JP2019052854A - 放射線検出装置および放射線検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の種類を容易に特定する。
【解決手段】放射線検出装置１０は、取得部１４Ａと、特定部１４Ｆと、を備える。取得部１４Ａは、放射線に応じた出力波形を出力する検出器１２から、出力波形を取得する。特定部１４Ｆは、出力波形における第１積分期間の第１積分値と、出力波形における第２積分期間の第２積分値と、に基づいて、検出器１２に入射した放射線の種類を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線検出装置および放射線検出方法に関する。

光電変換によって出力された出力波形を用いて、放射線を検出する検出器が知られている。また、複数種類の放射線を検出する構成が知られている。

例えば、互いに異なる種類の放射線を検出する複数の検出器を用いて、複数種類の放射線を検出する構成が知られている。また、検出器から出力されたパルスをデジタルサンプリングすることで、入射した放射線の種類を推定する構成が知られている。しかし、従来技術では、検出対象の放射線の種類に応じた数の検出器の用意や、デジタルサンプリング処理が必要であり、放射線の種類を特定することは複雑であった。

国際公開第２０１５／１２８９０５号

Ｔ．Ｗ． Ｃｒａｎｅ， Ｍ．Ｐ． Ｂａｋｅｒ， "Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，" Ｐａｓｓｉｖｅ Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ａｓｓａｙ Ｍａｎｕａｌ ＰＡＮＤＡ， ＬＡ−ＵＲ−９０−７３２， ｐｇ． ３７９−４０６， Ｍａｒｃｈ １９９１

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放射線の種類を容易に特定することができる、放射線検出装置および放射線検出方法を提供することを目的とする。

実施形態の放射線検出装置は、取得部と、特定部と、を備える。取得部は、放射線に応じた出力波形を出力する検出器から、前記出力波形を取得する。特定部は、前記出力波形における第１積分期間の第１積分値と、前記出力波形における第２積分期間の第２積分値と、に基づいて、前記検出器に入射した放射線の種類を特定する。

検出システムを示す模式図。 検出器を示す模式図。 出力波形を示す模式図。 検出結果情報および線種管理情報のデータ構成を示す模式図。 第１積分値と第２積分値との関係を示す模式図。 情報処理の手順を示すフローチャート。 ハードウェア構成例を示すブロック図。

以下に添付図面を参照して、本実施の形態の詳細を説明する。

図１は、本実施の形態の検出システム１の一例を示す模式図である。

検出システム１は、放射線検出装置１０と、検出器１２と、を備える。放射線検出装置１０と検出器１２とは、データや信号を授受可能に接続されている。

検出器１２は、放射線に応じた出力波形を出力する。検出器１２は、放射線を光電変換し、電荷に変換する。そして、検出器１２は、変換した電荷に応じた出力波形を出力する。検出器１２が検出する対象の放射線は、例えば、β線、重粒子線、中性子線、および、γ線の少なくとも一種である。

図２は、検出器１２の一例を示す模式図である。検出器１２は、検出素子２０と、シンチレータ２２と、の積層体である。なお、検出器１２は、シンチレータ２２を備えない構成であってもよい。また、検出器１２は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＣｄＺｎＴｅ）、またはシリコン（Ｓｉ）を用いた半導体検出器であってもよい。

シンチレータ２２は、放射線Ｒをシンチレーション光に変換する。言い換えると、シンチレータ２２は、放射線Ｒを、放射線Ｒより長い波長のシンチレーション光（光子）に変換する。

