JP2004170125A - Radiation measuring instrument - Google Patents

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JP2004170125A
JP2004170125A JP2002333612A JP2002333612A JP2004170125A JP 2004170125 A JP2004170125 A JP 2004170125A JP 2002333612 A JP2002333612 A JP 2002333612A JP 2002333612 A JP2002333612 A JP 2002333612A JP 2004170125 A JP2004170125 A JP 2004170125A
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Japan
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radiation
detection unit
radiation detection
azimuth
detection
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JP2002333612A
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Shohei Matsubara
昌平 松原
Kenzo Fujimoto
憲三 藤元
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Hitachi Ltd
National Institute of Radiological Sciences
Original Assignee
National Institute of Radiological Sciences
Aloka Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2907Angle determination; Directional detectors; Telescopes

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine a direction along which radiation comes without requiring a rotary mechanism. <P>SOLUTION: A detection part 10 comprises three detection units 14, 16, and 18. The detection units 14 and 16 are detection units of a direction dependent type, and their directions are shifted by 90° from one another. In a standardizing part 50, a standardized discrete value is found by dividing a discrete value obtained by the detection unit 14 by a discrete value obtained by the detection unit 18. Likewise, in the standardizing part 50, a standardized discrete value is found by dividing a discrete value obtained by the detection unit 16 by a discrete value obtained by the detection unit 18. A coming direction determining part 54 determines a coming direction by referring to a response table 56 from the standardized two discrete values. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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、特に放射線の飛来方位を検出することが可能な方位検出型放射線測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
方位検出型放射線検出装置は、放射線取扱施設の内部あるいは外部(放射線取扱施設の敷地あるいはモニタリング地点)に設置され、放射線の飛来方位を特定する装置である。例えば、サーベイメータ、モニタリングポストなどの放射線測定装置にそのような機能が組み込まれることもある。従来においては、放射線検出器に対して、検出視野を狭めて特定方位のみに感度をもたせるコリメータを取り付け、それらの放射線検出器及びコリメータからなるユニットを自動的に(あるいは人為的に)水平面上で回転させ、その際に得られる放射線の強度分布(線量率分布、計数率分布など)においてピークを特定することによって、そのピークが存在する方位として放射線の飛来方位が特定されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コリメータは放射線検出器のほぼ全体を覆う形態を有し、その重量は大であり、また放射線検出器自体も回転駆動の対象となることから、上記のユニットを回転させるために、大きな駆動力を発生する回転機構が必要となる。
【0004】
本発明の目的は、回転機構を要することなく放射線の飛来方位を特定することができるようにすることにある。本発明の他の目的は、放射線検出ユニットの新しい構造を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、方位に応じて感度が異なる少なくとも1つの方位依存型放射線検出ユニットを含み、複数の放射線検出ユニットで構成された検出部と、前記複数の放射線検出ユニットによる検出値から放射線の飛来方位を特定する演算部と、を含むことを特徴とする。
【0006】
上記構成によれば、少なくとも1つの方位依存型放射線検出ユニットによる検出値が放射線の飛来方位に応じて変化することを利用して、複数の放射線検出ユニットによる複数の検出値から、例えば、検出値相互の比率などに基づいて、放射線の飛来方位が特定される。ここで、検出値は線量率又は計数率であってもよい。
【0007】
