JP2000235077A

JP2000235077A - 放射線測定装置

Info

Publication number: JP2000235077A
Application number: JP11037250A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Oshikiri; 恵介押切
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2000-08-29
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: JP4485612B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放射線測定装置において、バックグラウンド
放射線による計数値の統計的な変動の中で、汚染による
異常計数値を精度良く特定する。【解決手段】放射線の計数値の変動がポアソン分布に
従うことを利用し、あらかじめ異常放射線がない状態で
基準平均値を取得しておく。その基準平均値によりポア
ソン分布すなわち確率関数が定義され、各時刻で計測さ
れた計数値をその関数に当てはめることにより確率が演
算される。求められた確率はそのまま表示され、あるい
はその確率などに基づいて現状の解析が行われる。

Description

【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、放射線異常を表す新しい指標値を提供可能な
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線測定装置としては、各種の装置が
知られている。例えば、表面汚染測定用の放射線測定装
置は、表面汚染計とも呼ばれているが、かかる装置を利
用して、フロア上の放射性物質や体表面上の放射線物質
が測定される。フロア上の汚染の有無を判定する場合、
放射線検出を行う可搬型検出器がフロア面に近づけられ
つつ、フロア面と並行に水平移動される。そのような移
動中において、放射線の線量（計数値）をモニタすれ
ば、汚染物質の有無やその存在位置を特定可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出器
に入射するバックグランド放射線の数は刻々と変化して
おり、特に汚染量が少ないような場合、計数値の変動の
中から汚染ピークを特定するのは難しく、知識と経験が
必要である。

【０００４】また、放射線測定装置は、一般に時間軸方
向に計数値を平滑化する回路を備えており、その時定数
を適切に設定すれば効率的な汚染の探索が可能である
が、その時定数の設定も経験によるところが大きい。あ
まり時定数を長く設定すると、バックグランドの変動の
影響を軽減できるが測定の応答性が劣化し、汚染個所の
特定が困難となる。その一方、あまり時定数を短く設定
すると、応答性が高まる結果、計数値が大きく変動し、
汚染ピークを見落とす可能性がある。

【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、バックグランド放射線による
計数値の統計的な変動の中で汚染による異常計数値を簡
単にかつ精度よく特定できるようにすることにある。

【０００６】本発明の他の目的は、測定結果の計数値の
異常が汚染等の放射線によるものであるか装置故障によ
るものであるかを弁別し、測定結果の信頼性を高めるこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、放射線を検出する検出部と、放射
線の計数値を平均化し、基準平均値を演算する基準平均
値演算手段と、前記基準平均値を利用して計数値発生確
率を表す所定の確率関数を定義し、その確率関数に従っ
て、順次測定される各計数値ごとに確率を演算する確率
演算手段と、前記演算された確率又はそれに相当する値
を出力する出力手段と、を含むことを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、基準平均値を利用して
確率関数が定義され、その確率関数に計数値を与えて確
率を演算することができる。その確率は、当該計数値が
生じる可能性を表すものであり、確率の大きさ如何によ
って正常か異常かの度合いを求めることができる。

【０００９】望ましくは、前記所定の確率関数はポアソ
ン分布に相当する関数であり、前記基準平均値によって
前記ポアソン分布の中心が定められる。単位時間当たり
の放射線計数値がポアソン分布に従うこと自体は公知で
あるが、その事実を前提として、各計数値ごとにポアソ
ン分布に従う確率が演算される。ポアソン分布の中心
は、基準平均値によって定義される。

【００１０】例えば、図４に示すように、ある基準平均
値λによってポアソン分布が定義され、各計数値ｋに対
しては確率Ｐ（ｋ）が決定される。ここで、ｋが基準平
均値λよりも大きくかつｋによる確率Ｐ（ｋ）の値が小
さければ、ｋは他のポアソン分布に従った値である可能
性が高くなり、具体的には汚染による平均値λ’による
ポアソン分布Ｐ’（ｋ）に従った値である可能性が高く
なる。このため、計数値ｋの確率Ｐ（ｋ）を何らかの手
法で表せば、測定者に汚染の存在確率を表すことができ
る。

【００１１】望ましくは、前記基準平均値は標準的なバ
ックグランド測定によって取得される。あるいは、前記
基準平均値は、測定の開始時に取得される。あるいは、
前記基準平均値は、測定中の所定タイミングで取得され
る。基準平均値は汚染が生じない標準的な環境下で取得
されるのが望ましく（例えば電源投入時）、また、必要
に応じて更新されてもよい。

