JP2016211902A - 検出装置及び検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線がいずれの方向から照射されたかを高い精度で判断する。
【解決手段】複数のシンチレータ１２０は、遮蔽体１１０に取り付けられている。複数のシンチレータ１２０は、互いに異なる方向を向いている。複数の検出部１３０は、互いに異なるシンチレータ１２０の発光を検出する。判断部２００は、複数のシンチレータ１２０に照射された放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する。判断部２００は、基準データを記憶部４００から読み出す。基準データは、複数のシンチレータ１２０に照射された放射線の方向と、放射線が照射された場合の複数のシンチレータ１２０の検出数比との関係を示す。判断部２００は、基準データに含まれる検出数比と、複数の検出部１３０が検出した検出数比とを用いて、放射線の方向を判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出装置及び検出方法に関する。

近年、放射線を検出する検出装置が開発されている。そしてこのような検出装置では、放射線がいずれの方向から照射されたかを判断することがある。例えば、特許文献１では、放射線が透過可能な材料（例えば、樹脂又はガラス）により形成された円板状のフィルタ部材を用いて、放射線の検出素子が形成されている。具体的には、フィルタ部材の裏面に３つのシンチレータが埋め込まれている。これら３つのシンチレータは、円周方向において等間隔に配置されている。この検出素子では、フィルタ部材の側面から放射線が照射された場合、３つのシンチレータの検出数が異なるものになる。これにより、３つのシンチレータの検出数比に基づいて、放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する。

特開２０１３−２１０２１１号公報

放射線の検出装置では、放射線がいずれの方向から照射されたかを判断することが必要になる場合がある。この場合、放射線がいずれの方向から照射されたかを高い精度で判断することが重要となる。

本発明の目的は、放射線がいずれの方向から照射されたかを高い精度で判断することにある。

本発明によれば、
遮蔽体と、
前記遮蔽体に取り付けられており、互いに異なる方向を向いている複数のシンチレータと、
互いに異なる前記シンチレータの発光を検出する複数の検出部と、
前記複数のシンチレータに照射された放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する判断部と、
を備え、
前記判断部は、
前記複数のシンチレータに照射された放射線の方向と、前記放射線が照射された場合の前記複数のシンチレータの検出数比との関係を示す基準データを記憶部から読み出し、
前記基準データに含まれる検出数比と、前記複数の検出部が検出した検出数比とを用いて、前記放射線の前記方向を判断する検出装置が提供される。

本発明によれば、
遮蔽体と、
前記遮蔽体に取り付けられており、互いに異なる方向を向いている複数のシンチレータと、
互いに異なる前記シンチレータの発光を検出する複数の検出部と、
を備える検出素子を準備し、
前記複数のシンチレータに照射された放射線の方向と、前記放射線が照射された場合の前記複数のシンチレータの検出数比との関係を示す基準データを記憶部から読み出し、
前記基準データに含まれる検出数比と、前記複数の検出部が検出した検出数比とを用いて、前記複数のシンチレータに照射された放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する、検出方法が提供される。

本発明によれば、放射線がいずれの方向から照射されたかを高い精度で判断することができる。

第１の実施形態に係る検出装置の構成を示す図である。 図１に示した検出素子の変形例を示す図である。 複数のシンチレータに照射される放射線の方向を説明するための図である。 第１の実施形態に係る基準データの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る検出データの一例を示す図である。 図１に示した表示部の一例を示す図である。 図１の変形例を示す図である。 第２の実施形態に係る検出装置に用いられる基準データの一例を示す図である。 第２の実施形態に係る検出データの一例を示す図である。 第３の実施形態に係る検出装置に用いられる基準データの一例を示す図である。 実施例に係る検出素子をシミュレートすることにより生成した基準データを示す図である。 実施例に係る検出素子をシミュレートすることにより生成した検出データを示す図である。 図１１に示した基準データの各検出数比と、図１２に示した検出データの検出数比とのχ_Ｒｅｄ ^２を示す図である。 図１１〜図１３に示したシミュレーションにおいて線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６０秒間照射した場合に算出された方位角の分布を示すヒストグラムを示す図である。 図１１〜図１３に示したシミュレーションにおいて線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６秒間照射した場合に算出された方位角の分布を示すヒストグラムを示す図である。 実施例に係る検出素子を用いて放射線を測定することにより生成した検出データを示す図である。 図１６に示した基準データを用いて、放射線がいずれの方位角から照射されたかを測定した結果を示す図である。 図１６及び図１７に示した方法を用いて算出された方位角のヒストグラムを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