シンチレータ２２は、シンチレータ材料で構成されている。シンチレータ材料は、放射線Ｒの入射によりシンチレーション光を発する。シンチレータ材料は、例えば、Ｌｕ_２ＳｉＯ_５：（Ｃｅ）、ＬａＢｒ_３：（Ｃｅ）、ＹＡＰ（イットリウム・アルミニウム・ペロブスカイト）：Ｃｅ、Ｌｕ（Ｙ）ＡＰ：Ｃｅ、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、硫化亜鉛、アントラセン、スチルベン、ナフタレン、ジフェニルオキサゾール（ＰＰＯ）、プラスチック、ＧＳＯ−ケイ酸ガドリニウム（Ｃｅ添加Ｇｄ_２ＳｉＯ_５）、ＣｓＩ、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｎａ）、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２、Ｃｅ添加Ｌｕ_２ＳｉＯ_５、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｅＦ_３、ＰｂＷＯ_４、ＢａＦ_２、ＰｂＦ_２、ＬｉＩ（Ｅｕ）、ＬＹＳＯ−Ｌｕ_{２（１−ｘ）}Ｙ_２ｘＳｉＯ_５：Ｃｅ、ＬＧＳＯ（Ｌｕ，Ｇｄ）_２ＳｉＯ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｅ：ＬｉＣａＦ、Ｅｕ：ＬｉＣａＦ、ＬｉＦ／ＣａＦ_２：Ｅｕ等である。

検出素子２０は、入射した光を電荷に変換する。検出素子２０は、公知の構成であればよい。例えば、検出素子２０は、光電変換層と、電極層と、の積層体である。

光電変換層は、入射した光を電荷に変換する材料で構成されている。本実施の形態では、光電変換層は、シンチレーション光を電荷に変換する材料で構成されている。例えば、光電変換層は、アモルファスシリコン等の無機材料や、有機材料などを主成分とする。

なお、光電変換層は、出力信号の高いＳ／Ｎ比、原料の低コスト化、形成の容易性、吸光係数の高さ、軽量化、および、耐衝撃性、などの観点から、高い光感度を有する光検出器、例えば、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオード、あるいはガイガーモードで駆動するアバランシェダイオードであることが好ましい。

図１に戻り、説明を続ける。次に、放射線検出装置１０について説明する。

放射線検出装置１０は、処理部１４と、記憶部１６と、出力部１８と、を備える。処理部１４と、記憶部１６および出力部１８と、はデータや信号を授受可能に接続されている。

記憶部１６は、各種の情報を記憶する。本実施の形態では、記憶部１６は、検出結果情報１６Ａおよび線種管理情報１６Ｂを記憶する。検出結果情報１６Ａおよび線種管理情報１６Ｂについては、詳細を後述する。

出力部１８は、各種の情報を出力する。出力部１８は、例えば、公知の表示装置や、スピーカや、ライトや、外部装置と通信する通信装置などである。

処理部１４は、放射線検出装置１０を制御する。処理部１４は、取得部１４Ａと、第１積分部１４Ｂと、第２積分部１４Ｃと、判定部１４Ｄと、記憶制御部１４Ｅと、特定部１４Ｆと、出力制御部１４Ｇと、を備える。

取得部１４Ａ、第１積分部１４Ｂ、第２積分部１４Ｃ、判定部１４Ｄ、記憶制御部１４Ｅ、特定部１４Ｆ、および出力制御部１４Ｇは、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）や回路などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。

取得部１４Ａは、検出器１２から出力波形を取得する。

出力波形は、検出器１２で検出された放射線を示す信号の波形である。言い換えると、出力波形は、光電変換層２０で検出された、放射線Ｒの検出エネルギーを示す波形である。検出エネルギーは、例えば、検出光子数に応じて発生する電気信号で表される。

なお、本実施の形態では、出力波形は、検出放射線の個数を“０”とみなす基準信号から、検出器出力信号が増加した後に、再度、該基準信号以下となるまでを、１個のパルスとした波形である。基準信号には、ノイズとして処理するか否かの閾値を予め設定すればよい。

検出器１２は、放射線を検出するごとに、検出した放射線種と放射線のエネルギーに応じた波形を順次出力する。すなわち、検出器１２は、複数の出力波形を順次出力する。よって、取得部１４Ａは、時間の経過に応じて、複数の出力波形を、順次取得する。

なお、取得部１４Ａは、外部装置や記憶部１６から、出力波形を取得してもよい。この場合、検出器１２から出力された１または複数の出力波形を、外部装置または記憶部１６に予め記憶する。そして、取得部１４Ａは、外部装置または記憶部１６から、出力波形を読取ることで、出力波形を取得すればよい。

