JP2003302357A

JP2003302357A - 低レベル放射性ガンマ放射線源を使用した核密度測定器及び密度測定方法

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Publication number: JP2003302357A
Application number: JP2003004201A
Authority: JP
Inventors: Robert E Troxler; ロバート・イー・トロクスラー; W Linus Dep; ダブリュー・ライナス・デプ
Original assignee: Troxler Electronic Laboratories Inc
Current assignee: Troxler Electronic Laboratories Inc
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2003-10-24
Also published as: SG115514A1; CA2416056A1; USRE38910E1; DE60323891D1; HK1056775A1; CN1431488A; EP1327878A1; MXPA03000329A; CA2416056C; EP2042859A2; AU2002318892B2; EP2042859A3; US6567498B1; CN1312470C; EP1327878B1

Abstract

(57)【要約】【課題】材料サンプルの表面下の比較的薄いゾーンに
おける密度を測定することに適した、低レベル放射性ガ
ンマ放射線源を使用する核密度測定器を提供する。【解決手段】筐体１４とサンプル表面上に置かれるベ
ース１２とを具備する。固有一次エネルギーと１００マ
イクロキュリー以下の放射能を持つガンマ放射線源２２
が筐体内に取り付けられ、放射線はベース１２を通って
下にあるサンプル内に放射される。筐体内には後方散乱
されたガンマ放射線を検出してそのエネルギーレベルを
定量化するエネルギー選択的検出器２８が線源との間に
遮蔽物３６を置いて取り付けられる。０．１Ｍｅｖの下
限から線源の固有一次エネルギー未満の上限までの所定
のエネルギースペクトルに含まれる放射線計数を検出す
るためにアナライザ３９が検出器に接続され、密度はア
ナライザによって得られたガンマ放射線計数に基づいて
計算される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密度の測定技術、特
にガンマ放射線を使用してサンプルの密度を測定するた
めの検査器機及び検査方法に関する。本発明は、サンプ
ルの表面下の比較的薄いゾーンにおける密度を測定する
ことに特に適する。

【０００２】

【従来の技術】アスファルト舗装工事業界において、携
帯用核測定器（nuclear gauge）はアスファルト舗装の
密度を測定するために頻繁に使用されている。しばしば
アスファルト舗装材は、準備された路床基礎（ファウン
デーション）または既にある舗装道路上の例えば２．５
センチ乃至５．１センチ（１インチ乃至２インチ）のオ
ーダの厚さの層といった比較的薄い層に適用される。結
果、舗装表面下の例えば２．５センチ乃至７．６センチ
（１インチ乃至３インチ）の深さの比較的薄いゾーンに
おける舗装サンプルの密度を測定する必要性が存在す
る。この目的を達するために、核密度測定器（nuclear
density gauge）が舗装材の薄い層の密度を直接測定す
るために開発されてきた。例えば、このタイプの核「薄
層」測定器は同時に所有する米国特許第４,６４１,０３
０号、第４,７０１,８６８号及び第６,３１０,９３６号
に記載されている。これらの特許文書に記載された測定
器は約８ミリキュリー（millicuries）のセシウム１３
７（Cesium-137）を含むセシウム１３７（¹³⁷Ｃｓ）ガ
ンマ放射線源を使用する。下にあるサンプルからコンプ
トン（Compton）散乱されたガンマ放射線は２つの幾何
学的に異なる放射線源・検出器間関係を形成するよう位
置付けられたガイガーミュラー管（Geiger-Muuller tub
es）によって検出され、材料の密度はそれぞれの検出器
によって検出されたガンマ放射線計数（ガンマ放射線カ
ウント）に基づいて計算される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの測定器におけ
るガンマ放射線源の放射能はミリキュリーの範囲にあっ
てかなり小さく、オペレータは通常の用心と注意をもっ
て安全に使用することができるが、監督官庁はこうした
測定器の取り扱い、輸送、保管及び用途に規制を課し、
またこうした測定器を操作する資格が与えられた人にも
規制を課す。それ故に、既存の測定器の規制要件を免れ
るずっと低い放射能レベルの放射線源を使用する測定器
の必要性が存在する。

【０００４】以上のことから本発明の課題は、サンプル
の表面下の比較的薄いゾーンにおける密度を測定するこ
とに適し、低レベル放射性放射線源を使用する、核測定
器を提供することにある。

【０００５】特に本発明の課題は、ミリキュリー範囲の
放射能、特に１００マイクロキュリー以下、望ましくは
５０マイクロキュリー以下、の放射能を有するガンマ放
射線源を使用して動作することができる測定器を提供す
ることにある。これらの低レベル放射性放射線源を使用
する測定器はたとえあるとしてもより少なく、より厳重
でない制約と規制の対象になる。

【０００６】低放射能放射線源を使用する核測定器を製
造する従来の試みは、精度のレベルが制限されるため
に、限られた成功しか収めていない。例えば、低レベル
放射性核線源を使用するある一つの従来の核測定器は同
時に所有する米国特許第４,７６６,３１９号に記載され
ている。低放射能ガンマ放射線源に基づく測定器を開発
することにおける主たる難しさは、ガンマ放射線検出器
の信号対ノイズ比が低放射能線源からのガンマ放射線流
が比較的低いために低いということである。検査対象と
なる材料に存在するある種の自然に存在する放射性元素
（例えばＫ−４０、ＵとＴｈ）からのバックグラウンド
放射線は測定精度を犠牲にすることなくしては無視する
ことができないノイズを生成する。より高い放射能のガ
ンマ放射線源（例えば８０００マイクロキュリーＣｓ１
３７放射線源）を使用する従来の測定器では、信号対ノ
イズ比は高く、バックグラウンド放射線は重大な誤差の
原因を成さない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、舗装材サンプ
ルの表面下の比較的薄いゾーンにおける密度を測定する
ことに適した核密度測定器及び方法を提供する。本測定
器は、材料サンプルの表面下の例えば最大２．５センチ
（１インチ）または７．６センチ（３インチ）と同程度
の特定の深さまでのゾーンにおける密度を測定するよう
設計されてよい。本測定器は、１００マイクロキュリー
以下の総放射能を有する一つ以上のガンマ放射線源を使
用する。本測定器は、材料サンプルの表面上に配置され
るのに適合した測定器筐体を具備する。マイクロキュリ
ー放射線源はベース（base）を通して下にある材料サン
プル内にガンマ放射線を放出するために前記測定器筐体
内に取り付けられる。少なくとも一つのエネルギー選択
的ガンマ放射線検出器（energy selective gammma radi
ation detector）が前記測定器筐体内に前記ガンマ放射
線源とは空間的に隔たった位置関係になるよう取り付け
られ、この検出器は検出したガンマ放射線のエネルギー
レベルを表す信号を作り出す働きをすることができる。
また密度計算手段が前記検出器に接続され、前記密度計
算手段は前記検出器によって検出されたガンマ放射線の
所定部分のエネルギースペクトルに含まれるエネルギー
レベルを有する検出信号に基づいて材料の密度の値を計
算する働きをすることができる。本発明が提供する核密
度測定器では、前記密度計算手段は前記検出器に接続さ
れたアナライザ（analyzer）を含んでよく、その際、前
記アナライザは前記検出器からの信号を前記所定部分の
エネルギースペクトルに対応する一つ以上のチャネルに
分類し累積する。前記アナライザは、例えば、前記検出
器によって検出されたガンマ放射線のエネルギースペク
トル上の複数の離散チャネルに信号を分類し累積する多
重チャネル・アナライザを構成してよい。これらの離散
チャネルの一つ以上のチャネルは前記所定部分のエネル
ギースペクトルを画定する。

