the measurement unit, and after the start of measurement, if the detection signal is not output within the set reset time, the measurement is reset, and if it is output, detection by the same muon is performed. A measurement end control unit that causes the measurement unit to perform measurement of the detection signal during a gate time set to identify as an event, and the measurement measured within the gate time for each of the detection events equipped with a trajectory deriving section for deriving a flight trajectory of the muons from each of passing positions the muons detector, which has been calculated based on the detection signal The reset time, when one of the muons incident on each of the muons detector is set based on the detected time difference in the detection signals of the muon detector, it is characterized.

本発明の実施形態に係るミュオン軌跡検出方法において、少なくとも3層以上に配置された複数のミュオン検出器のいずれかがミュオンの通過を検出して出力する検出信号に基づいて前記検出信号の測定を測定部に開始させるステップと、測定の開始後に、設定されたリセット時間内に前記検出信号が出力されない場合には測定をリセットさせる一方、出力される場合には同一の前記ミュオンによる検出イベントとして識別するために設定されるゲート時間の間、前記検出信号の測定を前記測定部に実行させるステップと、前記ゲート時間に基づいて識別された前記検出イベントのそれぞれに対して、前記ゲート時間内に測定された前記検出信号に基づいて求めた前記ミュオン検出器それぞれの通過位置から前記ミュオンの飛行軌跡を導出するステップと、を含み、前記リセット時間は、1つの前記ミュオンが前記ミュオン検出器のそれぞれに入射した際に、各ミュオン検出器の前記検出信号における検出時間差に基づいて設定される、ことを特徴とする。 In the muon locus detection method according to the embodiment of the present invention, the detection signal is measured based on a detection signal output by detecting the passage of a muon from any of a plurality of muon detectors arranged in at least three layers. When the detection signal is not output within the set reset time after the start of the measurement, the measurement is reset if the detection signal is not output within the set reset time. Measuring the detection signal during the gate time set to perform measurement within the gate time for each of the detection events identified based on the gate time; The muon flight trajectory is derived from the passing positions of the muon detectors obtained based on the detected signals. Viewed including the steps, wherein the reset time, wherein when one of the muons incident on each of the muons detector is set based on the detected time difference in the detection signals of the muon detector, that And

本発明の実施形態により、高い放射線環境下であっても、同一のミュオンによる検出イベントを正確に測定してミュオンの飛行軌跡を導出することが可能なミュオン軌跡検出技術が提供される。   The embodiment of the present invention provides a muon trajectory detection technique that can accurately detect a detection event caused by the same muon and derive a flight trajectory of the muon even in a high radiation environment.

第1実施形態に係るミュオン軌跡検出器の構成図。The block diagram of the muon locus detector which concerns on 1st Embodiment. ミュオン検出器にシンチレータ検出器を用いた場合のミュオン通過検出部の配置例。An arrangement example of a muon passage detector when a scintillator detector is used as the muon detector. ミュオン検出器にドリフトチューブを用いた場合のミュオン通過検出部の配置例。An arrangement example of a muon passage detector when a drift tube is used as a muon detector. (A)ゲート時間を固定した場合における、ゲート時間とミュオンによる検出信号との関係を示すタイミングチャート、(B)ゲート時間を固定した場合において、ガンマ線を起因とする検出信号が出力された場合における、ゲート時間とミュオンによる検出信号との関係を示すタイミングチャート。(A) Timing chart showing the relationship between the gate time and the detection signal by muon when the gate time is fixed, and (B) When the detection signal due to gamma rays is output when the gate time is fixed. The timing chart which shows the relationship between the gate time and the detection signal by muon. 本実施形態に係るゲート時間とミュオンによる検出信号との関係を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the relationship between the gate time which concerns on this embodiment, and the detection signal by muon. (A)ミュオンによる検出イベントの一例を示す説明図、(B)ガンマ線等のミュオン以外による検出イベントの一例を示す説明図。(A) Explanatory drawing which shows an example of the detection event by muon, (B) Explanatory drawing which shows an example of the detection event other than muons, such as a gamma ray. 本実施形態に適用されるノイズ除去部の構成図。The block diagram of the noise removal part applied to this embodiment. 本実施形態に適用されるノイズ除去部の変形例を示す構成図。The block diagram which shows the modification of the noise removal part applied to this embodiment. 第1実施形態に係るミュオン軌跡検出器の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the muon locus detector which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るミュオン軌跡検出器の構成図。The block diagram of the muon locus detector which concerns on 2nd Embodiment. パターン一致評価部による照合の方法を説明する図。The figure explaining the method of collation by a pattern matching evaluation part. 第2実施形態に係るミュオン軌跡検出器の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the muon locus detector which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係るミュオン軌跡検出器10は、複数層に(好ましくは少なくとも3層以上)配置された複数のミュオン検出器のいずれかがミュオンの通過を検出して出力した検出信号に基づいて検出信号の測定を測定部12に開始させる測定開始制御部14と、測定の開始後に、設定されたリセット時間内に検出信号が出力されない場合には測定をリセットさせる一方、出力される場合には同一のミュオンによる検出イベントとして識別するために設定されるゲート時間の間、検出信号の測定を測定部12に実行させる測定終了制御部15と、検出イベントのそれぞれに対して、ゲート時間内に測定された検出信号に基づいて求めたミュオン検出器それぞれの通過位置からミュオンの飛行軌跡を導出する軌跡導出部20と、を備えている。
Hereinafter, this embodiment is described based on an accompanying drawing.
As shown in FIG. 1, the muon locus detector 10 according to the first embodiment is configured such that any of a plurality of muon detectors arranged in a plurality of layers (preferably at least three layers) detects the passage of a muon. A measurement start control unit 14 that causes the measurement unit 12 to start measurement of the detection signal based on the output detection signal, and resets the measurement when the detection signal is not output within the set reset time after the measurement starts. A measurement end control unit 15 that causes the measurement unit 12 to perform measurement of a detection signal during a gate time set to be identified as a detection event by the same muon when output, and for each detection event The trajectory deriving unit 20 derives the flight trajectory of the muon from the passing positions of the muon detectors obtained based on the detection signal measured within the gate time. , And a.

ミュオン通過検出部11は、ミュオンを検出可能なミュオン検出器を複数配列させて、複数層、好ましくは少なくとも3層以上に配置させたものである。ここで、ミュオン検出器の1層は、それぞれ、互いに並列に配列された複数のミュオン検出器の列で構成されるミュオン検出器の群を指す。   The muon passage detection unit 11 is configured by arranging a plurality of muon detectors capable of detecting muons and arranging them in a plurality of layers, preferably at least three layers. Here, one layer of muon detectors refers to a group of muon detectors each composed of a row of a plurality of muon detectors arranged in parallel to each other.

ミュオン検出器のそれぞれは、ミュオンの通過を検出した際に検出信号を出力する。この検出信号には、ミュオン検出器を相互に識別するための検出器番号、検出された時刻情報等の検出器内におけるミュオンの通過位置を特定するために必要な情報が含まれる。   Each of the muon detectors outputs a detection signal when the passage of the muon is detected. This detection signal includes information necessary for specifying the passing position of the muon in the detector, such as a detector number for mutually identifying the muon detectors and detected time information.

ミュオン検出器として、ミュオンによって発光するシンチレータ材を長尺状にして、光信号を検出するシンチレータ検出器や電離ガスを内部に封入して、ミュオンによってガスから電離された電子を電気信号として検出するドリフトチューブ等が例示される。このように、ミュオン検出器はそれぞれ長手方向に延びる形状となっていることから、ミュオン検出器の1層は、長手方向と直交する方向に互いに並列に配列された複数のミュオン検出器の群により平面状に構成される。   As a muon detector, the scintillator material that emits light by muon is elongated, and a scintillator detector that detects optical signals and ionized gas are enclosed inside, and electrons ionized from the gas by muon are detected as electrical signals. Examples include a drift tube. Thus, since each muon detector has a shape extending in the longitudinal direction, one layer of the muon detector is formed by a group of a plurality of muon detectors arranged in parallel in a direction orthogonal to the longitudinal direction. It is configured in a planar shape.

