JP2012007899A - 放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で広い測定レンジの上限まで、精度良く放射線量を測定できる放射線測定装置を得る。
【解決手段】入射された放射線のエネルギーに依存する波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出器と、アナログパルス信号に対して所定の波高条件を満たすものを計数して計数率ｍを測定する計数率測定手段と、放射線検出器から出力されたアナログパルス信号の波高スペクトルを測定する波高スペクトル測定手段と、測定した波高スペクトルに基づき放射線量ｄを求める放射線量変換手段と、測定した計数率ｍに基づき放射線量ｄを補正する放射線量補正手段とを備え、放射線量補正手段は、数え落としがないときの計数率をｎ、分解時間をτとした場合、ｍ＝ｎ・exp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎの
補正テーブルを具備し、放射線量ｄに前記補正テーブルで求めたｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ／ｍを求めて出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、放射性物質や放射線を取り扱う施設内環境または施設周辺環境の放射線量測定に使用される放射線測定装置に関し、特にその測定値の直線性の改良に係わるものである。

原子力発電所、核燃料再処理施設等では、施設内環境または施設周辺環境の放射線量を測定するためにＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器等を用いた放射線測定装置が設置されている。
こうした放射線測定装置は、例えば測定レンジが１〜１０^４ｎＧｙ／ｈと広範囲であり、入射する放射線がランダムで統計的な広がりを有し、かつ、放射線検出器から出力されるアナログ信号パルスが幅を有するため、高計数率の状態ではアナログ信号パルスがパイルアップ（pile-up）する確率が無視できなくなり、その結果として計数率または放射線量の出力が低下する、いわゆる数え落し現象が生じる。

それを補正するために、従来、放射線検出器出力のアナログパルス信号に対して波高スペクトルを測定し、エネルギー範囲毎にその計数を放射線量に変換して積算するＧ（Ｅ）関数法より線量率を求める際に、
あるいは、放射線検出器出力のアナログパルス信号に対して時間的に変化する波高閾値をクリアしたものを計数する、いわゆるＤＢＭ（ディスクリミネーション・バイアスド・モジュレーション）法で計数率を測定し、その計数率に基づき、例えば、線量率を求める際に、高計数率の状態でアナログ信号パルスがパイルアップによりスペクトルの形状が変化することに注目し、高計数率領域の計数率に応じて用意した複数の線量率変換パターンを切り替えることにより、高計数率領域の放射線量測定における入出力の直線性の改良について提案されている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００４−１０８７９６号公報

従来の放射線測定装置は、以上のように高計数率領域において計数率に応じて線量率変換パターンを切り替える構成のため、Ｇ（Ｅ）関数法では線量率変換パターン毎に変換テーブルを用意することになり照合データ量が著しく多くなるという問題があった。また、ＤＢＭ法では時間的に変化する波高閾値を発生させる回路を線量率変換パターン毎に用意する必要があり回路が複雑になるという問題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成で広い測定レンジの上限まで、精度良く放射線量を測定できる放射線測定装置を提供することを目的とする。

この発明に係わる放射線測定装置は、放射線が入射すると吸収されたエネルギーに依存する波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出器と、前記アナログパルス信号に対して所定の波高条件を満たすものを計数して計数率ｍを測定する計数率測定手段と、前記放射線検出器から出力された前記アナログパルス信号の波高スペクトルを測定する波高
スペクトル測定手段と、測定した前記波高スペクトルに基づき放射線量ｄを求める放射線量変換手段と、測定した前記計数率ｍに基づき放射線量ｄを補正する放射線量補正手段とを備え、前記放射線量補正手段は、数え落としがないときの計数率をｎ、分解時間をτとした場合、ｍ＝ｎ・exp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎの補正テーブルを具備し、
放射線量ｄに前記補正テーブルで求めたｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ／ｍを求めて出力するようにしたものである。

この発明の放射線測定装置によれば、放射線が入射すると吸収されたエネルギーに依存する波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出器と、前記アナログパルス信号に対して所定の波高条件を満たすものを計数して計数率ｍを測定する計数率測定手段と、前記放射線検出器から出力された前記アナログパルス信号の波高スペクトルを測定する波高スペクトル測定手段と、測定した前記波高スペクトルに基づき放射線量ｄを求める放射線量変換手段と、測定した前記計数率ｍに基づき放射線量ｄを補正する放射線量補正手段とを備え、前記放射線量補正手段は、数え落としがないときの計数率をｎ、分解時間をτとした場合、ｍ＝ｎ・exp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎの補正テーブルを具備し、
放射線量ｄに前記補正テーブルで求めたｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ／ｍを求めて出力するようにしたので、簡素な構成で広い測定レンジの上限まで、高精度で放射線量を測定できる。

