JP2015099067A - 放射能測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標の検出限界を担保するために要する測定時間で適正に測定を終了する。【解決手段】放射能測定装置１０は、放射線検出器１５によって検出された放射線のエネルギースペクトルを自動的に解析する処理装置１３を備える。処理装置１３は、複数の検出対象核種毎の目標検出限界放射能を設定し、複数のタイミングで放射線のエネルギースペクトルから、全吸収ピークの探索、全吸収ピークに対応する核種の同定、核種の放射能の同定、および核種の検出限界放射能の算出を行なう。処理装置１３は、複数のタイミングの各々で全ての検出対象核種に対して、検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる連続判定回数が連続判定回数目標値以上であるか否かを判定する。処理装置１３は、全ての検出対象核種に対して連続判定回数が連続判定回数目標値以上であると判定した場合に、放射線の検出およびエネルギースペクトルの自動的な解析を終了する。【選択図】図１

Description

この発明は、放射能測定装置に関する。

従来、放射能測定において測定値が所定の制限値を超えたか否かを示すことによって、測定時間が不必要に長くなることを防止する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。この方法では、検出限界に応じた最大測定時間を算出し、この最大測定時間よりも短い時間の個別測定を複数回に亘って行ない、複数回の各々の個別測定で得られた測定値に基づいて、個別測定を継続した場合に得られる測定値の平均値が制限値を超える確率を算出し、この確率に応じて測定継続の要否を決定している。

特表２００４−５１１７８４号公報

ところで、上記従来技術に係る方法においては、検出限界に応じた最大測定時間に到達する以前であっても、測定値が制限値を超える確率に基づいて測定を終了する場合がある。しかしながら、測定値が制限値を超える確率の算出精度が低い場合には、短すぎる測定時間で測定が終了してしまう虞があるとともに、この確率の算出精度が十分に高い精度を有するか否かを判断することはできず、この確率に応じて適正な測定時間を設定可能か否かを判断することはできない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、目標とする検出限界を担保するために必要とされる測定時間で適正に測定を終了することが可能な放射能測定装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る放射能測定装置は、試料から放出される放射線を検出する放射線検出器（例えば、実施形態での放射線検出器１５）と、前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルを自動的に解析する処理手段（例えば、実施形態での処理装置１３）と、を備え、前記処理手段は、少なくとも１つ以上の検出対象核種毎の目標検出限界放射能を設定し、前記放射線検出器によって前記放射線が検出されている期間中の複数のタイミングで前記放射線のエネルギースペクトルから、全吸収ピークの探索、前記全吸収ピークに対応する核種の算出、前記核種の放射能の算出、および前記核種の検出限界放射能の算出を行ない、前記複数のタイミングの各々で全ての前記検出対象核種に対して、前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満となる連続回数が所定回数以上であるか否かを判定し、全ての前記検出対象核種に対して前記連続回数が前記所定回数以上であると判定した場合に、前記放射線検出器による前記放射線の検出および前記放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析を終了する。

（２）上記（１）に記載の放射能測定装置は、表示装置（例えば、実施形態での出力装置１２）を備え、前記処理手段は、前記複数のタイミングの各々で算出した前記検出対象核種毎の前記検出限界放射能の時系列変化を前記表示装置に表示させてもよい。

（３）上記（２）に記載の放射能測定装置では、前記処理手段は、前記複数のタイミングの各々で算出した前記検出対象核種毎の前記検出限界放射能の時系列変化に応じて、前記検出対象核種毎に前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満となる到達タイミングを予測し、前記到達タイミングを前記表示装置に表示させてもよい。

上記（１）に記載の態様に係る放射能測定装置によれば、全ての検出対象核種に対して検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる連続回数が所定回数以上であるか否かを判定するので、放射能の統計的なばらつきを考慮した適正な判定を行なうことができる。これにより、目標とする検出限界放射能を担保するために必要とされる測定時間で適正に測定を終了することができる。