【０００８】本発明が提供するある特定の核密度測定器
では、密度計算に使用される前記所定部分のエネルギー
スペクトルは０．１Ｍｅｖの下限以上と前記放射線源の
固有一次エネルギー（characteristic primary energ
y）未満の上限とを有する。前記ガンマ放射線源は０．
６６２Ｍｅｖの一次エネルギーを持つ少なくとも一つの
セシウム１３７ガンマ放射線源を含んでよい。好ましく
は、前記検出器はシンチレーション検出器（scintillat
ion detector）であり、当該システムは、特定のエネル
ギースペクトルに含まれるエネルギーを有する計数（カ
ウント）を識別することができる、前記シンチレーショ
ン検出器に接続されたアナライザを具備してよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の態
様を添付図面を参照して詳細に説明する。しかしながら
本発明は多くの異なる形式で実施されてよく、以下ここ
に説明される実施の態様に限定されるものではない。こ
れらの態様は、本開示が徹底かつ完全となるよう、か
つ、本発明の技術的範囲を当業者に明示するために、提
供されるものである。なお添付図面において類似符号が
類似の要素に付される。

【００１０】［理論の説明］本発明はガンマ放射線の物
質との散乱・吸収特性に基づく。２Ｍｅｖ未満のエネル
ギーを持つガンマ放射線では、物質との２つの優勢な相
互作用メカニズムが存在する。０．１Ｍｅｖ乃至２Ｍｅ
ｖのエネルギー範囲において、優勢な相互作用メカニズ
ムは非弾性散乱（コンプトン散乱）である。０．１Ｍｅ
ｖ未満のエネルギーでは、優勢な相互作用メカニズムは
光電吸収（photoelectric absorption）である。０．１
Ｍｅｖ乃至２Ｍｅｖのエネルギー範囲では、ガンマ放射
線散乱量（エネルギーの減衰（energy degradation））
は物質の電子密度の関数であって、それ故に密度は基本
的な測定特性である。これにより、物質組成によってよ
り影響されない単位長密度当たりの核減衰量（nuclear
attenuation per unit-length mass-density）がもたら
される。０．１Ｍｅｖ未満のエネルギーでは、ガンマ放
射線の光電吸収は物質の原子数に敏感であって、従って
物質の化学（元素）組成に敏感である。それ故に、十分
なエネルギーを持つガンマ放射線源が物質近くに置か
れ、エネルギー選択的ガンマ放射線検出器がガンマ放射
線検出に使用されると、主にコンプトン散乱を経たガン
マ放射線が排他的に計数可能である。適切な較正によ
り、ガンマ放射線計数は絶対密度に変換することができ
る。

【００１１】本発明の特定の実施態様によれば、０．６
６２Ｍｅｖの一次エネルギーを持つ ¹³⁷Ｃｓガンマ放射
線源が使用される。しかしながら、例えば⁶⁰Ｃｏといっ
た異なる一次エネルギーレベルを持つ他のガンマ放射線
源を使用することが可能である。サンプルと相互作用し
ているガンマ放射線は、好ましくは所定のエネルギース
ペクトルに含まれるガンマ放射線を検出するよう構成さ
れたエネルギー選択的検出器である検出器を使って測定
される。ガンマ放射線検出器は望みのエネルギースペク
トルが選択されるよう様々な方法で構成されてよい。例
えば、本明細書に明示され記載される実施態様では、エ
ネルギー選択的シンチレーション検出器、特に光電子増
倍管（ＰＭＴ（photomultiplier tube））に取り付けら
れたヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）結晶が使用される。
¹³⁷Cｓ放射線源を使用すると、サンプルと相互作用する
０．１Ｍｅｖ乃至０．４Ｍｅｖの所定範囲にあるガンマ
放射線が計数される。更なる特定の実施態様では、０．
１Ｍｅｖ乃至０．２５Ｍｅｖの所定範囲にあるガンマ放
射線が計数される。このエネルギースペクトルに含まれ
るガンマ放射線は下にある物質に作用し、このガンマ放
射線は、検出器のために後方散乱されているガンマ放射
線である。コンプトン散乱が原因で、放射線は ¹³⁷Ｃｓ
放射線源の一次エネルギー０．６６２Ｍｅｖ未満のより
低いエネルギーを持つ。¹³⁷Ｃｓ以外のガンマ放射線源
では、上限は選ばれた特定の放射線源のエネルギー分布
に基づいて類似の方法で選択されるであろう。

【００１２】［装置の説明］図１に本発明に係る測定器
の実施の一態様を示す。本測定器は符号１０によって概
略的に示される。本測定器は実質的に平らな下部表面を
有するベース１２と、ベース１２と協働して測定器１０
の様々なコンポーネントを保護的に囲む測定器筐体１４
とを備える。取っ手１６は測定器筐体１４から上に伸び
測定器１０の持ち運びを容易にする。測定器筐体１４の
上側には図示されているようなキーパッド１８とディス
プレイ１９といった適切な入出力装置が用意される。

【００１３】測定器１０の追加のコンポーネントがベー
ス１２の上面に取り付けられる。図示されているよう
に、ベース１２の一方の縦方向の端部に隣接して放射線
源プレート２０が設置される。放射線源プレート２０は
細長い棒の形を持つ。図示された態様では、一連のこれ
らの離散的な点状放射線源２２が放射線源プレート２０
の一方の側に空間的に間隔を置いて取り付けられる。４
個以上の離散的な点状放射線源２２が使用可能であるこ
とは理解されよう。代替となる実施態様では、図示され
ていないが、放射線源２２は連続的に放射線源プレート
２０の全長に沿って分布してよい。代わりに、放射線源
２２は、検出器を取り囲む円形パターンといったあるパ
ターンに配列されてよい。いずれにせよ、ガンマ放射線
源の全放射能は１００マイクロキュリーを超えない。図
示された特定の実施態様では、ガンマ放射線源はセシウ
ム１３７で、それぞれの個別の点状放射線源２２は１０
マイクロキュリー以下の放射能を有する。