検出部は、複数の方位依存型放射線検出ユニットを含むものであってもよいし、方位依存型放射線検出ユニットと全方位にわたって均一な感度を有する通常の放射線検出ユニットとを含むものであってもよい。また、方位検知範囲は全方位(360度)であるのが望ましいが、特定範囲(例えば180度)に限定されてもよい。例えば、環境放射線を測定するモニタリングポストに上記構成を組み込んでおけば、例えば、放射線の異常が発生した方位を容易に特定できる。
【0008】
望ましくは、前記方位依存型放射線検出ユニットは、全方位にわたって均一感度特性を有する放射線検出器と、前記放射線検出器の周囲に設けられ、方位に応じて遮蔽度合いを異ならせた遮蔽部材と、を含む。望ましくは、前記遮蔽部材の上下方向の幅は、前記放射線検出器の周囲における円周方向に沿って徐々に変化する。望ましくは、前記遮蔽部材は前記円周方向の全部にわたって設けられる。望ましくは、前記遮蔽部材は前記円周方向の一部にわたって設けられる。
【0009】
望ましくは、前記複数の放射線検出ユニットは上下方向に並んで配置される。この構成によれば、各放射線検出ユニット間における検出面での相互干渉を排除できる。
【0010】
望ましくは、前記検出部は、前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第1放射線検出ユニットと、前記第1放射線検出ユニットの方位依存型感度特性とは異なる方位依存型感度特性を有し、前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第2放射線検出ユニットと、を含む。方位感度特性は水平方向のレスポンス特性に相当する。
【0011】
望ましくは、前記第1放射線検出ユニットと前記第2放射線検出ユニットは互いに同一の構造を有し、且つ、それらの向きが互いに所定回転角度分ずれて配置される。望ましくは、前記検出部は、更に、全方位にわたって均一の感度を有する第3放射線検出ユニットを含む。
【0012】
望ましくは、前記演算部は、前記第3放射線検出ユニットの検出値に対する前記第1放射線検出ユニットの検出値の比率と、前記第3放射線検出ユニットの検出値に対する前記第2放射線検出ユニットの検出値の比率と、に基づいて放射線の飛来方位を特定する。この構成によれば、第3放射線検出ユニットの検出値を基準として、第1及び第2放射線検出ユニットの検出値を規格化した上で(比率を演算した上で)、それらの規格化された値の組み合わせから、飛来方位が特定される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
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概念図である。
【0015】
この放射線測定装置は例えば環境放射線を測定するモニタリングポストなどに組み込まれるものである。もちろん、この放射線測定装置を例えば放射線取扱施設内において用いられるエリアモニタなどに利用することも可能である。
【0016】
図1に示す放射線測定装置は、大別して、検出部10及び処理部12によって構成される。検出部10は、本実施形態において3つの検出ユニット14,16,18によって構成される。
【0017】
検出ユニット14と検出ユニット16は、方位に応じて感度が異なる方位依存型の検出ユニットである。ただし、検出ユニット14と検出ユニット16とはそれらの基準となる方位(つまり向き)が互いに90度異なっている(図1参照)。すなわち水平方向における全周にわたっての感度特性のパターンは検出ユニット14と検出ユニット16とで同一であるが、そのような感度特性のピークポイントあるいはディップポイントは互いに90度ずれている。
【0018】
一方、検出ユニット18は、水平方向の全方位にわたって均一な感度を有する検出ユニットである。
【0019】
以下に、より具体的に説明する。ここで、検出ユニット16は検出ユニット14と同一の構成を有するため、検出ユニット14を代表して説明することにする。
【0020】
検出ユニット14は大別してシンチレータ20と光電子増倍管24と方位依存型のコリメータ22とによって構成される。シンチレータ20は例えばNaI型のシンチレータであり、図示されるように本実施形態においては円筒形状を有している。このシンチレータ20は周知のように放射線検出器として機能し、放射線が入射するとそこで光子が発生する。
【0021】
光電子増倍管24は上記のように発生した光子を受光面によって受光し、その受光によって光子を電気信号(電気的パルス)に変換するものである。ここで、1つのシンチレータ20あたり複数の光電子増倍管24を設け、いわゆる同時計数を行うようにしてもよい。また、シンチレータ20と光電子増倍管24との間に必要に応じてライトガイドを設けるようにしてもよい。ちなみに、上記の光電子増倍管24は本実施形態においてプリアンプを内蔵しているものである。
【0022】
上述したように、シンチレータ20は円筒形状を有するため、水平方向の全方位にわたってそれ自体は均一な感度を有する。ただし、図1に示されるようにコリメータ22がシンチレータ20の外側面に沿って巻き付けられているため、検出部10は上述したように方位依存型の感度特性を有することになる。コリメータ22は後に説明するようにその上下方向の厚みが、ある方位から時計回りに段階的に増大された形状を有している。したがってその厚みのスタートポイントにおいては不連続な垂直面が生じている。その垂直面の位置は図1に示されるように検出ユニット14と検出ユニット16とでは90度異なっている。ちなみに、図1においては、説明の便宜上、特定方位を0度としている。また、角度は上方から見て反時計回りが正である。
【0023】
検出ユニット18は図示されるようにシンチレータ32と光電子増倍管34とによって構成される。シンチレータ32は上記のシンチレータ20と同一の構成を有し、光電子増倍管34は上記の光電子増倍管24と同一の構成を有する。したがって、検出ユニット18においては検出ユニット14,16との対比においてコリメータが存在しない点で異なっている。
【0024】
図1に示されるように3つの検出ユニット14,16,18はそれぞれ上下方向に整列しており、すなわちそれらを水平方向に並べた場合における相互の検出面での干渉が防止されている。
【0025】
次に、処理部12について説明する。この処理部12は各検出ユニット14,16,18ごとに設けられた処理回路36,38,40を有している。各処理回路36,38,40は互いに同一の構成を有するため、ここでは処理回路36を代表してその内容について説明する。
【0026】
光電子増倍管24から出力されるパルスはアンプ40によって増幅され、その増幅されたパルスがディスクリミネータ42に入力される。このディスクリミネータ42により波高弁別処理が行われ、一定の波高値以上のパルスが出力される。そのパルスはレートメータ44に入力される。
【0027】