上記（２）の場合、検出対象核種毎の検出限界放射能が目標検出限界放射能に到達するタイミングを操作者に視覚的に容易に認識させることができる。

上記（３）の場合、測定終了のタイミングを操作者に容易に把握させることができる。

本発明の実施形態に係る放射能測定装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る放射能測定装置の波高分析装置の作動時に表示装置に表示するホーム画面の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る放射能測定装置の目標検出限界放射能の設定画面の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る放射能測定装置の試料分析の設定画面の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る放射能測定装置の検出限界モニタ画面の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る放射能測定装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る放射能測定装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態による放射能測定装置１０は、図１に示すように、入力装置１１と、出力装置１２と、処理装置１３と、波高分析装置１４と、放射線検出器１５と、を備えている。
入力装置１１は、例えば操作者の入力操作に応じた信号を出力する各種のスイッチおよびキーボードなどを備え、操作者の入力操作に応じた各種の指令信号を処理装置１３へ送信する。
出力装置１２は、スピーカおよび表示装置などを備え、処理装置１３から受信した各種の情報を出力する。

波高分析装置１４は、例えばマルチチャンネルアナライザであって、放射線検出器１５から出力される出力信号パルスの波高分布、つまり波高値に応じて設定された複数のチャンネル毎の計数値を算出する。例えば、試料から放出された放射線のエネルギーに応じた波高値を有する出力信号パルスが放射線検出器１５から出力されると、波高分析装置１４は放射線検出器１５の出力信号パルスの波高分布として、エネルギースペクトルを作成する。
放射線検出器１５は、例えばゲルマニウムなどの半導体検出器であり、試料から放出される放射線（例えば、γ線やＸ線など）を検出する。

処理装置１３は、記憶部２１と、演算部２２と、を備えている。
記憶部２１は、例えば、予め設定された各種のデータと、演算部２２の演算結果のデータと、波高分析装置１４から出力されるデータとなどを記憶する。予め設定された各種のデータは、例えば、複数の核種の核データ（例えば、放出される放射線のエネルギーなど）および放射線検出器１５の全吸収ピークのエネルギーでのピーク効率のデータなどである。

演算部２２は、記憶部２１に記憶されている複数の核種の核データおよび放射線検出器１５の全吸収ピークのエネルギーでのピーク効率のデータなどを用いて、放射線検出器１５によって検出された放射線のエネルギースペクトルを自動的に解析する。演算部２２は、放射線検出器１５によって放射線が検出されている期間中の所定のモニタ間隔による複数のタイミングにおいて、累積的に収集されている放射線のエネルギースペクトルから、全吸収ピークの探索、全吸収ピークに対応する核種の算出、核種の放射能の算出、および同定された核種のうちの検出対象核種に対する検出限界放射能（ＭＤＡ）の算出を自動的に行なう。

これに伴い、演算部２２は、放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析の実行に先立って、解析に必要とされる各種のパラメータを、入力装置１１に対する操作者の入力操作などによって取得する。各種のパラメータは、少なくとも１つ以上の検出対象核種、放射線検出器１５による放射線の検出が開始されてから初回に検出限界放射能を算出するまでの待機時間、検出限界放射能を算出する時間間隔であるモニタ間隔、検出対象核種毎の検出限界放射能の目標値（目標検出限界放射能）、および連続判定回数目標値などである。

処理装置１３は、出力装置１２の表示装置において、操作者に各種のパラメータの入力を実行させるための画面表示を表示させる。
例えば、処理装置１３は、図２に示すように、波高分析装置１４の作動時に表示装置に表示させるホーム画面３１において、目標検出限界放射能の設定を指示するためのボタン３２ａと、複数のタイミングで算出した検出限界放射能の時系列変化の表示を指示するためのボタン３２ｂと、を備える切替タブ３２を表示させる。
そして、処理装置１３は、目標検出限界放射能の設定を指示するためのボタン３２ａが操作者によって選択操作された場合には、図３に示すように、目標検出限界放射能の設定画面３３を表示装置に表示させる。処理装置１３は、この設定画面３３において、各種の設定内容の登録およびキャンセルを指示する各ボタン３４ａ，３４ｂを備える切替タブ３４と、検出対象核種の追加および削除を指示する各ボタン３５ａ，３５ｂを備える切替タブ３５と、を表示させる。さらに、処理装置１３は、この設定画面３３において、待機時間、モニタ間隔、および連続判定回数目標値（到達回数）などを設定するための画面３６と、検出対象核種毎の目標検出限界放射能を設定するための画面３７と、を表示させる。

