JP2018141696A - 放射能検出装置および放射能測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高バックグラウンド下で、低濃度で汚染された測定試料のガンマ線の濃度を容易に測定するのに役立つ放射能検出装置及び放射能検出装置を提供する。【解決手段】放射能検出装置は、シンチレータと光検出部と収納容器と電気回路部とを備える。シンチレータは、厚さが２ｍｍ以下であって、３００ｋｅＶ以上の高いエネルギーのガンマ線（例えばＣｓ−１３７）を透過させかつ３０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度の低いエネルギーの特性Ｘ線（例えばＢａ−Ｋ線）を吸収し、特性Ｘ線の強度に応じて発光状態を変化する。光検出部は、シンチレータの発光を受光して電気信号に変換する。収納容器は、扁平な形状で、周囲からのガンマ線を遮蔽しないように構成され、特性Ｘ線の到来する面に対して特性Ｘ線が高い透過率で透過する薄い厚さに選ばれる。電気回路部は、光検出部からの電気信号に基づいて、低いエネルギーの特性Ｘ線を検出する。【選択図】図１

Description

この発明は、放射能検出装置，放射能測定装置及び放射能測定方法に関し、特に例えば高バックグラウンド下においても使用でき、ガンマ線そのものを検出するのではなく、特性Ｘ線を検出することにより間接的にガンマ線の測定が可能な、放射能検出装置および当該放射能検出装置を用いた放射能測定装置に関する。

東日本大震災による原子力発電所の事故（以下「原発事故」と略称）を契機として、土壌や廃材や建造物等に放射性物質で汚染されている領域が発生した。これらの領域においては、放射性物質の汚染を除去するために、除染作業が行われている。除染作業を効率的に行うためには、放射性物質で汚染されている領域を高精度で迅速に検出できる機器が求められている。
また、除染作業に際しては、放射性物質で汚染されている領域の放射能を検出し測定して、ホットスポットを探索する必要がある。このための簡便な検出器として、シンチレータ検出器が知られている。

従来のシンチレータ検出器は、到来するガンマ線を吸収して発光するシンチレーション材料の結晶（ＣｓＩ結晶又はシンチレータ）と、シンチレータによって発光された光を受光するための光電子倍増管又は光ダイオード若しくは光ファイバー（光ガイド）とを遮蔽容器内に収納して構成される。
シンチレータは、外部からのガンマ線が到来する方向に対して直角（又は交差）方向に厚くなるような厚み（例えば２５ｍｍ以上の厚み）を有するのが一般的である。遮蔽容器は、測定試料以外の方向から到来するガンマ線の影響を受けないように、厚い鉛板又はステンレス板等で遮蔽するように構成される。

特開２００４− ８５２５０号（注；これが適切か検討下さい） 特許第５４００９８８号

特許文献１等のような従来のシンチレータ検出器は、放射能汚染された場所が一般に高バックグラウンド下にあるので、その中での低濃度で汚染された特定のサンプルを計測することが極めて困難であるか、ほぼ不可能であった。
例えば、厚い結晶を有するシンチレータ検出器を用いて、原発事故周辺地域のセシウムＣｓ−１３７を計測した場合、図９のスペクトル図に示すように、高エネルギー領域の６６２ｋｅＶ付近ではＣｓ−１３７のガンマ線の高いピーク値を計測するが、それよりも低いエネルギー領域の広範囲において高いバッグラウンドが計測される。
この場合、低濃度で汚染された特定のサンプル、例えば森林中の立木や、水産物であれば生けす（水槽）内の魚介類の放射能を測定しようとすると、バックグラウンドが極めて高いため、被爆した特定サンプルの放射線なのか、原発事故現場（又はその周辺地域の高い放射能汚染領域のホットスポット）から到来する放射線なのか、全く区別がつかない。

また、測定試料以外の方向から到来するガンマ線がシンチレータに吸収されるのを防いで検出精度を高めるため、遮蔽容器又は収納容器を厚い鉛等の板材で構成する必要があり、大型形状となりかつ大重量となる問題点がある。

特許文献２のような放射能検出装置は、高いエネルギーの放射線と低いエネルギーの放射線の両方を１つの検出装置で同時に検出し、放射線が飛来する方向を決め、決めた方向をホットスポットとみなして放射能の発生源の位置を可視化する装置である。そのため、特許文献２のような放射能検出装置を使った放射能測定装置は、放射能の定量分析を行うものではなく、画像表示が目的なので、ガンマカメラの一種に過ぎない。
また、特許文献２の放射能検出装置は、シンチレータの周りを鉛板又はステンレス板で遮蔽する必要があるので、特許文献１と同様に大型形状となりかつ大重量となる問題点がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、高バックグラウンド下であって、低濃度で汚染された測定試料のガンマ線の濃度を容易に測定するのに役立つ、放射能検出装置を提供することである。

この発明の他の目的は、放射能検出器の構造を小型化し軽量化できる、放射能検出装置を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、高バックグラウンド下であって、低濃度で汚染された測定試料のガンマ線の濃度を容易に測定できる、放射能測定装置および放射能測定方法を提供することである。