レートメータ44は、入力されるパルスをカウントすることにより計数率を求める回路である。もちろん計数率に代えて線量率を演算するものであってもよい。ここで、メモリ46にはあらかじめ計測されたバックグラウンドの計数率が格納される。そして、減算器48では、現在のレートメータ44の出力値からメモリ46に格納された値が減算され、すなわち現在計数率からバックグラウンド計数率が除かれることになる。その結果、正味の計数率を表すデータが規格化部50へ出力される。
【0028】
図1に示されるように本実施形態においては2つの規格化部50,52が設けられている。ここで、規格化部50には、上述した処理回路36によって求められた正味の計数率のデータが入力され、また、処理回路40によって求められた正味の計数率のデータが入力される。ここで、処理回路40によって求められる正味の計数率は規格化の基準となる。すなわちリファレンスとなる計数率である。
【0029】
規格化部52には処理回路38によって求められた正味の計数率のデータが入力される。また、上述したように処理回路40によって求められた正味の計数率のデータが入力される。
【0030】
そして、規格化部50は処理回路36によって求められた正味の計数率を処理回路40によって求められた正味の計数率で割ることにより計数率を規格化する。すなわち比の演算を実行する。これと同様に、規格化部52は、処理回路38によって求められた正味の計数率を処理回路40によって求められた正味の計数率で割ることにより規格化を行い、すなわちそれらの比を求める。そして、規格化部50及び規格化部52によってそれぞれ求められた比を表すデータは飛来方位決定部54に入力される。飛来方位決定部54は後に説明する原理に基づいて、それらの2つの比の組み合わせから放射線の飛来方位を決定する。この場合においてはレスポンステーブル56が参照される。このレスポンステーブル56には後に説明する図6あるいは図11に示されるようなレスポンス特性が格納されている。飛来方位決定部54によって決定された飛来方位は角度情報として表示部58に表示される。
【0031】
ちなみに、飛来方位決定部54においては、規格化部50によって求められた比から飛来方位の候補となる2つの角度を求め、これと同様に、規格化部52によって求められた比から飛来方位の候補となる2つの角度を求め、それらの2つの角度ペアを互いに照合することによって、具体的には2つの角度ペア間において合致する角度を特定することにより、飛来方位を決定するようにしてもよい。
【0032】
なお、メモリ46に格納されるバックグラウンドの計数値は、例えば図示されていない制御部の制御により、システム立上時や平常時と見なせるような時間帯においてあらかじめ求めるようにしてもよく、あるいは各検出ユニットによって計測された計数率の大きさに基づき自動的に平常時を判断し、その時に得られた計数値をバックグラウンドの計数値としてもよい。
【0033】
図2には、図1に示した検出ユニット14の拡大図が示されている。上述したように、検出部10はシンチレータ20、光電子増倍管24及び方位依存型のコリメータ22によって構成される。ここで、コリメータ22の下面22D側のレベルがH1によって表され、最も高い地点のレベルがH2によって表されている。ちなみにH1はシンチレータ20の下面のレベルに相当し、H2はシンチレータ20の上面のレベルに相当している。すなわちコリメータ22の上下方向の厚みは実質的に0からシンチレータ20の厚さまで徐々に増大されている。
【0034】
コリメータ22に注目すると、その薄い一方端22Aからその上下方向の厚みが徐々に増大され、最終的に最も厚い他方端22Bが構成されている。しかもコリメータ22はシンチレータ20の外側面に沿って巻き付けられており、その他方端22Bの端部には垂直面22Cが構成されている。またコリメータ22の下面22Dはリング状の水平面を構成し、コリメータ22の上面22Eは螺旋スロープのような傾斜面を構成している。
【0035】
図3には、コリメータ22を展開した場合の様子が示されている。横軸は角度を示し、縦軸は鉛によって構成されるシンチレータの上下方向の厚み(高さ)を示している。図示されるようにその厚みはH1からH2まで連続的に増大されている。その変化範囲は360度である。符号200は、コリメータ22の存在範囲を表しており、符号202はコリメータ22によって隠蔽されていないシンチレータ20の外表面の面積を表している。図4には、各角度ごとのコリメータ22の上下方向の厚みが別表現で示されている。円周に付されている数値は角度(方位)であり、半径方向に付されている数値は上下方向の厚み(任意単位)を示している。
【0036】
図5には、図2に示した検出ユニットの全方位にわたるレスポンス特性が示されている。円周上の数値は角度を示している。半径方向はレスポンス(任意単位)を示している。上述したようにコリメータ22は特殊な形態を有するため、例えば検出ユニット14を固定しておいてその周囲において放射線の線源を回転させた場合には図5に示すようなレスポンス特性が得られる。このレスポンス特性に示されるように、ある規格化された計数率が求められた場合には、それによって基本的に2つの方位が特定されてしまうことになる。しかしながら、本実施形態においては図1に示したように互いに90度向きが異なる2つの検出ユニット14,16が用いられているためそのような2つの角度が特定されたとしても、その中から一方の角度を選ぶことができる。これについて図6を用いて説明する。
【0037】
図6においては横軸に角度が示されており、縦軸にレスポンスが示されている(検出ユニット18のレスポンスを“1”とする)。ここで、300Aは図1に示した検出ユニット14のレスポンス特性を示しており、300Bは図1に示した検出ユニット16のレスポンス特性を示している。検出ユニット14,16が互いに90度向きが異なることに起因して、それらの特性が90度シフトしている。このようなレスポンス特性を前提として規格化部50,52によって2つの比すなわち規格化されたレスポンスに相当する値が得られると、それらの2つの値から1つの方位を特定することが可能となる。その特定された方位は飛来方位である。ちなみに、放射線の飛来方位が例えばある所定角度範囲に限定されているような場合には、検出ユニット14と検出ユニット18とによって検出部10を構成することもできる。
【0038】
図7には、方位依存型の検出ユニットについて他の実施形態が示されている。ここで、上記で説明したものと同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、コリメータ70は上述したコリメータ22などと同様に方位依存型の特性を有しているが、図6に示す実施形態においてはコリメータ70が180度の範囲にわたってのみ設けられており、その範囲内において上下方向の厚みが0から最大まで連続的に増大されている。すなわちシンチレータ20の下面のレベルに相当するH1からシンチレータ20の上面のレベルに相当するH2までコリメータ70の厚みが増大されている。
【0039】