また、処理装置１３は、図４に示すように、試料分析の設定画面３８を表示装置に表示させた状態において、検出対象核種毎に設定された目標検出限界放射能を用いた測定の実行有無を指示させる。処理装置１３は、この設定画面３８において、測定情報の設定を指示する画面３９と、目標検出限界放射能を用いた測定の実行有無を指示する画面４０と、を表示させる。

処理装置１３は、図２に示すホーム画面３１において、複数のタイミングで算出した検出限界放射能（ＭＤＡ算出値）の時系列変化の表示を指示するためのボタン３２ｂが操作者によって選択操作された場合には、図５に示すように、検出限界モニタ画面４１によって検出限界放射能の時系列変化を表示装置に表示させる。処理装置１３は、検出限界放射能の時系列変化を表示する際に、さらに、適宜の関数による関数フィッティングの結果（ＭＤＡ変化予測）と、目標検出限界放射能（ＭＤＡ目標値）と、を表示する。
さらに、処理装置１３は、複数のタイミングの各々で算出した検出対象核種毎の検出限界放射能の時系列変化に応じて、検出対象核種毎に検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる到達タイミングを予測し、予測した到達タイミング（到達予定日時）を検出限界モニタ画面４１に表示させる。さらに、処理装置１３は、検出対象核種毎に予測した到達タイミングに基づき、全ての検出対象核種の検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる到達タイミング（（到達予定日時）全核種）を検出限界モニタ画面４１に表示させる。さらに、処理装置１３は、複数のタイミングの各々で全ての検出対象核種に対して、検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる連続判定回数を算出し、算出した連続判定回数（到達回数）を検出限界モニタ画面４１に表示させる。

処理装置１３は、複数のタイミングの各々で全ての検出対象核種の検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる連続判定回数が連続判定回数目標値以上であるか否かを判定する。そして、処理装置１３は、全ての検出対象核種に対して連続判定回数が連続判定回数目標値以上であると判定した場合に、放射線検出器１５による放射線の検出および放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析を終了する。
例えば、処理装置１３は、２つの検出対象核種Ａ，Ｂに対して連続判定回数目標値が３に設定されている状態で下記表１に示すような判定結果が得られた場合には、７回目の判定が終了したときに全ての検出対象核種Ａ，Ｂに対して連続判定回数が連続判定回数目標値以上であると判定し、放射線の検出および解析を終了する。

なお、処理装置１３は、連続判定回数が連続判定回数目標値以上であるか否かの判定結果に加えて、予め設定される測定時間に対する時間プリセットもしくは検出限界放射能の判定回数に対するカウントプリセットなどに応じて、放射線検出器１５による放射線の検出および放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析を終了してもよい。

この実施形態による放射能測定装置１０は上記構成を備えており、次に、この放射能測定装置１０の動作について説明する。

先ず、図６に示すステップＳ０１において、処理装置１３は、検出対象核種毎に検出限界放射能（ＭＤＡ）の目標値（目標検出限界放射能）が入力されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、処理装置１３は、処理をエンドに進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理装置１３は、処理をステップＳ０２に進める。

次に、ステップＳ０２において、処理装置１３は、連続判定回数（Ｎ）の目標値（連続判定回数目標値）が入力されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、処理装置１３は、処理をエンドに進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理装置１３は、処理をステップＳ０３に進める。
次に、ステップＳ０３において、処理装置１３は、連続判定回数（Ｎ）にゼロを設定して、連続判定回数（Ｎ）を初期化する。

次に、ステップＳ０４において、処理装置１３は、波高分析装置１４の作動開始が指示されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、処理装置１３は、処理をエンドに進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理装置１３は、処理をステップＳ０５に進める。

次に、ステップＳ０５において、処処理装置１３は、波高分析装置１４の作動開始が指示されてから所定の待機時間が経過したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、処理装置１３は、ステップＳ０５の処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理装置１３は、処理をステップＳ０６に進める。
次に、ステップＳ０６において、処理装置１３は、放射線検出器１５によって検出された放射線のエネルギースペクトルを収集する。
次に、ステップＳ０７において、処理装置１３は、放射線のエネルギースペクトルに対して、全吸収ピークの探索を実行する。