図2は、ミュオン検出器にシンチレータ検出器(21a、21b)を用いた場合のミュオン通過検出部11の配置例を示している。   FIG. 2 shows an arrangement example of the muon passage detector 11 when scintillator detectors (21a, 21b) are used as the muon detector.

それぞれがY方向を長手方向として延びX方向に複数が互いに並列に配列されたシンチレータ検出器21aとそれぞれX方向を長手方向として延びY方向に複数が互いに並列に配列されたシンチレータ検出器21bとがそれぞれ3層に配置されている。これにより、X方向及びY方向におけるミュオンの通過位置を求めることが可能となる。   A scintillator detector 21a, each extending in the Y direction as a longitudinal direction, and a plurality of scintillator detectors 21b arranged in parallel in the X direction, and a scintillator detector 21b, each extending in the X direction as a longitudinal direction and arranged in parallel in the Y direction. Each is arranged in three layers. This makes it possible to obtain the muon passage positions in the X and Y directions.

図3は、ミュオン検出器にドリフトチューブ(22a、22b)を適用した場合のミュオン通過検出部11の配置例を示している。   FIG. 3 shows an arrangement example of the muon passage detection unit 11 when the drift tube (22a, 22b) is applied to the muon detector.

それぞれがY方向を長手方向として延びX方向に複数が互いに並列に配列されたドリフトチューブ22aの層を6層とそれぞれがX方向を長手方向として延びY方向に複数が互いに並列に配列されたドリフトチューブ22bの層を6層とで合計12層に配置されている。このようにドリフトチューブ22を組み合わせて積層することにより、ミュオンの軌跡が3次元的に検出可能となる。   6 layers of drift tubes 22a each extending in the Y direction as a longitudinal direction and plurally arranged in parallel in the X direction, and drifts each extending in the Y direction as a longitudinal direction and drifting in the Y direction. The tube 22b is arranged in a total of 12 layers including 6 layers. Thus, by stacking the drift tubes 22 in combination, the muon trajectory can be detected three-dimensionally.

なお、図2および図3において、ミュオン検出器をX方向、Y方向にそれぞれ3層や6層配置する例を示しているが、本実施の形態は最低限2層(複数層)のミュオン検出器を備えるミュオン軌跡検出器10あるいはミュオン軌跡検出方法に適用可能である。   2 and 3, an example is shown in which three or six muon detectors are arranged in the X direction and the Y direction, respectively, but in this embodiment, at least two layers (multiple layers) of muon detection are shown. The present invention can be applied to the muon trajectory detector 10 or the muon trajectory detection method including the device.

測定部12は、ミュオン通過検出部11から出力される検出信号を測定するものである。測定部12において設定されるゲート信号が切り替えられることにより、測定の開始及び終了が制御される。ゲート信号がONのときに測定が実行される一方、ゲート信号がOFFのときには測定は実行されない。   The measurement unit 12 measures the detection signal output from the muon passage detection unit 11. The start and end of the measurement are controlled by switching the gate signal set in the measurement unit 12. Measurement is performed when the gate signal is ON, while measurement is not performed when the gate signal is OFF.

OR信号生成部13は、ミュオン通過検出部11に接続されており、ミュオン通過検出部11を構成する複数のミュオン検出器のいずれか1つから検出信号が出力された際に、成立信号を測定開始制御部14に出力する。   The OR signal generation unit 13 is connected to the muon passage detection unit 11 and measures the establishment signal when a detection signal is output from any one of a plurality of muon detectors constituting the muon passage detection unit 11. Output to the start control unit 14.

測定開始制御部14は、OR信号生成部13から成立信号を入力したときに、測定部12のゲート信号をOFFからONに切り替えて、検出信号の測定を測定部12に開始させる。   When the establishment signal is input from the OR signal generation unit 13, the measurement start control unit 14 switches the gate signal of the measurement unit 12 from OFF to ON, and causes the measurement unit 12 to start measuring the detection signal.

ゲート時間設定部16は、同一のミュオンによる検出イベントを識別するためのゲート時間が設定される。   The gate time setting unit 16 sets a gate time for identifying detection events due to the same muon.

ゲート時間は、1つのミュオンがミュオン通過検出部11に入射した際に、入射から出射までに検出されうる最大の時間差が設定される。ミュオン検出器にドリフトチューブを適用した場合には、ミュオンがドリフトチューブに入射した瞬間から検出されるまでのドリフト時間(数100nsec〜数μsec)に基づいてゲート時間が算出され設定される。なお、ゲート時間は、ミュオンのエネルギーやミュオン通過検出部11の構成、大きさ等に合わせて適宜変更される。   The gate time is set to the maximum time difference that can be detected from incident to emission when one muon enters the muon passage detector 11. When the drift tube is applied to the muon detector, the gate time is calculated and set based on the drift time (several hundred nsec to several μsec) from the moment when the muon is incident on the drift tube. Note that the gate time is appropriately changed according to the energy of the muon, the configuration and size of the muon passage detection unit 11, and the like.

リセット時間設定部17は、連続して検出信号が出力されない場合に測定をリセットするためのリセット時間が設定される。リセット時間は、1つのミュオンがミュオン通過検出部11に入射した際に、各ミュオン検出器の検出信号における検出時間差(タイムラグ)の分布の最大値あるいは平均値等が設定される。ミュオンのように複数のミュオン検出器で同時に検出される場合は、各ミュオン検出器の検出信号における検出時間差は、ゲート時間に比べて非常に短くなる。   The reset time setting unit 17 sets a reset time for resetting the measurement when the detection signal is not continuously output. As the reset time, when one muon enters the muon passage detection unit 11, a maximum value or an average value of a distribution of detection time differences (time lag) in detection signals of the muon detectors is set. When the detection is simultaneously performed by a plurality of muon detectors such as a muon, the detection time difference in the detection signal of each muon detector is very short compared to the gate time.

例えば、図3に示すようなφ50mmのドリフトチューブを6層並べた構成をとった場合、ドリフト時間750nsecの条件で動作した場合であってもタイムラグの平均値は約150nsecであり、最大でも300nsec程度の時間差となる。なお、リセット時間は、ゲート時間と同様に、ミュオンのエネルギーやミュオン通過検出部11の構成、大きさ等に合わせて適宜変更される。   For example, when a structure in which six drift tubes having a diameter of 50 mm as shown in FIG. Time difference. Note that the reset time is appropriately changed according to the muon energy, the configuration and size of the muon passage detection unit 11, and the like, similarly to the gate time.

測定終了制御部15は、ゲート時間設定部16及びリセット時間設定部17のそれぞれからゲート時間及びリセット時間を入力する。   The measurement end control unit 15 inputs the gate time and the reset time from the gate time setting unit 16 and the reset time setting unit 17, respectively.

測定終了制御部15は、測定の開始後に、リセット時間内にミュオン通過検出部11から検出信号が出力されない場合には、測定部12のゲート信号をONからOFFに切り替えて、測定部12での測定をリセットさせる。   If the detection signal is not output from the muon passage detection unit 11 within the reset time after the measurement is started, the measurement end control unit 15 switches the gate signal of the measurement unit 12 from ON to OFF, so that the measurement unit 12 Reset the measurement.