図8にはコリメータ70を展開した場合における上下方向の厚さが示されている。横軸は角度を示し、縦軸は鉛によって構成されるコリメータ70の上下方向の厚さ(高さ)を示している。図示されるように180度の範囲にわたってその上下方向の厚さが連続的に可変されている。ここで符号204はそのシンチレータ70による遮蔽範囲を表しており、符号206はシンチレータ70によって隠蔽されていない露出した範囲を示している。図9には、各角度ごとのコリメータ70の上下方向の厚みが別表現で示されている。円周に付されている数値は角度であり、半径方向に付されている数値は上下方向の厚み(任意単位)を示している。
【0040】
したがって、図1に示した検出ユニット14に代えて図7に示した検出ユニットを採用すると共に、図1に示した検出ユニット16に代えて図7に示した検出ユニットを採用するようにしてもよい。ただし、この場合においても、それらの検出ユニット間においては互いに90度あるいはそれ以外の所定角度だけ向きを異ならせる必要がある。
【0041】
図10には、図7に示した検出ユニットの全方位にわたるレスポンス特性が示されている。
【0042】
図11には図7に示した検出ユニットを用いた実施形態におけるレスポンス特性が示されている(検出ユニット18のレスポンスを“1”とする)。302Aは一方の(上段の)検出ユニットのレスポンス特性を示し、302Bは他方の(中段の)レスポンス特性を示している。図6に示したものと同様に2つのレスポンス特性が互いに位相がずれているため、それぞれの検出ユニットを用いて検出値すなわち計数値が求め、検出ユニット18による計数値によって規格化を行い、その規格された2つの計数値の比率から飛来方位を容易に判定することが可能となる。
【0043】
上記実施形態においては例えばX線やγ線などが測定されていたが、もちろん他の放射線(例えば中性子)などを測定するようにしてもよい。中性子を測定する場合には減速材やその他の中性子を検出するために必要な構成を別途設けるのが望ましい。方位依存型のコリメータについては上述した各実施形態においては厚さが連続的に比例関係をもって増大されていたが、もちろん非線形の傾きをもったものであってもよい。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば回転機構を要することなく放射線の飛来方位を特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る放射線測定装置の全体構成を示す概念図である。
【図2】図1に示す検出ユニットの拡大図である。
【図3】図1に示すコリメータを展開した状態を示す図である。
【図4】図1に示すコリメータの上下方向の厚み変化を示す図である。
【図5】図1に示す検出ユニットの水平方向の感度特性を示す図である。
【図6】図1に示す検出ユニットについての角度とレスポンスとの関係を示す図である。
【図7】他の実施形態に係る検出ユニットの拡大図である。
【図8】図7に示すコリメータを展開した状態を示す図である。
【図9】図7に示すコリメータの上下方向の厚み変化を示す図である。
【図10】図7に示す検出ユニットの水平方向の感度特性を示す図である。
【図11】図7に示す検出ユニットについての角度とレスポンスの関係を示す図である。
【符号の説明】
10 検出部、12 処理部、14,16,18 検出ユニット、20,32シンチレータ、24,34 光電子増倍管、22,28 方位依存型コリメータ、36,38,40 処理回路、50,52 規格化部、54 飛来方位決定部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation measurement apparatus, and more particularly to an azimuth detection type radiation measurement apparatus capable of detecting a radiation azimuth.
[0002]
[Prior art]
The azimuth detection type radiation detection apparatus is installed inside or outside the radiation handling facility (site of the radiation handling facility or at a monitoring point), and specifies a flight direction of radiation. For example, such a function may be incorporated in a radiation measurement device such as a survey meter or a monitoring post. Conventionally, a collimator for narrowing the detection field of view and providing sensitivity only in a specific direction is attached to a radiation detector, and a unit including the radiation detector and the collimator is automatically (or artificially) placed on a horizontal plane. By rotating the radiation and specifying a peak in the intensity distribution (dose rate distribution, count rate distribution, etc.) of the radiation obtained at that time, the arrival direction of the radiation is specified as the direction in which the peak exists.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the collimator has a form that covers almost the entire radiation detector, the weight is large, and the radiation detector itself is also subject to rotational driving, so that a large drive is required to rotate the above-described unit. A rotating mechanism that generates a force is required.
