JP2006071338A - 放射線測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の強度が弱い場合や汚染範囲が小さい場合でも、測定対象物から放出される放射線を確実に検出することができる放射線測定器を提供する。
【解決手段】放射線測定器の演算部２１は、第１積算値を第１計測時間で除して第１計数率を算出する第１計数率算出手段と、第１計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第１検出限界値を所定の信頼度に基づいて算出する第１検出限界値算出手段と、第２積算値を第２計測時間で除して第２計数率を算出する第２計数率算出手段と、第２計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第２検出限界値を第１検出限界値よりも高い信頼度に基づいて算出する第２検出限界値算出手段とを有する。演算部２１は、第１計数率が第１検出限界値以上であるときに表示部２２に第１警告信号を発信させ、第２計数率が第２検出限界値以上であるときに表示部２２に第２警告信号を発信させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、測定対象物から放出される放射線を時系列で測定する放射線測定器に関する。

複数の発光体による視覚表示手段が形成された検出部と、あらかじめ基準値が設定された演算部とを有し、測定対象物の表面に検出部を近づけ、測定対象物の表面に沿って検出部を所定の速度で移動させることで測定対象物から放出される放射線を時系列で検出するサーベイメータがある（特許文献１参照）。このサーベイメータは、放射線が検出部に入射すると放射線のパルスに同期して発光体が点滅するとともに、検出部に入射した放射線が基準値を超えると発光体が連続点灯する。基準値は、測定対象物から放出される放射線の許容値を示す。
特開２００１−２２８２５６号公報

放射性原子の壊変や放射線と物質との反応は、量子論によって支配される現象であり、確率的法則に従って起こる。放射線を測定する場合、放射線の偶発的な発生に特有の統計的揺らぎが存在するため、統計的に決まる不確かさが生じる。ゆえに、測定対象物から放出される放射線を一定時間測定したとしても、確率分布に従って測定値がその平均値の付近に分布し、測定値が常時一定の値を示すことはなく、平均値を含むその近傍の値として測定される。レートメータ方式の測定器において放射線測定に対する時定数が短い場合は、放射線に対して素早く反応するが、測定値の変動が大きく、安定した測定値を得ることができない。一方、時定数が長い場合は、測定値の変動は小さいが、正確な測定値を得るまでに所定の時間を要する。なお、測定対象物の放射能汚染を測定する測定場所には、特定の汚染源から放出される放射線の他に、特定の汚染源を除く自然または人工の線源から放出されるバックグラウンド放射線がある。放射線強度がきわめて弱い放射線場を測定すると、対象とする放射線の計数率がバックグラウンド放射線の計数率の統計的揺らぎに埋もれてしまう場合がある。

前記特許文献１に開示のサーベイメータは、測定対象物が特定の汚染源によって放射能汚染されていたとしても、汚染が基準値をわずかに超える強さであってかつ汚染面積が小さいと、時系列的に表示される測定値が正確な値を示す前に減衰し、測定値が基準値を超えることがなく、発光体が点灯することがないので、その汚染を許容範囲として見落としてしまう場合がある。また、このサーベイメータは、測定場所におけるバックグラウンド放射線と特定の汚染源から放出された放射線とを区別する手段がなく、バックグラウンド放射線の異なる場所に移動した場合やバックグラウンド放射線が変動した場合、常にバックグラウンド放射線を考慮して基準値を設定しなければならない。このサーベイメータは、放射線測定器の測定条件における検出限界値を管理基準とする施設で使用する場合、バックグラウンド放射線や測定条件によって変動する検出限界値をあらかじめ算出し、それを基準値として設定しなければならず、迅速かつ確実な放射線検出を行うことが難しい。

本発明の目的は、放射線の強度が弱い場合や汚染範囲が小さい場合でも、測定対象物から放出される放射線を確実に検出することができる放射線測定器を提供することにある。また、測定場所におけるバックグラウンド放射線と特定の汚染源から放出された放射線とを区別することができ、バックグラウンド放射線をわずかに超えるきわめて弱い放射線を迅速かつ確実に検出することができる放射線測定器を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の前提は、測定対象物から放出される放射線を時系列で検出し、検出した放射線を電気的なパルスに変換する検出部と、検出部から入力されたパルスに基づいて放射線の計数率を算出する演算部と、測定対象物における放射能汚染を外部に警告する表示部とを備えた放射線測定器である。

前記前提における本発明の特徴は、演算部が、所定の第１計測時間（秒単位）に基づいてパルスを集計して第１積算値を順次算出し、第１積算値を第１計測時間で除して第１計数率を順次算出する第１計数率算出手段と、第１計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第１検出限界値を確率分布における所定の信頼度に基づいて算出する第１検出限界値算出手段と、第１計測時間よりも長い所定の第２計測時間（秒単位）に基づいてパルスを集計して第２積算値を順次算出し、第２積算値を第２計測時間で除して第２計数率を順次算出する第２計数率算出手段と、第２計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第２検出限界値を第１検出限界値よりも高い信頼度に基づいて算出する第２検出限界値算出手段とを有し、第１計数率と第１検出限界値とを比較して第１計数率が第１検出限界値以上であるときに表示部に第１警告信号を発信させ、第２計数率と第２検出限界値とを比較して第２計数率が第２検出限界値以上であるときに表示部に第２警告信号を発信させることにある。

本発明の実施態様の一例として、測定器では、第１計測時間を１〜６秒の範囲で設定可能であり、第２計測時間を７〜３０秒の範囲で設定可能である。

本発明の実施態様の他の一例として、測定器では、第１検出限界値を算出するときの信頼度を６８．２６〜９５．４４％の範囲で設定可能であり、第２検出限界値を算出するときの信頼度を９５．４４〜９９．７３％の範囲で設定可能である。