一方、リセット時間内にミュオン通過検出部11から検出信号が出力される場合には、ゲート信号のON状態を維持して、ゲート時間の間、検出信号の測定を測定部12に実行させる。そして、ゲート時間が経過したときに、測定部12のゲート信号をONからOFFに切り替えて、測定部12での測定を終了させる。   On the other hand, when the detection signal is output from the muon passage detection unit 11 within the reset time, the ON state of the gate signal is maintained, and the measurement signal is measured by the measurement unit 12 during the gate time. And when gate time passes, the gate signal of the measurement part 12 is switched from ON to OFF, and the measurement in the measurement part 12 is complete | finished.

ここで、リセット時間を設ける効果について、リセット時間を設けずゲート時間を固定した場合の比較例を示しつつ具体的に説明する。   Here, the effect of providing the reset time will be specifically described with reference to a comparative example when the gate time is fixed without providing the reset time.

図4(A)は、ゲート時間を固定した場合において、ゲート信号とミュオンの通過による検出信号s〜sとのタイミングチャートを示したものである。 FIG. 4A shows a timing chart of the detection signal s 1 to s 3 due to the passage of the gate signal and the muon when the gate time is fixed.

検出信号sが出力されたタイミングで、ゲート信号がONに切り替えられて測定が開始される。ミュオンの通過による検出信号s、sはタイムラグ無く検出されるため、ゲート時間内に検出信号s〜sは測定される。 In the detection signal s 1 is output timing, measurement is started the gate signal is switched to ON. Since the detection signals s 2 and s 3 due to the passage of the muon are detected without a time lag, the detection signals s 1 to s 3 are measured within the gate time.

一方、図4(B)は、ゲート時間を固定した場合において、ゲート信号とガンマ線に起因による検出信号tが検出された後にミュオンの通過によって検出される検出信号s〜sとのタイミングチャートを示したものである。 On the other hand, FIG. 4B shows the timing of the detection signals s 1 to s 3 detected by the passage of the muon after the detection signal t 1 due to the gate signal and gamma rays is detected when the gate time is fixed. A chart is shown.

検出信号tが出力されたタイミングで、ゲート信号がONに切り替えられて測定が開始される。そして、時間差があった後に、ミュオンの通過による検出信号s〜sが出力されるため、検出信号sの測定中にゲート信号がOFFになり測定が終了する。このため、ゲート時間内に検出信号s〜sを正確に測定することができない。 In the detection signal t 1 is output timing, measurement is started the gate signal is switched to ON. Then, after the time difference exists, the detection signals s 1 to s 3 due to the passage of the muon are output, so that the gate signal is turned off during the measurement of the detection signal s 2 and the measurement ends. For this reason, the detection signals s 1 to s 3 cannot be accurately measured within the gate time.

このように、ゲート時間を固定した場合、ガンマ線に起因による検出信号によって測定が開始してしまうと、ミュオンの通過による検出信号はゲート時間内で正しく測定することができないおそれがある。そして、ゲート時間内にミュオンの通過により検出される検出信号を正確に測定することができなければ、ミュオンの軌跡を導出することはできない。   As described above, when the gate time is fixed, if the measurement is started by the detection signal due to the gamma ray, the detection signal due to the passage of the muon may not be correctly measured within the gate time. If the detection signal detected by the passage of the muon cannot be accurately measured within the gate time, the muon trajectory cannot be derived.

図5は、本実施形態に係るゲート信号とミュオンの通過による検出信号s〜sとのタイミングチャートを示したものである。 FIG. 5 shows a timing chart of the gate signal and the detection signals s 1 to s 3 due to the passage of the muon according to the present embodiment.

検出信号tが出力されたタイミングで、ゲート信号がONに切り替えられて測定が開始される。ガンマ線による検出信号tが出力された後、リセット時間内に継続の検出信号が出力されないため、ゲート信号がOFFに切り替えられて測定がリセットされる。 In the detection signal t 1 is output timing, measurement is started the gate signal is switched to ON. After detection signal t 1 by gamma rays is output, since the detection signal of the continuity within the reset time is not outputted, the gate signal is measured is switched to OFF is reset.

ガンマ線起因による検出信号は、イベントレートにのみ依存するため、例えば1M(count/sec)の高レートのイベントであっても1usecに1イベント程度となる。つまり、短い間隔でガンマ線起因による検出信号が出力される可能性は低いため、リセット時間を設けることにより、ガンマ線起因による検出信号が発生した際には測定をリセットすることができる。   Since the detection signal due to the gamma ray depends only on the event rate, for example, even a high-rate event of 1 M (count / sec) is about one event per 1 usec. In other words, since it is unlikely that a detection signal due to gamma rays is output at short intervals, by providing a reset time, measurement can be reset when a detection signal due to gamma rays occurs.

そして、ミュオンによる検出信号sが出力された際にゲートがOFFからONに切り替えられて測定が開始される。ミュオンの通過による検出信号sはタイムラグ無くリセット時間内に検出されるため、リセットされること無くゲート時間が経過するまで測定が実行される。このため、ゲート時間内に検出信号s〜sは正確に測定することができる。 Then, measurement is started by the gate is switched from OFF to ON when the detection signal s 1 by the muon is output. Since the detection signal s 2 due to the passage of the muon is detected within a time lag no reset time, measurement is performed until after the gate time without being reset. For this reason, the detection signals s 1 to s 3 can be accurately measured within the gate time.

このように、ゲート時間を固定しないで、リセット時間内に検出信号が出力されない場合には測定をリセットする。これにより、測定対象であるミュオンの検出信号を減らす事無く、同一のミュオンによる検出信号をゲート時間内に正確に測定することができる。   As described above, the measurement is reset when the detection time is not output within the reset time without fixing the gate time. Thereby, the detection signal by the same muon can be accurately measured within the gate time without reducing the detection signal of the muon to be measured.

図1に戻って説明を続ける。
測定部12は、ミュオン通過検出部11における全検出時間が終了後、同一のゲート時間内に検出された検出信号を同一のミュオンによる検出イベントとしてデータを整理し、各検出イベントの測定データをイベント抽出部18に送信する。
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
After all the detection times in the muon passage detection unit 11 are completed, the measurement unit 12 organizes data as detection events by the same muon after detecting the detection signals detected within the same gate time, and the measurement data of each detection event is used as an event. It transmits to the extraction part 18.

イベント抽出部18は、測定部12から送信された各検出イベントの中から、検出信号に対応するミュオン検出器が所定の層以上、例えば全層数の3分の2以上で検出されているものをミュオンによる検出イベントして抽出するものである。   The event extraction unit 18 has a muon detector corresponding to a detection signal detected from each detection event transmitted from the measurement unit 12 in a predetermined layer or more, for example, two or more of the total number of layers. Is extracted as a detection event by muon.

図6(A)は、ドリフトチューブ22を6層に配置した例を示しており、ミュオンによる検出イベントでは、各層のドリフトチューブ22でそれぞれ1つずつミュオンの通過が検出されて、6層に渡って一直線上に形成される。一方、図6(B)は、ガンマ線等のミュオン以外による検出イベントを示しており、この場合は、少数のドリフトチューブ22でランダムに検出される。   FIG. 6A shows an example in which the drift tubes 22 are arranged in six layers. In the detection event by the muon, the passage of muons is detected one by one in the drift tube 22 of each layer, and the drift tubes 22 are spread over the six layers. Are formed on a straight line. On the other hand, FIG. 6B shows a detection event other than a muon such as a gamma ray. In this case, the detection event is randomly detected by a small number of drift tubes 22.

したがって、複数層のミュオン検出器で同時に計数された場合は、ミュオンによる検出イベントである可能性が高いことを意味する。   Therefore, when counted simultaneously by multiple layers of muon detectors, it means that there is a high possibility of a detection event due to muons.