[0004]
An object of the present invention is to make it possible to specify a radiation azimuth without requiring a rotation mechanism. It is another object of the present invention to provide a new structure of the radiation detection unit.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes at least one azimuth-dependent radiation detection unit having different sensitivities depending on azimuths, a detection unit including a plurality of radiation detection units, and a radiation azimuth from radiation values detected by the plurality of radiation detection units. And a calculation unit for specifying
[0006]
According to the above configuration, for example, a detection value is obtained from a plurality of detection values obtained by a plurality of radiation detection units by utilizing a fact that a detection value obtained by at least one azimuth-dependent radiation detection unit changes according to a radiation azimuth. The azimuth of the radiation is specified based on the mutual ratio. Here, the detection value may be a dose rate or a count rate.
[0007]
The detection unit may include a plurality of direction-dependent radiation detection units, or may include a direction-dependent radiation detection unit and a normal radiation detection unit having uniform sensitivity over all directions. Good. The azimuth detection range is desirably all directions (360 degrees), but may be limited to a specific range (for example, 180 degrees). For example, if the above configuration is incorporated in a monitoring post that measures environmental radiation, it is possible to easily identify, for example, the direction in which a radiation abnormality has occurred.
[0008]
Preferably, the azimuth-dependent radiation detection unit includes a radiation detector having uniform sensitivity characteristics in all directions, and a shielding member provided around the radiation detector and having a different degree of shielding depending on the direction. Including. Preferably, the width of the shielding member in the vertical direction gradually changes along the circumferential direction around the radiation detector. Preferably, the shielding member is provided all over the circumferential direction. Preferably, the shielding member is provided over a part of the circumferential direction.
[0009]
Preferably, the plurality of radiation detection units are arranged vertically. According to this configuration, mutual interference between the radiation detection units on the detection surface can be eliminated.
[0010]
Preferably, the detection unit has a first radiation detection unit as the azimuth-dependent radiation detection unit, and an azimuth-dependent sensitivity characteristic different from the azimuth-dependent sensitivity characteristic of the first radiation detection unit. A second radiation detection unit as a dependent radiation detection unit. The azimuth sensitivity characteristic corresponds to the response characteristic in the horizontal direction.
[0011]
Preferably, the first radiation detection unit and the second radiation detection unit have the same structure, and their directions are shifted from each other by a predetermined rotation angle. Preferably, the detection unit further includes a third radiation detection unit having uniform sensitivity in all directions.
[0012]
Preferably, the arithmetic unit includes a ratio of a detection value of the first radiation detection unit to a detection value of the third radiation detection unit, and a detection value of the second radiation detection unit with respect to a detection value of the third radiation detection unit. And the radiation azimuth based on the ratio. According to this configuration, the detection values of the first and second radiation detection units are standardized (after calculating the ratio) on the basis of the detection values of the third radiation detection unit, and then they are standardized. The flying direction is specified from the combination of the values.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the radiation measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a conceptual diagram showing the entire configuration.
[0015]
This radiation measuring device is incorporated in, for example, a monitoring post that measures environmental radiation. Of course, this radiation measuring apparatus can be used for an area monitor used in a radiation handling facility, for example.
[0016]
The radiation measurement device shown in FIG. 1 is roughly composed of a detection unit 10 and a processing unit 12. The detection unit 10 includes three detection units 14, 16, and 18 in the present embodiment.
[0017]
The detection unit 14 and the detection unit 16 are azimuth-dependent detection units having different sensitivities depending on the azimuth. However, the detection unit 14 and the detection unit 16 differ from each other by 90 degrees in reference orientation (that is, orientation) (see FIG. 1). That is, the pattern of the sensitivity characteristics over the entire circumference in the horizontal direction is the same in the detection unit 14 and the detection unit 16, but the peak points or dip points of such sensitivity characteristics are shifted from each other by 90 degrees.
[0018]
On the other hand, the detection unit 18 is a detection unit having uniform sensitivity in all directions in the horizontal direction.
[0019]
This will be described more specifically below. Here, since the detection unit 16 has the same configuration as the detection unit 14, the detection unit 14 will be described as a representative.
[0020]
The detection unit 14 is roughly composed of a scintillator 20, a photomultiplier tube 24, and a direction-dependent collimator 22. The scintillator 20 is, for example, a NaI type scintillator, and has a cylindrical shape in the present embodiment as illustrated. As is well known, the scintillator 20 functions as a radiation detector, and when radiation is incident, photons are generated there.
[0021]
The photomultiplier tube 24 receives the photons generated as described above by a light receiving surface, and converts the photons into an electric signal (electric pulse) by the received light. Here, a plurality of photomultiplier tubes 24 may be provided for one scintillator 20, and so-called simultaneous counting may be performed. Further, a light guide may be provided between the scintillator 20 and the photomultiplier tube 24 as needed. The photomultiplier tube 24 has a built-in preamplifier in this embodiment.