なお、以下に示す説明において、判断部２００及び記憶部４００は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。判断部２００及び記憶部４００は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る検出装置１０の構成を示す図である。検出装置１０は、遮蔽体１１０、複数のシンチレータ１２０、複数の検出部１３０、及び判断部２００を備える。複数のシンチレータ１２０は、遮蔽体１１０に取り付けられている。複数のシンチレータ１２０は、互いに異なる方向を向いている。複数の検出部１３０は、互いに異なるシンチレータ１２０の発光を検出する。判断部２００は、複数のシンチレータ１２０に照射された放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する。判断部２００は、基準データを記憶部４００から読み出す。図４を用いて詳細を後述するように、基準データは、複数のシンチレータ１２０に照射された放射線の方向と、放射線が照射された場合の複数のシンチレータ１２０の検出数比との関係を示す。判断部２００は、基準データに含まれる検出数比と、複数の検出部１３０が検出した検出数比とを用いて、放射線の方向を判断する。以下、詳細に説明する。

本図に示す例において、検出装置１０は、検出素子１００を備える。検出素子１００は、遮蔽体１１０を用いて形成されている。遮蔽体１１０は、放射線（例えば、γ線）を遮蔽可能な材料により形成されており、具体的には、例えば、鉛又はタングステンにより形成されている。本図に示す例において、遮蔽体１１０の形状は、立方体である。

遮蔽体１１０（立方体）の６面それぞれには、板状のシンチレータ１２０が取り付けられている。シンチレータ１２０は、例えば、セリウム添加ガドリニウムアルミニウムガリウムガーネット（Ｃｅ：Ｇｄ_３Ａｌ_２Ｇａ_３Ｏ_１２（Ｃｅ：ＧＡＧＧ））により形成されている。本図に示す例において、シンチレータ１２０の平面形状は矩形、より具体的には正方形である。そしてシンチレータ１２０の中心と遮蔽体１１０の上記した面の中心が重なっている。

複数のシンチレータ１２０それぞれには、検出部１３０が設けられている。シンチレータ１２０に放射線が入射すると、シンチレータ１２０は光を発する。検出部１３０は、シンチレータ１２０からの光を電気信号に変換する。これにより、シンチレータ１２０に照射された放射線を検出することができる。本図に示す例において、検出部１３０は、基板、具体的にはシリコン基板を用いて形成されている。より詳細には、検出部１３０は、この基板を用いて形成された複数のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を有する。そしてこれらの複数のＡＰＤそれぞれは、ｍ行ｎ列の複数の格子点のいずれかに配置されている。検出部１３０は、具体的にはシリコンフォトマルチプライヤ（Ｓｉ−ＰＭ）であり、より具体的にはＭＰＰＣ（登録商標）（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｉｘｅｌ Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ）である。

複数の検出部１３０それぞれの検出結果を示す信号は、判断部２００に送信される。詳細を後述するように、判断部２００は、これらの信号に基づいて、放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する。判断部２００の判断結果を示す信号は、表示部３００（例えば、液晶ディスプレイ）に送信される。表示部３００は、判断部２００の判断結果を検出装置１０のユーザに表示する。これにより、検出装置１０のユーザは、放射線がいずれの方向から照射されたかを知ることができる。

本図に示す例において、検出装置１０は、記憶部４００を備える。記憶部４００は、例えばマイクロプロセッサである。図４を用いて後述するように、記憶部４００は、基準データを記憶している。記憶部４００の基準データは、判断部２００に読み出される。これにより、後述するように、判断部２００は、この基準データを用いて、放射線の方向を判断することができる。

図２は、図１に示した検出素子１００の変形例を示す図である。本図（ａ）は、検出素子１００の構成を示す斜視図である。本図（ｂ）は、検出素子１００の構成を示す断面図である。なお、本図（ａ）では、説明のため、検出部１３０を透過で示している。本図に示す例では、シンチレータ１２０は、遮蔽体１１０の表面に凹部にはめ込まれている。そしてシンチレータ１２０は、表面の一部が遮蔽体１１０の表面から露出している。これにより、検出部１３０は、遮蔽体１１０のこの一部から光を検出することができる。