また、A層でミュオン検出器を配置した場合、各層の検出確率がX、ゲート時間が1u(sec)の場合、1u(sec)の間にB層以上で検出される確率Pは次式(1)で求められる。   Further, when the muon detector is arranged in the A layer, when the detection probability of each layer is X and the gate time is 1 u (sec), the probability P detected in the B layer or more during 1 u (sec) is expressed by the following equation ( It is obtained in 1).

P=X(1−X)A−B× (1)
P:B層以上で検出される確率P
X:各層の検出確率
A:全層数
B:検出される層数
P = X B (1-X ) A-B × A C B (1)
P: Probability P detected in layer B or higher
X: Detection probability of each layer A: Total number of layers B: Number of detected layers

例えば、X=0.2、A=6、B=4層以上で検出される確率Pは2%以下となる。したがって、複数層のミュオン検出器で同時に計数される確率は非常に低いため、複数層のミュオン検出器で同時に計数された場合はミュオンの通過によるものであると判断することが可能となる。   For example, the probability P detected in X = 0.2, A = 6, B = 4 layers or more is 2% or less. Therefore, since the probability of being simultaneously counted by the multi-layer muon detector is very low, it is possible to determine that it is due to the passage of the muon when simultaneously counted by the multi-layer muon detector.

イベント抽出部18は、ミュオンが通過した場合は複数層のミュオン検出器で同時に計数される性質を利用して、検出信号に対応するミュオン検出器が所定の層以上で検出されているものをミュオンによる検出イベントして抽出する。   The event extraction unit 18 utilizes the property that when a muon passes, the muon detectors of a plurality of layers simultaneously count, and the muon detector corresponding to the detection signal is detected on a predetermined layer or higher. Extract by detecting event by.

これにより、リセット時間を設定した場合であっても、ガンマ線等の測定対象以外のみのイベントデータが生じるおそれがあるが、これらのイベントデータを除外して、ミュオンによる検出イベントを効率的に抽出することができる。   As a result, even if the reset time is set, event data other than the measurement target such as gamma rays may be generated, but these event data are excluded, and the detection event by muon is efficiently extracted. be able to.

また、イベント抽出部18は、予め設定されたミュオン通過軌跡のそれぞれに対応して通過が予想される検出器番号のパターンを求めておき、パターンと一致した検出イベントのみを抽出することでミュオンによる検出イベントを抽出する構成としても良い。   Further, the event extraction unit 18 obtains detector number patterns expected to pass corresponding to each of muon passage trajectories set in advance, and extracts only detected events that match the pattern, thereby performing muon processing. The detection event may be extracted.

ノイズ除去部19は、イベント抽出部18から検出イベントを入力する。そして、検出イベント内の検出信号の中から、測定された検出信号に対応するミュオン検出器の検出器番号を用いて、ミュオン以外を起因として検出された信号をノイズ信号として除外するものである。   The noise removal unit 19 inputs a detection event from the event extraction unit 18. Then, from the detection signals in the detection event, using the detector number of the muon detector corresponding to the measured detection signal, signals detected due to other than the muon are excluded as noise signals.

図7は、本実施形態に適用されるノイズ除去部19の構成図を示している。   FIG. 7 shows a configuration diagram of the noise removing unit 19 applied to the present embodiment.

ノイズ除去部19は、第1パターン記録部23と、第1除去部24と、を備えている。
第1パターン記録部23は、予め設定されたミュオンの軌跡のそれぞれに対応して通過が予想される検出器番号の検出パターンを保存するものである。各検出パターンには、各層ごとに1つの検出器番号が保存されている。
The noise removing unit 19 includes a first pattern recording unit 23 and a first removing unit 24.
The first pattern recording unit 23 stores a detection pattern of a detector number that is expected to pass corresponding to each of muon trajectories set in advance. In each detection pattern, one detector number is stored for each layer.

第1除去部24は、検出された(実測の)ミュオン検出器の検出器番号と第1パターン記録部23に保存されている検出パターンとを照合する。そして、所定の条件以上、例えば検出された検出器番号の3分の2以上が合致する検出パターンを選択する。   The first removal unit 24 collates the detected detector number of the (measured) muon detector with the detection pattern stored in the first pattern recording unit 23. Then, a detection pattern that matches at least a predetermined condition, for example, at least two-thirds of the detected detector numbers, is selected.

そして、検出された検出器番号内で、選択された検出パターンに含まれない検出器番号に対応する検出信号をノイズ信号として除外する。   Then, detection signals corresponding to detector numbers not included in the selected detection pattern are excluded as noise signals in the detected detector numbers.

ミュオンによる検出イベントを抽出した場合でも、測定対象外の信号検出を防ぐことができない場合があるが、ノイズ除去部19によりこれらの信号を除外することが可能となる。これにより、後述の軌跡導出部20において高い精度でミュオンの軌跡を導出することが可能となる。   Even when detection events due to muons are extracted, detection of signals outside the measurement target may not be prevented, but these signals can be excluded by the noise removal unit 19. As a result, the trajectory deriving unit 20 described later can derive the muon trajectory with high accuracy.

図8は、本実施形態に適用されるノイズ除去部19の変形例を示す構成図である。なお、本変形例は、検出器の大きさ以上の位置分解能を有するドリフトチューブ等に適用可能となる。   FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a modified example of the noise removing unit 19 applied to the present embodiment. Note that this modification can be applied to a drift tube having a position resolution equal to or larger than the size of the detector.

ノイズ除去部19は、軌跡推定部25と、位置情報計算部26と、第2除去部27と、を備えている。   The noise removal unit 19 includes a trajectory estimation unit 25, a position information calculation unit 26, and a second removal unit 27.

軌跡推定部25は、検出されたミュオン検出器の検出器番号に基づいてミュオンの推定軌跡を求める。軌跡推定部25は、ミュオン検出器の分解能程度で推定される全ての直線を求める。そして、位置情報計算部26は、求めた推定軌跡のそれぞれに対してミュオン検出器の通過位置を計算する。   The trajectory estimation unit 25 obtains an estimated muon trajectory based on the detected detector number of the muon detector. The trajectory estimation unit 25 obtains all straight lines estimated with the resolution of the muon detector. Then, the position information calculation unit 26 calculates the passing position of the muon detector for each of the obtained estimated trajectories.

第2除去部27は、計算された各推定軌跡に対応する通過位置と検出信号に基づいて求められたミュオン検出器通過位置とを比較する。そして、通過位置の偏差が最も小さくなる推定軌跡を選択する。そして、選択された推定軌跡を通過しないミュオン検出器の検出信号をノイズ信号として除外する。   The second removal unit 27 compares the calculated passage position corresponding to each estimated trajectory with the muon detector passage position obtained based on the detection signal. Then, an estimated trajectory with the smallest deviation of the passing position is selected. Then, the detection signal of the muon detector that does not pass through the selected estimated locus is excluded as a noise signal.

実際の通過軌跡に近接しており、ノイズとして除外しにくい場合であっても、通過位置情報を比較することにより、測定対象外の検出信号をノイズ信号として除外できる。   Even if it is close to the actual passing trajectory and is difficult to exclude as noise, by comparing the passing position information, a detection signal that is not a measurement target can be excluded as a noise signal.