[0022]
As described above, since the scintillator 20 has a cylindrical shape, the scintillator 20 has uniform sensitivity in all directions in the horizontal direction. However, since the collimator 22 is wound along the outer surface of the scintillator 20 as shown in FIG. 1, the detection unit 10 has the azimuth-dependent sensitivity characteristic as described above. As described later, the collimator 22 has a shape in which the thickness in the vertical direction is increased stepwise in a clockwise direction from a certain direction. Therefore, a discontinuous vertical plane occurs at the start point of the thickness. The position of the vertical plane differs by 90 degrees between the detection unit 14 and the detection unit 16 as shown in FIG. Incidentally, in FIG. 1, the specific direction is set to 0 degree for convenience of explanation. The angle is positive in the counterclockwise direction when viewed from above.
[0023]
The detection unit 18 is constituted by a scintillator 32 and a photomultiplier tube 34 as shown. The scintillator 32 has the same configuration as the above-described scintillator 20, and the photomultiplier tube 34 has the same configuration as the above-described photomultiplier tube 24. Therefore, the detection unit 18 is different from the detection units 14 and 16 in that no collimator is provided.
[0024]
As shown in FIG. 1, the three detection units 14, 16, 18 are vertically aligned, that is, when they are arranged in the horizontal direction, interference on the mutual detection surfaces is prevented.
[0025]
Next, the processing unit 12 will be described. The processing unit 12 has processing circuits 36, 38, and 40 provided for each of the detection units 14, 16, and 18. Since the processing circuits 36, 38, and 40 have the same configuration as each other, the contents of the processing circuit 36 will be described here as a representative.
[0026]
The pulse output from the photomultiplier tube 24 is amplified by the amplifier 40, and the amplified pulse is input to the discriminator 42. The discriminator 42 performs a peak discrimination process, and outputs a pulse having a certain peak value or more. The pulse is input to the rate meter 44.
[0027]
The rate meter 44 is a circuit that obtains a counting rate by counting input pulses. Of course, the dose rate may be calculated instead of the count rate. Here, the background counting rate measured in advance is stored in the memory 46. Then, in the subtracter 48, the value stored in the memory 46 is subtracted from the current output value of the rate meter 44, that is, the background count rate is subtracted from the current count rate. As a result, data representing the net count rate is output to the normalization unit 50.
[0028]
As shown in FIG. 1, in this embodiment, two normalization units 50 and 52 are provided. Here, the data of the net count rate obtained by the processing circuit 36 and the data of the net count rate obtained by the processing circuit 40 are input to the normalization unit 50. Here, the net count rate obtained by the processing circuit 40 is a standard for standardization. That is, the count rate is a reference.
[0029]
The data of the net count rate obtained by the processing circuit 38 is input to the normalization unit 52. Further, the data of the net count rate obtained by the processing circuit 40 as described above is input.
[0030]
Then, the normalizing unit 50 normalizes the count rate by dividing the net count rate obtained by the processing circuit 36 by the net count rate obtained by the processing circuit 40. That is, the calculation of the ratio is executed. Similarly, the normalizing unit 52 performs normalization by dividing the net count rate obtained by the processing circuit 38 by the net count rate obtained by the processing circuit 40, that is, obtains a ratio between them. Then, data representing the ratios obtained by the normalization unit 50 and the standardization unit 52 are input to the flying direction determination unit 54. The flying direction determining unit 54 determines the flying direction of the radiation from a combination of these two ratios based on the principle described later. In this case, the response table 56 is referred. This response table 56 stores response characteristics as described later with reference to FIG. 6 or FIG. The flying direction determined by the flying direction determination unit 54 is displayed on the display unit 58 as angle information.
[0031]
Incidentally, the flight direction determination unit 54 calculates two angles that are candidates for the flight direction from the ratio obtained by the normalization unit 50, and similarly calculates the flight direction from the ratio obtained by the standardization unit 52. By determining two candidate angles and comparing the two angle pairs with each other, specifically, by specifying a matching angle between the two angle pairs, the flying direction may be determined. Good.
[0032]
Note that the background count value stored in the memory 46 may be obtained in advance at a time when the system can be considered to be normal or a normal time, for example, under the control of a control unit (not shown). The normal state may be automatically determined based on the magnitude of the count rate measured by the detection unit, and the count value obtained at that time may be used as the background count value.
[0033]
FIG. 2 is an enlarged view of the detection unit 14 shown in FIG. As described above, the detection unit 10 includes the scintillator 20, the photomultiplier tube 24, and the azimuth-dependent collimator 22. Here, the level on the lower surface 22D side of the collimator 22 is represented by H1, and the level at the highest point is represented by H2. Incidentally, H1 corresponds to the level of the lower surface of the scintillator 20, and H2 corresponds to the level of the upper surface of the scintillator 20. That is, the vertical thickness of the collimator 22 is gradually increased from substantially 0 to the thickness of the scintillator 20.
[0034]
Focusing on the collimator 22, the thickness in the vertical direction is gradually increased from the thinner one end 22A, and the thickest other end 22B is finally formed. Moreover, the collimator 22 is wound along the outer surface of the scintillator 20, and a vertical surface 22C is formed at the other end 22B. The lower surface 22D of the collimator 22 forms a ring-shaped horizontal surface, and the upper surface 22E of the collimator 22 forms an inclined surface such as a spiral slope.