図３は、複数のシンチレータ１２０に照射される放射線の方向を説明するための図である。なお、本図では、説明のため、検出部１３０（図１）を図示していない。本図に示す例において、放射線の入射方向は、ＸＹ平面において単位ベクトル（０，＋１，０）方向を基準とした方位角φと、ＸＹ平面を基準とした仰角θとによって特定される。本図に示す例において、方位角φの正の向きは、単位ベクトル（０，＋１，０）方向から単位ベクトル（−１，０，０）方向に向かう向きである。一方、仰角θの正の向きは、ＸＹ平面から単位ベクトル（０，０，＋１）方向に向かう向きである。本図に示す例において、シンチレータ１２１は単位ベクトル（＋１，０，０）方向を向いたシンチレータ１２０を示し、シンチレータ１２２は単位ベクトル（０，＋１，０）方向を向いたシンチレータ１２０を示し、シンチレータ１２３は単位ベクトル（−１，０，０）方向を向いたシンチレータ１２０を示し、シンチレータ１２４は単位ベクトル（０，−１，０）方向を向いたシンチレータ１２０を示し、シンチレータ１２５は単位ベクトル（０，０，＋１）方向を向いたシンチレータ１２０を示し、シンチレータ１２６は単位ベクトル（０，０，−１）方向を向いたシンチレータ１２０を示す。

本図に示す例では、シンチレータ１２６が重力方向において下を向くように検出素子１００を用いる。そして詳細を後述するように、判断部２００（図１）は、重力方向（第１方向）に対して平行な複数の第１面それぞれに設けられたシンチレータ１２０（シンチレータ１２１〜シンチレータ１２４）を用いることにより、放射線がいずれの方位角から照射されたかを判断する。さらに、判断部２００（図１）は、重力方向（第１方向）に直交する２つの面（第２面）それぞれに設けられたシンチレータ１２０（シンチレータ１２５及びシンチレータ１２６）を用いることにより、シンチレータ１２５及びシンチレータ１２６のいずれの側から放射線が照射されたかを判断する。

図４は、本実施形態に係る基準データの一例を示す図である。本図に示す例において、基準データは、テーブル形式である。そして基準データは、放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φ（図３）と、この放射線が照射された場合のシンチレータ１２１〜シンチレータ１２４（図３）の検出数比（規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４の比）との関係を示している。規格化検出数ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、及びｐ_４は、それぞれ、シンチレータ１２１の規格化検出数、シンチレータ１２２の規格化検出数、シンチレータ１２３の規格化検出数、及びシンチレータ１２４の規格化検出数を示す。規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４は、ｐ_１〜ｐ_４の和が１となる（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＝１）ように規格化されている。本図に示す例において、方位角φは、０°と３１５°の間で４５°間隔に配置された複数の角度（０°、４５°、・・・、及び３１５°）のいずれかとなる。

規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４は、方向が既知の放射線を検出素子１００により測定することで、予め決定されている。他の例として、規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４は、検出素子１００のシミュレーション結果に基づいて、予め決定してもよい。

図５は、本実施形態に係る検出データの一例を示す図である。検出データは、検出数Ｎ_１〜Ｎ_４を示す。検出数Ｎ_１、Ｎ_２、Ｎ_３、及びＮ_４は、それぞれ、シンチレータ１２１の検出数の検出結果、シンチレータ１２２の検出数の検出結果、シンチレータ１２３の検出数の検出結果、及びシンチレータ１２４の検出数の検出結果を示す。これらの検出数は、検出部１３０（図１）を用いて検出される。なお、本図に示す例において、Ｎは、Ｎ_１〜Ｎ_４の和（Ｎ＝Ｎ_１＋Ｎ_２＋Ｎ_３＋Ｎ_４）を示す。

次に、図１及び図３〜図５を用いて、判断部２００が放射線の方向を判断する方法を説明する。まず、判断部２００は、記憶部４００から基準データ（図４）を読み出す。さらに、判断部２００は、検出部１３０の検出結果に基づいて、検出データ（図５）を生成する。

次いで、判断部２００は、基準データの各検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と、検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）との類似度を算出する。例えば、判断部２００は、下記の式（１）に示すｒｅｄｕｃｅｄカイ二乗検定を用いて、基準データの各検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と、検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）とのχ_Ｒｅｄ ^２を算出する。この場合、χ_Ｒｅｄ ^２が１に近いほど、基準データの検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）との類似度が高いと推定することができる。これにより、判断部２００は、χ_Ｒｅｄ ^２が１に最も近くなる検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）の方位角φから放射線が照射されたと判断することができる。

なお、Ｎ＝Ｎ_１＋Ｎ_２＋・・・＋Ｎ_Ｓであり、ｐ_１＋ｐ_２＋・・・＋ｐ_Ｓ＝１であり、ν＝ｎ−１（ｎは自由度を示す。）である。図３及び図４に示す例では、Ｓ＝４である。