軌跡導出部20は、ノイズ抽出部から検出イベントを入力する。そして、検出イベントのそれぞれに対して、ゲート時間内に測定された検出信号に基づいて求めたミュオン検出器それぞれの通過位置からフィッティングの数値処理を用いてミュオンの飛行軌跡を導出する。通過位置を求める方法は、検出器の大きさ単位で求める方法であっても、検出器から得られる信号の到達時間差や信号量の大きさの差から算出する方法であっても良い。   The trajectory derivation unit 20 inputs a detection event from the noise extraction unit. Then, for each detection event, a muon flight trajectory is derived from the passing position of each muon detector obtained based on the detection signal measured within the gate time, using numerical processing of fitting. The method for obtaining the passing position may be a method for obtaining in units of detector size, or a method for calculating from a difference in arrival time of signals obtained from the detector or a difference in signal amount.

なお、X方向に配列されたミュオン検出器とY方向に配列されたミュオン検出器とが独立している場合、同じゲート時間内に取得された検出信号を特定する。そして、1次関数によるfittingでX―Z直線およびY−Z直線をそれぞれ算出して、これらの値から3次元の位置情報とベクトル情報を算出することでミュオンの飛行軌跡を導出する。   When the muon detectors arranged in the X direction and the muon detectors arranged in the Y direction are independent, the detection signals acquired within the same gate time are specified. Then, the XZ straight line and the YZ straight line are calculated by fitting with a linear function, and the three-dimensional position information and vector information are calculated from these values to derive the muon flight trajectory.

図9は、第1実施形態に係るミュオン軌跡検出器10の動作を示すフローチャートである(適宜、図1参照)。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the muon locus detector 10 according to the first embodiment (see FIG. 1 as appropriate).

OR信号生成部13は、ミュオン通過検出部11を構成するミュオン検出器のいずれか1つから検出信号の出力がされた際に、成立信号を測定開始制御部14に出力する(S10)。   The OR signal generation unit 13 outputs an establishment signal to the measurement start control unit 14 when a detection signal is output from any one of the muon detectors included in the muon passage detection unit 11 (S10).

測定開始制御部14は、成立信号を入力したときに、測定部12のゲート信号をONに切り替える(S11)。そして、測定部12は、検出信号の測定を開始する(S12)。   The measurement start control unit 14 switches the gate signal of the measurement unit 12 to ON when the establishment signal is input (S11). And the measurement part 12 starts the measurement of a detection signal (S12).

測定開始制御部14は、リセット時間内に検出信号の出力が無い場合には、測定部12のゲート信号をOFFに切り替えて、測定をリセットさせる(S13:YES、S14)。
一方、リセット時間内に検出信号の出力が有る場合には、ゲート信号をON状態で維持して、ゲート時間の間、検出信号の測定を継続する(S13:NO、S15)。
When there is no output of the detection signal within the reset time, the measurement start control unit 14 switches the gate signal of the measurement unit 12 to OFF and resets the measurement (S13: YES, S14).
On the other hand, when the detection signal is output within the reset time, the gate signal is maintained in the ON state, and the measurement of the detection signal is continued during the gate time (S13: NO, S15).

測定終了制御部15は、ゲート時間経過後、ゲート信号OFFして測定を終了させる(S16:YES、S17)。   The measurement end control unit 15 turns off the gate signal after the gate time has elapsed, and ends the measurement (S16: YES, S17).

そして、ミュオン軌跡検出器10は、全検出時間が終了するまで、S10〜S17を繰り返す(S18:NO)。測定部12は、全検出時間終了後に、イベント抽出部18に各検出イベントを送信する。   Then, the muon locus detector 10 repeats S10 to S17 until the total detection time ends (S18: NO). The measurement unit 12 transmits each detection event to the event extraction unit 18 after the end of the total detection time.

イベント抽出部18は、測定部12から送信された各検出イベントの中から、同一のミュオンによる検出イベントして抽出する(S19)。   The event extraction unit 18 extracts a detection event by the same muon from the detection events transmitted from the measurement unit 12 (S19).

ノイズ除去部19は、イベント抽出部18から検出イベントを入力して、検出イベント内の検出信号の中から、ミュオン以外を起因として検出された信号をノイズとして除外する(S20)。   The noise removal unit 19 inputs a detection event from the event extraction unit 18, and excludes a signal detected as a cause other than a muon from detection signals in the detection event as noise (S20).

軌跡導出部20は、検出イベントのそれぞれに対して、ゲート時間内に測定された検出信号に基づいて求めたミュオン検出器それぞれの通過位置からミュオンの飛行軌跡を導出する(S21)。   The trajectory deriving unit 20 derives a muon flight trajectory from each passing position of each muon detector obtained based on the detection signal measured within the gate time for each detection event (S21).

このように、ゲート時間を固定するのでは無く、設定されたリセット時間内にミュオン検出器から検出信号が出力されない場合には測定をリセットすることにより、高い放射線環境下であっても、同一のミュオンによる検出イベントを正確に測定してミュオンの飛行軌跡を導出することが可能となる。   In this way, the gate time is not fixed, but if the detection signal is not output from the muon detector within the set reset time, the measurement is reset, so that the same even in a high radiation environment. It becomes possible to derive the muon's flight trajectory by accurately measuring the detection event by the muon.

(第2実施形態)
図10は、本発明に係るミュオン軌跡検出器10の第2実施形態を示す構成図である。なお、第1実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a configuration diagram showing a second embodiment of the muon locus detector 10 according to the present invention. In addition, about the structure and part corresponding to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

測定開始制御部14は、第2パターン記録部28と、データ記録部29と、パターン一致評価部30と、を有している。   The measurement start control unit 14 includes a second pattern recording unit 28, a data recording unit 29, and a pattern match evaluation unit 30.

第2パターン記録部28は、予め設定されたミュオンの軌跡のそれぞれに対応して通過が予想される検出器番号の検出パターンを保存するものである。各検出パターンには、各層ごとに1つの検出器番号が保存されている。また、ミュオンの飛行中における微少な変位を考慮して各層2つ〜3つの検出器番号を設定する構成にしても良い。   The second pattern recording unit 28 stores a detection pattern of a detector number that is expected to pass corresponding to each of muon trajectories set in advance. In each detection pattern, one detector number is stored for each layer. Further, a configuration in which two to three detector numbers for each layer are set in consideration of a minute displacement during the flight of the muon may be adopted.

パターン一致評価部30は、ミュオン通過検出部11から順次出力される検出信号に対応する検出器番号と第2パターン記録部28に記録されている検出パターンとを照合する。そして、所定の条件以上、例えば全層数の3分の2以上で合致した場合に、ゲート信号をONに切り替えて、検出信号の測定を測定部12に開始させる。   The pattern matching evaluation unit 30 collates the detector number corresponding to the detection signal sequentially output from the muon passage detection unit 11 with the detection pattern recorded in the second pattern recording unit 28. Then, when a predetermined condition is met, for example, when two or more of the total number of layers are met, the gate signal is switched to ON, and the measurement unit 12 starts measurement of the detection signal.

データ記録部29は、ミュオン検出器から出力され、パターン一致評価部30で照合される検出信号を一時的に記録するものである。パターン一致評価部30で照合された結果、所定の条件に合致しない場合は記録していた検出信号に係るデータを削除する。   The data recording unit 29 temporarily records a detection signal output from the muon detector and collated by the pattern matching evaluation unit 30. As a result of the collation by the pattern matching evaluation unit 30, if the predetermined condition is not met, the recorded data relating to the detection signal is deleted.

測定部12は、ゲート時間の間、測定を実行する。測定終了後に、データ記録部29に一時的に記録された検出信号と測定された検出信号とをあわせて同一のミュオンによる検出イベントとする。   The measurement unit 12 performs measurement during the gate time. After the measurement is completed, the detection signal temporarily recorded in the data recording unit 29 and the measured detection signal are combined into a detection event by the same muon.