【００１４】放射線源プレート２０は好ましくはそれを
ベースプレート１２から容易に取り外すことができるよ
うに取り付けられる。図示された実施態様では、放射線
源プレート２０は、ボルト２４といったネジ部品を受け
容れてそのネジ部品をベースプレート１２内に形成され
た適切なタップホール２５にねじ込んでそのタップホー
ルと組み合わさって結合するよう構成された、それぞれ
の先端部に隣接する２つの垂直に伸びるホールを有す
る。この構成により、放射線源２２を以下詳細に説明さ
れるように交換またはバックグラウンド（背景）放射線
計数の獲得のために取り外すことが可能となる。正確で
再現可能な結果を得るために放射線源プレート２０と放
射線検出器との間の距離及び幾何学的関係は確実に維持
されなければならないので、放射線源プレート２０はベ
ース１２の上に設置される際に確実に同じ場所に設置さ
れることも保証される。放射線に対する安全性のため、
放射線源プレート２０は測定器１０から取り外されてい
る間の紛失を防止するために測定器１０につなぎ鎖（テ
ザー）で繋がれる場合がある。

【００１５】エネルギー選択的検出器システムはベース
１２に放射線源プレート２０とは反対側の端部に隣接す
るように取り付けられる。図１に示された特定の実施態
様において、エネルギー選択的ガンマ放射線検出器シス
テムはヨウ化ナトリウム（sodiumu iodide）結晶２６
と、そのヨウ化ナトリウム結晶に取り付けられた光電子
増倍管（photomultiplier）２８とを含む。ガンマ放射
線がヨウ化ナトリウムに衝突すると光子が放出され、そ
の強度はガンマ放射線のエネルギーレベルに対応して変
化する。光電子増倍管２８はそれらの光子を検出して、
それらを電気信号に変換し、その電気信号は光電子増倍
管に取り付けられた増幅器３０によって増幅される。増
幅された信号は導線３２を通って、信号が以下説明され
るように処理される回路ボード３４に導かれる。

【００１６】放射線遮蔽物（radiation shielding）３
６もベースプレート１２上に取り付けられる。遮蔽物３
６は放射線源プレート２０と放射線検出器組立部品との
間に直接設置され、ガンマ放射線源２２から放出された
ガンマ放射線が放射線源２２から検出器まで直接的に通
過することを禁止する。結果、検出器によって受け取ら
れる放射線源２２からの唯一の放射線は、ベース１２を
通って下にある材料サンプル内に進み、その材料サンプ
ルと相互作用した後にベース１２を通ってヨウ化ナトリ
ウム結晶２６まで上方に後方散乱された放射線である。
つまり、測定器は「後方散乱」方式で働く。ガンマ放射
線を遮断することが可能な何か適切な材料が、鉛または
他の一般的な密度の高い物質とともに、遮蔽物３６とし
て使用することができる。

【００１７】図２に回路ボード３４の機能的コンポーネ
ントを示す。アナログ・デジタル変換器３８は増幅器３
０からの増幅されたアナログ信号をガンマ放射線（光
子）計数のエネルギーレベルを定量化するデジタル信号
に変換する。アナログ・デジタル変換器３８の出力はア
ナライザ装置に送られる。図示された実施態様ではこの
アナライザ装置は、異なったエネルギーレベルにあるガ
ンマ放射線（光子）計数の数を、各チャネルがエネルギ
ースペクトルの一部分に対応する複数のチャネルに累積
する多重チャネル・アナライザ（ＭＣＡ（multichannel
analyzer））３９である。密度計算の目的のため、検
出器によって検出されるエネルギースペクトル全体の中
の所定部分だけが議論される。つまり、この所定部分に
対応する一つ以上のチャネルからの累積された計数だけ
が密度計算のために議論される。例えば、ある特定の実
施態様において、このエネルギースペクトルは¹³⁷Ｃｓ
ガンマ放射線が使用される際には０．１Ｍｅｖの下限
と、０．４Ｍｅｖの上限とを有する。より特定された実
施態様では、下限は０．１Ｍｅｖ、上限は０．２５Ｍｅ
ｖである。エネルギースペクトルの他の部分を表すアナ
ライザの他のチャネルが標準計数を採取するためにある
いはバックグラウンド放射線を相殺する際に議論される
場合がある。ＭＣＡ３９の出力は、ＭＣＡからの累積さ
れたガンマ放射線（光子）計数を密度値に変換するのに
適した１セットの記憶された命令を含むプロセッサ４０
に送られる。プロセッサ４０はキーパッド入力装置１８
と出力ディスプレイ１９に運転上接続される。

【００１８】好ましくは、それらに沿ってガンマ放射線
が下向きに下にあるサンプル内に進む多数の個別の経路
を用意するためにガンマ放射線が横方向に広がるエリア
またはゾーンから放出されるように、ガンマ放射線の一
つ以上の線源が配置される。結果としてもたらされる後
方散乱された放射線も多数の経路に沿って検出器システ
ムに向かって後方に進む。図示された実施態様では、放
射線源プレート２０上に取り付けられた¹³⁷Ｃｓの３つ
の離散的な１０マイクロキュリーの点状放射線源が存在
しており、そのガンマ放射線源は放射線源プレートから
検出器への直線とは概ね垂直な線に沿った方向に向けら
れる。検出器はそのエリア全体にわたって放射線を受け
取ることが可能なので、下にあるサンプル内に向かって
下方に進み検出システムまで後方散乱されるガンマ放射
線の多数の伝播経路が存在する。類似の結果は、放射線
源プレート２０の全長に沿って伸びる放射線源によって
も実現されることは理解されるであろう。検出エリアを
より効果的に利用するために、検出器システムは、図１
に示された単一の結晶２６及び光電子増倍管２８の代わ
りに、複数のより小さなヨウ化ナトリウム結晶と、並列
に配列した付随する光電子増倍管とを含んでよい。放射
線源２２から検出器への複数の伝播経路をこの方法で提
供することによって、測定器１０は大きな体積のサンプ
ルを調べることができ、サンプル表面の粗さによって生
じる誤差がそれにより減少する。