さらに、判断部２００は、シンチレータ１２５の検出数の検出結果及びシンチレータ１２６の検出数の検出結果を用いることにより、放射線がシンチレータ１２５及びシンチレータ１２６のいずれの側から照射されたかを判断することができる。例えば、シンチレータ１２５の検出数がシンチレータ１２６の検出数よりも大きい場合は、判断部２００は、放射線がシンチレータ１２５の側から照射されたと判断することができる。これに対して、シンチレータ１２６の検出数がシンチレータ１２５の検出数よりも大きい場合は、判断部２００は、放射線がシンチレータ１２６の側から照射されたと判断することができる。

なお、図４に示した例では、仰角θ（図３）が考慮されていない。一方、図８を用いて詳細を後述するように、仰角θを考慮すると基準データの容量が大きいものとなる。このため、仰角θを決定する必要がない場合において基準データの容量を小さいものにする必要があるときは、図４に示した例に係る基準データを用いることができる。

図６は、図１に示した表示部３００の一例を示す図である。表示部３００は、画像３１０、画像３２０、及び画像３３０を表示する。

画像３１０は、中心角が４５°の扇形を８つ円周方向に並べた形状の画像である。より具体的には、画像３１０の周囲には、「前」、「左」、「後」、及び「右」の表示がこの順で円周方向において反時計回りに９０°間隔に配置されている。そして「前」の表示と「後」の表示の間において、２つの扇形が互いに逆側を向いて配置されている。さらに、「左」の表示と「右」の表示の間において、２つの扇形が互いに逆側を向いて配置されている。さらに、「前」の表示と「左」の表示の間、「左」の表示と「後」の表示の間、「後」の表示と「右」の表示の間、及び「右」の表示と「前」の表示の間それぞれに扇形が配置されている。

画像３１０の各扇形は、放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す。具体的には、本図に示す例において、「前」はシンチレータ１２２（図３）が向く方向（−２２．５°≦φ≦＋２２．５°）を示し、「左」はシンチレータ１２３（図３）が向く方向（＋６７．５≦φ≦＋１１２．５°）を示し、「後」はシンチレータ１２４（図３）が向く方向（＋１５７．５°≦φ≦＋２０２．５°）を示し、「右」はシンチレータ１２１（図３）が向く方向（＋２４７．５°≦φ≦＋２９２．５°）を示す。本図に示すように、表示部３００は、判断部２００（図１）の判断結果に基づいて、画像３１０に含まれる８つの扇形のいずれかを点灯させる。これにより、ユーザは、放射線がいずれの方位角から照射されたかを知ることができる。なお、本図に示す例では、表示部３００は、「前」から放射線が照射されたことを示している。

画像３２０は、互いに逆側を向いた２つの矢印の形状の画像である。一方の矢印の近傍には「上」の表示が設けられており、他方の矢印の近傍には「下」の表示が設けられている。本図に示す例において、「上」はシンチレータ１２５（図３）の側を示し、「下」はシンチレータ１２６（図３）の側を示す。本図に示すように、表示部３００は、判断部２００（図１）の判断結果に基づいて、画像３２０に含まれる２つの矢印のいずれかを点灯させる。これにより、ユーザは、放射線が上側及び下側のいずれから照射されたかを知ることができる。なお、本図に示す例では、表示部３００は、放射線が下側から照射されたことを示している。

画像３３０は、放射線の線量を示す画像である。本図に示すように、画像３３０は、検出素子１００（図１）が検出した放射線の線量率の数値を示す。これにより、ユーザは、検出素子１００（図１）が検出した放射線の線量率を知ることができる。なお、放射線の線量率は、例えば、検出部１３０（図１）の検出結果に基づいて、決定することができる。

図７は、図１の変形例を示す図である。本図に示す例において、記憶部４００は、検出装置１０の外部に設けられている。記憶部４００は、例えばパーソナルコンピュータであり、より具体的には例えばデスクトップコンピュータ又はラップトップコンピュータである。基準データの容量が大きい場合、携帯型の検出装置１０に実装可能な記憶部には基準データを記憶させることができないことがある。この場合、本図に示すように、記憶部４００を検出装置１０の外部に設けると、検出装置１０を小型化することができる。

以上、本実施形態によれば、記憶部４００は、基準データを記憶している。基準データは、複数のシンチレータ１２０に照射された放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φと、この放射線が照射された場合の複数のシンチレータ１２０の検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）との関係を示す。判断部２００は、基準データに含まれる検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と、複数の検出部１３０が検出した検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）との類似度を算出する。これにより、判断部２００は、放射線がいずれの方位角から照射されたかを判断することができる。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る検出装置１０に用いられる基準データの一例を示す図であり、第１の実施形態の図４に対応する。図９は、本実施形態に係る検出データの一例を示す図であり、第１の実施形態の図５に対応する。本実施形態に係る検出装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る検出装置１０と同様の構成である。