本発明の実施態様の他の一例としては、演算部が第１検出限界値以上であるときの第１計数率と第２検出限界値以上であるときの第２計数率とを記憶する記憶手段を有する。

本発明の実施態様の他の一例としては、第１警告信号と第２警告信号とが可視光信号と可聴音信号とのうちの少なくとも該可視光信号である。

本発明にかかる放射線測定器によれば、第１計数率が第１計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第１検出限界値以上であるときに表示部に第１警告信号を発信させるので、測定対象物の放射能汚染が弱い場合や放射能の汚染範囲が小さい場合でも、測定対象物から放出される放射線を確実に検出することができる。この測定器は、測定場所におけるバックグラウンド放射線をわずかに超えるきわめて弱い放射線をバックグラウンド放射線と区別して検出することができるので、測定対象物から放出される放射線がバックグラウンド放射線の統計的揺らぎに埋もれてしまうことはなく、測定対象物におけるわずかな放射能汚染を見落としてしまうことはない。

この測定器は、第１測定時間よりも長い第２測定時間で測定対象物から放出される放射線を測定し、第１計数率よりも変動が少ない安定した第２計数率を算出することができ、さらに、第２計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第２比較計数率を第１比較計数率よりも高い信頼度で算出し、第２計数率が第２検出限界値以上であるときに表示部に第２警告信号を発信させるので、第１計測時間に比較して測定対象物から放出される放射線を高い確率および高い信頼度で検出することができる。この測定器では、測定対象物から放出される放射線を第１計測時間で測定すると測定器が直ちに反応するので、測定対象物における放射能汚染を素早く検出することができ、さらに、放射線を第２計測時間で測定するので、変動が少ない安定した第２計数率を得ることができ、迅速かつ高い信頼度で放射線の検出を行うことができる。

第１計測時間が１〜６秒の範囲で設定可能であり、第２計測時間が７〜３０秒の範囲で設定可能である測定器は、測定対象物における放射能汚染の強弱や測定対象物における放射能の汚染範囲の大小によって最適な第１計測時間と第２計測時間とを設定することができるので、迅速かつ正確な放射線検出を行うことができる。

第１検出限界値を算出するときの信頼度を６８．２６〜９５．４４％の範囲で設定可能であり、第２検出限界値を算出するときの信頼度を９５．４４〜９９．７３％の範囲で設定可能である測定器は、測定対象物における放射能汚染の強弱や測定対象物における放射能の汚染範囲の大小によって第１および第２検出限界値を算出するときの最適な信頼度を設定することができ、高い確率および高い信頼度で放射線の検出を行うことができる。

演算部が第１検出限界値以上であるときの第１計数率と第２検出限界値以上であるときの第２計数率とを記憶する記憶手段を有する測定器は、測定対象物の放射能汚染測定後に演算部に格納された第１および第２計数率を分析することで、測定対象物における放射能の汚染レベルを知ることができる。

第１警告信号と第２警告信号とが可視光信号と可聴音信号とのうちの少なくとも該可視光信号である測定器は、第１および第２警告信号を介して測定対象物の放射能汚染を外部に確実に伝えることができ、放射能汚染の見落としを確実に防ぐことができる。

添付の図面を参照し、本発明に係る放射線測定器の詳細を説明すると、以下のとおりである。

図１，２は、一例として示す放射線測定器１の外観斜視図と、測定器１のハードウェアの一例を示す概略ブロック図とである。測定器１は、図１に示すように、正面に検出窓４を有するプローブ２と、プローブ２に一連につながるハンドル３とから形成されている。プローブ２の背面には、２つの発光部５，６と１つの発音部７とが形成され、液晶パネル８とスイッチ９とが取り付けられている。ハンドル３の背面には、測定条件の変更を行うテンキーパネル１０が取り付けられている。ただし、測定器１を図示の形状に限定するものではない。

測定器１は、図２に示すように、検出部２０および演算部２１と、表示部２２とから構成されている。測定器１を使用して測定対象物１１から放出される放射線を測定するには、操作者がハンドル３を把持し、測定対象物１１に検出部２０（検出窓４）を対向させた状態で検出部２０を測定対象物１１の表面に近づけ、測定対象物１１の表面に沿って測定器１を矢印Ｌの方向へ所定の速度で移動させる。または、測定対象物１１の表面近傍に検出部２０（検出窓４）を対向位置させた状態で測定器１を固定し、測定対象物１１を矢印Ｌの方向へ所定の速度で移動させる。測定器１や測定対象物１１の移動速度は、３〜７ｃｍ／ｓｅｃである。

検出部２０は、放射線を時系列で検出し、検出した放射線を電気的なパルスに変換して演算部２１に出力する。検出部２０は、検出器２３と、検出器２３に接続された高圧電源２４と、検出器２３に接続されたプリ増幅器２５と、プリ増幅器２５に接続された比例増幅器２６と、比例増幅器２６に接続されたＡ／Ｄコンバータ２７とから形成されている。検出器２０には、シンチレーションヘッドや半導体検出器ヘッド、比例計数管、ＧＭ計数管のうちのいずれかを使用することができる。検出部２０から出力されたパルスは、プリ増幅器２５と比例増幅器２６とで増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ２７でデジタル信号に変換される。検出部２０は、デジタル信号を演算部２１に出力する。

シンチレーションヘッドは、シンチレータと光電子増倍管とから形成されている。シンチレーションヘッドでは、放射線のエネルギーがシンチレータ内で光電効果、コンプトン散乱、電子対生成の各反応によって電子に移り、その電子が吸収されてシンチレータが励起され、シンチレータが光を放出する。放出された光が光電子倍増管に達すると、光電面から光電子が放出されて管内で倍増され、電気的なパルスとして出力される。このパルスの波高値(発光量)がシンチレータ内に吸収された放射線のエネルギースペクトルに相当する。シンチレータには、無機シンチレータや有機シンチレータが使用される。