第１の発明の放射能検出装置は、シンチレータと光検出部と収納容器と電気回路部とを備える。
シンチレータは、厚さが２ｍｍ以下であって、３００ｋｅＶ以上の高いエネルギーのガンマ線（例えばＣｓ−１３７）を透過させかつ３０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度の低いエネルギーの特性Ｘ線（例えばＢａ−Ｋ線）を吸収して、特性Ｘ線の強度に応じて発光状態を変化する。
光検出部は、シンチレータの発光を受光して電気信号に変換する。
収納容器は、扁平な形状であって、シンチレータと光検出部を相対させて収納し、その周囲からのガンマ線を遮蔽しないように構成され、特性Ｘ線を発生している面（いわゆる窓材）に対して特性Ｘ線が高い透過率で透過するように薄い厚みに選ばれる。
電気回路部は、光検出部から出力される電気信号に基づいて、所定範囲の低いエネルギーの特性Ｘ線（例えばＢａ−Ｋ線）を検出する。

第１の発明によれば、高バックグラウンド下であって、低濃度で汚染された測定試料のガンマ線の濃度を容易に測定するのに役立つ、放射能検出装置が得られる。
また、収納容器を鉛板等の遮蔽材で遮蔽する必要がないので、装置を小型化・軽量化でき、取扱いが容易となる。

第２の発明の放射能検出装置は、第１の発明において、放射能検出装置が、放射能汚染された領域に存在する特定の試料に含まれる放射性物質（例えばＣｓ−１３７）の含有量を間接的に求め、かつその値が所定値以上の放射能濃度を有していることを測定するために用いられる。
そして放射能検出器は、試料の近接位置に配置され、その周辺のガンマ線を検出することなく、特性Ｘ線のみを計測することによって、ガンマ線の放射能濃度を間接的に検出することを特徴とする。

第３の発明の放射能検出装置は、第２の発明において、放射能検出装置に含まれる少なくとも放射能検出器が、放射能汚染された領域に存在する立木の放射能濃度を検出するために、立木の円周方向に巻き付けて装着して用いられる。それによって立木の樹皮に蓄積された放射能濃度を検出する。

第４の発明の放射能検出装置は、第３の発明において、放射能検出装置が複数設けられる。放射能検出装置に含まれる複数の放射能検出器は、立木の円周方向の異なる複数の位置に装着するように、帯状の取付具に収納された状態で巻き付けて用いられる。

第５の発明の放射能検出装置は、放射能検出器が、放射能汚染された領域に存在する魚介貝類の放射能濃度を検出するために、魚介類を収容している収容容器（例えば生けす，水槽等）に近接して装着され、それによって魚介類に蓄積された放射能濃度を検出する。

第６の発明の放射能測定装置は、第１の発明ないし第５の発明のいずれかの放射能検出装置を用いて放射能濃度分布を測定する放射能測定装置である。
そして、高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線である。
電気回路部には、情報処理装置（例えばパソコン）が接続される。情報処理装置は、情報処理部と、記憶部と、表示部とを含む。
記憶部には、Ｂａ−Ｋ線の積分強度から機器換算係数が予め登録される。情報処理部は、記憶部に登録されている機器換算係数を用いて、放射能検出装置によって検出されたＢａ−Ｋ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、表示部に表示させる。

第７の発明の放射能測定装置は、第１の発明ないし第５の発明のいずれかの放射能検出装置を用いて放射能濃度を測定する放射能測定装置である。
そして、高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線である。
電気回路部には、情報処理装置が接続される。情報処理装置は、情報処理部と、記憶部と、表示部とを含む。記憶部には、予め、標準試料のＢａ−Ｋ線の積分強度とＣｓ−１３７の濃度との関係から求めた検量線が登録される。
情報処理装置は、記憶部に登録されている検量線を用いて、放射能検出装置によって検出されたＢａ−Ｋ特性Ｘ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、表示部に表示させる。

この発明によれば、放射能汚染された場所のような高バックグラウンド下にある領域又は地域において、低濃度で汚染された特定のサンプルを確実かつ高い精度で検出できる、放射能検出装置が得られる。

また、この発明によれば、装置を小型化・軽量化でき、取扱いが容易な、放射能検出装置が得られる。

また、他の発明によれば、放射能汚染された場所のような高バックグラウンド下にある領域又は地域において、低濃度で汚染された特定のサンプルを確実かつ高い精度で測定できる、放射能測定装置が得られる。
そして、検出効率が高く、短時間で特定サンプルの放射能を測定するのに有益な、放射能測定装置を実現できるという、特有の効果も奏される。

この発明の一実施例の放射能検出装置のブロック図である。 この発明の一実施例の放射能検出装置に含まれる検出器本体の図解図である。 この発明の一実施例の放射能測定装置の使用例の一例として、測定（検出）サンプルである立木の放射能を検出する場合に装着するための取付具の外観図である。 この発明の放射能検出装置の使用例の一例として、立木の放射能を検出する場合における装着例の側面図である。 この発明の放射能検出装置の使用例の一例として、立木の放射能を検出する場合における装着例の平面図である。 この発明の一実施例の放射能検出装置を用いて、図４〜図５に示す使用態様によって測定した結果を示す特性Ｘ線のスペクトル図である。 この発明の他の実施例の放射能測定装置のブロック図である。 従来のシンチレータ検出器を用いてセシウムＣｓ−１３７のガンマ線を測定した場合のスペクトル図である。

（実施例１）
図１はこの発明の一実施例の放射能検出装置１０のブロック図である。
図２は放射能検出装置に含まれる検出器本体の図解図であり、特に（ａ）はその外観図、（ｂ）は断面図である。なお、図２（ａ）には検出器本体１０を外面的に見た場合の各部を示し、図２（ｂ）には構造的に見た場合の各部を示す。
次に、図１および図２を参照して、この発明の一実施例の放射能検出装置１０の構成を説明する。