図８に示す例において、基準データは、テーブル形式である。そして基準データは、放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φ（図３）と、この放射線がいずれの仰角から照射されたかを示す仰角θ（図３）と、この放射線が照射された場合のシンチレータ１２１〜シンチレータ１２６（図３）の検出数比（規格化検出数ｐ_１〜ｐ_６の比）との関係を示している。規格化検出数ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_５、及びｐ_６は、それぞれ、シンチレータ１２１の規格化検出数、シンチレータ１２２の規格化検出数、シンチレータ１２３の規格化検出数、シンチレータ１２４の規格化検出数、シンチレータ１２５の規格化検出数、及びシンチレータ１２６の規格化検出数を示す。規格化検出数ｐ_１〜ｐ_６は、ｐ_１〜ｐ_６の和が１となる（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＋ｐ_６＋ｐ_６＝１）ように規格化されている。本図に示す例において、方位角φは、０°と３１５°の間で４５°間隔に配置された複数の角度（０°、５°、・・・、及び３１５°）のいずれかとなる。そして方位角φの各角度において、仰角θは、−９０°と＋９０°の間で４５°間隔に配置された複数の角度（−９０°、−４５°、・・・、及び＋４５°）のいずれかとなる。

規格化検出数ｐ_１〜ｐ_６は、方向が既知の放射線を検出素子１００により測定することで、予め決定されている。他の例として、規格化検出数ｐ_１〜ｐ_６は、検出素子１００のシミュレーション結果に基づいて、予め決定してもよい。

図９に示す例において、検出データは、検出数Ｎ_１〜Ｎ_６を示す。検出数Ｎ_１、Ｎ_２、Ｎ_３、Ｎ_４、Ｎ_５、及びＮ_６は、それぞれ、シンチレータ１２１の検出数の検出結果、シンチレータ１２２の検出数の検出結果、シンチレータ１２３の検出数の検出結果、シンチレータ１２４の検出数の検出結果、シンチレータ１２５の検出数の検出結果、及びシンチレータ１２６の検出数の検出結果を示す。これらの検出数は、検出部１３０（図１）を用いて検出される。なお、本図に示す例において、Ｎは、Ｎ_１〜Ｎ_６の和（Ｎ＝Ｎ_１＋Ｎ_２＋Ｎ_３＋Ｎ_４＋Ｎ_５＋Ｎ_６）を示す。

次に、図１、図３、図８、及び図９用いて、判断部２００が放射線の方向を判断する方法を説明する。まず、判断部２００は、記憶部４００から基準データ（図８）を読み出す。さらに、判断部２００は、検出部１３０の検出結果に基づいて、検出データ（図９）を生成する。

次いで、判断部２００は、基準データの各検出数比（ｐ_１〜ｐ_６の比）と、検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_６の比）との類似度を算出する。例えば、判断部２００は、上記した式（１）に示したｒｅｄｕｃｅｄカイ二乗検定を用いて（なお、図８及び図９に示す例では、式（１）のＳは、Ｓ＝６である。）、基準データの各検出数比（ｐ_１〜ｐ_６の比）と、検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_６の比）とのχ_Ｒｅｄ ^２を算出する。この場合、χ_Ｒｅｄ ^２が１に近いほど、基準データの検出数比（ｐ_１〜ｐ_６の比）と検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_６の比）との類似度が高いと推定することができる。これにより、判断部２００は、χ_Ｒｅｄ ^２が１に最も近くなる検出数比（ｐ_１〜ｐ_６の比）の方位角φ及び仰角θから放射線が照射されたと判断することができる。

以上、本実施形態によれば、記憶部４００は、基準データを記憶している。基準データは、複数のシンチレータ１２０に照射された放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φと、この放射線がいずれの仰角から照射されたかを示すθと、この放射線が照射された場合の複数のシンチレータ１２０の検出数比（ｐ_１〜ｐ_６の比）との関係を示す。判断部２００は、基準データに含まれる検出数比（ｐ_１〜ｐ_６の比）と、複数の検出部１３０が検出した検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_６の比）との類似度を算出する。これにより、判断部２００は、放射線がいずれの方位角から照射されたかを判断することができるとともに、放射線がいずれの仰角から照射されたかを判断することができる。