取得部１４Ａは、出力波形を、第１積分部１４Ｂ、第２積分部１４Ｃ、および判定部１４Ｄへ出力する。

第１積分部１４Ｂは、出力波形における第１積分期間の第１積分値を算出する。第２積分部１４Ｃは、出力波形における第２積分期間の第２積分値を算出する。第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃは、１つの出力波形に対して、第１積分値および第２積分値を算出する。このため、取得部１４Ａが複数の出力波形を取得した場合、第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃは、複数の出力波形の各々ごとに、第１積分値および第２積分値を算出することとなる。

第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃの処理を、図３を用いて説明する。図３は、出力波形Ｗの一例を示す模式図である。

第１積分値Ｉ_１は、出力波形Ｗにおける、第１積分期間Ｔ１の積分値である。第２積分値Ｉ_２は、この出力波形Ｗにおける、第２積分期間Ｔ２の積分値である。

第１積分期間Ｔ１と第２積分期間Ｔ２とは、期間長が異なる。但し、第１積分期間Ｔ１と第２積分期間Ｔ２とは、期間の開始タイミングが同じである。

期間の開始タイミングは、出力波形Ｗの期間であれば、限定されない。例えば、期間の開始タイミングは、出力波形Ｗにおける、出力波形ＷのピークＰより前のタイミング、ピークＰと一致するタイミング、および、ピークＰより後のタイミング、の何れでもよい。

図３には、第１積分期間Ｔ１および第２積分期間Ｔ２の開始タイミングが、出力波形Ｗの出現したタイミングＳである場合を、一例として示した。出現したタイミングＳは、ノイズとみなす基準信号未満の状態から、該基準信号を超えたタイミングを示す。基準信号の定義は、上記と同様である。

なお、ピークＰとは、出力波形Ｗにおける検出信号（出力信号）が最大のポイントを示す。なお、出力波形Ｗは、実際には、図３に示すように、なだらかな波形ではない場合がある。この場合、処理部１４は、出力波形Ｗを線形近似することで、１つのピークを含み、且つ、なだらかな曲線によって表される近似線Ｌを生成する。そして、処理部１４は、該近似線Ｌにおける、検出信号が最大のポイントを、ピークＰとして定めればよい。

また、処理部１４は、例えば、出力波形Ｗにおける、ノイズとして処理する部分を予め設定する。そして、処理部１４は、ノイズとして処理する部分を除くことで生成した近似線Ｌから、ピークＰを求めてもよい。ノイズとして処理する部分は、例えば、基準信号未満の状態から、該基準信号を超えたタイミングから、所定の期間の波形である。

第１積分期間Ｔ１および第２積分期間Ｔ２は、出力波形ＷのピークＰに対応するタイミングを含むことが好ましい。このため、第１積分期間Ｔ１と第２積分期間Ｔ２の開始タイミングは、出力波形Ｗにおける、ピークＰより前のタイミングであることが好ましい。

第１積分期間Ｔ１および第２積分期間Ｔ２の双方が、出力波形ＷのピークＰに対応するタイミングを含むと、処理部１４は、より精度良く放射線の種類を特定することができる。

なお、第１積分期間Ｔ１と第２積分期間Ｔ２の期間長の比は限定されない。第１積分期間Ｔ１と第２積分期間Ｔ２の期間長の比は、特定対象の放射線Ｒの種類や、検出器１２の構成に応じて、調整すればよい。

第１積分部１４Ｂは、出力波形Ｗにおける、第１積分期間Ｔ１の第１積分値Ｉ_１を算出する。第２積分部１４Ｃは、出力波形Ｗにおける、第２積分期間Ｔ２の第２積分値Ｉ_２を算出する。このため、第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃは、同じ出力波形Ｗについて、期間の開始タイミングが同じで且つ異なる期間長に対する積分値を算出する。

図１に戻り、説明を続ける。判定部１４Ｄは、出力波形Ｗにおける、第１積分期間Ｔ１および第２積分期間Ｔ２の期間の開始タイミングを判定する。期間の開始タイミングは、予め定めればよい。例えば、判定部１４Ｄは、出力波形Ｗにおける、上記基準信号未満の状態から、該基準信号を超えたタイミングを、期間の開始タイミングとして判定する。そして、判定部１４Ｄは、判定した期間の開始タイミングを、第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃへ出力する。