この発明の実施の形態１における放射線測定装置を示す構成図である。 実施の形態１における補正テーブルを示す図である。 実施の形態２における放射線測定装置を示す構成図である。 実施の形態３における放射線測定装置を示す構成図である。 実施の形態４における放射線測定装置を示す構成図である。 実施の形態４における演算器の動作を示すフローチャート図である。 実施の形態５における放射線測定装置を示す構成図である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１における放射線測定装置を図１に基づいて説明する。図１において、放射線検出器１は、例えば、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器であり、γ線（放射線）が入射すると吸収したエネルギーに対応した波高値のアナログパルス信号を出力し、パルス増幅器２は、放射線検出器１から出力されたアナログパルス信号を入力して波高値を増幅する。波高弁別器３は、増幅されたアナログパルス信号を入力して、波高値が所定の条件を満たす場合にデジタルパルスを出力する。なお、前記所定の条件を満たす場合とは、パルス波高値がノイズをカットするための閾値レベルをクリアした場合をいう。カウンタ４は、デジタルパルスを入力して定周期で計数値Ｍを出力する。多重波高弁別器（波高スペクトル測定手段）５は、パルス増幅器２で増幅されたアナログパルス信号を入力して波高スペクトルを測定する。

演算器６は、計数値Ｍ及び波高スペクトルを入力し、計数率演算６１により、計数値Ｍを所定時間Ｔについて移動平均して計数率ｍ＝ΣM／Tを求める。なお、波高弁別器３とカウンタ４と計数率演算６１で計数率測定手段を構成する。また、放射線量演算（放射線量変換手段）６２により、波高スペクトルのエネルギー範囲毎の計数値△NをG(E)関数法の
放射線量△ｄに変換し、所定時間Tについて移動平均して放射線量ｄ＝Σ△d/T、例えば、線量率、線量当量率に変換する。メモリー（補正テーブル）７は、図２に示すように、二つのパルスが独立した事象として識別されるに必要な最短の時間差として定義される分解時間をτとしたとき、ｍ＝ｎexp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎ（数え落としがな
い場合の計数率）の補正テーブル７１として格納しておき、演算器６は、放射線量補正演算（補正演算手段）６３により、放射線量ｄに補正テーブル７１から得られるｎ／ｍを掛け算して求められる補正した放射線量ｒ＝ｄ・（ｎ／ｍ）を出力し、表示器８は補正放射線量ｒを表示する。なお、放射線量補正手段は、補正テーブル７と放射線量補正演算６３で構成される。

以上のように、アナログパルス信号のパイルアップによる影響を補正した放射線量を出力するようにしたので、簡素な構成で広い測定レンジの上限まで直線性が良好な放射線測定装置を提供できる。

実施の形態２．
実施の形態２を図３に基づいて説明する。なお、各図において、同一符号は同一又は相当部分を示す。第1のカウンタ９は、波高弁別器３から出力されたデジタルパルスを入力
して定周期で計数値Ｍを出力する。ＤＢＭ式波高弁別器１０は、パルス増幅器２で増幅されたアナログパルス信号を入力し、時間的に変化する波高閾値（例えば時間的に波高がのこぎり波状に変化する閾値）をクリアした場合にデジタルパルスを出力し、第２のカウンタ１１は、該デジタルパルスを入力して定周期で計数値Ｐを出力する。

演算器６は、第１のカウンタ９から出力された計数値Ｍを入力し、計数率演算６１により、計数値Ｍを所定時間Ｔについて移動平均して計数率ｍ＝ΣＭ／Ｔを求める。なお、波高弁別器３と第１のカウンタ９と計数率演算６１で第１の計数率測定手段を構成する。
第２のカウンタ１１から出力された計数値Ｐを入力し、計数率演算６４により、計数値Ｐを所定時間Ｔについて移動平均して計数率ｐ＝ΣＰ／Ｔを求める。なお、ＤＢＭ式波高弁別器１０と第２のカウンタ１１と計数率演算６４で第２の計数率測定手段を構成する。放射線量演算（放射線量変換手段）６５は計数率ｐに所定の係数を乗じて放射線量ｄ、例えば、線量率、線量当量率に変換する。実施の形態１と同様に、放射線量補正演算（補正演算手段）６３により、放射線量ｄに補正テーブル７１から得られるｎ／ｍを掛け算して求められる補正した放射線量ｒ＝ｄ・（ｎ／ｍ）を出力し、表示器８は補正放射線量ｒを表示するようにしたので、簡素な構成で広い測定レンジの上限まで直線性が良好な放射線測定装置を提供できる。