図11は、パターン一致評価部30による照合の方法を説明する図である。
第2パターン記録部28には、予め想定されるミュオンの軌跡のそれぞれに対応した検出器番号(ch)の検出パターンが別々のメモリに保存されている。
FIG. 11 is a diagram for explaining a collation method by the pattern matching evaluation unit 30.
In the second pattern recording unit 28, detection patterns of detector numbers (ch) corresponding to respective muon trajectories assumed in advance are stored in separate memories.

パターン一致評価部30は、ミュオン通過検出部11から出力される検出信号を入力して、この検出信号に対応する検出器番号と第2パターン記録部28に保存されている検出パターンを照合する。   The pattern matching evaluation unit 30 receives the detection signal output from the muon passage detection unit 11 and collates the detector number corresponding to this detection signal with the detection pattern stored in the second pattern recording unit 28.

そして、パターン一致評価部30は、ミュオン通過検出部11から出力される検出信号について、順次照合していき、検出パターンと所定の条件以上(例えば、全層数の3分の2以上)一致した場合に、測定部12のゲート信号をONに切り替えて、検出信号の測定を測定部12に開始させる。   Then, the pattern matching evaluation unit 30 sequentially collates the detection signals output from the muon passage detection unit 11 and matches the detection pattern with a predetermined condition or more (for example, more than two-thirds of the total number of layers). In this case, the gate signal of the measurement unit 12 is switched to ON so that the measurement unit 12 starts measuring the detection signal.

これにより、予め設定された検出パターンにない検出信号が複数入ったとしても、ゲート信号がONになることは無く測定は開始されない。検出パターンと所定の条件以上一致した場合のみゲート信号がONに切り替わるため、ガンマ線などの測定対象外の信号によって測定が開始されることは無い。   As a result, even if a plurality of detection signals not included in the preset detection pattern are input, the gate signal is not turned on and measurement is not started. Since the gate signal is turned on only when the detection pattern matches a predetermined condition or more, the measurement is not started by a signal other than the measurement target such as gamma rays.

図12は、第2実施形態に係るミュオン軌跡検出器10の動作を示すフローチャートである(適宜、図2参照)。   FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the muon locus detector 10 according to the second embodiment (see FIG. 2 as appropriate).

パターン一致評価部は、ミュオン通過検出部11から順次出力される検出信号を入力する(S30)。データ記録部29は、ミュオン通過検出部11から出力された検出信号を一時的に記録する(S31)。   The pattern matching evaluation unit inputs detection signals sequentially output from the muon passage detection unit 11 (S30). The data recording unit 29 temporarily records the detection signal output from the muon passage detection unit 11 (S31).

そして、パターン一致評価部30は、検出信号の検出器番号と第2パターン記録部28に記録されている検出パターンとを照合する。そして、所定の条件以上で合致した場合に、ゲート信号をONに切り替える(S32:YES、S33)。パターン一致評価部30は、検出信号の測定を測定部12に開始させる(S34)。   Then, the pattern match evaluation unit 30 collates the detector number of the detection signal with the detection pattern recorded in the second pattern recording unit 28. Then, when the conditions are met under a predetermined condition or more, the gate signal is switched ON (S32: YES, S33). The pattern matching evaluation unit 30 causes the measurement unit 12 to start measuring the detection signal (S34).

そして、測定部12は、ゲート時間の間、検出信号の測定を継続する(S35)。測定終了制御部15は、ゲート時間経過後、ゲート信号OFFして測定を終了させる(S36:YES、S37)。   And the measurement part 12 continues the measurement of a detection signal during gate time (S35). The measurement end control unit 15 turns off the gate signal after the elapse of the gate time and ends the measurement (S36: YES, S37).

測定部12は、ゲート時間の間、測定を実行する。測定終了後に、データ記録部29に一時的に記録された検出信号と測定された検出信号とをあわせて同一のミュオンによる検出イベントとする(S38)。   The measurement unit 12 performs measurement during the gate time. After the measurement is completed, the detection signal temporarily recorded in the data recording unit 29 and the measured detection signal are combined to form a detection event by the same muon (S38).

そして、ミュオン軌跡検出器10は、全検出時間が終了するまで、S10〜S17を繰り返す(S39:NO)。測定部12は、全検出時間終了後に、イベント抽出部18に各検出イベントを送信する。   Then, the muon locus detector 10 repeats S10 to S17 until the total detection time ends (S39: NO). The measurement unit 12 transmits each detection event to the event extraction unit 18 after the end of the total detection time.

イベント抽出部18は、測定部12から送信された各検出イベントの中から、同一のミュオンによる検出イベントして抽出する(S40)。   The event extraction unit 18 extracts a detection event by the same muon from each detection event transmitted from the measurement unit 12 (S40).

ノイズ除去部19は、イベント抽出部18から検出イベントを入力して、検出イベント内の検出信号の中から、ミュオン以外を起因として検出された信号をノイズとして除外する(S41)。   The noise removal unit 19 inputs a detection event from the event extraction unit 18 and excludes a signal detected as a cause other than a muon from detection signals in the detection event as noise (S41).

軌跡導出部20は、検出イベントのそれぞれに対して、ゲート時間内に測定された検出信号に基づいて求めたミュオン検出器それぞれの通過位置からミュオンの飛行軌跡を導出する(S42)。   The trajectory deriving unit 20 derives a muon flight trajectory from each passing position of each muon detector obtained based on the detection signal measured within the gate time for each detection event (S42).

このように、予め設定されたパターン化された軌跡情報と一部が一致した場合のみ、ゲートを開いて測定を開始させることで、ガンマ線等の測定対象外の信号でゲートONされて測定が開始されることを抑制することが可能となる。これにより、同一のミュオンによる検出イベントを正確に測定してミュオンの飛行軌跡を導出することが可能となる。   In this way, the measurement is started by opening the gate and starting the measurement only when part of it matches the pre-set patterned trajectory information, and the measurement is started by turning on the gate with a signal not to be measured such as gamma rays. It can be suppressed. As a result, it is possible to accurately measure the detection event by the same muon and derive the flight trajectory of the muon.

放射線測定部31は、ミュオン通過検出部11の近傍に設けられ、ミュオン通過検出部11の周囲に放射線の強度を測定する検出器である。放射線測定部31は、ミュオン以外のガンマ線等にも感度を有する検出器であれば、いずれの放射線検出器を用いても良い。   The radiation measurement unit 31 is a detector that is provided in the vicinity of the muon passage detection unit 11 and measures the intensity of radiation around the muon passage detection unit 11. The radiation measurement unit 31 may use any radiation detector as long as it is a detector having sensitivity to gamma rays and the like other than muons.

本実施形態により、ガンマ線等の測定対象外の放射線によるイベントの影響を減らすことが可能となるが、宇宙から降り注ぐミュオンのフラックスはそれほど大きくないため、精度良い測定には時間がかかることが多い。   According to the present embodiment, it is possible to reduce the influence of an event caused by gamma rays or other radiation not to be measured. However, since the muon flux falling from space is not so large, accurate measurement often takes time.

このため、測定中に測定環境の放射線線量が急激に変化した場合、本実施形態では対応しきれない可能性がある。この場合、ミュオン軌跡検出器10で算出される軌跡の信頼性が低くなる。   For this reason, if the radiation dose in the measurement environment changes suddenly during measurement, this embodiment may not be able to cope with it. In this case, the reliability of the trajectory calculated by the muon trajectory detector 10 is lowered.

放射線測定部31は、本実施形態の適用範囲を超える線量を確認した場合、軌跡導出部20にエラーを出力および表示する。これにより、信頼性の高い環境下でのみミュオンの軌跡検出が実行される。   The radiation measurement unit 31 outputs and displays an error on the trajectory deriving unit 20 when confirming a dose exceeding the application range of the present embodiment. As a result, muon trajectory detection is executed only in a highly reliable environment.