第１積分部１４Ｂは、取得部１４Ａから取得した出力波形Ｗについて、判定部１４Ｄから受付けた期間の開始タイミングから第１積分期間Ｔ１の第１積分値Ｉ_１を算出する。そして、算出した第１積分値Ｉ_１を、記憶制御部１４Ｅへ出力する。

第２積分部１４Ｃは、取得部１４Ａから取得した出力波形Ｗについて、判定部１４Ｄから受付けた期間の開始タイミングから第２積分期間Ｔ２の第２積分値Ｉ_２を算出する。そして、算出した第２積分値Ｉ_２を、記憶制御部１４Ｅへ出力する。

なお、第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃを、一体的に構成してもよい。この場合、１つの積分部が、１つの出力波形Ｗに対して、第１積分期間Ｔ１の第１積分値Ｉ_１と第２積分期間Ｔ２の第２積分値Ｉ_２とを算出すればよい。

記憶制御部１４Ｅは、出力波形Ｗについて算出された第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２を、対応付けて記憶部１６へ記憶する。本実施の形態では、記憶制御部１４Ｅは、これらの積分値（第１積分値Ｉ_１、第２積分値Ｉ_２）を、検出結果情報１６Ａへ登録する。

図４は、検出結果情報１６Ａ、線種管理情報１６Ｂ、および線種管理情報１６Ｃのデータ構成の一例を示す模式図である。線種管理情報１６Ｂおよび線種管理情報１６Ｃについては後述する。

図４（Ａ）は、検出結果情報１６Ａのデータ構成の一例を示す模式図である。検出結果情報１６Ａは、出力波形ＩＤと、第１積分値Ｉ_１と、第２積分値Ｉ_２と、を対応づけたものである。出力波形ＩＤは、出力波形Ｗの識別情報である。

記憶制御部１４Ｅは、第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃから、出力波形Ｗに対する第１積分値Ｉ_１および第２積分値Ｉ_２が算出されるごとに、これらの第１積分値Ｉ_１および第２積分値Ｉ_２を、該出力波形Ｗの出力波形ＩＤに対応づけて、検出結果情報１６Ａへ登録する。

図１に戻り説明を続ける。特定部１４Ｆは、検出器１２に入射した放射線Ｒの種類を特定する。

ここで、本発明者は、検出器１２から出力される出力波形Ｗが、放射線Ｒの種類により、異なる事を見出した。すなわち、検出器１２に入射する放射線Ｒの種類に応じて、検出器１２内における光子の発生過程が異なる。具体的には、シンチレータ２２内で生じるシンチレーション光の発生時刻の分布は、γ線に起因する場合と荷電粒子に起因する場合とで異なる。このため、荷電粒子のシンチレーション光の分布は、γ線に起因する光子の分布より、遅延時刻における分布が大きくなる。

このため、本発明者らは、放射線Ｒの種類によって、検出器１２で発生する光子の時間軸に対する振る舞いが、放射線Ｒの種類に応じて変化することを見出した。また、本発明者は、放射線Ｒの種類により、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係が、異なる事を見出した。

図５は、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係の一例を示す模式図である。例えば、放射線Ｒの種類が中性子線である場合、出力波形Ｗから計算された第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２を示すプロットＱは、領域Ｅ１の範囲内に分布する。また、放射線Ｒの種類がγ線である場合には、出力波形Ｗから計算された第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２を示すプロットＱは、範囲Ｅ２内に分布する。

このように、本発明者らは、放射線Ｒの種類により、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係が、異なるものとなる事を見出した。

そこで、本実施の形態では、特定部１４Ｆは、出力波形Ｗにおける第１積分期間Ｔ１の第１積分値Ｉ_１と、該出力波形Ｗにおける第２積分期間Ｔ２の第２積分値Ｉ_２と、に基づいて、検出器１２に入射した放射線Ｒの種類を特定する。