【００１２】望ましくは、前記基準平均値を求めるため
の平均期間を測定条件に応じて可変設定する手段を含
む。この構成によれば、バックグランドの大きさに応じ
て平均期間を調整できる。その結果、確率演算精度を高
めることが可能となる。

【００１３】また望ましくは、前記計数値は、所定の積
算期間内の積算値であり、前記積算期間を測定条件に応
じて可変設定するための手段を含む。確率演算に利用さ
れる計数値は、単位時間ごとに求められた計数値（計数
率）そのものであってもよいが、複数の単位時間にわた
って積算された積算値あるいはその平均値を利用しても
よい。特に、積算期間を可変設定できれば応答性を良好
にしたり、演算精度を良好にしたりすることができる。
また望ましくは、前記出力手段は、異常確率又は正常確
率を出力する。

【００１４】（２）上記目的を達成するために、本発明
は、放射線を検出する検出部と、放射線の計数値を平均
化し、基準平均値を演算する基準平均値演算手段と、前
記基準平均値を利用して計数値発生確率を表す所定の確
率関数を定義し、その確率関数に従って、順次測定され
る各計数値ごとに確率を演算する確率演算手段と、前記
演算された確率に従って異常解析を行う異常解析手段
と、を含むことを特徴とする。

【００１５】望ましくは、前記異常解析手段は、前記基
準平均値と前記各計数値とを比較する比較器と、前記比
較器の比較結果と、前記演算された確率と、に基づいて
異常解析を行う解析器と、を含む。

【００１６】望ましくは、前記解析器は、前記基準平均
値よりも前記計数値が低く、かつ、前記演算された確率
が故障判定値以下である場合に、装置故障を判定する。

【００１７】望ましくは、前記解析器は、前記基準平均
値よりも前記計数値が高く、かつ、前記演算された確率
が汚染判定値以上である場合に、放射性物質による汚染
を判定する。

【００１８】（３）上記目的を達成するために、本発明
は、放射線を検出し、計数値を求める工程と、バックグ
ランド計数値を基準として、各計数値が異常計数値であ
る確率を演算する工程と、前記確率を表示する工程と、
を含むことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００２０】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
示すブロック図である。

【００２１】図１において、検出器１０は、放射線（例
えばγ線）を検出する装置であり、例えば検出器１０と
して半導体型検出器やシンチレーション型検出器が利用
される。もちろん他のタイプの検出器を利用してもよ
く、またγ線以外の他の放射線の検出を行う場合にも本
発明を適用可能である。検出器１０は、装置本体に対し
て例えばケーブルなどによって接続され、それ自体可搬
型であってもよい。

【００２２】信号処理回路１２は、検出器１０から出力
される検出信号に対して所定の信号処理を実行する回路
である。例えば信号処理回路は増幅器を含む。また必要
に応じて波高弁別器やカウンタなどの回路を設けてもよ
い。Ａ／Ｄ変換器１４は、信号処理回路１２から出力さ
れる検出信号をデジタル信号に変換する回路である。図
１において、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデータが
ｎで表されており、このｎは単位時間当たりの計数値
（計数率）に相当している。

【００２３】メモリ１８には各時刻の計数値ｎが順次格
納される。メモリ１８は望ましくはリングバッファのよ
うな構造を有し、最新の計数値から一定期間内における
過去の各計数値を格納するものである。メモリ１８には
例えば図２に示すような一連のデータが格納される。

【００２４】ここで、図２に示すデータについて説明す
ると、メモリ１８内には各時刻ごとの計数値ｎが格納さ
れる。ここで、Δｔは単位測定時間を表しており、例え
ばそのΔｔは１秒である。Ｔは基準平均値を取得するた
めの平均期間を表しており、例えばその平均期間Ｔは１
分間である。その平均期間Ｔ内において、後述のように
基準平均値λが取得される。ｔは積算期間を表してお
り、確率を求める現在の計数値を含んでそれより過去の
１又は複数の計数値を積算するための期間を表すもので
ある。例えば、その積算期間ｔは３Δｔである。