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係る検出装置１０に用いられる基準データの一例を示す図であり、第１の実施形態の図４に対応する。本実施形態に係る検出装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る検出装置１０と同様の構成である。

本図に示す例では、強度Ａ_１の第１放射線及び強度Ａ_２の第２放射線が照射される。そして本図に示す例では、第１放射線の方位角φ（図３（ａ））はφ_１と示され、第２放射線の方位角φ（図３（ａ））はφ_２と示されている。

本図に示す例において、基準データは、テーブル形式である。そして基準データは、第１放射線の強度Ａ_１と第２放射線の強度Ａ_２との比Ａ_１／Ａ_２と、第１放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φ_１と、第２放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φ_２と、第１放射線及び第２放射線が照射された場合のシンチレータ１２１〜シンチレータ１２４の検出数比（規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４の比）との関係を示している。検出数ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、及びｐ_４は、それぞれ、シンチレータ１２１の検出数、シンチレータ１２２の検出数、シンチレータ１２３の検出数、及びシンチレータ１２４の検出数を示す。規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４は、ｐ_１〜ｐ_４の和が１となる（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＝１）ように規格化されている。本図に示す例において、強度比Ａ_１／Ａ_２は、０．１と１０．０の間で０．１間隔に配置された複数の値（０．１、０．２、・・・、及び１０．０）のいずれかとなる。そして強度比Ａ_１／Ａ_２の各値において、第１放射線の方位角φ_１は、０°と３１５°の間で４５°間隔に配置された複数の角度（０°、４５°、・・・、及び３１５°）のいずれかとなる。そして第１放射線の方位角φ_１の各角度において、第２放射線の方位角φ_２は、０°と３１５°の間で４５°間隔に配置された複数の角度（０°、４５°、・・・、及び３１５°）のいずれかとなる。

次に、図１、図３、図５、及び図１０を用いて、判断部２００が放射線の方向を判断する方法を説明する。なお、本実施形態に係る検出データは、第１の実施形態に係る検出データ（図５）と同様となる。まず、判断部２００は、記憶部４００から基準データ（図１０）を読み出す。さらに、判断部２００は、検出部１３０の検出結果に基づいて、検出データ（図５）を生成する。

次いで、判断部２００は、基準データの各検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と、検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）との類似度を算出する。例えば、判断部２００は、上記した式（１）に示したｒｅｄｕｃｅｄカイ二乗検定を用いて（なお、図５及び図１０に示す例では、式（１）のＳは、Ｓ＝４である。）、基準データの各検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と、検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）とのχ_Ｒｅｄ ^２を算出する。この場合、χ_Ｒｅｄ ^２が１に近いほど、基準データの検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と検出データの検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）との類似度が高いと推定することができる。これにより、判断部２００は、χ_Ｒｅｄ ^２が１に最も近くなる検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）の方位角φ_１及び方位角φ_２からから第１放射線及び第２放射線がそれぞれ照射されたと判断することができる。さらに、判断部２００は、χ_Ｒｅｄ ^２が１に最も近くなる検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）の強度比Ａ_１／Ａ_２が第１放射線の強度と第２放射線の強度との比であると判断することができる。

以上、本実施形態によれば、記憶部４００は、基準データを記憶している。基準データは、第１放射線の強度Ａ_１と第２放射線の強度Ａ_２の比Ａ_１／Ａ_２と、第１放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φ_１と、第２放射線がいずれの方位角から照射されたかを示す方位角φ_２と、第１放射線及び第２放射線が照射された場合の複数のシンチレータ１２０の検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）との関係を示す。判断部２００は、基準データに含まれる検出数比（ｐ_１〜ｐ_４の比）と、複数の検出部１３０が検出した検出数比（Ｎ_１〜Ｎ_４の比）との類似度を算出する。これにより、判断部２００は、第１放射線がいずれの方位角から照射されたかを判断することができるとともに、第２放射線がいずれの方位角から照射されたかを判断することができる。さらに、判断部２００は、第１放射線の強度と第２放射線の強度の比を判断することができる。

以下のとおり、図１に示した検出素子１００を作製した。
遮蔽体１１０の材料：タングステンシート
遮蔽体１１０の形状：２５×２５×２５ｍｍ^３立方体
シンチレータ１２０の材料：Ｃｅ：ＧＡＧＧ
シンチレータ１２０の形状：長さ１０×幅１０×厚さ６ｍｍ^３
検出部１３０：ＭＰＰＣ Ｓ１２５７２−０５０Ｃ（浜松ホトニクス株式会社）