具体的には、特定部１４Ｆは、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との比を用いて、放射線Ｒの種類を特定する。ある出力波形Ｗに対する、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２によって示されるプロットＱが、領域Ｅ１の範囲内に位置したと仮定する。この場合、特定部１４Ｆは、放射線Ｒの種類が、中性子線であると特定する。また、ある出力波形Ｗに対する、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２によって示されるプロットＱが、領域Ｅ２の範囲内に位置したと仮定する。この場合、特定部１４Ｆは、放射線Ｒの種類が、γ線であると特定する。

例えば、処理部１４は、予め線種管理情報１６Ｂを記憶部１６に記憶する。図４（Ｂ）は、線種管理情報１６Ｂのデータ構成の一例を示す図である。線種管理情報１６Ｂは、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との比の範囲と、放射線の種類と、を対応づけたデータベースである。なお、線種管理情報１６Ｂのデータ形式は、データベースに限定されない。たとえば、線種管理情報１６Ｂのデータ形式は、テーブルであってもよい。

処理部１４は、検出器１２を用いて、放射線Ｒの種類ごとに、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との比のとりうる範囲を予め測定する。そして、処理部１４は、測定結果に基づいて、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との比の範囲と、放射線Ｒの種類と、を対応づけて線種管理情報１６Ｂへ予め登録する。

この場合、特定部１４Ｆは、出力波形ＩＤによって識別される出力波形Ｗごとに、該出力波形Ｗに対応する第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との比に対応する放射線Ｒの種類を、線種管理情報１６Ｂから読取る。この処理により、特定部１４Ｆは、該出力波形Ｗに対応する、検出器１２に入射した放射線Ｒの種類を特定する。

なお、特定部１４Ｆは、出力波形Ｗから算出した第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すマップの特徴量を用いて、放射線Ｒの種類を特定してもよい。

図５を用いて説明する。図５に示すように、複数の出力波形Ｗの各々から計算された、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２を示す複数のプロットＱの分布範囲は、放射線Ｒの種類によって異なるものとなる。このため、放射線Ｒの種類によって、複数のプロットＱによって表される関係を示すマップＭは、異なるものとなる。

マップＭとは、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２を示す複数のプロットＱの分散状態を表すものである。マップＭは、例えば、放射線Ｒの種類ごとに、複数のプロットＱの分布を線形近似することで表される。

図５に示す例では、中性子線のマップＭ１は、一次直線で回帰される。同様に、γ線のマップＭ２もまた、一次直線で回帰される。そして、これらのマップＭ（マップＭ１、マップＭ２）は、傾きが互いに異なる。

この場合、マップＭの特徴量は、一次直線の傾きである。なお、特徴量は、一次直線の傾きに限定されない。例えば、放射線Ｒの種類に対応するマップＭが、特有の曲線で表される場合がある。この場合、該曲線の曲率や曲率が最大となる位置を、特徴量として用いればよい。また、特定対象の放射線の種類が２種類の場合には、各種類に対応する、隣接するマップＭの境界Ａによって区切られる範囲を、特徴量として用いてもよい。この場合、例えば、図５中のマップＭ１とマップＭ２との境界Ａより第２積分値Ｉ_２の大きい範囲を、マップＭ１の特徴量として用いればよい。同様に、境界Ａより第２積分値Ｉ_２の小さい範囲を、マップＭ２の特徴量として用いればよい。

例えば、処理部１４は、線種管理情報１６Ｃを予め記憶部１６に記憶する。図４（Ｃ）は、線種管理情報１６Ｃのデータ構成の一例を示す図である。線種管理情報１６Ｃは、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すマップＭの特徴量と、放射線Ｒの種類と、を対応づけたデータベースである。なお、線種管理情報１６Ｃのデータ形式は、データベースに限定されない。たとえば、線種管理情報１６Ｃのデータ形式は、テーブルであってもよい。

処理部１４は、検出器１２を用いて、放射線Ｒの種類ごとに、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すマップＭの特徴量を予め算出する。そして、処理部１４は、算出結果に基づいて、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すマップＭの特徴量と、放射線Ｒの種類と、を対応づけて線種管理情報１６Ｃへ予め登録すればよい。