[0035]
FIG. 3 shows a state where the collimator 22 is expanded. The horizontal axis indicates the angle, and the vertical axis indicates the vertical thickness (height) of the scintillator made of lead. As shown, the thickness is continuously increased from H1 to H2. The change range is 360 degrees. Reference numeral 200 represents the existence range of the collimator 22, and reference numeral 202 represents the area of the outer surface of the scintillator 20 that is not hidden by the collimator 22. FIG. 4 shows the vertical thickness of the collimator 22 at each angle in different expressions. The numerical value attached to the circumference is an angle (azimuth), and the numerical value attached in the radial direction indicates the vertical thickness (arbitrary unit).
[0036]
FIG. 5 shows the response characteristics of the detection unit shown in FIG. 2 over all directions. Numerical values on the circumference indicate angles. The radial direction indicates a response (arbitrary unit). Since the collimator 22 has a special form as described above, for example, when the detection unit 14 is fixed and the radiation source is rotated around the detection unit 14, a response characteristic as shown in FIG. 5 is obtained. As shown in the response characteristics, when a certain standardized counting rate is obtained, two azimuths are basically specified thereby. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, two detection units 14 and 16 having directions different from each other by 90 degrees are used, so even if such two angles are specified, one of them is determined. Angle can be selected. This will be described with reference to FIG.
[0037]
In FIG. 6, the horizontal axis shows the angle, and the vertical axis shows the response (the response of the detection unit 18 is "1"). Here, 300A indicates the response characteristic of the detection unit 14 illustrated in FIG. 1, and 300B indicates the response characteristic of the detection unit 16 illustrated in FIG. Due to the fact that the detection units 14 and 16 are 90 degrees different from each other, their characteristics are shifted by 90 degrees. Assuming such response characteristics, when two ratios, that is, values corresponding to the standardized response, are obtained by the standardization units 50 and 52, it is possible to specify one azimuth from the two values. . The specified direction is the flying direction. Incidentally, in the case where the radiation azimuth is limited to, for example, a predetermined angle range, the detection unit 10 can be configured by the detection unit 14 and the detection unit 18.
[0038]
FIG. 7 shows another embodiment of the azimuth-dependent detection unit. Here, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Here, the collimator 70 has an azimuth-dependent characteristic similarly to the above-described collimator 22 and the like. However, in the embodiment shown in FIG. 6, the collimator 70 is provided only over a range of 180 degrees. , The thickness in the vertical direction is continuously increased from 0 to the maximum. That is, the thickness of the collimator 70 is increased from H1 corresponding to the level of the lower surface of the scintillator 20 to H2 corresponding to the level of the upper surface of the scintillator 20.
[0039]
FIG. 8 shows the vertical thickness when the collimator 70 is deployed. The horizontal axis indicates the angle, and the vertical axis indicates the vertical thickness (height) of the collimator 70 made of lead. As shown, the thickness in the vertical direction is continuously varied over a range of 180 degrees. Here, reference numeral 204 denotes a range covered by the scintillator 70, and reference numeral 206 denotes an exposed range that is not covered by the scintillator 70. FIG. 9 shows the vertical thickness of the collimator 70 at each angle in different expressions. The numerical value attached to the circumference is an angle, and the numerical value attached in the radial direction indicates the vertical thickness (arbitrary unit).
[0040]
Therefore, the detection unit shown in FIG. 7 may be used instead of the detection unit 14 shown in FIG. 1, and the detection unit shown in FIG. 7 may be used instead of the detection unit 16 shown in FIG. Good. However, even in this case, it is necessary to make the directions of the detection units differ from each other by 90 degrees or another predetermined angle.
[0041]
FIG. 10 shows response characteristics of the detection unit shown in FIG. 7 over all directions.
[0042]
FIG. 11 shows response characteristics in the embodiment using the detection unit shown in FIG. 7 (response of the detection unit 18 is "1"). 302A shows the response characteristic of one (upper) detection unit, and 302B shows the response characteristic of the other (middle). Since the two response characteristics are out of phase with each other as shown in FIG. 6, a detection value, that is, a count value is obtained by using each detection unit, and is normalized by the count value by the detection unit 18. The flying direction can be easily determined from the ratio of the two standardized count values.
[0043]
In the above embodiment, for example, X-rays and γ-rays are measured, but other radiation (eg, neutrons) may be measured. When measuring neutrons, it is desirable to separately provide a moderator and other components necessary for detecting neutrons. In the above-described embodiments, the thickness of the azimuth-dependent collimator is continuously increased in a proportional relationship. However, the collimator may have a non-linear inclination.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to specify the radiation azimuth without requiring a rotation mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of a radiation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the detection unit shown in FIG.
FIG. 3 is a view showing a state where the collimator shown in FIG. 1 is developed.
FIG. 4 is a diagram showing a change in thickness in the vertical direction of the collimator shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing sensitivity characteristics in the horizontal direction of the detection unit shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an angle and a response for the detection unit shown in FIG. 1;
FIG. 7 is an enlarged view of a detection unit according to another embodiment.