【００１９】［スペクトルの安定化について］シンチレ
ーション検出器は温度変動に敏感である。ＭＣＡによっ
て作り出されるデジタル・スペクトラムにおいて、シン
チレーション検出器によって検出されたガンマ放射線エ
ネルギーレベルは特定のガンマ放射線エネルギーレベル
または範囲に対応する計数を表す多くの（例えば５１
２）チャネルの一つと相互に関連づけられる。このスペ
クトルは、ｘ軸方向にチャネルをｙ軸方向に各チャネル
における計数の総数を表すグラフによって示される。温
度が変動すると、スペクトルはｘ軸方向に非線形的に変
動する。それ故に、ある一つのチャネル上にかつて中心
があったピークも異なったチャネル上に中心を持つに至
る場合がある。エネルギーＥ_lowerを表すチャネルＣ
_lowerとエネルギーＥ_upperを表すチャネルＣ_upp _erとの
間のチャネルにおいてガンマ放射線（光子）計数を見つ
けたいと欲する場合、こうした温度変動故に、「未加工
（raw）」スペクトルを使用することから得られる計数
は温度に対する敏感さに起因して不確定性を有するであ
ろう。アナログ式またはデジタル式スペクトル・スタビ
ライザ（spectrum stabilizer）がＮａＩ検出器の温度
変動の結果生じるスペクトル・ドリフトを安定化するた
めに使用される。スペクトル安定化の目的のために、測
定器には図１の実施態様において検出器２６近くに取り
付けられた追加の１マイクロキュリー²⁴¹Ａｍガンマ放
射線基準線源（reference source）４５が与えられる。
放射線源４５からの０．０５６Ｍｅｖにおけるピークは
スペクトルの安定化のためＭＣＡによって基準点（refe
rence point）として使用される。

【００２０】４分の計数時間の間、ＭＣＡは計数を収集
して、次にそれらの計数は信号振幅変動が補正され、バ
ッファに記録される。計数の最後に、ＭＣＡは安定化さ
れたスペクトルを与える。

【００２１】代替となるアプローチでは、スペクトル安
定化は基準とする追加の放射線源を必要とすることなく
実行することができる。小さな割合のガンマ放射線が放
射線源２２から検出器２６まで直接通過できるように極
めて小さな「リーク（ｌｅａｋ）」ホールが遮蔽物３６
に与えられる。この場合、ガンマ放射線源それ自体の
０．６６２Ｍｅｖピークがスペクトル安定化の基準点と
して使用することができる。

【００２２】［バックグラウンドガンマ放射線につい
て］正確な密度測定を得るには、サンプルとその周囲か
らのバックグラウンドガンマ放射線を定量化する必要が
ある。従来の核密度測定器はこの事項をバックグラウン
ド放射線の影響が無視できる大きな信号対ノイズ比を結
果としてもたらすより強いガンマ放射線源（例えば約８
０００マイクロキュリー）を使用することによって避け
ている。本発明によれば、バックグラウンドガンマ放射
線を相殺するためのいくつかの可能なアプローチが存在
する。その中の一つのアプローチによれば、例えば、放
射線源プレート２０を測定器から物理的に取り外して、
検出器から遮蔽された場所に置くことができる。次に、
放射線源の無い状態の測定器を稼働させてバックグラウ
ンドスペクトルを表すガンマ放射線計数を取得すること
ができる。別のアプローチによれば、密度測定のために
稼働される際の遮蔽されていない動作位置（unshielded
active position）から、バックグラウンド較正のため
に稼働される際の測定器内の内部遮蔽された場所（inte
rnally shieldedlocation）まで、移動させることがで
きる放射線源を使って、測定器を構築することができ
る。図３に、このアプローチを使用する一つの模範的な
実施態様を示す。繰り返しを避けるため、プライム記号
（’）が付加された類似の符号がこの態様における上述
した要素に対応する要素を識別するために使用される。
この実施態様では、ガンマ放射線源２２’は遮蔽された
エンクロージャ（shielded enclosure）５４内に回転す
るように取り付けられたディスク５２上に設置される。
ディスク５２（図４と図５）と遮蔽されたエンクロージ
ャ５４は両方ともにガンマ放射線を通さない鉛といった
密度の高い物質から作られる。ディスク５２に接続され
たシャフト５６はディスクの回転を可能にするために測
定器筐体から伸びる。バックグラウンド計数と線源の格
納のために遮蔽されたポジション（shielded positio
n）に置かれる際は、図３に示されるように、放射線源
２２’が遮蔽されたエンクロージャによって完全に囲わ
れるようにディスクが回転される。密度測定が実行され
る際は、図６に示された遮蔽されていない動作位置に放
射線源２２’を置くためにシャフト５６は１８０°回転
される。この位置では、放射線源２２’は、ガンマ放射
線が測定器のベースプレート直下に配置された材料サン
プル内に向けられるようにベースプレート１２’の下部
表面に最も近くに配置される。

【００２３】バックグラウンドガンマ放射線も１．４６
０Ｍｅｖまたはその近くの値のエネルギーレベルを有す
るガンマ放射線計数の測定に基づいて「オン・ザ・ラン
（onthe run）」（意味の説明は以下登場）で評価され
てよい。カリウム元素は、１．４６０Ｍｅｖガンマ放射
線を放出する長寿命の放射性同位元素Ｋ−４０を持つ。
カリウムはアスファルト舗装混合物の骨材として一般に
使用される鉱物に存在するので、１．４６０Ｍｅｖガン
マ放射線のコンプトン散乱によって密度測定にとって興
味のあるエネルギースペクトルのバックグラウンド放射
線が作り出される。別のアプローチには、０．６６２Ｍ
ｅｖガンマ放射線のピークの直線部分の数学的なフィッ
ティングが含まれる。この直線の勾配はバックグラウン
ドを評価するのに使用することができる。更に別のアプ
ローチには、バックグラウンド測定用の別個のより小さ
い検出器システムを持つことが含まれる。この検出器は
ケーブルを使って測定器エレクトロニクスに接続されて
放射線源から離れた、検出器の側（サイド）に置かれて
よく、あるいは測定器エンクロージャの外側に置かれて
よい。

【００２４】［標準計数（standard count）について］
核密度測定器は有限な半減期を有する放射性線源を使用
する。核分裂のため時間とともに線源放射能は減少す
る。変動する線源放射能を補正するため、測定されたガ
ンマ放射線計数は標準計数で規格化される。その結果、
この計数比は時間には依存しない。従来の測定器では、
この規格はポリエチレン・ブロックである。本発明は標
準較正計数を取得するためのいくつかの方法をどれも採
用することができる。例えば、あるアプローチでは、
２．５センチ（２インチ）乃至７．６センチ（３イン
チ）の厚さで測定器の専有面積の１または２倍の表面積
を持つ標準プレート上に測定器を置くことができる。こ
れらの標準プレートはマグネシウム、アルミニウム、ま
たはマグネシウムとアルミニウムの組み合わせであるこ
とが可能で、後方散乱計数は各プレート上で取得され
る。線源から検出器に流れるガンマ放射線が遮蔽物によ
って完全に遮られることにより、後方散乱の測定値のみ
が獲得され、計数は例えば０．１Ｍｅｖ乃至０．２５Ｍ
ｅｖ（０．６６２Ｍｅｖの主エネルギーを持つ¹³⁷Ｃｓ
線源に対して）の特定のエネルギーウィンドウ内で採取
される。