この場合、特定部１４Ｆは、複数の出力波形Ｗの各々について、対応する第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２によって示されるプロットＱを、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すグラフにプロットする。そして、特定部１４Ｆは、検出器１２から出力された、複数の出力波形Ｗに対応する、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２の関係を示す複数のプロットＱによって示されるマップＭを作成する。例えば、特定部１４Ｆは、複数のプロットＱを線形補間することでマップＭを作成する。

そして、特定部１４Ｆは、マップＭの特徴量を算出する。例えば、特定部１４Ｆは、マップＭの示す一次直線の傾きを、特徴量として算出する。

特定部１４Ｆは、算出した特徴量に対応する放射線Ｒの種類を、線種管理情報１６Ｃから読取ることで、放射線Ｒの種類を特定する。すなわち、特定部１４Ｆは、複数の出力波形Ｗから算出した、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すマップＭの特徴量を用いて、放射線Ｒの種類を特定する。

なお、特定部１４Ｆが特定する放射線Ｒの種類は限定されない。例えば、特定部１４Ｆが特定する放射線Ｒの種類は、β線、重粒子線、中性子線、および、γ線の少なくとも一種である。

図１に戻り説明を続ける。出力制御部１４Ｇは、特定部１４Ｆで特定された放射線Ｒの種類を、出力部１８に出力する。例えば、出力制御部１４Ｇは、特定した放射線Ｒの種類を、出力部１８としての表示装置に表示する。また、例えば、出力制御部１４Ｇは、特定した放射線Ｒの種類を、出力部１８としての通信部を介して外部装置へ送信する。

次に、本実施の形態の放射線検出装置１０が実行する情報処理の手順の一例を説明する。図６は、本実施の形態の放射線検出装置１０が実行する情報処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図６には、一例として、特定部１４Ｆが、マップＭの特徴量を用いて、放射線Ｒの種類を特定する場合の手順を示した。

まず、取得部１４Ａが、検出器１２から出力された出力信号を取得する（ステップＳ１００）。次に、取得部１４Ａは、取得した出力信号がノイズであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、取得部１４Ａは、出力信号が、ノイズを示す検出エネルギーの閾値以下である場合、ノイズであると判定する。

ノイズであると判定した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１００へ戻る。ノイズではないと判定した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４では、取得部１４Ａが、出力波形Ｗを取得する（ステップＳ１０４）。すなわち、取得部１４Ａは、検出器１２から出力された出力信号を、出力波形Ｗとして取得する。

次に、判定部１４Ｄが、ステップＳ１０４で取得した出力波形Ｗにおける、積分に用いる期間（第１積分期間Ｔ１、第２積分期間Ｔ２）の開始タイミングを判定する（ステップＳ１０６）。

次に、第１積分部１４Ｂおよび第２積分部１４Ｃが、ステップＳ１０４で取得した出力波形Ｗについて、ステップＳ１０６で判定された開始タイミングからの第１積分期間Ｔ１および第２積分期間Ｔ２の各々の積分値（第１積分値Ｉ_１、第２積分値Ｉ_２）を算出する（ステップＳ１０８）。そして、記憶制御部１４Ｅは、ステップＳ１０８で算出された第１積分値Ｉ_１および第２積分値Ｉ_２を、対応付けて記憶部１６へ記憶する。

次に、処理部１４が、検出を終了するか否かを判断する（ステップＳ１１０）。例えば、処理部１４は、検出終了を示す信号を操作部から受付けたか否かを判別することで、ステップＳ１１０の判断を行う。操作部は、ユーザによって操作される。

ステップＳ１１０で否定判断すると（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、上記ステップＳ１００へ戻る。一方、ステップＳ１１０で肯定判断すると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２では、特定部１４Ｆが、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すマップＭを作成する（ステップＳ１１２）。例えば、特定部１４Ｆは、ステップＳ１００〜ステップＳ１１０の処理によって更新された検出結果情報１６Ａを参照する。そして、取得部１４Ａは、検出結果情報１６Ａに示される、複数の出力波形Ｗの各々に対応する第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２によって示されるプロットＱを、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２との関係を示すグラフにプロットする。そして、特定部１４Ｆは、検出器１２から出力された、複数の出力波形Ｗに対応する、第１積分値Ｉ_１と第２積分値Ｉ_２の関係を示す複数のプロットＱによって示されるマップＭを作成する。