半導体検出器ヘッドでは、半導体の空乏層に放射線が入射すると、その飛跡に沿って価電子バンドから伝導バンドに電子が励起され、価電子バンドに電子・正孔対が生ずる。ここで、半導体に逆方向電圧を印加すると、半導体内に電場が生じ、電子と正孔とがドリフト速度でｎ側電極とｐ側電極とに集められ、半導体に放射線のエネルギー損失に比例した電流が流れ、この電流をパルスとして計測する。半導体検出器ヘッドには、Ｇｅ(Ｌｉ)検出器やＳｉ(Ｌｉ)検出器、ＣｄＴｅ検出器、ＣｄＺｎＴｅ検出器等を使用することができる。また、半導体検出器ヘッドには、印加電圧によって空乏層の厚みが変化する障壁型や印加電圧に依存しない均一電場の均一型を使用することができる。

比例計数管は、不活性ガスを封入した管内に架設された芯線に高電圧を印加し、イオンと電子とがガスに衝突して増幅作用が起こる比例領域で動作させる計数管であり、増幅して生じる二次電子数が一次電子数に比例するように、印加する電圧の値が設定されている。比例計数管では、入射した放射線がガスに光電吸収され、放射線のエネルギーに比例した数の一次電子が生じ、一次電子が電場によって芯線に移動する。一次電子が芯線近傍の電場が強い領域に達すると、加速された電子がガスを電離し、増幅作用によって二次電子が増加し、電子が芯線に達して電気的なパルスが発生する。このパルスの波高値(発光量)が比例計数管内に入射した放射線のエネルギースペクトルに相当する。比例計数管には、反跳陽子比例計数管や^３Ｈｅ比例計数管を使用することができる。

ＧＭ計数管は、一次イオン対の数に無関係に一定の出力電流が得られるガイガー領域で動作させる計数管である。ＧＭ計数管では、不活性ガスを封入した管内に同軸の互いに絶縁された陰極と陽極とを有する電極を設置し、電極間に一定の電圧を印加して入射した放射線によって生じた一次イオン対をガス増幅し、ガス増幅されたイオンを電離電流として取り出し、電離電流を電圧パルスとして計測する。ＧＭ計数管には、外部消滅計数管や内部消滅計数管を使用することができる。

演算部２１は、検出部２０から入力されたパルスに基づいて第１および第２計数率Ｃ１，Ｃ２を算出するとともに、第１および第２検出限界値ｎ１，ｎ２を算出する。演算部２１は、Ａ／Ｄコンバータ２７にインターフェイスを介して接続されたコントローラ２８と、コントローラ２８に接続されたキャッシュメモリ２９(主記憶装置)とから形成されたマイクロコンピュータである。コントローラ２８は、マイクロプロセッサと入出力処理装置とから形成されている（図示せず）。マイクロプロセッサは、メモリ２９に記憶されたオペレーティングシステムによる制御に基づいて、メモリ２９からアプリケーションプログラムを起動し、プログラムに従って後記する各手段を実行する。マイクロプロセッサは、実行する各手段に対応するプログラムをメモリ２９から随時取り込んで解読し、必要なコマンドを検出部２０や入出力処理装置を介して表示部２２に出力する。メモリ２９は、マイクロプロセッサから出力された各データを内部アドレスファイルに記憶することができる。なお、演算部２１には、マイクロプロセッサの他に、ゲートアレイやフィールドプログラマブルゲートアレイ、専用ハードウェアのうちのいずれかを使用することもできる。

表示部２２は、演算部２１からの指令に基づいて測定対象物１１における放射能汚染を外部に警告する。表示部２２は、テンキーパネル１０につながるテンキーモジュール３０（入力装置）と、液晶パネル８を介して放射線の計数率Ｃ１，Ｃ２や検出限界値ｎ１，ｎ２をリアルタイムで表示する液晶ディスプレイ３１（表示装置）と、放射能汚染を外部に警告する可視光発生装置３２および可聴音発生装置３３とから形成されている。テンキーモジュール３０やディスプレイ３１、可視光発生装置３２、可聴音発生装置３３は、インターフェイスを介してコントローラ２８に接続されている。測定器１は、放射線の計数率Ｃ１，Ｃ２を印字情報として出力するプリンタ（出力装置）を装備することもできる。

可視光発生装置３２は、異なる色調の光を点灯または点滅させる２つの発光ダイオード（図示せず）から形成され、発光部５，６に取り付けられている。それら発光ダイオードは、一方が第１警告信号を示す黄色に発光し、他方が第２警告信号を示す赤色に発光する。ただし、それら発光ダイオードの発光色が異なる色調であればよく、発光ダイオードの発光色を黄色や赤色に限定するものではない。可聴音発生装置３３は、発音部７に取り付けられ、黄色の発光に同調して所定の第１音響を所定の間隔で発生し、赤色の発光に同調して第１音響と異なる所定の第２音響を所定の間隔で発生する。第１音響は第１警告信号を示し、第２音響は第２警告信号を示す。

図３，４は、測定対象物１１から放出される放射線を測定したときの放射線の時間的変化の一例を示すイメージ図であり、図５，６は、演算部２１における処理の一例を示すフローチャート図と、放射線の計数率Ｃ１，Ｃ２の変動を示す確率分布曲線を示す図とである。図３，４では、縦軸に計測されたパルスＰ（単位：Ｓｅｃ^−１、以下Ｓ^−１と略す）を表し、横軸に経過時間（単位：ｓｅｃ）を表す。図３では、測定器１が測定対象物１１の表面に沿って図の左方から右方へ向かって所定の速度で移動する。図４では、測定器１が測定対象物１１の汚染源１２に向かって図の左方から右方へ所定の速度で移動し、汚染源１２上で測定器１を所定時間静止させた後、リセットされた測定器１が再び汚染源１２から図の右方へ向かって所定の速度で移動する。