放射能検出装置１０は、検出器本体（又は検出器ユニット）１１と電気回路ユニット（又は信号処理回路ユニット）１５とから構成される。
検出器本体１１は、シンチレータ検出器とも呼ばれ、ＣｓＩ（ＴＩ）等のシンチレータ材料の結晶又は液体を封入した発光体（以下、結晶以外の発光材料からなる発光体を総称して「シンチレータ」という）１２と、シンチレータ１２によって発光された光を受光して電気信号に変換する光検出部１３と、収納容器１４とを含む。

シンチレータ１２は、到来するガンマ線又は特性Ｘ線の強度に応じて発光する材料（シンチレーション材料）であって、結晶の厚さが２ｍｍ以下に選ばれ、ガンマ線を透過させかつ所定のエネルギー領域の特性Ｘ線（例えば、バリウムの特性Ｘ線であるＢａ−Ｋ線）を吸収して、特性Ｘ線の強度に応じて発光状態（又は発光量）を変化する。ここで、シンチレータ１２がガンマ線ではなく、特性Ｘ線としてＢａ−Ｋ線を検出しているのは、Ｃｓ−１３７の崩壊で同時に発生する低いエネルギー（例えば３０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ）のＢａ−Ｋ線を検出して測定すれば、間接的に高いエネルギー（例えば３００ｋｅＶ以上）のガンマ線（Ｃｓ−１３７）を検出することができるためである。

なお、シンチレータ１２としては、その他の発光材料、例えばＮａＩ（ＴＩ）又はＢＧＯ等の無機結晶のシンチレータでも良く、有機結晶又は液体のシンチレータでも良い。

光検出部１３は、シンチレータ１２によって発光された光を受光して電気信号に変換するものであり、例えばマルチピクセルホトカウンタ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｉｘｅｌ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｕｎｔｅｒ；略称「ＭＰＰＣ」）又は光ダイオード若しくは光電子倍増管等が用いられる。

収納容器１４は、シンチレータ１２と光検出部１３を相対させて（又は積層して）収納するものであって、扁平な形状をした直方体又は箱型に構成される。
収納容器１４は、アルミを削り出し加工して形成された型枠部１４１を含む。型枠部１４１は、その上面にシンチレータ１２の平面形状より若干大きな開口部であって、その下面に大きな開口部を形成することにより、内壁に段差状部１４２を有するように構成される。そして、シンチレータ１２は、その上面（特性Ｘ線が入射する面）とその下面の光検出部１３に接する面を除く周面（換言すれば、側面周囲と光検出部１３に接しない面）が、ＰＴＦＥ等の反射材又は反射シート（図示を省略）で覆われる。これによって、シンチレータ１２の上面から入射した特性Ｘ線によってシンチレータ１２が発光すると、その光が反射板によって反射されながら、光検出部１３の位置に集まって、光検出部１３によって検出される。

より具体的には、収容容器１４には、底板となるアルミ板１４３を嵌め込んだ状態で、保持材を兼ねるクッション材１４４が充填され、その上に光検出部１３が重ねられ、光検出部１３の上にシンチレータ１２が重ねられ、シンチレータ１２の上にクッションシート１４５が入れられ、その上に薄いアルミ板１４６が重ねられる。そして、シンチレータ１２と光検出部１３を除く型枠部１４１とアルミ板１４３との間及び型枠部１４１とアルミ板１４６の間には、接着剤又は充填剤が充填されて、密閉状態とされる。このとき、光検出部１３の検出信号を出力するコードが光検出部１３から型枠部１４１の外部に引き出される。また、光検出部１３は、裏面に絶縁シート１４７が貼られ、アルミ板１４３と絶縁される。
このような構成によって、アルミ板１４６の外側面が平面部１４ａとなり、アルミ板１４３の下面が底面部１４ｂとなり、型枠部１４１の左右の壁面が左側面部１４ｃ，右側面部１４ｄとなり、奥行方向の前面と背面が正面部１４ｅ，背面部１４ｆとなる。
すなわち、収納容器１４の型枠部１４１の壁面（左右前後）とアルミ板１４６，１４３によって六面体を構成するが、各面の材料・板厚がガンマ線を遮蔽することなく、ガンマ線を透過させるように構成される。すなわち、収納容器１４は、その周囲から到来するガンマ線も特性Ｘ線も遮蔽しないような材質・厚さに選ばれ、例えばＢａ−Ｋ線等の特性Ｘ線が主に到来する方向の面（例えば、図２（ａ）（ｂ）の平面部１４ａ）が特性Ｘ線の入射する窓材となる。
そして、平面部１４ａは、他の面である底面部１４ｂ，左側面部１４ｃ，右側面部１４ｄ，正面部１４ｅ及び背面部１４ｆよりも薄い板厚に選ばれ、検出（又は測定）対象となる特性Ｘ線（例えばＢａ−Ｋ線）を高い透過率で透過させるように、材料がアルミ板（Ａｌ）１４６であれば０．５ｍｍ以下の薄い厚さ（板厚）に選ばれる。
これによって、収納容器１４は、特性Ｘ線が主に到来する方向の面である平面（又は上面）部１４ａ側にシンチレータ１２を配置し、シンチレータ１２と底面部１４ｂであるアルミ板１４３との間に光検出部１３を配置して収納することにより、シンチレータ１２と光検出部１３とを相対させた状態で保持する。そして、光検出部１３の出力をコード（又はバス）１７を介して何れかの側面部１４ｃ〜１４ｆから取り出し、電子回路部１５へ供給する。