図１１は、本実施例に係る検出素子１００をシミュレートすることにより生成した基準データを示す図であり、第１の実施形態の図４に対応する。本図に示すように、基準データは、グラフ形式とした。基準データは、放射線がどの方位角から照射されたかを示す方位角φ（図３）と、この放射線が照射された場合のシンチレータ１２１〜シンチレータ１２４（図３）の検出数比（規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４の比）との関係を示している。規格化検出数ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、及びｐ_４は、それぞれ、シンチレータ１２１の規格化検出数、シンチレータ１２２の規格化検出数、シンチレータ１２３の規格化検出数、及びシンチレータ１２４の規格化検出数を示す。規格化検出数ｐ_１〜ｐ_４は、ｐ_１〜ｐ_４の和が１となる（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＝１）ように規格化した。方位角は、０°と３５５°の間で５°間隔に配置された複数の角度（０°、５°、・・・、３５５°）のいずれかとなり、本図に示す例では、説明のため、０°〜４５°のみを示している。

図１２は、本実施例に係る検出素子１００をシミュレートすることにより生成した検出データを示す図であり、第１の実施形態の図５に対応する。検出データは、方位角４５°（φ＝４５°）から線量率約１μＳｖ／ｈの放射線を１０分間検出素子１００に照射することをシミュレートすることにより生成した。検出データは、検出数Ｎ_１〜Ｎ_４を示す。検出数Ｎ_１、Ｎ_２、Ｎ_３、及びＮ_４は、それぞれ、シンチレータ１２１の検出数の検出結果、シンチレータ１２２の検出数の検出結果、シンチレータ１２３の検出数の検出結果、及びシンチレータ１２４の検出数の検出結果を示す。これらの検出数は、検出部１３０（図１）を用いて検出した。

図１３は、図１１に示した基準データの各検出数比と、図１２に示した検出データの検出数比とのχ_Ｒｅｄ ^２を示す図である。χ_Ｒｅｄ ^２は、上記した式（１）を用いて算出した。なお、この場合、Ｎ＝Ｎ_１＋Ｎ_２＋Ｎ_３＋Ｎ_４とした。本図に示す例において、χ_Ｒｅｄ ^２は、シミュレーションにより算出した。本図に示すように、ｒｅｄｕｃｅｄ χ^２（χ_Ｒｅｄ ^２）は、方位角４５°（φ＝４５°）において１に最も近くなった。この結果は、方位角４５°（φ＝４５°）から放射線を照射したことと適合している。

図１４は、図１１〜図１３に示したシミュレーションにおいて線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６０秒間照射した場合に算出された方位角の分布を示すヒストグラムを示す図である。本図に示す例では、方位角０°（φ＝０°）から線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６０秒間照射した場合の方位角を算出した。同様にして、方位角３０°（φ＝３０°）から線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６０秒間照射した場合の方位角を算出した。同様にして、方位角４５°（φ＝４５°）から線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６０秒間照射した場合の方位角を算出した。本図に示す例では、方位角０°の場合、方位角３０°の場合、及び方位角４５°の場合それぞれにおいて、この算出を１００回行った。そして本図に示すように、方位角０°で算出された方位角の分布を示すヒストグラム、方位角３０°で算出された方位角の分布を示すヒストグラム、及び方位角４５°で算出された方位角の分布を示すヒストグラムを生成した。次いで、各ヒストグラムにガウシアンをフィッティングした。これら３つのガウシアンの半値幅は、約１２°〜２０°となった。この半値幅の値は、ある程度小さい。これより、本実施例においては、方位角のばらつきを抑えることができたといえる。

図１５は、図１１〜図１３に示したシミュレーションにおいて線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６秒間照射した場合に算出された方位角の分布を示すヒストグラムを示す図である。本図に示す例では、方位角４５°（φ＝４５°）から線量率約０．１μＳｖ／ｈの放射線を６秒間照射した場合の方位角を算出した。本図に示す例では、この算出を１００回行った。そして本図に示すように、上記した場合に算出された方位角の分布を示すヒストグラムを生成した。次いで、このヒストグラムにガウシアンをフィッティングした。この場合のガウシアンの半値幅は、約３３°となった。この半値幅の値は、ある程度小さい。これより、本実施例においては、線量が低い場合においても、方位角のばらつきを抑えることができたといえる。