以上述べた各実施形態のミュオン軌跡検出器によれば、ゲート時間を固定するのでは無く、設定されたリセット時間内にミュオン検出器から検出信号が出力されない場合には測定をリセットすることにより、高い放射線環境下であっても、同一のミュオンによる検出イベントを正確に測定してミュオンの飛行軌跡を導出することが可能となる。   According to the muon trajectory detector of each embodiment described above, the gate time is not fixed, but when the detection signal is not output from the muon detector within the set reset time, by resetting the measurement, Even under a high radiation environment, it is possible to accurately measure the detection event by the same muon and derive the flight trajectory of the muon.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、ミュオン軌跡検出器の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能である。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. The components of the muon trajectory detector can also be realized by a computer processor.

10 ミュオン軌跡検出器
11 ミュオン通過検出部
12 測定部
13 OR信号生成部
14 測定開始制御部
15 測定終了制御部
16 ゲート時間設定部
17 リセット時間設定部
18 イベント抽出部
19 ノイズ除去部
20 軌跡導出部
21(21a,21b) シンチレータ検出器
22(22a,22b) ドリフトチューブ
23 第1パターン記録部
24 第1除去部
25 軌跡推定部
26 位置情報計算部
27 第2除去部
28 第2パターン記録部
29 データ記録部
30 パターン一致評価部
31 放射線測定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Muon locus detector 11 Muon passage detection part 12 Measurement part 13 OR signal generation part 14 Measurement start control part 15 Measurement end control part 16 Gate time setting part 17 Reset time setting part 18 Event extraction part 19 Noise removal part 20 Trajectory derivation part 21 (21a, 21b) Scintillator detector 22 (22a, 22b) Drift tube 23 First pattern recording unit 24 First removal unit 25 Trajectory estimation unit 26 Position information calculation unit 27 Second removal unit 28 Second pattern recording unit 29 Data Recording unit 30 Pattern match evaluation unit 31 Radiation measurement unit

Claims (11)