上述のように、検出器本体１１の構成として、シンチレータ１２の厚さを２ｍｍ以下に選び、かつ収納容器１４をガンマ線も特性Ｘ線も遮蔽しないような材質及び／又は板厚のもので構成した理由と、本件発明の原理として、Ｃｓ−１３７のガンマ線が３４ｋｅＶのＢａ−Ｋ線である特性Ｘ線によって間接的に測定できる原理を以下に説明する。

Ｃｓ−１３７標準線源（８０００Ｂｑ）を用いて、従来の一般的なシンチレータ検出器（ＣｓＩ結晶の厚みが２５ｍｍ、検出器の窓厚が２ｍｍのもの）で測定したときのスペクトルは、図９に示される。
この場合、計測対象地域でのバックグランドは、高エネルギー領域の放射性物質であるセシウム（Ｃｓ−１３７）に由来する６６２ｋｅＶのガンマ線である。
しかし、Ｃｓ−１３７は崩壊を通して６６２ｋｅＶのガンマ線と約３４ｋｅＶの特性Ｘ線を放出する。放出割合は次の（１）式に示すとおりである。
６６２ｋｅＶ : ８５．１％(ガンマ線)
３４ｋｅＶ ： ７．１％（Ｂａ−Ｋ線） ・・・（１）
ここで、ＣｓＩ結晶の厚さ２５ｍｍの場合のシンチレータ検出器内での吸収効率は、（２）式に示すとおりである。
６６２ｋｅＶ : ５９％
３４ｋｅＶ ：１００％ ・・・（２）

（Ｃｓ−１３７のガンマ線を、３４ｋｅＶのＢａ−Ｋ線である特性Ｘ線によって間接的に測定できる原理）
一方、６６２ｋｅＶのガンマ線は、エネルギーが高く、空気中であまり減衰しない。このため、一般的な放射能検出器では、数十ｍの周囲の放射能の影響を受けて、バックグランドが非常に高くなる。このような状況において、特定の測定試料（又は検出対象）、例えば森林中での1本の立木に含まれるＣｓ−１３７の放射能や、漁船の生けす（又は水槽）に積み込まれた魚の1匹に含まれる放射能を計測することはできない。
しかしながら、Ｃｓ−１３７の崩壊とともに放出される３４ｋｅＶのＢａ−Ｋ線（特性Ｘ線）は、エネルギー領域がはるかに低いので、空気中での減衰が大きく、３０ｃｍ程度離れるとほとんど減衰して計測できなくなる。
そのために、特定の測定試料（又は検出対象）に近接した場所では、３４ｋｅＶのＢａ−Ｋ線を計測することにより、Ｃｓ−１３７による高いバックグランド下であっても、Ｃｓ−１３７の放射能濃度を間接的に計測することが可能である。

上記考察により、Ｃｓ−１３７の計測に、特性Ｘ線であるＢａ−Ｋ線の計測で代用できることを示した。すなわち、高バックグランド下では、周囲のＣｓ−１３７によるガンマ線が常にバックグランドに寄与する（又は強い影響を及ぼす）ことになる。
これに対して、特定の対象物を測定する場合にエネルギーの低いＢａ−Ｋ線を計測すれば、検出器本体１１までの距離によって指数関数的に減衰する。換言すると、同じＣｓ−１３７であっても、離れた場所でのＢａ−Ｋ線は減衰して計測され難いのに対して、近くの場所でのＢａ−Ｋ線はあまり減衰しないで計測できることを意味する。この点（すなわち、Ｂａ−Ｋ線で間接的に計測する点）が、Ｃｓ−１３７をガンマ線で直接計測するのと異なる。

そして、効率のよい計測システムは、Ｃｓ−１３７のＢａ−Ｋ線の検出効率１００％を維持するとともに、ガンマ線の検出効率を下げることである。因みに、本件発明者の研究・実験の結果、ＣｓＩ結晶の厚みを１．５ｍｍとした場合、Ｂａ−Ｋ線の検出効率は１００％であり、エネルギー領域６６２ｋｅＶのガンマ線の検出効率が３．５％となることが分かった。
ＣｓＩ結晶の厚みを１．５ｍｍとした場合は、図７を参照して後述するように、ガンマ線の検出効率が小さくなり、ピークがほとんど観測されていない。また、コンプトン散乱によるバックグランドも軽減しており、ピーク値に対するバックグラウンドの比（Ｐ/Ｂ）が改善されたスペクトルが得られている。
また、検出器本体１１の窓材となる収納容器１３の平面部１３ａを０．５ｍｍのアルミ板１４６とすれば、Ｂａ−Ｋ線に対して約９０％の透過率にすることができる。

次に、図１を参照して、電気回路ユニット（又は信号処理回路ユニット）１５の詳細を説明する。
電気回路ユニット１５は、高圧電源・温度制御回路１５１と、プリアンプ／ピークホールド／パルス整形回路１５２と、アナログ−ディジタル変換回路（以下「ＡＤＣ」と略称する）１５３と、コンパレータ１５４と、ＰＬＤカウンタ１５５と、ＵＳＢ端子１５６とを含んで構成される。
そして、これらの各回路１５１〜１５５が回路基板（図示せず）に実装された状態で、扁平な形状をした収納ボックス１６内に収納される。収納ボックス１６は、検出器本体１１の収納容器１３とは別の箱体で構成され、それによって放射能検出器１０の全体としての厚さの薄型化を図っている。