実施の形態３．
実施の形態３を図４に基づいて説明する。実施の形態1の放射線量補正に加えて、パイ
ルアップにより誤計測される放射線量eを、放射線量演算６６で求めたｄ／ｍと計数率演
算６１で求めたｍに対応させて実験的に求め、ｄ／ｍとｍのマトリックスに補正係数ｎ／ｍ・（１−e／ｄ）を対応させて補正テーブル７２としてメモリー７に格納し、放射線量
補正演算６７により、放射線量ｄに補正テーブル７２から得られるｎ／ｍ・（１−e／ｄ
）を掛け算して補正放射線量ｓ＝ｄ・ｎ／ｍ・（１−e／ｄ）を求めて出力するようにし
たので、測定レンジ上限まで直線性が良好でかつエネルギー特性が良好な放射線測定装置を提供できる。

実施の形態４．
実施の形態４を図５に基づいて説明する。実施の形態４では、実施の形態1の波高弁別
器３の代わりに、波形弁別器１２を備え、波形弁別器１２は増幅されたアナログパルス信号を入力して、信号波形とノイズ波形を弁別して、信号波形が入力されたときに後段の第１のカウンタ９にデジタルパルスを出力し、第１のカウンタ９はそのデジタルパルスを計数し、ノイズ波形が入力されたときに後段の第３のカウンタ１３にデジタルパルスを出力し、第３のカウンタ１３はそのデジタルパルスを計数する。第１のカウンタ９の計数値Ｍと第３のカウンタ１３の計数値Ｑは演算器６に入力される。実施の形態１と同様に多重波高弁別器（波高スペクトル測定手段）５は、パルス増幅器２で増幅されたアナログパルス
信号を入力して波高スペクトルを測定し、測定した波高スペクトルを演算器６に入力する。実施の形態１と同様に、図５において、計数率演算６１よりｍを求め、メモリー７はｍに対するｎの補正テーブル７１として格納する。多重波高弁別器５で求めた△Ｎを放射線量演算６２により放射線量ｄに変換する。

以下、演算器６の演算処理を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。演算器6
では、計数率演算６１により、計数値Ｍを所定時間Ｔについて移動平均して計数率ｍ＝ΣM／Tを求める。計数率演算６８により、第３のカウンタ１３から出力された計数値Ｑを所定時間Ｔについて移動平均して計数率ｑ＝ΣＱ／Ｔを求める。ノイズ波形の計数率ｑと信号波形の計数率ｍの比率ｑ／ｍを求め、ｑ／ｍが閾値よりも小さい場合、

計数率演算６１により、計数率ｍを求め、△Ｎを放射線量演算６２により放射線量ｄに変換し、変換した放射線量ｄに計数率ｍに基づいた補正係数ｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ（ｎ／ｍ）を求めて表示器へ出力し、ｑ／ｍが閾値よりも大きい場合、放射線量補正演算をスキップして、放射線量ｄを表示するようにしたので、ノイズによる誤った補正を防止できる。

実施の形態５．
実施の形態５を図７に基づいて説明する。実施の形態５では、実施の形態２の波高弁別器３の代わりに、波形弁別器１２を備えたもので、波形弁別器１２，第１のカウンタ９，第３のカウンタ１３の動作については実施の形態４と同じある。実施の形態１と同様に、図７において、計数率演算６１よりｍを求め、メモリー７はｍに対するｎの補正テーブル７１として格納する。ＤＢＭ式波高弁別器１０，第２のカウンタ１１，計数率演算６４，放射線量ｄを求める放射線量演算６５も実施の形態２と同様に動作する。計数率演算６８により、実施の形態４と同様に、計数率ｑ＝ΣＱ／Ｔを求める。

ノイズ波形の計数率ｑと信号波形の計数率ｍの比率ｑ／ｍを求め、ｑ／ｍが閾値よりも小さい場合、計数率演算６１により、計数率ｍを求め、△Ｎを放射線量演算６２により放射線量ｄに変換し、変換した放射線量ｄに計数率ｍに基づいた補正係数ｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ（ｎ／ｍ）を求めて表示器へ出力し、ｑ／ｍが閾値よりも大きい場合、放射線量補正演算をスキップして、放射線量ｄを表示するようにしたので、ノイズによる誤った補正を防止できる。

１ 放射線検出器 ２ パルス増幅器
３ 波高弁別器 ４ カウンタ
５ 多重波高弁別器 ６ 演算器
７ メモリー ８ 表示器
９ 第1のカウンタ １０ ＤＢＭ式波高弁別器
１１ 第２のカウンタ １２ 波形弁別器
１３ 第３のカウンタ
６１，６４，６８ 計数率演算
６２，６５，６６ 放射線量演算
６３，６７ 放射線量補正演算
７１，７２ 補正テーブル

Claims (5)