【００２５】別のアプローチでは、小さな穿孔が遮蔽物
内に形成されて０．６６２Ｍｅｖのエネルギーガンマ放
射線の直接のビームを見ることができるように線源から
検出器までのガンマ放射の直接経路が用意される。測定
器がオン・ザ・ラン（on-the-run）と同様に標準プレー
ト上に置かれると、０．６６２Ｍｅｖの¹³⁷Ｃｓピーク
の正味計数は標準計数として使用することができる。こ
こでオン・ザ・ランとは、測定器が検査材料の上に置か
れるときを意味する。測定器が検査材料の上に置かれる
と、後方散乱密度計数を使って標準計数（０．６６２Ｍ
ｅｖの主エネルギーにおける正味計数）が即座に採取さ
れる。

【００２６】更に別の実施態様によれば、測定器筐体内
に小さなガイガーミュラー管（Geiger Muller tube）が
主たる線源近くに組み込まれ、標準計数を確認するため
に使用される。このガイガーミュラー管は測定器内部に
あって、下にある材料の密度によって影響されない。

【００２７】［測定器較正の実施例１］他の核測定器と
同様、本測定器はガンマ放射線計数を材料かさ密度（ma
terialbulk density）に変換するために較正されなけれ
ばならない。予備的な較正が３つの硬い金属較正プレー
ト、つまり土当量密度（soil equivalent density）１
０９．８ｐｃｆ（立方フィート（２８．３２リッター）
当たりのポンド重量（１ポンド＝約３７３グラム））の
マグネシウム・プレート、土当量密度１３３．３ｐｃｆ
の複合マグネシウム/アルミニウム・プレート、そして
土当量密度１６１．２ｐｃｆのアルミニウム・プレー
ト、を使用して実行された。測定器は後方散乱方式で運
転される。０．１Ｍｅｖ乃至０．２５Ｍｅｖのエネルギ
ーウィンドウにおける計数が密度を計算するために使用
された。サンプルとその周囲からのバックグラウンド放
射線は¹³⁷Ｃｓガンマ放射線源が測定器から取り除かれ
たときの計数を取得することによって測定された。測定
器はマグネシウム・プレート上に置かれ、３つの４分間
計数（４-minute count）が取得された。３つの計数の
平均がＣ_bgd1として計算された。次に測定器はマグネシ
ウム/アルミニウム・プレート上に置かれ、３つの４分
間計数が取得された。その平均計数がＣ_bgd2として計算
された。次いで線源が測定器内の遮蔽されていない作動
位置（operative unshielded position）に再配置さ
れ、測定器がマグネシウム・プレート上に置かれ、３つ
の４分間計数が集められた。その平均計数はＣ_MGとして
計算された。次に測定器は複合マグネシウム/アルミニ
ウム・プレート上に置かれ、３つの４分間計数が取得さ
れた。その平均計数はＣ_MgAlとして計算された。次に測
定器はアルミニウム・プレート上に置かれ、３つの４分
間計数が集められた。その平均計数はＣ_Alとして計算さ
れた。

【００２８】４分間バックグラウンド計数Ｃ_bgdはＣ_bgd
＝（Ｃ_bgd1＋Ｃ_bgd2）／２によって与えられる。マグネ
シウム・プレート上のバックグラウンド補正済み係数が
標準計数（Ｃ_std）として使用された。Ｃ_std＝Ｃ_Mg−Ｃ
_bgdである。

【００２９】次に各サンプルの計数比（ＣＲ）が次式を
使用して計算された。Ｃ_plateを特定の較正プレート上
の計数としたときに、ＣＲ_plate＝（Ｃ_plate−Ｃ_bgd）
／Ｃ_s _tdである。表１にそのデータを示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】較正計数は次の形の標準式にフィッティン
グさせることにより較正定数を決定するために使用され
る。ＣＲ＝Ａｅ^-BD−ＣここでＡ、Ｂ及びＣはフィッティング係数（fitting co
efficients）または較正定数（calibration constant
s）で、Ｄは密度である。ベスト・フィットにより３つ
の較正定数に対して以下の値が与えられた。Ａ＝０．８２４５Ｂ＝１．４０３６ｅ−３Ｃ＝−０．２９３２

【００３２】［測定器較正の実施例２］携帯用較正ユニ
ットは、サンドウィッチ状にした２．５センチ（１イン
チ）の厚さのＭｇプレートと２．５センチ（１インチ）
の厚さのアルミニウム・プレートとで製作することがで
きる。Ｍｇの２．５センチ（１インチ）・プレートはそ
れ自体２枚の１．３センチ（０．５インチ）・プレート
から形成される。これらのプレートは好ましくは測定器
の専有面積の１倍または２倍の表面積を有する。

【００３３】バックグラウンド計数：プレートを地表面
に２．５センチ（１インチ）のＭｇプレートを表にして
平らに置く。測定器を、放射線源を取り除いたまたは遮
蔽されたポジションに置いた上で、プレート上に置く。
４分間計数（Ｃ_bgd）を取得する。標準計数：プレートを地表面に２．５センチ（１イン
チ）のＭｇプレートを表にして平らに置く。測定器を、
放射線源を設置したまたは遮蔽されていない稼働ポジシ
ョンに置いた上で、プレート上に置く。４分間計数（Ｃ
_std，_raw）を取得する。標準計数はＣ_std＝Ｃ_std，_raw
−Ｃ_bgd。較正用Ｍｇ計数：Ｃ_Mg＝Ｃ_std。較正用ＭｇＡｌ計数：次に最上部の１．３センチ（０．
５インチ）Ｍｇプレートを取り除く。測定器を、放射線
源を設置してアクティブにした上で、そのプレート上に
置き、４分間計数（Ｃ_MgAl，_raw）を取得する。ＭｇＡ
ｌ計数はＣ_MgAl＝Ｃ_MgAl，_raw−Ｃ_bgd。較正用Ａｌ計数：次に２．５センチ（１インチ）のＡｌ
プレートが表になるようにプレートをひっくり返す。測
定器を、放射線源を設置してアクティブにした上で、そ
のプレート上に置き、４分間計数（Ｃ_Al，_raw）を取得
する。Ａｌ計数はＣ_Al＝Ｃ_Al，_raw−Ｃ_bgd。