高圧電源・温度制御回路１５１は、光検出部１３に供給する高電圧を発生するとともに、光検出部１３に付設された温度センサ１２ａの信号を受けて、光検出部１３の温度が一定値を超えないように供給電力を制御することにより、温度制御を行うものである。
プリアンプ／ピークホールド／パルス整形回路１５２は、光検出部１３から出力される信号を増幅して、ピーク値を保持するとともに、ピーク値をパルス波形成形することにより、アナログ−ディジタル変換の前処理を行う。

ＡＤＣ１５３は、ピーク値のアナログ信号をディジタル値に変換して、ＰＬＤカウンタ１５５の処理可能なデータ形式（ディジタル値）に変換する。
コンパレータ１５４は、ＡＤＣ１５３がＡ−Ｄ変換したピーク値すなわちサンプリング値が処理速度との関係で、ＰＬＤカウンタ１５５に取り込まれるタイミングのときに、ＡＤＣ１５３の出力したピーク値とＰＬＤカウンタ１５５の計数するピーク値のディジタル値が対応しない場合もあるので、対応しない場合の補正制御を行うために設けられる。
ＰＬＤカウンタ１５５は、プログラマブルロジックデバイス（略称「ＰＬＤ」）を含むカウンタであって、カウンタの計数動作をプログラム的に変更可能なデバイスである。ＰＬＤカウンタ１５５は、Ａ−Ｄ変換されたピーク値のディジタル値を計数して、情報処理装置の一例のパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という）又はダブレットのＣＰＵ（中央処理ユニット）が処理可能な所定ビット数のデータ形式に変換して、ＵＳＢ端子１５６のポートへ出力する。

図３はこの発明の放射能検出装置の使用例の一例として、測定（又は検出）サンプルである立木の放射能を検出する場合に装着するための取付具の外観図であり、特に図３（ａ）は外観斜視図、図３（ｂ）は平面から見た図である。
放射能検出装置１０を用いて放射能被爆した立木の放射能を検出し測定する場合は、図３に示すような帯状の取付具２０が準備される。取付具２０は、ベルト（又は帯状部）２１の長手方向に、適度の間隔を開けて２つの袋状部（又はポケット）２２ａ，２２ｂが形成される。袋状部２２ａ，２２ｂは、放射能検出装置１０に含まれる収納容器１４，収納ボックス１６を収納できるように袋状又はポケット状に形成される。好ましくは、収納容器１４，収納ボックス１６を収納したときに、露出しないように、チャックで開閉自在にされ又はポケットの穴を覆う蓋部（図示せず）がマジックテープ等で張り付け自在とされる。そして、一方の袋状部２２ａには収納容器１４が入れられ，他方の袋状部２２ｂには収納ボックス１６が入れられる。収納容器１４内の光検出部１３と電気回路ユニット１５の高圧電源・温度制御回路１５１及びプリアンプ／ピークホールド／パルス波形成形回路１５２とが、コード（図示を省略）を介して電気的に接続される。

（放射能検出装置１０の使用例１）
図４はこの発明の放射能検出装置の使用例の一例として、立木の放射能を検出する場合における装着例の側面図である。
図５はこの発明の放射能検出装置の使用例の一例として、立木の放射能を検出する場合における装着例の平面図であり、特に図５（ａ）は１本の立木に１個の放射能検出装置１０を装着する例、図５（ｂ）は１本の立木に２個の放射能検出装置１０を装着する例、特に図５（ｃ）は１本の立木に３個の放射能検出装置１０を装着する例を示す。

図３の取付具２０の袋状部２２ａ，２２ｂに収納された検出器本体１１及び電気回路ユニット１５は、取付具２０によって立木１の円周方向の周囲に巻き付けて使用される。
原発事故により放射能汚染された地域では、立木１の樹皮（又は表皮）に放射性物質のＣｓ−１３７が蓄積され、立木１が放射線源（又はホットスポット）となっている地域もある。これらの地域では、事故のあった原発に向いた側の樹皮の方が反対側の樹皮よりも蓄積量の多いことが分かっている。そのため、図５（ａ）に示すように、１つの取付具２０によって１個の放射能検出装置１０を装着する場合は、原発に向いた側の樹皮に接し、検出器本体１１の収納容器１４の窓材となる面（平面部１３ａ）を立木の樹皮に向けて装着することが好ましい。

また、図５（ｂ）に示すように、１つの取付具２０によって２個の放射能検出装置１０を装着する場合は、１つの取付具２０を立木１に巻き付けたときの１８０度対称となる位置に、袋状部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが取り付けられて、検出器本体１１と電気回路ユニット１５が１組として、袋状部２２ａ，２２ｂと、袋状部２２ｃ，２２ｄに収納される。
そして、２個の放射能検出装置１０に含まれるそれぞれの検出器本体１１の収納容器１４の窓材となる面（平面部１３ａ）を立木１の樹皮に向けるとともに、一方の放射能検出装置１０の検出器本体１１を原発に向いた側にし、他方の放射能検出装置１０の検出器本体１１を原発とは反対側に向いた側にして装着するのが好ましい。
この使用態様では、原発に向いた側の放射能検出装置１０の検出結果が大きな値を示すことが実験的に分かっているので、その検出結果が重視（又は優先）される。原発に向いた側とは反対側の放射能検出装置１０の検出結果は、原発に向いた側のものとの放射能強度の差を求める等の統計的又は実験的処理のデータとして利用される。