1. 放射線が入射すると吸収されたエネルギーに依存する波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出器と、
   前記アナログパルス信号に対して所定の波高条件を満たすものを計数して計数率ｍを測定する計数率測定手段と、
   前記放射線検出器から出力された前記アナログパルス信号の波高スペクトルを測定する波高スペクトル測定手段と、
   測定した前記波高スペクトルに基づき放射線量ｄを求める放射線量変換手段と、
   測定した前記計数率ｍに基づき放射線量ｄを補正する放射線量補正手段とを備え、
   前記放射線量補正手段は、数え落としがないときの計数率をｎ、分解時間をτとした場合、ｍ＝ｎ・exp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎの補正テーブルを具備し、放射線量ｄに前記補正テーブルで求めたｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ／ｍを求めて出力するようにしたことを特徴とする放射線測定装置。
2. 放射線が入射すると吸収されたエネルギーに依存する波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出器と、
   前記アナログパルス信号に対して所定の波高条件を満たすものを計数して計数率ｍを測定する第１の計数率測定手段と、
   前記アナログパルス信号に対して時間的に変化する波高閾値をクリアしたものを計数して計数率ｐを測定する第２の計数率測定手段と、
   前記第２の計数率測定手段で測定した計数率ｐに基づき放射線量ｄを求める放射線量変換手段と、
   前記第１の計数率測定手段で測定した計数率ｍに基づき放射線量ｄを補正する放射線補正手段とを備え、
   前記放射線量補正手段は、数え落としがないときの計数率をｎ、分解時間をτとした場合、ｍ＝ｎ・exp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎの補正テーブルを具備し、放射線量ｄに前記補正テーブルから求めたｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ／ｍを求めて出力するようにしたことを特徴とする放射線測定装置。
3. 前記放射線補正手段は、パイルアップにより誤計測された放射線量をeとして、ｄ／ｍ
   とｍのマトリックスに対応する補正テーブルn／m・（１−e／ｄ）を具備し、放射線量ｄ
   に前記補正テーブルから求めたn／m・（１−e／ｄ）を掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ
   ／ｍ・（１−e／ｄ）を求めて出力するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の放射線測定装置。
4. 放射線が入射すると吸収されたエネルギーに依存する波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出器と、
   前記アナログパルス信号に対して信号波形とノイズ波形を弁別し、弁別された信号波形を計数して計数率ｍを測定すると共に、弁別されたノイズ波形を計数して計数率ｑを測定して、ｑ／ｍを出力する計数率測定手段と、
   前記放射線検出器から出力された前記アナログパルス信号の波高スペクトルを測定する波高スペクトル測定手段と、
   測定した前記波高スペクトルに基づき放射線量ｄを求める放射線量変換手段と、
   測定した前記計数率ｍに基づき放射線量ｄを補正する放射線量補正手段とを備え、
   前記放射線量補正手段は、数え落としがないときの計数率をｎ、分解時間をτとした場合、ｍ＝ｎ・exp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎの補正テーブルを具備し、前記計数率測定手段の出力ｑ／ｍが所定の閾値より小さいときは、前記放射線量ｄに前記補正テーブルで求めたｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ／ｍを求めて出力し、前記計数率測定手段の出力ｑ／ｍが所定の閾値より大きいときは、前記放射線量ｄに対する補正を行わないようにしたことを特徴とする放射線測定装置。
5. 放射線が入射すると吸収されたエネルギーに依存する波高値のアナログパルス信号を出力する放射線検出器と、
   前記アナログパルス信号に対して信号波形とノイズ波形を弁別し、弁別された信号波形を計数して計数率ｍを測定すると共に、弁別されたノイズ波形を計数して計数率ｑを測定して、ｑ／ｍを出力する第１の計数率測定手段と、
   前記アナログパルス信号に対して時間的に変化する波高閾値をクリアしたものを計数して計数率ｐを測定する第２の計数率測定手段と、
   前記第２の計数率測定手段で測定した計数率ｐに基づき放射線量ｄを求める放射線量変換手段と、
   測定した前記計数率ｍに基づき放射線量ｄを補正する放射線量補正手段とを備え、
   前記放射線量補正手段は、数え落としがないときの計数率をｎ、分解時間をτとした場合、ｍ＝ｎ・exp（−ｎτ）から作成したｍに対するｎの補正テーブルを具備し、前記第１の計数率測定手段の出力ｑ／ｍが所定の閾値より小さいときは、前記放射線量ｄに前記補正テーブルで求めたｎ／ｍを掛け算して、補正放射線量ｄ・ｎ／ｍを求めて出力し、前記第１の計数率測定手段の出力ｑ／ｍが所定の閾値より大きいときは、前記放射線量ｄに対する補正を行わないようにしたことを特徴とする放射線測定装置。

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