【００３４】次いで上記のごとく取得された計数は較正
定数を得るために較正実施例１の説明に従って使用され
る。

【００３５】（密度較正について）材料サンプルの密度
の計算は好ましくは適切にプログラムされたマイクロプ
ロセッサによって、または特定用途向け集積回路若しく
は汎用コンピュータといった他の機能的に同等なデバイ
スによって実行される。測定器は測定対象となるサンプ
ル上に置かれ、２分乃至４分といった適切な期間の間に
計数が取得される。ＭＣＡからは、興味のある特定部分
のエネルギースペクトルに対する安定化された計数が取
得される。次に前記較正実施例の説明に従って取得され
た密度方程式及び較正定数を使用して、サンプルの密度
の値が取得できる。この値は測定器のディスプレイ１９
上にユーザに向けて表示される。

【００３６】本方法の好ましい実施態様の一つにおい
て、計算が累積されたガンマ放射線（光子）計数に対し
て、計数が進行する際に１秒または２秒おきといった周
期間隔で（at a frequent intervals）繰り返し実行さ
れ、各結果は度数パケット（frequncy packet）して扱
われる。そのパケットの統計的偏差を減少させるために
デジタル・フィルタリング・アルゴリズムが利用され
る。密度値を表示するために２分乃至４分間の計数の終
了を待つ代わりに、このアプローチによれば計数がなお
進行している間にユーザに向けて、計算された密度値を
ほとんどリアルタイムに表示することが可能となる。密
度値は、図１に示されたように時間の関数としてグラフ
を使ってユーザに表示されてよい。デジタル・フィルタ
処理された密度が安定状態に落ち着いたら、ユーザは計
算された密度値を十分に正確なものとして受け容れて、
２分間または４分間の計数が完了するまで待つことなく
測定手続きを中断することを決めてよい。結果、この計
算方法によれば密度測定に必要とされる時間を短縮する
ことができ、従って効率と生産性を向上させることがで
きる。

【００３７】更なる修正された実施態様によれば、密度
測定値が下にある材料の最大２．５センチ（１インチ）
乃至７．６センチ（３インチ）の深さといった特定の深
さから得ることができるよう、ユーザは測定器の被写界
深度（depth of field）を調整または設定することが可
能である。これは検出器の結合構造（geometry）に合わ
せて放射線源を調整することによって達せられる。特に
この修正された実施態様では、放射線源は測定器からの
いくつかの異なった距離の一つに調整可能に配置され
る。図１に示された実施態様では、これは放射線源プレ
ート２０をベース１２に、放射線源プレートを固定する
ために使用されるボルト２４を受け容れるためのベース
内にある代替セットのタップホール２５’によって用意
されるいくつかの予め選ばれた場所の一つにおいて固定
することによって遂行することができる。代わりに、検
出器の場所が放射線源の固定位置に対して調整すること
ができる。

【００３８】上記説明及び添付図面に存在する教えの恩
恵を受けた本発明に関係する分野の当業者の頭の中には
本発明の多くの修正及び他の実施態様が渡来することで
あろう。それ故に、本発明はここに開示された特定の実
施態様に限定されるものではなく、また修正及び他の実
施態様は本発明の請求の範囲に含まれることが意図され
ているものであることは理解されたい。特定の用語がこ
こには使用されているが、それらは限定目的のためでは
なく一般的かつ記述的な意味合いにおいて使用されてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様による測定器の略組立分解
図である。