さらに、図５（ｃ）に示すように、１つの取付具２０によって３個の放射能検出装置１０を装着する場合は、１つの取付具２０を立木１に巻き付けたときに１２０度となる位置に、袋状部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆが取り付けられて、検出器本体１１と電気回路ユニット１５が１組として、袋状部２２ａ，２２ｂと、袋状部２２ｃ，２２ｄと、袋状部２２ｅ，２２ｆに収納される。
そして、この場合は、３個の放射能検出装置１０のそれぞれの検出器本体１１の収納容器１４の窓材となる面（平面部１３ａ）を立木１の樹皮に向けるだけで、各放射能検出装置１０の検出器本体１１を向ける方向については考慮することを要しない。
この使用態様では、３個の放射能検出装置１０によって同時に計測して、合計値を求めて計測時間の短縮化を図ったり、１本の立木１の放射能強度の平均値を求める等の統計的処理をするために利用される。

なお、１本の立木１に何個の放射能検出装置１０を装着するかは、立木１の幹の太さ、測定時間、費用等を考慮して適宜決められる。
また、取付具２０のベルト２１の長さ方向に位置をずらせて複数の袋状部２２ａ，２２ｂ・・・を固定的に取り付ける方法に代えて、複数の袋状部２２ａ，２２ｂ・・・の裏面にベルト２１を通すベルト通し部又はベルト通し孔（図示せず）を形成しておき、ベルト通し部にベルト２１を通した後で複数の袋状部２２ａ，２２ｂ・・・の位置を変更自在に調節してもよい。

次に、図１ないし図７を参照して、本件発明の放射能検出装置１０を用いて立木１に蓄積されている放射性物質の強度を検出し測定する場合の動作を説明する。
測定に先立って、放射能検出器１０を取り付けた取付具２０が測定対象となる立木１に対して図４，図５の使用例のように、巻き付けて装着される。電気回路ユニット１５のＵＳＢ端子１５６にパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という）３１が接続される。パソコン３０によって測定時間等の測定に必要なデータが入力されて、測定開始の指示が入力されると、測定開始される。すなわち、電気回路ユニット１５に含まれる高圧電源・温度制御回路１５１が高圧電力を光検出部１３に供給する。

測定対象の立木１に装着された検出器本体１１のシンチレータ１２は、立木１の樹皮から発せられる特性Ｘ線（Ｂａ−Ｋ線）の入射量に応じて発光する。光検出部１３がこの光を光電変換して受光量に応じた電気信号を発生する。このとき、検出器本体１１には、立木１の樹皮から発せられるガンマ線や周囲の放射線源からのガンマ線も到来するが、これらのガンマ線の大部分は肉厚の薄いシンチレータ１２を透過するので、シンチレータ１２がガンマ線に応じて発光することもない。
従って、検出器本体１１のシンチレータ１２は、Ｃｓ−１３７のガンマ線が到来しても応答して発光することなく、Ｃｓ−１３７のガンマ線（エネルギー６６２ｋｅＶ）を検出することなく、それに関連するＢａ−Ｋ線の特性Ｘ線（エネルギー３４ｋｅＶ）にのみ応答して発光することになる。
光検出部１３によって検出されたＢａ−Ｋ線に対応する電気信号（アナログ信号）が電気回路ユニット１５に供給されると、プリアンプ／ピークホールド／パルス整形回路１５２によって前置増幅されるとともに、ピーク値を保持され、さらにパルス波形成形される。検出されたピーク値がＡＤＣ１５３によってサンプリングされかつＡ−Ｄ変換されて、ＰＬＤカウンタ１５５へ供給される。ＰＬＤカウンタ１５５は、ピーク値のディジタル値を計数することにより、単位時間（又は所定のサンプリング期間）当たりのピーク値を計数する。ＰＬＤカウンタ１５５によって計数された単位時間当たりのピーク値データ（数値データ）が接続されているパソコン３１へ送信される。

パソコン３１は、順次送信されたピーク値データを記憶部に記憶させ、所定時間サイクルで記憶部に記憶されているピーク値データをプログラムに基づいて演算処理して、図６に示すようなエネルギー領域別のスペクトルを求める。その測定結果が図６に示すスペクトル図となる。
図６では、Ｃｓ−１３７のガンマ線である高エネルギー領域の６６２ｋｅＶのピーク値を計測することなく、しかも高いバックグラウンドによる影響も受けることなく、ガンマ線によって派生的に生じる低エネルギー領域の３４ｋｅＶのＢａ−Ｋ線のピーク値だけを高い検出精度で計測できることになる。

（放射能検出装置１０の使用例２）
図示を省略するが、放射能検出装置１０は、測定（又は特定）サンプルである生けす（又は水槽）に入れられた生きたままの魚の放射能を検出する用途に用いることができる。
測定対象が生けす（又は水槽）に入れられた生きたままの魚の場合は、取付具２０に代えて、生けす（又は水槽）の平面形状よりやや大きめの布状部に、所定の間隔で複数の袋状部を取付け、各袋状部に検出器本体１１と電気回路ユニット１５の１組をセットにして収納する。生けす（又は水槽）が大きい場合は、検出器本体１１と電気回路ユニット１５の組を布状部の縦横にそれぞれ複数個収納する。