測定器１では、第１計測時間ｔ１（秒単位）と第２計測時間ｔ２（秒単位）との２つの計測時間で放射線を測定する。第１計測時間ｔ１はテンキーパネル１０を介して１〜６秒の範囲で設定することができ、第２計測時間ｔ２はテンキーパネル１０を介して７〜３０秒の範囲で設定することができる。この測定器１では、測定対象物１１を測定する前に、測定場所におけるバックグラウンド放射線を測定する（Ｓ−１）。バックグラウンド放射線は、自然または人工の線源から放出される放射線である。バックグラウンド放射線を測定するには、測定器１のスイッチ９をＯＮにし、テンキーパネル１０を介して第１計測時間ｔ１と第２計測時間ｔ２と設定する。次に、テンキーパネル１０のＢ／Ｇ（バックグラウンド）キー（図示せず）を押し、テンキーパネル１０を介してバックグラウンド放射線の計測時間ｔｂを設定した後、測定器１を測定対象物１１から離した状態で測定場所に一定時間放置する。

バックグラウンド放射線の計測時間ｔｂが経過すると、可聴音発生装置３２を介して発音部７から測定終了を示す所定の音が発生する。測定器１では、測定場所におけるバックグラウンド放射線が検出部２０に入射すると、検出部２０が放射線を電気的なパルスＰａに変換してパルスＰａを演算部２１に出力する。バックグラウンド放射線のパルスＰａは、１秒間隔で計数されている。パルスＰａが入力された演算部２１では、第１計測時間ｔ１に対応したバックグラウンド放射線とみなす第１検出限界値ｎ１を確率分布における所定の第１信頼度に基づいて算出し（第１検出限界値算出手段）、第２計測時間ｔ２に対応したバックグラウンド放射線とみなす第２検出限界値ｎ２を確率分布における所定の第２信頼度に基づいて算出する（第２検出限界値算出手段）（Ｓ−２）。第２信頼度は、その信頼率が第１信頼度のそれよりも高い。

なお、この実施の形態では、第１計測時間ｔ１が２秒、第２計測時間ｔ２が８秒であり、バックグラウンド放射線の計測時間ｔｂが３０秒である。バックグラウンド放射線の計測時間ｔｂは、テンキーパネル１０を介して１０〜６０秒の範囲で設定することができる。バックグラウンド放射線の計数率を含む第１検出限界値ｎ１の算出式とバックグラウンド放射線の計数率を含む第２検出限界値ｎ２の算出式とを以下の数１に示す。

ｋ：標準偏差（σ）の倍数
ｔ１：第１計測時間
ｔ２：第２計測時間
ｔｂ：バックグラウンド放射線の計測時間
Ｎｂ：バックグラウンド放射線の計数率
ｉ：バックグラウンド放射線の測定開始からの経過時間（秒）
Ｐａ(ｉ)：経過時間ｉ秒におけるバックグラウンド放射線の１秒間のパルス数

ｋは、バックグラウンド放射線の揺らぎの幅を決める数値で、統計上の信頼率に基づいて選択される。第１検出限界値ｎ１ではｋの値が２であり、第２検出限界値ｎ２ではｋの値が３である。第１検出限界値ｎ１の算出式におけるｋの値は、テンキーパネル１０を介して１〜２の範囲で設定可能である。第２検出限界値ｎ２の算出式におけるｋの値は、テンキーパネル１０を介して２〜３の範囲で設定可能である。

ｋの値が１の場合は、信頼度が６８．２６％であって、確率分布する母集団のμ（平均値）±１σ（標準偏差の１倍）の範囲に放射線の測定値（計数率）が６８．２６％の確率で含まれ、バックグラウンド放射線の計数率が検出限界値ｎ１を超えて計数される確率がプラス側に１５．８７％となる。ｋの値が１では、測定した放射線の測定値（計数率）がバックグラウンド放射線の計数率の統計的揺らぎに埋もれてしまう確率が高く、統計的な不確かさが大きい。ｋの値が２の場合は、信頼度が９５．４４％であって、確率分布する母集団のμ（平均値）±２σ（標準偏差の２倍）の範囲に放射線の測定値（計数率）が９５．４４％の確率で含まれ、バックグラウンド放射線の計数率が検出限界値ｎ１，ｎ２を超えて計数される確率がプラス側に２．２８％となり、ｋの値が１の場合よりも統計的な不確かさが小さくなる。ｋの値が３の場合は、信頼度が９９．７３％であって、確率分布する母集団のμ（平均値）±３σ（標準偏差の３倍）の範囲に放射線の測定値（計数率）が９９．７３％の確率で含まれ、バックグラウンド放射線の計数率が検出限界値ｎ２を超えて計数される確率がプラス側に０．１３５％となる。ｋの値が３では、測定した放射線の測定値（計数率）がバックグラウンド放射線の計数率の統計的揺らぎに埋もれてしまう確率が低く、統計的な不確かさが最も小さい。

第１計測時間ｔ１の場合は、図６に示すように、平均値μは変わらないが、第２計測時間ｔ２の場合よりも標準偏差σが大きくなって確率分布曲線が左右に広がるとともに確率分布曲線の高さが低くなり、第２計測時間ｔ２の場合よりも放射線の測定値（計数率）のばらつきが大きくなる。第２計測時間ｔ２よりも短い第１計測時間ｔ１で放射線を測定すると、放射線の測定値（計数率）を素早く算出することができるが、測定値の変動が大きく、測定値が不安定になる。逆に、第１計測時間ｔ１よりも長い第２計測時間ｔ２で放射線を測定すると、放射線の測定値（計数率）の算出に時間を要するが、測定値の変動が小さく、安定した測定値を得ることができる。