【図２】本発明に係る測定器によって得られた信号を処
理するための回路構成を示した略図である。

【図３】遮蔽される上がったポジションに線源ホイール
が置かれた、本発明の第２の実施態様による測定器の側
面図である。

【図４】図３の測定器において使用される線源ホイール
の側面図である。

【図５】図３の測定器において使用される線源ホイール
の断面図である。

【図６】露出した下がったポジションに線源ホイールが
置かれた、図３の測定器の側面図である。

【符号の説明】

１０核密度測定器１２、１２’ ベース１４、１４’ 測定器筐体１６取っ手１８キーパッド１９ディスプレイ２０放射線源プレート２２、２２’ ガンマ放射線源２４ボルト２５、２５’ タップ・ホール２６、２６’ ヨウ化ナトリウム結晶２８、２８’ 光電子増倍管３０、３０’ 増幅器３２導線３４回路ボード３６、３６’ ガンマ放射線遮蔽物３８アナログ・デジタル変換器３９多重チャネル・アナライザ４０プロセッサ４５ガンマ放射線基準線源５２ディスク５４遮蔽されたエンクロージャ５６シャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバート・イー・トロクスラーアメリカ合衆国ノースカロライナ州27605, ローリー，サセックス・ロード 3218 (72)発明者ダブリュー・ライナス・デプアメリカ合衆国ノースカロライナ州27516, チャペル・ヒル，ケニルワース・プレイス 105 Ｆターム(参考） 2G001 AA02 AA09 BA15 CA02 DA01 DA02 FA01 FA09 GA01 HA01 HA05 KA01 LA03 2G088 EE29 FF04 FF15 GG18 JJ01 JJ29 KK01 KK24 LL02 LL05 LL21 LL28 MM08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その密度が測定される材料サンプルの表
面上に配置されるのに適合した面を有する測定器筐体
と、固有一次エネルギーおよび１００マイクロキュリー以下
の総放射能を有し、前記筐体面を通して下にある材料サ
ンプル内にガンマ放射線を放射するために前記測定器筐
体内に設置された、少なくとも一つのガンマ放射線源
と、前記少なくとも一つのガンマ放射線源とは空間的に隔た
った位置関係において前記測定器筐体内に取り付けられ
ており、検出したガンマ放射線のエネルギーレベルを表
す信号を作り出す働きをすることができる少なくとも一
つのエネルギー選択的ガンマ放射線検出器と、前記ガンマ放射線検出器に接続されており、前記少なく
とも一つのガンマ放射線検出器によって検出されたガン
マ放射線の所定部分のエネルギースペクトルに含まれる
エネルギーレベルを有する検出信号に基づいて前記材料
サンプルの密度の値を計算する働きをすることができる
密度計算手段と、を具備したことを特徴とする低レベル
放射性ガンマ放射線源を使用した核密度測定器。
【請求項２】前記一つ以上のガンマ放射線検出器に接
続されており、該検出器から前記信号を受信することが
でき、前記所定部分のエネルギースペクトルに対応する
一つ以上のチャネルに信号を分類かつ累積するための手
段を含むアナライザを前記密度計算手段は含む、ことを
特徴とする請求項１に記載の低レベル放射性ガンマ放射
線源を使用した核密度測定器。
【請求項３】前記アナライザは、前記一つ以上のガン
マ放射線検出器によって検出されたガンマ放射線のエネ
ルギースペクトル上の複数の離散チャネルに信号を分類
かつ累積するための多重チャネル・アナライザであり、
前記離散チャネルの少なくとも一つのチャネルは前記所
定部分のエネルギースペクトルを画定する、ことを特徴
とする請求項２に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源
を使用した核密度測定器。
【請求項４】前記ガンマ放射線の前記所定部分のエネ
ルギースペクトルは０．１Ｍｅｖの下限と、前記ガンマ
放射線源の前記固有一次エネルギー未満の上限とを有す
る、ことを特徴とする請求項１に記載の低レベル放射性
ガンマ放射線源を使用した核密度測定器。
【請求項５】前記少なくとも一つのガンマ放射線源
は、０．６６２Ｍｅｖの一次エネルギーを持つ少なくと
も一つのセシウム１３７放射線源を含む、ことを特徴と
する請求項４に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を
使用した核密度測定器。
【請求項６】前記所定部分のエネルギースペクトルは
０．１Ｍｅｖから０．４Ｍｅｖの範囲に含まれる、こと
を特徴とする請求項５に記載の低レベル放射性ガンマ放
射線源を使用した核密度測定器。
【請求項７】前記所定部分のエネルギースペクトルは
０．１Ｍｅｖから０．２５Ｍｅｖの範囲に含まれる、こ
とを特徴とする請求項５に記載の低レベル放射性ガンマ
放射線源を使用した核密度測定器。
【請求項８】前記少なくとも一つのガンマ放射線源
は、各々が前記ガンマ放射線源及び互いから空間的に隔
てられており、前記筐体面と実質的に平行な共通面内に
配置された複数の点状線源を含む、ことを特徴とする請
求項１に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を使用し
た核密度測定器。
【請求項９】固有一次エネルギーおよび５０マイクロ
キュリー以下の放射能を有し、前記測定器筐体内に取り
付けられ、ガンマ放射線がそれ自体から前記ガンマ放射
線検出器まで直接的に通過することができるように設置
された、追加のガンマ放射線源を含む、ことを特徴とす
る請求項１に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を使
用した核密度測定器。
【請求項１０】周囲のバックグラウンドガンマ放射線
を表す値を計算する働きをすることができるバックグラ
ウンド放射線検出手段を更に含み、前記密度計算手段は
前記バックグラウンド放射線検出手段と協働して周囲の
バックグラウンド放射線が補正された材料サンプルの密
度の値を計算する、ことを特徴とする請求項１に記載の
低レベル放射性ガンマ放射線源を使用した核密度測定
器。
【請求項１１】前記バックグラウンド放射線検出手段
は、前記検出器が前記放射線源以外から発せられたガン
マ放射線を検出することができるように前記少なくとも
一つのガンマ放射線源を前記検出器から遮蔽された場所
に配置することができる手段を含む、ことを特徴とする
請求項１０に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を使
用した核密度測定器。
【請求項１２】前記検出器の温度変動を補正するため
の、前記アナライザに付随した手段であって、前記所定
部分のエネルギースペクトルの外側のエネルギーレベル
を表す前記アナライザの少なくとも一つの他の選ばれた
チャネルに含まれる基準信号に応答する手段を含む安定
化手段を更に含む、ことを特徴とする請求項２に記載の
低レベル放射性ガンマ放射線源を使用した核密度測定
器。
【請求項１３】前記安定化手段は前記少なくとも一つ
のガンマ放射線源のものとは異なる固有一次エネルギー
を有する別のガンマ放射線源を含み、前記少なくとも一
つの他の選ばれたチャネルは前記別のガンマ放射線源の
前記固有一次エネルギーに対応する、ことを特徴とする
請求項１２に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を使
用した核密度測定器。
【請求項１４】前記測定器筐体内に設置された遮蔽さ
れたエンクロージャと該遮蔽されたエンクロージャ内に
回転可能に取り付けられたディスクとを備え、前記ガン
マ放射線源は前記ディスクに取り付けられ、前記ディス
クは前記遮蔽されたエンクロージャ内の引っ込んだ遮蔽
されたポジションから測定のための露出したポジション
まで前記ガンマ放射線源を移動させることができるよう
回転可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の低
レベル放射性ガンマ放射線源を使用した核密度測定器。
【請求項１５】前記密度計算手段は所定の計数時間の
間に繰り返し密度の値を計算する働きをすることができ
る手段を備え、前記密度計算手段と協働して、計算され
た密度の値を前記所定の計数時間の間の時間の関数とし
て表示することができるディスプレイ装置を備えた、こ
とを特徴とする請求項１に記載の低レベル放射性ガンマ
放射線源を使用した核密度測定器。