8 is a view showing a state where the collimator shown in FIG. 7 is developed.
9 is a diagram showing a change in thickness in the vertical direction of the collimator shown in FIG. 7;
10 is a diagram showing sensitivity characteristics in the horizontal direction of the detection unit shown in FIG. 7;
11 is a diagram illustrating a relationship between an angle and a response for the detection unit illustrated in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
10 detection unit, 12 processing unit, 14, 16, 18 detection unit, 20, 32 scintillator, 24, 34 photomultiplier tube, 22, 28 direction-dependent collimator, 36, 38, 40 processing circuit, 50, 52 standardization Section, 54 Flight direction determination section.

Claims (10)

方位に応じて感度が異なる少なくとも1つの方位依存型放射線検出ユニットを含み、複数の放射線検出ユニットで構成された検出部と、
前記複数の放射線検出ユニットによる検出値から放射線の飛来方位を特定する演算部と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
A detection unit including at least one direction-dependent radiation detection unit having different sensitivities depending on the direction, and a detection unit including a plurality of radiation detection units;
An arithmetic unit that specifies the direction of arrival of radiation from the detection values by the plurality of radiation detection units,
A radiation measurement device comprising:
請求項1記載の装置において、
前記方位依存型放射線検出ユニットは、
全方位にわたって均一感度特性を有する放射線検出器と、
前記放射線検出器の周囲に設けられ、方位に応じて遮蔽度合いを異ならせた遮蔽部材と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
The device of claim 1,
The azimuth-dependent radiation detection unit,
A radiation detector having uniform sensitivity characteristics in all directions;
A shielding member provided around the radiation detector and having a different degree of shielding depending on the direction,
A radiation measurement device comprising:
請求項2記載の装置において、
前記遮蔽部材の上下方向の幅は、前記放射線検出器の周囲における円周方向に沿って徐々に変化することを特徴とする放射線測定装置。
The device according to claim 2,
The radiation measuring apparatus according to claim 1, wherein a vertical width of the shielding member gradually changes along a circumferential direction around the radiation detector.
請求項3記載の装置において、
前記遮蔽部材は前記円周方向の全部にわたって設けられたことを特徴とする放射線測定装置。
The device according to claim 3,
The radiation measuring apparatus, wherein the shielding member is provided over the entire circumference.
請求項4記載の装置において、
前記遮蔽部材は前記円周方向の一部にわたって設けられたことを特徴とする放射線測定装置。
The device according to claim 4,
The radiation measuring device, wherein the shielding member is provided over a part of the circumferential direction.
請求項1記載の装置において、
前記複数の放射線検出ユニットは上下方向に並んで配置されたことを特徴とする放射線測定装置。
The device of claim 1,
The radiation measurement device according to claim 1, wherein the plurality of radiation detection units are arranged in a vertical direction.
請求項1記載の装置において、
前記検出部は、
前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第1放射線検出ユニットと、
前記第1放射線検出ユニットの方位感度特性とは異なる方位感度特性を有し、前記方位依存型放射線検出ユニットとしての第2放射線検出ユニットと、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
The device of claim 1,
The detection unit,
A first radiation detection unit as the direction-dependent radiation detection unit,
A second radiation detection unit having an azimuth sensitivity characteristic different from the azimuth sensitivity characteristic of the first radiation detection unit, and a second radiation detection unit as the azimuth-dependent radiation detection unit;
A radiation measurement device comprising:
請求項7記載の装置において、
前記第1放射線検出ユニットと前記第2放射線検出ユニットは互いに同一の構造を有し、且つ、それらの向きが互いに所定回転角度分ずれて配置されることを特徴とする放射線測定装置。
The device according to claim 7,
The radiation measurement apparatus, wherein the first radiation detection unit and the second radiation detection unit have the same structure as each other, and their directions are shifted from each other by a predetermined rotation angle.
請求項7記載の装置において、
前記検出部は、更に、全方位にわたって均一の感度を有する第3放射線検出ユニットを含むことを特徴とする放射線測定装置。
The device according to claim 7,
The radiation measurement apparatus according to claim 1, wherein the detection unit further includes a third radiation detection unit having uniform sensitivity in all directions.
請求項9記載の装置において、
前記演算部は、前記第3放射線検出ユニットの検出値に対する前記第1放射線検出ユニットの検出値の比率と、前記第3放射線検出ユニットの検出値に対する前記第2放射線検出ユニットの検出値の比率と、に基づいて放射線の飛来方位を特定することを特徴とする放射線測定装置。
The device according to claim 9,
The arithmetic unit is configured to calculate a ratio of a detection value of the first radiation detection unit to a detection value of the third radiation detection unit, and a ratio of a detection value of the second radiation detection unit to a detection value of the third radiation detection unit. A radiation measurement apparatus for identifying the direction of arrival of radiation based on the following.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011503602A (en) * 2007-11-15 2011-01-27 ネクシア・ソリユーシヨンズ・リミテツド Radiation detector with polymer core

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