算出した第１検出限界値ｎ１と第２検出限界値ｎ２とは、メモリ２９の内部アドレスファイルに記憶されるとともに（Ｓ−３）、液晶パネル８に表示される。操作者は、液晶パネル８を介して第１および第２検出限界値ｎ１，ｎ２を視認することができる。この実施の形態では、バックグラウンド放射線の計数率の平均値が２．３（Ｓ^−１）であり、第１計測時間ｔ１に対応したバックグラウンドを含む第１検出限界値ｎ１が２σ（ｋ＝２、標準偏差σの２倍）：５．７（Ｓ^−１）、第２計測時間ｔ２に対応したバックグラウンドを含む第２検出限界値ｎ２が３σ（ｋ＝３、標準偏差σの３倍）：４．６（Ｓ^−１）である（図３，４参照）。なお、ｋの値が１のときの検出限界値ｎ１は１σ（標準偏差σの１倍）：３．７（Ｓ^−１）であり、ｋの値が１．５のときの検出限界値ｎ１は１．５σ（標準偏差σの１．５倍）：４．６（Ｓ^−１）である。ｋの値が２のときの検出限界値ｎ２は２σ（標準偏差σの２倍）：３．８（Ｓ^−１）である。第１検出限界値ｎ１と第２検出限界値ｎ２とは、テンキーパネル１０のＢＳ／Ｒ（バックグラウンドリセット）キー（図示せず）を押すことでメモリ２９から消去することができる。

第１検出限界値ｎ1と第２検出限界値ｎ２とを算出した後は、測定対象物１１を測定する（Ｓ−４）。測定対象物１１から放出される放射線は、検出部２０に入射し、検出部２０が放射線を電気的なパルスＰｂに変換してパルスＰｂを演算部２１に出力する。測定対象物１１の放射線のパルスＰｂは、１秒間隔で計数されている。検出部２０からパルスＰｂが入力された演算部２１は、第１計測時間ｔ１に基づいてパルスＰを集計して時間的に連続する多数の第１積算値Ｗ１を順次算出し、第１積算値Ｗ１を第１計測時間ｔ１で除して時間的に連続する多数の第１計数率Ｃ１を順次算出する（第１計数率算出手段）。演算部２１は、第２計測時間ｔ２に基づいてパルスＰを集計して時間的に連続する多数の第２積算値Ｗ２を順次算出し、第２積算値Ｗ２を第２計測時間ｔ２で除して時間的に連続する多数の第２計数率Ｃ２を順次算出する（第２計数率算出手段）（Ｓ−５）。第１計数率の算出式を以下の数２に示し、第２計数率の算出式を以下の数３に示す。

ｔ１：第１計測時間
ｔ２：第２計測時間
ｊ：測定対象物の測定開始からの経過時間（秒）
Ｐｂ(ｊ)：経過時間ｊ秒における計数放射線の１秒間のパルス数

図３における第１計数率Ｃ１（ｊ）は、測定器１が図３の左端から汚染源１２へ向かったときの第１計数率Ｃ１（ｊ）が｛Ｃ１（２）＝（２＋３）÷２＝２．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（３）＝（３＋４）÷２＝３．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（４）＝（４＋２）÷２＝３．０（Ｓ^−１）・・・｝、測定器１が測定対象物１１の汚染源１２上を通過するときの第１計数率Ｃ１（ｊ）が｛Ｃ１（２０）＝（４＋５）÷２＝４．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（２１）＝（５＋７）÷２＝６．０（Ｓ^−１）、Ｃ１（２２）＝（７＋２）÷２＝４．５（Ｓ^−１）｝、図３の右端の３つ前からの第１計数率Ｃ１（ｊ）が｛・・・Ｃ１（４８）＝（３＋１）÷２＝２．０（Ｓ^−１）、Ｃ１（４９）＝（１＋２）÷２＝１．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（５０）＝（２＋２）÷２＝２．０（Ｓ^−１）｝である。

図３における第２計数率Ｃ２（ｊ）は、測定器１が図３の左端から汚染源１２へ向かうときの第２計数率Ｃ２（ｊ）が｛Ｃ２（８）＝（２＋３＋４＋２＋１＋２＋３＋２）÷８＝２．４（Ｓ^−１）、Ｃ２（９）＝（３＋４＋２＋１＋２＋３＋２＋１）÷８＝２．３（Ｓ^−１）、Ｃ２（１０）＝（４＋２＋１＋２＋３＋２＋１＋３）÷８＝２．３（Ｓ^−１）・・・｝、測定器１が測定対象物１１の汚染源１２上を通過するときの第２計数率Ｃ２（ｊ）が｛Ｃ２（２０）＝（１＋２＋２＋３＋１＋２＋４＋５）÷８＝２．５（Ｓ^−１）、Ｃ２（２１）＝（２＋２＋３＋１＋２＋４＋５＋７）÷８＝３．３（Ｓ^−１）、Ｃ２（２２）＝（２＋３＋１＋２＋４＋５＋７＋２）÷８＝３．３（Ｓ^−１）｝、図３の右端の３つ前からの第２計数率Ｃ２（ｊ）が｛・・・Ｃ２（４８）＝（２＋４＋２＋１＋２＋４＋３＋１）÷８＝２．４（Ｓ^−１）、Ｃ２（４９）＝（４＋２＋１＋２＋４＋３＋１＋２）÷８＝２．４（Ｓ^−１）、Ｃ２（５０）＝（２＋１＋２＋４＋３＋１＋２＋２）÷８＝２．１（Ｓ^−１）｝である。