次に、特定部１４Ｆは、ステップＳ１１２で作成したマップＭの特徴量を算出する（ステップＳ１１４）。例えば、マップＭが一次直線である場合、特定部１４Ｆは、この一次直線の傾きを特徴量として算出する。

次に、特定部１４Ｆは、放射線Ｒの種類を特定する（ステップＳ１１６）。例えば、特定部１４Ｆは、ステップＳ１１４で算出した特徴量に対応する、放射線Ｒの種類を、線種管理情報１６Ｃから読取る。この読取処理により、特定部１４Ｆは、放射線Ｒの種類を特定する。

次に、出力制御部１４Ｇが、ステップＳ１１６で特定した放射線Ｒの種類を出力する（ステップＳ１１８）。そして、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態の放射線検出装置１０は、取得部１４Ａと、特定部１４Ｆと、を備える。取得部１４Ａは、放射線Ｒに応じた出力波形Ｗを出力する検出器１２から、出力波形Ｗを取得する。特定部１４Ｆは、出力波形Ｗにおける第１積分期間Ｔ１の第１積分値Ｉ_１と、出力波形Ｗにおける第２積分期間Ｔ２の第２積分値Ｉ_２と、に基づいて、検出器１２に入射した放射線Ｒの種類を特定する。

このように、本実施の形態の放射線検出装置１０は、出力波形Ｗにおける第１積分期間Ｔ１の第１積分値Ｉ_１と、出力波形Ｗにおける第２積分期間Ｔ２の第２積分値Ｉ_２と、に基づいて、検出器１２に入射した放射線Ｒの種類を特定する。このため、本実施の形態の放射線検出装置１０は、検出対象の放射線Ｒの種類に応じた数の検出器１２の用意を行う必要がない。また、本実施の形態の放射線検出装置１０は、出力信号波形のデジタルサンプリング処理を行うことなく、放射線Ｒの種類を特定することができる。

従って、本実施の形態の放射線検出装置１０は、放射線Ｒの種類を容易に特定することができる。

また、本実施の形態の放射線検出装置１０は、デジタルサンプリング処理を行うことなく、放射線Ｒの種類を特定可能である。このため、放射線検出装置１０は、上記効果に加えて、処理負荷の軽減や省電力化を図ることができる。

また、本実施の形態の放射線検出装置１０は、測定対象の放射線Ｒの種類に応じた数の検出器１２を用意する必要がない。このため、放射線検出装置１０は、上記効果に加えて、検出システム１のコスト削減、検出システム１の小型化、検出システム１の可搬性の向上、省電力化、などを図ることができる。

また、本実施の形態の放射線検出装置１０は、γ線、α線、β線、中性子線、重粒子線など、複数種類の放射線Ｒが混在する環境であっても、放射線Ｒの種類を容易に特定することができる。また、放射線Ｒの種類によって、出力波形Ｗが似通っている場合であっても、本実施の形態の放射線検出装置１０は、放射線Ｒの種類を容易に特定することができる。

また、本実施の形態の放射線検出装置１０は、出力波形Ｗにおける第１積分期間Ｔ１の第１積分値Ｉ_１と、出力波形Ｗにおける第２積分期間Ｔ２の第２積分値Ｉ_２と、に基づいて、検出器１２に入射した放射線Ｒの種類を特定する。このため、出力波形Ｗを出力する検出器１２が限定されない。すなわち、放射線検出装置１０は、第１積分期間Ｔ１および第２積分期間Ｔ２を検出器１２に応じて調整することで、様々な検出器１２で検出された出力波形Ｗから、放射線Ｒの種類を特定することができる。

−ハードウェア構成−
次に、上記実施の形態の放射線検出装置１０のハードウェア構成について説明する。図７は、上記実施の形態の放射線検出装置１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。