【請求項１６】測定器筐体と、その密度が測定される材料サンプルの表面上に配置され
るのに適合した前記測定器筐体上のベースと、固有一次エネルギーおよび１００マイクロキュリー以下
の総放射能を有し、前記ベースを通して下にある材料サ
ンプル内にガンマ放射線を放射するために前記測定器筐
体内に設置された、少なくとも一つのガンマ放射線源
と、前記少なくとも一つのガンマ放射線源とは空間的に隔た
った位置関係において前記測定器筐体内に取り付けられ
ており、検出したガンマ放射線のエネルギーレベルを表
す信号を作り出す働きをすることができる少なくとも一
つのエネルギー選択的ガンマ放射線検出器と、前記測定器筐体内にあって前記少なくとも一つのガンマ
放射線源と前記検出器との間に設置され、前記ガンマ放
射線源から前記検出器へ直接的に通過するガンマ放射線
を遮蔽するための遮蔽物と、前記ガンマ放射線検出器から前記信号を受信するために
該検出器に運転上接続されており、検出されたガンマ放
射線のエネルギースペクトル上の一つ以上のチャネルに
信号を分類かつ累積するための手段を含むアナライザ
と、前記アナライザに接続されており、周囲のバックグラウ
ンドガンマ放射線を表す値を計算する働きをすることが
できるバックグラウンド放射線検出手段と、前記アナライザに接続されており、前記少なくとも一つ
の検出器によって検出されたガンマ放射線の所定部分の
エネルギースペクトルを表すように選ばれた前記チャネ
ルの少なくとも一つにおいて累積された信号に基づいて
材料サンプルの密度の値を計算する働きをすることがで
き、同じく、前記バックグラウンド放射線検出手段と協
働して周囲のバックグラウンド放射線が補正された前記
材料サンプルの密度の値を計算するための密度計算手段
と、前記検出器の温度変動を補正するための、前記アナライ
ザに付随した手段であって、前記所定部分のエネルギー
スペクトルの外側のネルギーレベルを表す前記アナライ
ザの少なくとも一つの他の選ばれたチャネルに含まれる
基準信号に応答する手段を含む安定化手段と、を具備し
たことを特徴とする低レベル放射性ガンマ放射線源を使
用した核密度測定器。
【請求項１７】前記安定化手段は、前記少なくとも一
つのガンマ放射線源のものとは異なる固有一次エネルギ
ーと５０マイクロキュリー以下の放射能とを有し、前記
測定器筐体内に取り付けられ、ガンマ放射線がそれ自体
から前記ガンマ放射線検出器まで直接的に通過すること
ができ、それによって基準信号を作り出すよう設置され
た別のガンマ放射線源を備えており、該基準信号に応答
する前記安定化手段は前記別のガンマ放射線源の固有エ
ネルギーレベルに応答する、ことを特徴とする請求項１
６に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を使用した核
密度測定器。
【請求項１８】前記安定化手段は、前記少なくとも一
つのガンマ放射線源から前記検出器までガンマ放射線が
直接的に通過する経路を提供してそれにより前記基準信
号を作り出すために前記遮蔽物内に形成された通路を含
み、前記基準信号に応答する前記手段は前記少なくとも
一つのガンマ放射線源の固有エネルギーレベルに応答す
る、ことを特徴とする請求項１６に記載の低レベル放射
性ガンマ放射線源を使用した核密度測定器。
【請求項１９】前記測定器筐体内に設置された遮蔽さ
れたエンクロージャと該遮蔽されたエンクロージャ内の
可動式放射線源取付台とを含み、前記放射線源取付台に
よって、バックグラウンド放射線測定を実行するための
前記遮蔽されたエンクロージャ内の引っ込んだ遮蔽され
たポジションから材料の密度測定を実行するための露出
した遮蔽されていないポジションまで前記ガンマ放射線
源を移動させることができるようにした、ことを特徴と
する請求項１６に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源
を使用した核密度測定器。
【請求項２０】前記少なくとも一つのガンマ放射線源
がその上に配置されており該ガンマ放射線源を前記測定
器筐体から取り除くことができるよう前記ベース上の所
定位置に取り外し可能に接続された取付プレートを含
み、前記取付プレートが前記ベースから取り外されたと
きに前記ベースから紛失しないようするためにまたは引
き離されないようにするために前記取付プレートを前記
ベースにつなぎ止めるつなぎ鎖（テザー）を含む、こと
を特徴とする請求項１６に記載の低レベル放射性ガンマ
放射線源を使用した核密度測定器。
【請求項２１】前記測定器筐体内に設置された遮蔽さ
れたエンクロージャと該遮蔽されたエンクロージャ内の
可動式放射線源取付台とを含み、前記放射線源取付台に
よって、前記放射線源を前記遮蔽されたエンクロージャ
内の引っ込んだ遮蔽されたポジションから材料の密度測
定を実行するための露出した遮蔽されていないポジショ
ンまで移動させることができるようにした、ことを特徴
とする請求項１６に記載の低レベル放射性ガンマ放射線
源を使用した核密度測定器。
【請求項２２】ガンマ放射線を固有一次エネルギーと
１００マイクロキュリー以下の全放射能とを有する少な
くとも一つの放射線源からその密度が測定される材料内
に向け、前記材料と相互作用して後方散乱されたガンマ放射線を
検出して、検出したガンマ放射線のエネルギーレベルを
定量化し、検出したガンマ放射線の所定部分のエネルギースペクト
ル内に含まれるエネルギーレベルを有するガンマ放射線
計数を選び、前記所定部分のエネルギースペクトル内に含まれる選ば
れたガンマ放射線計数に基づいて材料サンプルの密度の
値を計算する、ことを特徴とする低レベル放射性ガンマ
放射線源を使用した密度測定方法。
【請求項２３】前記ガンマ放射線を検出する段階にお
いて、検出したガンマ放射線のエネルギーレベルを表す
信号を生成することを含み、前記ガンマ放射線計数を選
ぶ段階において、検出したガンマ放射線のエネルギース
ペクトル上のアナライザの一つ以上のチャネルに信号を
分類かつ累積して、ガンマ放射線の所定部分のエネルギ
ースペクトルだけを表す一つ以上のチャネルを選ぶこと
を含む、ことを特徴とする請求項２２に記載の低レベル
放射性ガンマ放射線源を使用した密度測定方法。
【請求項２４】前記一つ以上のチャネルを選ぶ段階
は、０．１Ｍｅｖの下限と前記ガンマ放射線源の固有一
次エネルギー未満の上限とを有するエネルギーを有する
ガンマ放射線を表すチャネルを選ぶことを含む、ことを
特徴とする請求項２３に記載の低レベル放射性ガンマ放
射線源を使用した密度測定方法。
【請求項２５】前記放射線源は０．６６２Ｍｅｖの一
次エネルギーを備えたセシウム１３７であって、前記チ
ャネルを選ぶ段階において、０．１Ｍｅｖ乃至０．４Ｍ
ｅｖのエネルギーを備えたガンマ放射線を表すチャネル
を選ぶことを含む、ことを特徴とする請求項２４に記載
の低レベル放射性ガンマ放射線源を使用した密度測定方
法。
【請求項２６】バックグラウンド放射線を検出して、
周囲のバックグラウンド放射線を考慮するために材料の
密度の値を補正することを更に含む、ことを特徴とする
請求項２３に記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を使
用した密度測定方法。
【請求項２７】ガンマ放射線を、固有一次エネルギー
と、１００マイクロキュリー以下の総放射能とを有す
る、少なくとも一つの放射線源からその密度が測定され
る材料内に向け、前記材料と相互作用して後方散乱されたガンマ放射線を
検出して、検出したガンマ放射線のエネルギーレベルを
表す信号を生成し、前記検出したガンマ放射線のエネルギーレベルに応じて
前記信号を分類してアナライザのそれぞれのチャネルで
信号計数を累積し、前記検出したガンマ放射線の所定部分のエネルギースペ
クトルを表す、アナライザの一つ以上の選ばれたチャネ
ルで累積された信号を選び、前記選ばれた累積された信号に基づいて材料サンプルの
密度の値を計算し、前記材料の計算された密度値を表示する、ことを特徴と
する低レベル放射性ガンマ放射線源を使用した密度測定
方法。
【請求項２８】前記信号を分類して累積する段階は所
定期間の時間にわたって実行され、前記計算段階及び前
記表示段階は前記所定期間の時間の間に繰り返し実行さ
れる、ことを特徴とする請求項２７に記載の低レベル放
射性ガンマ放射線源を使用した密度測定方法。
【請求項２９】前記計算段階は、計算された密度値の
統計的偏差を減らすために前記信号をデジタル・フィル
タにかける段階を含む、ことを特徴とする請求項２７に
記載の低レベル放射性ガンマ放射線源を使用した密度測
定方法。