図１６は、本実施例に係る検出素子１００を用いて放射線を測定することにより生成した検出データを示す図であり、第１の実施形態の図５に対応する。本図に示す例では、本実施例に係る検出素子１００を実際に作製した。検出データは、方位角２７０°（φ＝２７０°）から線量率０．１μＳｖ／ｈの放射線を１分間検出素子１００に照射することにより生成した。検出データは、検出数Ｎ_１〜Ｎ_４を示す。検出数Ｎ_１、Ｎ_２、Ｎ_３、及びＮ_４は、それぞれ、シンチレータ１２１の検出数の検出結果、シンチレータ１２２の検出数の検出結果、シンチレータ１２３の検出数の検出結果、及びシンチレータ１２４の検出数の検出結果を示す。これらの検出数は、検出部１３０（図１）を用いて検出した。

図１７は、図１６に示した検出データを用いて、放射線がいずれの方位角から照射されたかを測定した結果を示す図である。本図に示すように、ｒｅｄｕｃｅｄ χ^２（χ_Ｒｅｄ ^２）は、方位角２７０°において１に最も近付いた。本図に示す結果は、方位角２７０°（φ＝２７０°）から放射線を照射したことと適合している。

図１８は、図１６及び図１７に示した方法を用いて算出された方位角のヒストグラムを示す図である。本図に示す例では、図１６及び図１７に示した方法を用いて、方位角を３０回算出した。次いで、本図に示すように、この方位角の分布を示すヒストグラムを作成した。次いで、このヒストグラムにガウシアンをフィッティングした。本図に示すように、ガウシアンの中心は、２７０°の近傍に位置した。さらに、ガウシアンの半値幅は、約２３．１°となった。これにより、本実施例に係る方法では、方位角のばらつきを抑えることができたといえる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 検出装置
１００ 検出素子
１１０ 遮蔽体
１２０ シンチレータ
１２１ シンチレータ
１２２ シンチレータ
１２３ シンチレータ
１２４ シンチレータ
１２５ シンチレータ
１２６ シンチレータ
１３０ 検出部
２００ 判断部
３００ 表示部
４００ 記憶部

Claims (6)

1. 遮蔽体と、
   前記遮蔽体に取り付けられており、互いに異なる方向を向いている複数のシンチレータと、
   互いに異なる前記シンチレータの発光を検出する複数の検出部と、
   前記複数のシンチレータに照射された放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する判断部と、
   を備え、
   前記判断部は、
   前記複数のシンチレータに照射された放射線の方向と、前記放射線が照射された場合の前記複数のシンチレータの検出数比との関係を示す基準データを記憶部から読み出し、
   前記基準データに含まれる検出数比と、前記複数の検出部が検出した検出数比とを用いて、前記放射線の前記方向を判断する検出装置。
2. 請求項１に記載の検出装置において、
   前記遮蔽体は、
   第１方向に対していずれも平行であり、かつ互いに異なる方向を向いている複数の第１面を有し、
   前記判断部は、前記複数の第１面それぞれに設けられた前記シンチレータを用いることにより、前記第１方向から見た場合に前記放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する検出装置。
3. 請求項２に記載の検出装置において、
   前記遮蔽体は、
   前記第１方向に直交し、かつ前記複数の第１面を介して互いに対向する２つの第２面を有し、
   前記判断部は、前記２つの第２面それぞれに設けられた前記シンチレータを用いることにより、前記２つの第２面のいずれの側から前記放射線が照射されたかを判断する検出装置。
4. 請求項２に記載の検出装置において、
   前記遮蔽体は、
   前記第１方向に直交し、かつ前記複数の第１面を介して互いに対向する２つの第２面を有し、
   前記判断部は、前記複数の第１面及び前記２つの第２面に設けられた前記シンチレータを用いることにより、前記第１方向に垂直な方向から見た場合に前記放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する検出装置。
5. 請求項１に記載の検出装置において、
   前記基準データは、複数の放射線を放射された場合の前記複数のシンチレータの発光強度比を示し、
   前記判断部は、前記基準データを用いて、前記複数の放射線それぞれの方向及び前記複数の放射線の強度比を判断する検出装置。
6. 遮蔽体と、
   前記遮蔽体に取り付けられており、互いに異なる方向を向いている複数のシンチレータと、
   互いに異なる前記シンチレータの発光を検出する複数の検出部と、
   を備える検出素子を準備し、
   前記複数のシンチレータに照射された放射線の方向と、前記放射線が照射された場合の前記複数のシンチレータの検出数比との関係を示す基準データを記憶部から読み出し、
   前記基準データに含まれる検出数比と、前記複数の検出部が検出した検出数比とを用いて、前記複数のシンチレータに照射された放射線がいずれの方向から照射されたかを判断する、検出方法。

Images