（実施例２）
図７はこの発明の他の実施例の放射能測定装置のブロック図である。
この実施例は、図１に示す放射能検出装置１０を複数準備し、各放射能検出装置１０に関連して、離れた場所に接続されるパソコン（ＰＣ）３１を設置することにより、放射能測定装置３０を構成したものである。
パソコン３１は、計測処理のための中央処理ユニット（ＣＰＵ）３２と、記憶部３３と、キーボード３４と、液晶表示器３５と、送受信回路３６とを含む。

記憶部３３は、半導体メモリ（ＲＡＭ）及び／又はハードディスクから構成され、メモリ空間としてはＣＰＵ３２の処理プログラムを記憶するプログラム記憶用メモリ３３ａ，測定処理用のデータを記憶する処理用メモリ（又はワーキングＲＡＭ）３３ｂおよび表示用メモリ３３ｃを含む。メモリ３３ｂには、必要に応じて、機器換算係数又は検量線のデータを記憶するデータテーブルが含まれる。
処理用メモリ３３ｂは、測定対象の立木別でありかつ複数の放射能検出装置１０に対応して、あらかじめ定める測定時間又は期間における測定結果を記憶する領域を含み、必要に応じて測定地点毎の名称（住所又は地域）とＧＰＳ情報に基づく位置情報（例えば、緯度情報と経度情報）を記憶する記憶領域を含む。
表示用メモリ３３ｃは、液晶表示器３５に表示すべき画像データをビットマップ形式で記憶するメモリである。放射能測定装置３０が、例えば図６に示すような測定結果を表示するものとすれば、その表示を実現するための各種表示データを記憶する。

送受信回路３６は、遠隔場所の複数の立木に取り付けられた放射能検出装置１０とケーブル（又は無線回線でもよい）を介して測定データを受信し又はパソコン３１からの制御データを送信するものである。

次に、図１ないし図７を参照して、図１の放射能検出装置１０を用いて複数の立木の放射能を測定する場合の動作を説明する。
（機器換算係数を使用する場合の例）
この例では、高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線である場合を説明する。
記憶部３３には、Ｂａ−Ｋ線の積分強度から機器換算係数（例えば、１ｃｐｓが何Ｂｑ／ｋｇに相当するかを予め標準試料を用いて求めておいた係数）が換算計数テーブルに予め登録される。
ＣＰＵ３２は、記憶部３３の換算計数テーブルに登録されている機器換算係数を用いて、放射能検出装置１０によって検出されたＢａ−Ｋ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、その算出結果又は算出結果を図６のようなスペクトル表に現した測定結果を液晶表示器３５に表示させる。

（検量線を使用する場合の例）
この例でも、高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線である場合を説明する。
記憶部３３には、予め、標準試料を数点用いてＢａ−Ｋ線の積分強度とＣｓ−１３７の濃度との関係を求めた検量線のデータ（数値データ又は数式データ等）が登録される。
ＣＰＵ３２は、記憶部３３に登録されている検量線を用いて、放射能検出装置１０によって検出されたＢａ−Ｋ特性Ｘ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、その測定結果を液晶表示器３５に表示させる。

この発明は、放射能汚染された地域の除染作業に際して、高バックグラウンド下でのガンマ線を検出し測定する際に、ガンマ線に関連する特性Ｘ線を検出することにより、間接的にガンマ線を検出できる、放射能検出装置、当該放射能検出装置を用いた放射能測定装置又は測定方法としての産業上の利用性が高い。

１０ 放射能検出装置
１１ 検出器本体
１２ シンチレータ
１３ 光検出部
１４ 収納容器
１４ａ 平面部（窓材）
１５ 電気回路ユニット
１５１ 高圧電源・温度制御回路
１５２ プリアンプ／ピークホールド／パルス整形回路
１５３ アナログ−ディジタル変換回路
１５４ コンパレータ
１５５ ＰＬＤカウンタ
１５６ ＵＳＢ端子
２０ 取付具
２１ ベルト
２２ａ〜２２ｆ 袋状部
３０ 放射能測定装置
３１ 情報処理装置の一例のパソコン（ＰＣ）
３２ ＣＰＵ
３３ 記憶部

Claims (9)