次に、ステップＳ０８において、処理装置１３は、全吸収ピークのピーク領域を設定する。
次に、ステップＳ０９において、処理装置１３は、全吸収ピークに対応する核種のうちの検出対象核種毎に検出限界放射能（ＭＤＡ）を算出する。
次に、ステップＳ１０において、処理装置１３は、複数のタイミングの各々で算出した検出対象核種毎の検出限界放射能の時系列変化に応じて、現時点以後における検出限界放射能の変化を適宜の関数による関数フィッティングなどを用いて予測し、予測した検出限界放射能の変化を表示装置に表示させる。

次に、ステップＳ１１において、処理装置１３は、全ての検出対象核種に対して、検出限界放射能の算出値が目標検出限界放射能未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、処理装置１３は、処理をステップＳ１２に進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理装置１３は、処理をステップＳ１３に進める。
そして、ステップＳ１２において、処理装置１３は、連続判定回数（Ｎ）にゼロを設定して、連続判定回数（Ｎ）を初期化する。そして、処理をステップＳ０６に戻す。
そして、ステップＳ１３において、処理装置１３は、この時点での連続判定回数（Ｎ）に「１」を加算して得た値を、新たに連続判定回数（Ｎ）とする。

そして、ステップＳ１４において、処理装置１３は、連続判定回数（Ｎ）は連続判定回数目標値以上であるか否か、あるいは、測定時間もしくは判定回数が時間プリセットもしくはカウントプリセットに到達したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、処理装置１３は、処理をステップＳ０６に戻す。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理装置１３は、処理をステップＳ１５に進める。
次に、ステップＳ１５において、処理装置１３は、波高分析装置１４の作動を停止する。
次に、ステップＳ１６において、処理装置１３は、連続判定回数（Ｎ）が連続判定回数目標値以上に到達したと判定されてから放射線検出器１５によって検出された放射線のエネルギースペクトルを収集する。
次に、ステップＳ１７において、処理装置１３は、この時点で収集されている放射線のエネルギースペクトルを用いて、全吸収ピークに対応する核種のうちの検出対象核種毎に検出限界放射能を算出する。そして、処理をエンドに進める。

上述したように、本実施の形態による放射能測定装置１０によれば、全ての検出対象核種に対して検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる連続判定回数が連続判定回数目標値以上であるか否かを判定するので、放射能の統計的なばらつきを考慮した適正な判定を行なうことができる。これにより、目標とする検出限界放射能を担保するために必要とされる測定時間で適正に測定を終了することができる。
さらに、複数のタイミングの各々で算出した検出対象核種毎の検出限界放射能の時系列変化を表示装置に表示させるので、検出対象核種毎の検出限界放射能が目標検出限界放射能に到達するタイミングを操作者に視覚的に容易に認識させることができる。
さらに、検出対象核種毎に検出限界放射能が目標検出限界放射能未満となる到達タイミングを予測し、到達タイミングを表示装置に表示させるので、測定終了のタイミングを操作者に容易に把握させることができる。

上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態において、連続判定回数目標値は予め設定された固定値であってもよい。
また、上述した実施形態において、待機時間およびモニタ間隔の少なくとも何れかは予め設定された固定値であってもよい。

例えば、上述した実施形態において、放射線検出器１５をゲルマニウムなどの半導体検出器としたが、これに限定されず、シンチレーション検出器などの他の検出器であってもよい。

１０…放射能測定装置 １１…入力装置 １２…出力装置 １３…処理装置（処理手段） １４…波高分析装置 １５…放射線検出器 ２１…記憶部 ２２…演算部

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る放射能測定装置は、試料から放出される放射線を検出する放射線検出器（例えば、実施形態での放射線検出器１５）と、前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルを自動的に解析する処理手段（例えば、実施形態での処理装置１３）と、を備え、前記処理手段は、少なくとも１つ以上の検出対象核種毎の目標検出限界放射能を設定し、前記処理手段は、前記放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析において、前記放射線検出器によって前記放射線が検出されている期間中の複数のタイミングで前記放射線のエネルギースペクトルから、全吸収ピークの探索、前記全吸収ピークに対応する核種の算出、前記全吸収ピークのピーク領域から前記全吸収ピークに対応する核種の放射能の算出、および前記核種の検出限界放射能の算出、を含む処理を行ない、前記処理手段は、前記複数のタイミングの各々で全ての前記検出対象核種に対して、前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満となる連続回数が所定回数以上であるか否かを判定し、全ての前記検出対象核種に対して前記連続回数が前記所定回数以上であると判定した場合に、前記放射線検出器による前記放射線の検出および前記放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析を終了する。