少なくとも3層以上に配置された複数のミュオン検出器のいずれかがミュオンの通過を検出して出力した検出信号に基づいて前記検出信号の測定を測定部に開始させる測定開始制御部と、
測定の開始後に、設定されたリセット時間内に前記検出信号が出力されない場合には測定をリセットさせる一方、出力される場合には同一の前記ミュオンによる検出イベントとして識別するために設定されるゲート時間の間、前記検出信号の測定を前記測定部に実行させる測定終了制御部と、
前記検出イベントのそれぞれに対して、前記ゲート時間内に測定された前記検出信号に基づいて求めた前記ミュオン検出器それぞれの通過位置から前記ミュオンの飛行軌跡を導出する軌跡導出部と、を備えて、
前記リセット時間は、1つの前記ミュオンが前記ミュオン検出器のそれぞれに入射した際に、各ミュオン検出器の前記検出信号における検出時間差に基づいて設定される、
ことを特徴とするミュオン軌跡検出器。
A measurement start control unit that causes the measurement unit to start measurement of the detection signal based on a detection signal that is output by detecting the passage of the muon by any of a plurality of muon detectors arranged in at least three layers ;
After the start of measurement, if the detection signal is not output within the set reset time, the measurement is reset, and if it is output, the gate time is set to identify the same detection event by the muon. A measurement end control unit that causes the measurement unit to perform measurement of the detection signal,
For each of the detection event, provided with a locus deriving unit that derives the flight trajectory of the muons from said measured muons detector each passing position obtained on the basis of the detection signal within the gate time ,
The reset time is set based on a detection time difference in the detection signal of each muon detector when one of the muons enters each of the muon detectors.
Muon trajectory detector characterized by that.
前記ミュオン検出器のいずれか1つから前記検出信号が出力された際に成立信号を前記測定開始制御部に出力するOR信号生成部をさらに備えて、
前記測定開始制御部は、前記成立信号を入力したときに前記検出信号の測定を前記測定部に開始させることを特徴とする請求項1に記載のミュオン軌跡検出器。
Further comprising an OR signal generation unit that outputs an establishment signal to the measurement start control unit when the detection signal is output from any one of the muon detectors,
The muon locus detector according to claim 1, wherein the measurement start control unit causes the measurement unit to start measuring the detection signal when the establishment signal is input.
前記検出イベントの中から、前記検出信号に対応する前記ミュオン検出器が所定の層以上で検出されている前記検出イベントを抽出するイベント抽出部を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のミュオン軌跡検出器。   The event detection part which extracts the said detection event from which the said muon detector corresponding to the said detection signal is detected in the predetermined layer or more from the said detection event is provided. Muon trajectory detector described in 1. 前記検出イベント内の前記検出信号の中から、測定された前記検出信号に対応する前記ミュオン検出器の検出器番号を用いて前記ミュオン以外を起因として検出された前記検出信号を除外するノイズ除去部を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のミュオン軌跡検出器。   A noise removing unit for excluding the detection signal detected as a cause other than the muon from the detection signal in the detection event using a detector number of the muon detector corresponding to the measured detection signal. The muon locus detector according to any one of claims 1 to 3, further comprising: 前記ノイズ除去部は、
予め設定された前記ミュオンの軌跡のそれぞれに対応する前記検出器番号を検出パターンとして保存する第1パターン記録部と、
検出された前記ミュオン検出器の前記検出器番号と前記検出パターンとを照合して、所定の条件以上で合致する前記検出パターンに含まれない前記検出器番号に対応する前記検出信号を除外する第1除外部と、を備えること特徴とする請求項4に記載のミュオン軌跡検出器。
The noise removing unit
A first pattern recording unit for storing the detector numbers corresponding to the muon trajectories set in advance as detection patterns;
The detection number corresponding to the detector number not included in the detection pattern that matches the detection number of the detected muon detector and the detection pattern and is not included in the detection pattern that matches with a predetermined condition or more is excluded. The muon locus detector according to claim 4, further comprising: 1 exclusion unit.
前記ノイズ除去部は、
検出された前記ミュオン検出器の前記検出器番号から前記ミュオンの推定軌跡を求める軌跡推定部と、
前記推定軌跡のそれぞれに対して前記ミュオン検出器の前記通過位置を計算する位置情報計算部と、
計算された前記通過位置と検出された前記検出信号に基づく前記通過位置とを比較し、最も偏差が小さくなる前記推定軌跡を求めて、この推定軌跡を通過しない前記検出器番号に対応する前記検出信号を除外する第2除外部と、を備えること特徴とする請求項4に記載のミュオン軌跡検出器。
The noise removing unit
A trajectory estimation unit for obtaining an estimated trajectory of the muon from the detector number of the detected muon detector;
A position information calculation unit for calculating the passing position of the muon detector for each of the estimated trajectories;
The calculated passing position is compared with the passing position based on the detected detection signal to obtain the estimated trajectory with the smallest deviation, and the detection corresponding to the detector number that does not pass through the estimated trajectory The muon locus detector according to claim 4, further comprising a second excluding unit that excludes the signal.
複数層に配置された複数のミュオン検出器のいずれかがミュオンの通過を検出して出力した検出信号に基づいて前記検出信号の測定を測定部に開始させる測定開始制御部と、A measurement start control unit that causes the measurement unit to start measurement of the detection signal based on a detection signal output by detecting the passage of the muon by any of the plurality of muon detectors arranged in a plurality of layers;
測定の開始後に、設定されたリセット時間内に前記検出信号が出力されない場合には測定をリセットさせる一方、出力される場合には同一の前記ミュオンによる検出イベントとして識別するために設定されるゲート時間の間、前記検出信号の測定を前記測定部に実行させる測定終了制御部と、After the start of measurement, if the detection signal is not output within the set reset time, the measurement is reset, and if it is output, the gate time is set to identify the same detection event by the muon. A measurement end control unit that causes the measurement unit to perform measurement of the detection signal,
前記検出イベントのそれぞれに対して、前記ゲート時間内に測定された前記検出信号に基づいて求めた前記ミュオン検出器それぞれの通過位置から前記ミュオンの飛行軌跡を導出する軌跡導出部と、A trajectory deriving unit for deriving a flight trajectory of the muon from the passing position of each of the muon detectors determined based on the detection signal measured within the gate time for each of the detection events;
前記検出イベント内の前記検出信号の中から、測定された前記検出信号に対応する前記ミュオン検出器の検出器番号を用いて前記ミュオン以外を起因として検出された前記検出信号を除外するノイズ除去部と、を備え、A noise removing unit for excluding the detection signal detected as a cause other than the muon from the detection signal in the detection event using a detector number of the muon detector corresponding to the measured detection signal. And comprising
前記ノイズ除去部は、The noise removing unit
検出された前記ミュオン検出器の前記検出器番号から前記ミュオンの推定軌跡を求める軌跡推定部と、A trajectory estimation unit for obtaining an estimated trajectory of the muon from the detector number of the detected muon detector;
前記推定軌跡のそれぞれに対して前記ミュオン検出器の前記通過位置を計算する位置情報計算部と、A position information calculation unit for calculating the passing position of the muon detector for each of the estimated trajectories;
計算された前記通過位置と検出された前記検出信号に基づく前記通過位置とを比較し、最も偏差が小さくなる前記推定軌跡を求めて、この推定軌跡を通過しない前記検出器番号に対応する前記検出信号を除外する第2除外部と、を備えること特徴とするミュオン軌跡検出器。The calculated passing position is compared with the passing position based on the detected detection signal to obtain the estimated trajectory with the smallest deviation, and the detection corresponding to the detector number that does not pass through the estimated trajectory A muon locus detector, comprising: a second excluding unit that excludes a signal.
前記測定開始制御部は、
予め設定された前記ミュオンの軌跡のそれぞれに対応する前記ミュオン検出器の検出器番号の検出パターンを保存する第2パターン記録部と、
前記ミュオン検出器から出力される前記検出信号を一時的に記録するデータ記録部と、
出力される前記検出信号に対応する検出器番号と前記検出パターンとを順次照合して、所定の条件以上で合致した場合に前記検出信号の測定を前記測定部に開始させるパターン一致評価部と、を有して、
前記測定部は、データ記録部に一時的に記録された前記検出信号と測定された前記検出信号とをあわせて同一の前記ミュオンによる前記検出イベントとすることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載のミュオン軌跡検出器。
The measurement start control unit
A second pattern recording unit for storing a detection pattern of a detector number of the muon detector corresponding to each of the muon trajectories set in advance;
A data recording unit for temporarily recording the detection signal output from the muon detector;
A pattern matching evaluation unit that sequentially checks the detection number corresponding to the detection signal to be output and the detection pattern, and causes the measurement unit to start measuring the detection signal when they match at a predetermined condition or higher, Having
The said measurement part makes the said detection event by the same said muon combining the said detection signal temporarily recorded on the data recording part, and the said detection signal measured. muon trajectories detector according to any one of 7.
前記ミュオン検出器の近傍に設けられ、前記ミュオン検出器の周囲の放射線強度を測定する放射線測定部をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載のミュオン軌跡検出器。 Wherein provided in the vicinity of muon detectors, muon trajectories as claimed in any one of claims 8, characterized by further comprising a radiation measuring unit which measures the radiation intensity of the periphery of the muons detector Detector. 少なくとも3層以上に配置された複数のミュオン検出器のいずれかがミュオンの通過を検出して出力する検出信号に基づいて前記検出信号の測定を測定部に開始させるステップと、
測定の開始後に、設定されたリセット時間内に前記検出信号が出力されない場合には測定をリセットさせる一方、出力される場合には同一の前記ミュオンによる検出イベントとして識別するために設定されるゲート時間の間、前記検出信号の測定を前記測定部に実行させるステップと、
前記ゲート時間に基づいて識別された前記検出イベントのそれぞれに対して、前記ゲート時間内に測定された前記検出信号に基づいて求めた前記ミュオン検出器それぞれの通過位置から前記ミュオンの飛行軌跡を導出するステップと、を含み、
前記リセット時間は、1つの前記ミュオンが前記ミュオン検出器のそれぞれに入射した際に、各ミュオン検出器の前記検出信号における検出時間差に基づいて設定される、
ことを特徴とするミュオン軌跡検出方法。
A step of causing the measurement unit to start measurement of the detection signal based on a detection signal output by detecting the passage of a muon by any of a plurality of muon detectors arranged in at least three layers ;
After the start of measurement, if the detection signal is not output within the set reset time, the measurement is reset, and if it is output, the gate time is set to identify the same detection event by the muon. During which the measurement unit performs the measurement of the detection signal;
For each of the detection events identified based on the gate time, the flight trajectory of the muon is derived from the passing position of each of the muon detectors determined based on the detection signal measured within the gate time. the method comprising the steps of, only including,
The reset time is set based on a detection time difference in the detection signal of each muon detector when one of the muons enters each of the muon detectors.
A muon trajectory detection method characterized by the above.
複数層に配置された複数のミュオン検出器のいずれかがミュオンの通過を検出して出力する検出信号に基づいて前記検出信号の測定を測定部に開始させるステップと、A step of causing the measurement unit to start measurement of the detection signal based on a detection signal output by detecting and outputting the passage of a muon by a plurality of muon detectors arranged in a plurality of layers;
測定の開始後に、設定されたリセット時間内に前記検出信号が出力されない場合には測定をリセットさせる一方、出力される場合には同一の前記ミュオンによる検出イベントとして識別するために設定されるゲート時間の間、前記検出信号の測定を前記測定部に実行させるステップと、After the start of measurement, if the detection signal is not output within the set reset time, the measurement is reset, and if it is output, the gate time is set to identify the same detection event by the muon. During which the measurement unit performs the measurement of the detection signal;
前記ゲート時間に基づいて識別された前記検出イベントのそれぞれに対して、前記ゲート時間内に測定された前記検出信号に基づいて求めた前記ミュオン検出器それぞれの通過位置から前記ミュオンの飛行軌跡を導出するステップと、For each of the detection events identified based on the gate time, the flight trajectory of the muon is derived from the passing position of each of the muon detectors determined based on the detection signal measured within the gate time. And steps to
前記検出イベント内の前記検出信号に対応する前記ミュオン検出器の前記検出器番号から前記ミュオンの推定軌跡を求めるステップと、Obtaining an estimated trajectory of the muon from the detector number of the muon detector corresponding to the detection signal in the detection event;
前記推定軌跡のそれぞれに対して前記ミュオン検出器の前記通過位置を計算するステップと、Calculating the passing position of the muon detector for each of the estimated trajectories;
計算された前記通過位置と検出された前記検出信号に基づく前記通過位置とを比較し、最も偏差が小さくなる前記推定軌跡を求めて、この推定軌跡を通過しない前記検出器番号に対応する前記検出信号を除外するステップと、を含むことを特徴とするミュオン軌跡検出方法。The calculated passing position is compared with the passing position based on the detected detection signal to obtain the estimated trajectory with the smallest deviation, and the detection corresponding to the detector number that does not pass through the estimated trajectory And a step of excluding the signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590215B2 (en) * 2001-04-05 2003-07-08 Toshiba Corporation Readout circuit for a charge detector
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