図４における第１計数率Ｃ１（ｊ）は、測定器１が図４の左端から汚染源１２へ向かうときの第１計数率Ｃ１（ｊ）が｛Ｃ１（２）＝（２＋３）÷２＝２．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（３）＝（３＋４）÷２＝３．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（４）＝（４＋２）÷２＝３．０（Ｓ^−１）・・・｝、測定器１が測定対象物１１の汚染源１２上に静止したときの第１計数率Ｃ１（ｊ）が｛Ｃ１（２１）＝（５＋７）÷２＝６．０（Ｓ^−１）、Ｃ１（２２）＝（７＋４）÷２＝５．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（２３）＝（４＋６）÷２＝５．０（Ｓ^−１）・・・・Ｃ１（３２）＝（５＋４）÷２＝４．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（３３）＝（４＋７）÷２＝５．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（３４）＝（７＋５）÷２＝６．０（Ｓ^−１）｝、リセットした後の第１計数率Ｃ１（ｊ）が｛Ｃ１（３６）＝（０＋１）÷２＝０．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（３７）＝（１＋３）÷２＝２．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（３８）＝（３＋２）÷２＝２．５（Ｓ^−１）・・・｝、図４の右端の３つ前からの第１計数率Ｃ１（ｊ）が｛Ｃ１（４８）＝（３＋１）÷２＝２．０（Ｓ^−１）、Ｃ１（４９）＝（１＋２）÷２＝１．５（Ｓ^−１）、Ｃ１（５０）＝（２＋２）÷２＝４．０（Ｓ^−１）｝である。

図４における第２計数率Ｃ２（ｊ）は、測定器１が図４の左端から汚染源１２へ向かうときの第２計数率Ｃ２（ｊ）が｛Ｃ２（８）＝（２＋３＋４＋２＋１＋２＋３＋２）÷８＝２．４（Ｓ^−１）、Ｃ２（９）＝（３＋４＋２＋１＋２＋３＋２＋１）÷８＝２．３（Ｓ^−１）、Ｃ２（１０）＝（４＋２＋１＋２＋３＋２＋１＋３）÷８＝２．３（Ｓ^−１）・・・｝、測定器１が測定対象物１１の汚染源１２上に静止したときの第２計数率Ｃ２（ｊ）が｛Ｃ２（２１）＝（２＋２＋３＋１＋２＋４＋５＋７）÷８＝３．３（Ｓ^−１）、Ｃ２（２２）＝（２＋３＋１＋２＋４＋５＋７＋４）÷８＝３．５（Ｓ^−１）、Ｃ２（２３）＝（３＋１＋２＋４＋５＋７＋４＋６）÷８＝４．０（Ｓ^−１）・・・・Ｃ２（３２）＝（６＋４＋７＋６＋７＋４＋５＋４）÷８＝５．４（Ｓ^−１）、Ｃ２（３３）＝（４＋７＋６＋７＋４＋５＋４＋７）÷８＝５．５（Ｓ^−１）、Ｃ２（３４）＝（７＋６＋７＋４＋５＋４＋７＋５）÷８＝５．６（Ｓ^−１）｝、リセットした後の第２計数率Ｃ２（ｊ）が｛Ｃ２（３６）＝（０＋０＋０＋０＋０＋０＋０＋１）÷８＝０．１（Ｓ^−１）、Ｃ２（３７）＝（０＋０＋０＋０＋０＋０＋１＋３）÷８＝０．５（Ｓ^−１）、Ｃ２（３８）＝（０＋０＋０＋０＋０＋１＋３＋２）÷８＝０．８（Ｓ^−１）・・・｝、図４の右端の３つ前からの第２計数率Ｃ２（ｊ）が｛・・・Ｃ２（４８）＝（２＋４＋２＋１＋２＋４＋３＋１）÷８＝２．４（Ｓ^−１）、Ｃ２（４９）＝（４＋２＋１＋２＋４＋３＋１＋２）÷８＝２．４（Ｓ^−１）、Ｃ２（５０）＝（２＋１＋２＋４＋３＋１＋２＋２）÷８＝２．１（Ｓ^−１）｝である。

演算部２１は、算出した第１検出限界値ｎ１と時系列で測定したそれら第１計数率Ｃ１とを順次比較し（Ｓ−６）、算出した第２検出限界値ｎ２と時系列で測定したそれら第２計数率Ｃ２とを順次比較する（Ｓ−７）。演算部２１は、第１計数率Ｃ１が第１検出限界値ｎ１以上であると判断すると、可視光発生装置３２を介して発光部５を黄色に発光させる指令を表示部２２に出力し、可聴音発生装置３３を介して発音部７に第１音響を所定の間隔で発生させる指令を表示部２２に出力する（Ｓ−８）。表示部２２では、演算部２１からの指令に基づいて発光部５を黄色に発光させるとともに、発音部７に第１音響を所定の間隔で発生させる。演算部２１は、第２計数率Ｃ２が第２検出限界値ｎ２以上である判断すると、可視光発生装置３２を介して発光部６を赤色に発光させる指令を表示部２２に出力し、可聴音発生装置３３を介して発音部７に第２音響を所定の間隔で発生させる指令を表示部２２に出力する（Ｓ−９）。表示部２２では、演算部２１からの指令に基づいて発光部６を赤色に発光させるとともに、発音部７に第２音響を所定の間隔で発生させる。なお、演算部２１は、それら第１計数率Ｃ１が第１検出限界値ｎ１未満であると、発光部５を黄色に発光させる指令や発音部７に第１音響を所定の間隔で発生させる指令を出力することはない。また、それら第２計数率Ｃ２が第２検出限界値ｎ２未満であると、発光部６を赤色に発光させる指令や発音部７に第２音響を所定の間隔で発生させる指令を出力することはない。

図３では、測定器１が測定対象物１１の汚染源１２上を通過するときに、第１計数率Ｃ１が６．０（Ｓ^−１）を示し、第１検出限界値ｎ１の５．７（Ｓ^−１）以上となり、発光部５が黄色に発光し、発音部７が第１音響を所定の間隔で発生する。演算部２１は、第１検出限界値ｎ１以上であるときの第１計数率Ｃ１をメモリ２９の物理アドレス領域に格納する（記憶手段）（Ｓ−１０）。操作者は、発光部５の黄色の発光と発音部７の第１音響の発生とによって測定対象物１１が特定の汚染源１２で放射能汚染されていることや測定対象物１１の汚染部分を知ることができる。なお、図３では、第２計数率Ｃ２が第２検出限界値ｎ２の４．６（Ｓ^−１）以上となることはないので、発光部６が赤色に発光することはなく、発音部７が第２音響を発生することはない。