（３）上記（２）に記載の放射能測定装置では、前記処理手段は、前記複数のタイミングの各々で算出した前記検出対象核種毎の前記検出限界放射能の時系列変化に応じて、前記検出対象核種毎に前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満となる到達タイミングを予測し、前記到達タイミングを前記表示装置に表示させてもよい。
（４）上記（１）から（３）の何れか１つに記載の放射能測定装置は、全ての前記検出対象核種に対して前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満であると連続的に判定する回数または時間に対する目標値を設定するための画面を表示する表示部を備えてもよい。
（５）上記（１）から（３）の何れか１つに記載の放射能測定装置では、前記処理手段は、全ての前記検出対象核種に対して前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満であると連続的に判定する回数または時間に対する目標値を、固定値に設定してもよい。
（６）上記（１）から（５）の何れか１つに記載の放射能測定装置は、前記検出対象核種毎に設定された前記目標検出限界放射能を用いた測定の実行有無を指示するための画面を表示する表示部を備えてもよい。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る放射能測定装置は、試料から放出される放射線を検出する放射線検出器（例えば、実施形態での放射線検出器１５）と、前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルを自動的に解析する処理手段（例えば、実施形態での処理装置１３）と、を備え、前記処理手段は、少なくとも１つ以上の検出対象核種毎の目標検出限界放射能を設定し、前記処理手段は、前記放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析において、前記放射線検出器によって前記放射線が検出されている期間中の複数のタイミングで前記放射線のエネルギースペクトルから、全吸収ピークの探索、前記全吸収ピークに対応する核種の算出、前記全吸収ピークのピーク領域を設定してから前記全吸収ピークに対応する核種の放射能の算出、および前記核種の検出限界放射能の算出を行ない、前記処理手段は、前記複数のタイミングの各々で全ての前記検出対象核種に対して、前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満となる連続回数が所定回数以上であるか否かを判定し、全ての前記検出対象核種に対して前記連続回数が前記所定回数以上であると判定した場合に、前記放射線検出器による前記放射線の検出および前記放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析を終了する。

Claims (3)

1. 試料から放出される放射線を検出する放射線検出器と、
   前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルを自動的に解析する処理手段と、
   を備え、
   前記処理手段は、
   少なくとも１つ以上の検出対象核種毎の目標検出限界放射能を設定し、
   前記放射線検出器によって前記放射線が検出されている期間中の複数のタイミングで前記放射線のエネルギースペクトルから、全吸収ピークの探索、前記全吸収ピークに対応する核種の算出、前記核種の放射能の算出、および前記核種の検出限界放射能の算出を行ない、
   前記複数のタイミングの各々で全ての前記検出対象核種に対して、前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満となる連続回数が所定回数以上であるか否かを判定し、
   全ての前記検出対象核種に対して前記連続回数が前記所定回数以上であると判定した場合に、前記放射線検出器による前記放射線の検出および前記放射線のエネルギースペクトルの自動的な解析を終了する、
   ことを特徴とする放射能測定装置。
2. 表示装置を備え、
   前記処理手段は、前記複数のタイミングの各々で算出した前記検出対象核種毎の前記検出限界放射能の時系列変化を前記表示装置に表示させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射能測定装置。
3. 前記処理手段は、前記複数のタイミングの各々で算出した前記検出対象核種毎の前記検出限界放射能の時系列変化に応じて、前記検出対象核種毎に前記検出限界放射能が前記目標検出限界放射能未満となる到達タイミングを予測し、前記到達タイミングを前記表示装置に表示させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射能測定装置。

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