1. 厚さが２ｍｍ以下であって、３００ｋｅＶ以上の高いエネルギーのガンマ線を透過させかつ３０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度の低いエネルギーの特性Ｘ線を吸収して、特性Ｘ線の強度に応じて発光状態を変化するシンチレータ、
   前記シンチレータの発光を受光して電気信号に変換する光検出部、
   扁平な形状であって、前記シンチレータと前記光検出部を相対させて収納し、その周囲からのガンマ線を遮蔽しないように構成され、前記特性Ｘ線を発生している面に対して特性Ｘ線が高い透過率で透過するように薄い厚みに選ばれた収納容器、および
   前記光検出部から出力される電気信号に基づいて、所定範囲の低いエネルギーの特性Ｘ線（Ｂａ−Ｋ線）を検出する電子回路部を備えた、放射能検出装置。
2. 前記放射能検出装置は、放射能汚染された領域に存在する特定の試料に含まれる放射性物質の含有量を間接的に求め、かつその値が所定値以上の放射能濃度を有していることを測定するために用いられ、
   前記放射能検出器は、前記試料の近接位置に配置され、その周辺のガンマ線を検出することなく、前記特性Ｘ線のみを計測することによって、ガンマ線の放射能濃度を間接的に検出する、請求項１に記載の放射能検出装置。
3. 前記放射能検出装置に含まれる少なくとも放射能検出器は、放射能汚染された領域に存在する立木の放射能濃度を検出するために、立木の円周方向に巻き付けて装着して用いられ、それによって立木の樹皮に蓄積された放射能濃度を検出する、請求項１または請求項２に記載の放射能検出装置。
4. 前記放射能検出装置は、複数設けられ、
   前記放射能検出装置に含まれる複数の放射能検出器は、立木の円周方向の異なる複数の位置に装着するように、帯状の装着ベルトに収納された状態で巻き付けて用いられる、請求項３に記載の放射能検出装置。
5. 前記放射能検出装置に含まれる少なくとも放射能検出器は、放射能汚染された領域に存在する生物（又は魚介類）の放射能濃度を検出するために、生物を収容している容器（生けす，水槽等）に近接して装着され、それによって生物に蓄積された放射能濃度を検出する、請求項１項または請求項２に記載の放射能検出装置。
6. （放射能検出装置を用いた放射能測定装置の発明）
   請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射能検出装置を用いて放射能濃度を測定する放射能測定装置であって、
   前記高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、前記低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線であり、
   前記電子回路部に接続される処理手段をさらに備え、
   前記情報処理装置は、情報処理部と、記憶部と、表示部とを含み、
   前記記憶部には、Ｂａ−Ｋ線の積分強度から機器換算係数を登録しておき、
   前記情報処理部は、前記記憶部に登録されている機器換算係数を用いて、前記放射能検出装置によって検出されたＢａ−Ｋ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、前記表示部に表示させる、放射能測定装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射能検出装置を用いて放射能濃度を測定する放射能測定装置であって、
   前記高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、前記低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線であり、
   前記電子回路部に接続される情報処理装置をさらに備え、
   前記情報処理装置は、情報処理部と、記憶部と、表示部とを含み、
   前記記憶部には、予め標準試料のＢａ−Ｋ線の積分強度とＣｓ−１３７の濃度との関係から求めた検量線を登録しておき、
   前記情報処理部は、前記記憶部に登録されている検量線を用いて、前記放射能検出装置によって検出されたＢａ−Ｋ特性Ｘ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、前記表示部に表示させる、放射能測定装置。
8. 放射能検出装置と、放射能検出装置に接続される情報処理装置とからなる放射能測定装置であって、
   前記放射能検出装置は、
   厚さが２ｍｍ以下であって、３００ｋｅＶ以上の高いエネルギーのガンマ線を透過させかつ３０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度の低いエネルギーの特性Ｘ線を吸収して、特性Ｘ線の強度に応じて発光状態を変化するシンチレータと、
   前記シンチレータの発光を受光して電気信号に変換する光検出部と、
   扁平な形状であって、前記シンチレータと前記光検出部を相対させて収納し、その周囲からのガンマ線を遮蔽しないように構成され、前記特性Ｘ線を発生している面に対して特性Ｘ線が高い透過率で透過するように薄い厚みに選ばれた収納容器と、
   前記光検出部から出力される電気信号に基づいて、所定範囲の低いエネルギーの特性Ｘ線を検出する電子回路部とを備え、
   前記高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、前記低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線であり、
   前記情報処理装置は、情報処理部と、記憶部と、表示部とを備え、
   前記記憶部には、Ｂａ−Ｋ線の積分強度から機器換算係数を登録しておき、
   前記情報処理部は、前記記憶部に登録されている機器換算係数を用いて、前記放射能検出装置によって検出されたＢａ−Ｋ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、前記表示部に表示させる、放射能測定装置。
9. 放射能検出装置と、放射能検出装置に接続される情報処理装置とからなる放射能測定装置であって、
   前記放射能検出装置は、
   厚さが２ｍｍ以下であって、３００ｋｅＶ以上の高いエネルギーのガンマ線を透過させかつ３０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度の低いエネルギーの特性Ｘ線を吸収して、特性Ｘ線の強度に応じて発光状態を変化するシンチレータと、
   前記シンチレータの発光を受光して電気信号に変換する光検出部と、
   扁平な形状であって、前記シンチレータと前記光検出部を相対させて収納し、その周囲からのガンマ線を遮蔽しないように構成され、前記特性Ｘ線を発生している面に対して特性Ｘ線が高い透過率で透過するように薄い厚みに選ばれた収納容器と、
   前記光検出部から出力される電気信号に基づいて、所定範囲の低いエネルギーの特性Ｘ線を検出する電子回路部とを備え、
   前記高いエネルギーのガンマ線はＣｓ−１３７であり、前記低いエネルギーの特性Ｘ線はＣｓ−１３７の崩壊で同時に発生するＢａ−Ｋ線であり、
   前記情報処理装置は、情報処理部と、記憶部と、表示部とを備え、
   前記記憶部には、予め標準試料のＢａ−Ｋ線の積分強度とＣｓ−１３７の濃度との関係から求めた検量線を登録しておき、
   前記情報処理部は、前記記憶部に登録されている検量線を用いて、前記放射能検出装置によって検出されたＢａ−Ｋ特性Ｘ線の強度情報からＣｓ−１３７の濃度を算出して、前記表示部に表示させる、放射能測定装置。