【００２５】図１に戻って、基準平均値演算部２０は、
平均期間設定部２２によって設定される平均期間内にお
いて各計数値ｎを積算してその値を（Ｔ／ｔ）で割るこ
とにより平均化する手段である。ここで、平均期間Ｔは
入力部２６によってユーザー設定される。すなわち、平
均期間Ｔは可変設定可能である。リセット回路２４は、
所定タイミングにおいて再度平均期間を設定して基準平
均値を取り込むためのトリガを発生する回路である。例
えば、装置の電源投入値において基準平均値が取り込ま
れ、あるいはユーザーが明示的に入力を行った場合に基
準平均値が取り込まれる。いずれにしても、汚染が生じ
ていないような状態すなわち標準的な状態において基準
平均値を取り込むのが望ましい。メモリ２８には、演算
された基準平均値λが格納される。

【００２６】積算部３０は、図２に示したように積算期
間ｔ内において計数値ｎを積算して積算値としての計数
値ｋを求める回路である。その計数値ｋは積算期間内に
おける平均値であってもよい。その場合には、平均期間
Ｔ内における積算値が（Ｔ／Δｔ）で割られて基準平均
値λが算出される。すなわち、λとｋの時間単位を合わ
せる必要がある。確率演算部３２は、基準平均値λによ
って特定される確率関数（ポアソン分布）に計数値ｋを
代入することにより当該計数値ｋが発生する確率Ｐ
（ｋ）を演算する回路である。図２には、各計数値ｋと
確率Ｐ（ｋ）との関係が示されている。ちなみに、積算
部３０における積算期間ｔは入力部２６により可変設定
可能である。

【００２７】表示処理部３６は、求められた確率Ｐ
（ｋ）に対して所定の処理を行って、その処理によって
得られた値を表示部３８に出力する回路である。この場
合、表示部３８には、例えばその確率Ｐ（ｋ）がそのま
ま表示され、あるいはＰ（ｋ）×１００（％）が表示さ
れる。あるいは、基準平均値λから計数値ｋが変位して
いない割合を表すＰ（ｋ）／Ｐ（λ）を表示してもよ
い。あるいは、異常確率として｛１−Ｐ（ｋ）｝×１０
０（％）を表示してもよい。あるいは、基準平均値λか
らの計数値ｋの変位割合を表す１−Ｐ（ｋ）／Ｐ（λ）
を表示してもよい。

【００２８】解析部３４は、例えば図３に示すような判
定基準に基づいて、計数値ｋの大きさと確率Ｐ（ｋ）の
大きさとから現状解析を行うための回路である。例え
ば、確率が所定値よりも大きい場合には正常と判定さ
れ、それよりも小さい場合には異常可能性ありと判定さ
れる。また、計数値が基準平均値よりも大きくかつ確率
Ｐ（ｋ）が小さいような場合には、汚染の可能性が高い
と判定される。さらに、計数値ｋが基準平均値λよりも
小さくかつ確率Ｐ（ｋ）が一定値よりも小さいような場
合、装置の故障などが考えられるため、故障などの可能
性ありと判定される。故障以外の可能性としては、例え
ば装置がシールドルーム内に存在しているような場合が
考えられる。

【００２９】なお、表示部３８に表示を行う代わりに、
例えば各色のランプ表示等によって測定結果を表すよう
にしてもよい。またスピーカーなどによって所定の音を
発生させるようにしてもよい。さらに、既存の放射線測
定装置と図１に示したような装置と組み合わせてもよ
く、その場合において例えば一般的に求められる計数率
や線量率に対してさらに確率の重み付けなどを行った値
を表示するようにしてもよい。

【００３０】確率演算部３２において、確率を各時刻で
演算するのが大きな負担となるような場合、例えば基準
平均値λが確定した時点において、取りうる範囲内にお
ける各確率Ｐ（ｋ）をあらかじめ計算しておき、実際に
測定を行っている場合には測定値ｋから既に演算された
確率の値を決定するようにしてもよい。

【００３１】ちなみに、確率を計算する場合において、
λやｋがある程度大きくなると、ｅ^-λ，λ^k，ｋ！がそ
れぞれ桁溢れしてしまうという場合が考えられる。そこ
で、λが決定した時点において、とりうる範囲の各ｋに
ついてＰ（ｋ）をあらかじめ計算しておくのが望まし
い。例えば以下のような範囲内で確率を計算してもよ
い。