操作者は、発光部５が黄色に発光し、発音部７が第１音響を発生することで判明した汚染部分に戻り、図４に示すように、測定器１を測定対象物１１の汚染源１２上に静止させて放射線を測定する。汚染源１２上における測定器１の静止時間は、第２計測時間ｔ２以上である。図４では、測定器１が汚染源１２上で静止しているときに、第１計数率Ｃ１が６．０（Ｓ^−１）を示し、第１計数率Ｃ１が第１検出限界値ｎ１の５．７（Ｓ^−１）以上となり、発光部５が黄色に発光し、発音部７が第１音響を所定の間隔で発生する。また、第２計数率Ｃ２が５．４〜５．６（Ｓ^−１）を示し、第２計数率Ｃ２が第２検出限界値ｎ２の４．６（Ｓ^−１）以上となり、発光部６が赤色に発光し、発音部７が第２音響を所定の間隔で発生する。演算部２１は、第１検出限界値ｎ１以上であるときの第１計数率Ｃ１をメモリ２９の物理アドレス領域に格納し（記憶手段）（Ｓ−１０）、第２検出限界値ｎ２以上であるときの第２計数率Ｃ２をメモリ２９の物理アドレス領域に格納する（記憶手段）（Ｓ−１１）。

操作者は、測定対象物１１の測定中に測定継続とリセットとを選択することができる（Ｓ−１２）。操作者が測定継続を選択すると、演算部２１は、第１計数率Ｃ１と第２計数率Ｃ２との算出を継続し、第１計数率Ｃ１と第１検出限界値ｎ１とを順次比較するとともに、第２計数率Ｃ２と第２検出限界値ｎ２とを順次比較する。

操作者は、テンキーパネル１０のＲＳ（リセット）キー（図示せず）を押すことで測定中に測定器１をリセットすることができる。図４では、測定器１を測定対象物１１の汚染源１２上に静止させて放射線を測定した後、測定器１がリセットされている。操作者がリセットを選択すると、演算部２１は、リセット前の記憶されたパルス数Ｐｂ（ｊ）とリセット時のパルス数とを０とする（Ｓ−１３）。リセットされた後、演算部２１は、検出部２０が検出した放射線に基づいて再び第１計数率Ｃ１と第２計数率Ｃ２との算出を開始し、第１計数率Ｃ１と第１検出限界値ｎ１とを順次比較するとともに、第２計数率Ｃ２と第２検出限界値ｎ２とを順次比較する。

操作者は、測定継続と測定終了とを選択することができる（Ｓ−１４）。測定対象物１１の測定を終了するには、測定器１を測定対象物１１から離してスイッチ９をＯＦＦにする。測定を継続すると、演算部２１は、第１計数率Ｃ１と第２計数率Ｃ２との算出を継続し、第１計数率Ｃ１と第１検出限界値ｎ１とを順次比較するとともに、第２計数率Ｃ２と第２検出限界値ｎ２とを順次比較する。

測定器１は、演算部２１が時系列で算出した第１計数率Ｃ１と第１計測時間ｔ１に対応したバックグラウンド放射線とみなす第１検出限界値ｎ１とを順次比較し、第１計数率Ｃ１が第１検出限界値ｎ１以上であるときに表示部２２に第１警告信号を発信させるので、放射線の強度が弱い場合や放射能の汚染範囲が小さい場合でも、測定対象物１１から放出される放射線を確実に検出することができる。測定器１は、測定場所におけるバックグラウンド放射線をわずかに超えるきわめて弱い放射線をバックグラウンド放射線と区別して検出することができるので、測定対象物１１から放出される放射線がバックグラウンド放射線の統計的揺らぎに埋もれてしまうことはなく、測定対象物１１におけるわずかな放射能汚染を見落としてしまうことはない。

測定器１は、第１測定時間ｔ１よりも長い第２測定時間ｔ２で測定対象物１１から放出される放射線を測定し、第１計数率Ｃ１よりも変動が少ない安定した第２計数率Ｃ２を時系列で算出することができる。測定器１は、演算部２１が第２計測時間ｔ２に対応したバックグラウンド放射線とみなす第２検出限界値ｎ２を第１検出限界値ｎ１よりも高い信頼度で算出し、演算部２１が算出した第２計数率Ｃ２と第２検出限界値ｎ２とを比較し、第２計数率Ｃ２が第２検出限界値ｎ２以上であるときに表示部２２に第２警告信号を発信させるので、第１計測時間ｔ１で測定する場合と比較し、測定対象物１１から放出される放射線を高い確率および高い信頼度で検出することができる。

測定器１は、測定対象物１１から放出される放射線を第１計測時間ｔ１で測定することによって放射線に直ちに反応するので、放射線に対するレスポンスがよく、測定対象物１１における放射能汚染を素早く検出することができる。測定器１は、放射線を第１計測時間ｔ１よりも長い第２計測時間ｔ２で測定することによって変動が少ない安定した第２計数率Ｃ２を得ることができるので、高い確率および高い信頼度で放射線検出を行うことができる。測定器１は、反応が速い第１計測時間ｔ１で放射線を迅速に検出しつつ、安定度が高い第２計測時間ｔ２で放射線を測定することで、汚染源を見逃すことなく、正確な放射線検出を行うことができる。

