JP2016003892A - ガンマ線計測装置及びガンマ線計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
D=Dn+Dnγ+Dγ (1)
であらわされる。
ここで、Dnは、中性子による直接線量、Dnγは、中性子誘起ガンマ線線量、Dγは、ガンマ線の直接線量である。求めたい物理量は、Dγである。
Dγ=(D−Dlead)・η (2)
ここで、ηは、補正係数である。Dleadは、フィルター有のガラス線量計3の計測した線量である。ファイルターの有無で中性子線量は変わらないと仮定すると、Dleadは次式で与えられる。
Dlead=Dn+Dnγ+ξDγ (3)
ここで、ξはγ線の減衰率である。この時、ηは、ガンマ線の減衰率ξと以下の関係がある。
η=1/(1−ξ) (4)
以下、中性子の減衰率およびガンマ線の減衰率のエネルギー依存性、Dnγの効果について検討結果を示すことで、(2)及び(3)式の妥当性を示す。
第一検出器 Dlead=Dn(lead)+Dnγ(lead)+ξDγ(lead)
第二検出器 D=Dn+Dnγ+Dγ
求めたいのはガンマ線の線量の減衰分であるから、
D−Dlead=Dn−Dn(lead)+Dnγ−Dnγ(lead)+Dγ−ξDγ(lead)
となる。
Dn(lead)≒Dn
としてよい。
Dnγ(lead)=Dnγ≒0
とする。
D−Dlead=Dγ−ξDγ=(1−ξ)Dγ
となり、(4)式の定義から、
Dγ=η・(D−Dlead)
となる。BNCTにおいて、p−Liベースの線源の場合、主たるエネルギーは、0.1〜0.5MeV付近となるので、
補正係数η≒2
となることが、計算により十分な精度で予測可能である。
図5は、第一検出器の変形例を示す構成図であり、(a)は斜視図、(b)は平面図である。フィルター211は、上記同様、鉛の鋳造品であり全体が円筒形状であり軸方向に二分割構造となる。フィルター211の分割端面211aは段形状となっており、組み合わせて筒体にした状態において、中心からの放射方向でガンマ線や中性子が抜けることがないようにする。分割端面211aには、軸方向で中心で且つ円周の中心にガラス線量計3を保持できる支持部材212が設けられている。支持部材212は、分割端面から前記中心に向かって延出したアーム213により構成され、ガラス線量計3を保持する固定部214に接着テープ等を設けた構成である。支持部材212は、中性子・ガンマ線を吸収する特性が低い素材からなる平面薄板からなる。このような構成であっても、上記第一検出器1として用いることができる。
フィルター11の厚さをFlat response解析により検討した。中性子およびガンマ線の減衰はエネルギー依存性があり、エネルギーに対する感度解析は可能であるが、実際の応用では、場のスペクトルに大きく依存するので、その効果は、それぞれの場でスペクトルを確認しつつ、補正係数を評価することになる。しかしながら、係る方法では煩雑となるため、以下のように、場のスペクトル依存性を近似的に排除して傾向を得るものとした。具体的には、中性子とガンマ線のスペクトルが一様(中性子はレサジーあたり一定、ガンマ線は、MeVあたり一定、とする。全積分値で規格化する)であるとし、減衰項などを積分し求めるものと仮定し、積分的な傾向を見た。
Flat response解析による、Dnの引き去り((2)式参照)の残り分(減衰分を%表示したもの)は以下の通りである。これは、図3に示した条件について、あるスペクトル(Flat spectrum)を仮定して積分した量に相当する。
フィルター厚 1cm 2cm 3cm
中性子減衰 6.6% 8.5% 11.1%
このように、フィルター11が厚くなると、引き去りの残部が大きくなる。この中性子の影響は、線量計リーダーによるガンマ線量換算にどのように影響を及ぼすか不確定であるため、中性子減衰をできるだけ減らすことが大切である。このため、出来るだけフィルター11を薄くする必要がある。
図6は、Flat response解析による、場の線量Dについての、フィルター有無の差し引き結果(ソース当たりのSv値)を示すグラフ図である。同図に示すように、ガンマ線の成分が大きいので基本的に引き算方式が使用可であることが解る。また、Dnγは、その寄与が十分に小さく、無視できることが解る。
Flat response解析による補正係数ηは、以下のようになる。
フィルター厚 0.5cm 1cm 2cm 5cm
補正係数η 7.8 3.85 2.08 1.20
この結果は、フィルター11を出来るだけ厚くする方が良いことを示している。フィルター厚が小さいと補正係数が大きくなり、統計誤差が大きく伝搬することとなる。ただし、実際のp−LiによるBNCT用中性子場では、ガンマ線のスペクトルは、0.1〜0.5MeV辺りにピークを持つため、補正係数は更に小さくなる。
1 第一検出器
2 第二検出器
3 ガラス線量計
11 フィルター
12 支持部材
Claims (5)
- 共に使用される第二検出器を構成する放射線量計と同一の放射線量計の周囲に配置され且つ鉛又は鉛合金からなると共に、中性子の減衰とガンマ線の補正係数とがガンマ線の計測における許容範囲に収まるように厚さを決定したフィルターから構成される第一検出器を備えたことを特徴とするガンマ線計測装置。
- 前記フィルターの厚さは、純鉛換算で2cm以下1cm以上であることを特徴とする請求項1に記載のガンマ線計測装置。
- 更に、前記フィルターは、中心に前記放射線量計を配置した均一厚を有する中空の略球状体又は略円筒体であることを特徴とする請求項1又は2に記載のガンマ線計測装置。
- 更に、前記ガラス線量計を所定の位置に支持する支持部材を内部に有することを特徴とする請求項3に記載のガンマ線計測装置。
- 請求項1〜4のいずれか一つに記載のガンマ線計測装置の第一検出器と、第一検出器に用いる放射線量計と同じ放射線量計で構成した第二検出器とを中性子及びガンマ線の混在場に置き、
その後、第二検出器の放射線量計で計測した線量から第一検出器の放射線量計で計測した線量を引き算して、残りの線量をガンマ線の線量の減衰分としてガンマ線の線量を推定することを特徴とするガンマ線計測方法。
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