上記実施の形態の放射線検出装置１０は、ＣＰＵ８０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８４、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）８６、およびＩ／Ｆ部８８が、バス９０により相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

ＣＰＵ８０は、放射線検出装置１０の全体の処理を制御する演算装置である。ＲＡＭ８４は、ＣＰＵ８０による各種処理に必要なデータを記憶する。ＲＯＭ８２は、ＣＰＵ８０による各種処理を実現するプログラム等を記憶する。ＨＤＤ８６は、上述した記憶部１６に格納されるデータを記憶する。Ｉ／Ｆ部８８は、外部装置や外部端末に通信回線等を介して接続し、接続した外部装置や外部端末との間でデータを送受信するためのインタフェースである。

上記実施の形態の放射線検出装置１０で実行される上記処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ８２などに予め組み込んで提供される。

なお、上記実施の形態の放射線検出装置１０で実行されるプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供するように構成してもよい。

また、上記実施の形態の放射線検出装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上記実施の形態の放射線検出装置１０における上記各処理を実行するためのプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

上記実施の形態の放射線検出装置１０で実行される上記各種処理を実行するためのプログラムは、上述した各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

なお、上記ＨＤＤ８６に格納されている各種情報、すなわち記憶部１６に格納されている各種情報は、外部装置（例えばサーバ）に格納してもよい。この場合には、該外部装置とＣＰＵ８０と、を、Ｉ／Ｆ部８８を介して接続した構成とすればよい。

なお、放射線検出装置１０は、放射線Ｒを検出する各種の装置に適用可能である。例えば、放射線検出装置１０は、不特定の種類の放射線Ｒが混在する環境における、放射線Ｒの特定に適用可能である。不特定の種類の放射線Ｒが混在する環境は、例えば、原子力発電所内などである。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。これら新規な実施の形態は、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。これら実施の形態は、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。

１０ 放射線検出装置
１２ 検出器
１４Ａ 取得部
１４Ｂ 第１積分部
１４Ｃ 第２積分部
１４Ｆ 特定部

Claims (9)

1. 放射線に応じた出力波形を出力する検出器から、前記出力波形を取得する取得部と、
   前記出力波形における第１積分期間の第１積分値と、前記出力波形における第２積分期間の第２積分値と、に基づいて、前記検出器に入射した放射線の種類を特定する特定部と、
   を備える、放射線検出装置。
2. 前記第１積分期間と前記第２積分期間とは、前記出力波形における、期間の開始タイミングが同じであり且つ期間長が異なる、請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記出力波形における、前記第１積分期間および前記第２積分期間の期間の開始タイミングを判定する判定部を備える、
   請求項２に記載の放射線検出装置。
4. 前記第１積分期間および前記第２積分期間は、前記出力波形のピークに対応するタイミングを含む、
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の放射線検出装置。
5. 前記特定部は、
   前記第１積分値と前記第２積分値との比を用いて、放射線の種類を特定する、
   請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の放射線検出装置。
6. 前記特定部は、
   複数の前記出力波形から算出した前記第１積分値と前記第２積分値との関係を示すマップの特徴量を用いて、放射線の種類を特定する、
   請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の放射線検出装置。
7. 前記特徴量と放射線の種類とを対応づけた線種管理情報を記憶した記憶部を備え、
   前記特定部は、前記線種管理情報における、算出した前記特徴量に対応する放射線の種類を読取ることによって、該放射線の種類を特定する、
   請求項６に記載の放射線検出装置。
8. 前記出力波形における前記第１積分期間の前記第１積分値を算出する第１積分部と、
   前記出力波形における前記第２積分期間の前記第２積分値を算出する第２積分部と、
   を備える、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の放射線検出装置。
9. 放射線に応じた出力波形を出力する検出器から、前記出力波形を取得するステップと、
   前記出力波形における第１積分期間の第１積分値と、前記出力波形における第２積分期間の第２積分値と、に基づいて、前記検出器に入射した放射線の種類を特定するステップと、
   を含む放射線検出方法。

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