測定器１は、第１計測時間ｔ１を１〜６秒の範囲で設定可能であり、第２計測時間ｔ２を７〜１０秒の範囲で設定可能であるから、測定対象物１１における放射能汚染の強弱や測定対象物１１における放射能の汚染範囲の大小によって最適な第１計測時間ｔ１と第２計測時間ｔ２とを設定することができ、迅速かつ確実な放射線検出を行うことができる。測定器１は、ｋの値を変更することによって、第１検出限界値ｎ１を算出するときの第１信頼度を６８．２６〜９５．４４％の範囲で設定可能であり、第２検出限界値ｎ２を算出するときの第２信頼度を９５．４４〜９９．７３％の範囲で設定可能であるから、測定対象物１１における放射能汚染の強弱や測定対象物１１における放射能の汚染範囲の大小によって第１および第２検出限界値ｎ１，ｎ２を算出するときの最適な信頼度を設定することができ、高い確率および高い信頼度で放射線の検出を行うことができる。測定器１は、演算部２１が第１検出限界値ｎ１以上であるときの第１計数率Ｃ１と第２検出限界値ｎ２以上であるときの第２計数率Ｃ２とを記憶可能であるから、測定対象物１１の放射能汚染測定後に演算部２１に格納された第１および第２計数率Ｃ１，Ｃ２を分析することで、測定対象物１１における放射能の汚染レベルを知ることができる。

液晶パネル８には、第１および第２計数率Ｃ１，Ｃ２や第１および第２検出限界値ｎ１，ｎ２、第１および第２計測時間ｔ１，ｔ２、バックグラウンド放射線の計測時間ｔｂが数値表示され、さらに、図３，４に示すように、第１および第２計数率Ｃ１，Ｃ２が時系列でグラフ表示される。メモリ２９には、算出した全ての第１および第２計数率Ｃ１，Ｃ２を記憶させることもできる。測定器１がプリンタを装備する場合は、プリンタを介して第１および第２計数率Ｃ１，Ｃ２や第１および第２検出限界値ｎ１，ｎ２、第１および第２計測時間ｔ１，ｔ２、バックグラウンド放射線の計測時間ｔｂを印字情報として出力することができる。測定器１では、放射線を測定した日付および時間をメモリ２９に記憶することができ、テンキーパネル１０を介して測定対象物１１を特定する型式や品名を打ち込むことで、それらデータをメモリ２９に記憶することもできる。メモリ２９に記憶したそれらデータは、測定後にプリンタを介して印字情報として出力することもできる。

測定器１には、バイブレータ機能を装備することができる。この場合は、第１計数率Ｃ１が第１検出限界値ｎ１以上であると測定器１が第１振動周波数で振動し、第１計数率Ｃ１が第１検出限界値ｎ１以上であると測定器１が第２振動周波数で振動する。操作者は、測定器１が振動することで、測定対象物１１の放射能汚染を知ることができる。

一例として示す放射線測定器の外観斜視図。 測定器のハードウェアの一例を示す概略ブロック図。 放射線の時間的変化の一例を示すイメージ図。 放射線の時間的変化の一例を示すイメージ図。 演算部における処理の一例を示すフローチャート図。 放射線の計数率の変動を示す確率分布曲線を示す図。

符号の説明

１ 放射線測定器
１１ 測定対象物
１２ 汚染源
２０ 検出部
２１ 演算部
２２ 表示部
２８ コントローラ
２９ メモリ
３２ 可視光発生装置
３３ 可聴音派生装置
Ｃ１ 第１計数率
Ｃ２ 第２計数率
ｎ１ 第１検出限界値
ｎ２ 第２検出限界値
ｋ 倍数
Ｐ パルス
ｔ１ 第１計測時間
ｔ２ 第２計測時間
μ 平均値
σ 標準偏差

Claims (5)

1. 測定対象物から放出される放射線を時系列で検出し、検出した前記放射線を電気的なパルスに変換する検出部と、前記検出部から入力された前記パルスに基づいて前記放射線の計数率を算出する演算部と、前記測定対象物における放射能汚染を外部に警告する表示部とを備えた放射線測定器において、
   前記演算部が、所定の第１計測時間（秒単位）に基づいて前記パルスを集計して第１積算値を順次算出し、前記第１積算値を前記第１計測時間で除して第１計数率を順次算出する第１計数率算出手段と、前記第１計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第１検出限界値を確率分布における所定の信頼度に基づいて算出する第１検出限界値算出手段と、前記第１計測時間よりも長い所定の第２計測時間（秒単位）に基づいて前記パルスを集計して第２積算値を順次算出し、前記第２積算値を前記第２計測時間で除して第２計数率を順次算出する第２計数率算出手段と、前記第２計測時間に対応したバックグラウンド放射線とみなす第２検出限界値を前記第１検出限界値よりも高い信頼度に基づいて算出する第２検出限界値算出手段とを有し、
   前記演算部は、前記第１計数率と前記第１検出限界値とを比較し、前記第１計数率が前記第１検出限界値以上であるときに前記表示部に第１警告信号を発信させ、前記第２計数率と前記第２検出限界値とを比較し、前記第２計数率が前記第２検出限界値以上であるときに前記表示部に第２警告信号を発信させることを特徴とする前記放射線測定器。
2. 前記測定器では、前記第１計測時間を１〜６秒の範囲で設定可能であり、前記第２計測時間を７〜３０秒の範囲で設定可能である請求項１記載の放射線測定器。
3. 前記測定器では、前記第１検出限界値を算出するときの信頼度を６８．２６〜９５．４４％の範囲で設定可能であり、前記第２検出限界値を算出するときの信頼度を９５．４４〜９９．７３％の範囲で設定可能である請求項１または請求項２に記載の放射線測定器。
4. 前記演算部が、前記第１検出限界値以上であるときの前記第１計数率と、前記第２検出限界値以上であるときの前記第２計数率とを記憶する記憶手段を有する請求項１ないし請求項３いずれかに記載の放射線測定器。
5. 前記第１警告信号と前記第２警告信号とが、可視光信号と可聴音信号とのうちの少なくとも該可視光信号である請求項１ないし請求項４いずれかに記載の放射線測定器。
   

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