【００３２】

【数１】この場合、ｅ^-λ^/kを求め、その後、以下の計算を順次
実行してもよい。

【００３３】

【数２】上記の演算によれば、各項の値が安定するため、桁溢れ
といった問題を未然に回避することが可能である。この
ような演算を利用してあらかじめ各確率の値を記憶して
おいて、各時刻で測定されたｋに基づいてＰ（ｋ）を読
み出すようにしてもよい。また、あらかじめ各確率を取
るｋを逆算しておいて、ｋの値から直接的に確率を求め
るようにしてもよい。さらに、取りうる全ての組み合わ
せについてテーブルを構成し、それをＲＯＭなどに格納
してもよい。

【００３４】図１に示した実施形態によって、例えばフ
ロア上に生じた放射性汚染を特定する場合、まず電源投
入後において基準平均値が求められ、その後検出器１０
をフロア面に対して近接させつつゆっくりと様々な方向
へ移動させる。この場合、汚染が生じていれば、表示部
３８に表示される確率が大きく変動するため、それをも
って汚染箇所を特定可能である。この場合において、検
出器１０のスキャニング速度との関係から確率演算の応
答性を適宜設定すればよい。例えば、平均期間Ｔや積算
期間ｔを適宜設定する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックグラウンド放射線による計数値の統計的な変動の
中で、汚染による異常計数値を簡単にかつ精度良く特定
できる。また、本発明によれば、測定結果の計数値の異
常が、汚染等の放射線によるものであるか装置故障によ
るものであるかを弁別し、測定結果の信用性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形
態を示すブロック図である。

【図２】各時刻で取得される計数値を表す図である。

【図３】解析部における判定条件を示す図である。

【図４】ポアソン分布を示す概念図である。

【符号の説明】

１０検出器、１４Ａ／Ｄ変換器、１６演算処理
部、１８メモリ、２０基準平均値演算部、２２平均
期間設定部、２８メモリ、３０積算部、３２確率
演算部、３４解析部、３６表示処理部、３８表示
部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線を検出する検出部と、放射線の計数値を平均化し、基準平均値を演算する基準
平均値演算手段と、前記基準平均値を利用して計数値発生確率を表す所定の
確率関数を定義し、その確率関数に従って、順次測定さ
れる各計数値ごとに確率を演算する確率演算手段と、前記演算された確率又はそれに相当する値を出力する出
力手段と、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、前記所定の確率関数はポアソン分布に相当する関数であ
り、前記基準平均値によって前記ポアソン分布の中心が定め
られることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、前記基準平均値は標準的なバックグランド測定によって
取得されることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項４】請求項１記載の装置において、前記基準平均値は、測定の開始時に取得されることを特
徴とする放射線測定装置。
【請求項５】請求項１記載の装置において、前記基準平均値は、測定中の所定タイミングで取得され
る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、前記基準平均値を求めるための平均期間を測定条件に応
じて可変設定する手段を含む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、前記計数値は、所定の積算期間内の積算値であり、前記積算期間を測定条件に応じて可変設定するための手
段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１記載の装置において、前記出力手段は、異常確率又は正常確率を出力すること
を特徴とする放射線測定装置。
【請求項９】放射線を検出する検出部と、放射線の計数値を平均化し、基準平均値を演算する基準
平均値演算手段と、前記基準平均値を利用して計数値発生確率を表す所定の
確率関数を定義し、その確率関数に従って、順次測定さ
れる各計数値ごとに確率を演算する確率演算手段と、前
記演算された確率に従って異常解析を行う異常解析手段
と、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、前記異常解析手段は、前記基準平均値と前記各計数値とを比較する比較器と、前記比較器の比較結果と、前記演算された確率と、に基
づいて異常解析を行う解析器と、を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１１】請求項１０記載の装置において、前記解析器は、前記基準平均値よりも前記計数値が低
く、かつ、前記演算された確率が故障判定値以下である
場合に、装置故障を判定することを特徴とする放射線測
定装置。
【請求項１２】請求項１０記載の装置において、前記解析器は、前記基準平均値よりも前記計数値が高
く、かつ、前記演算された確率が汚染判定値以上である
場合に、放射性物質による汚染を判定することを特徴と
する放射線測定装置。
【請求項１３】放射線を検出し、計数値を求める工程
と、バックグランド計数値を基準として、各計数値が異常計
数値である確率を演算する工程と、前記確率を表示する工程と、を含むことを特徴とする放射線測定方法。