JP2019113446A - Radiation measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線測定装置に関する。 The present invention relates to a radiation measurement apparatus.
原発事故等による土壌の放射能汚染に対して、その動態調査や除染作業が行われている。動態調査は、被ばく線量の変化の推定や正確な動態予測モデルの構築、状況に応じた移動抑制等の環境対策の検討が必要となり、そのためには、複数の地点での継続的な深度分布調査が必須となる。
除染作業を行う場合には、汚染状況が均一ではないため、合理的な除染方法の検討が必要となる。また、除染廃棄物の減容化や除染作業の費用の圧縮が求められる。よって、どの程度の深さまで除染作業を行うのかの見極めが重要となる。したがって、深度分布調査によりどの程度の深さまで汚染されているのかの汚染状況の調査が必須となる。
Dynamic investigation and decontamination work are carried out for radioactive contamination of the soil caused by the nuclear accident and so on. The movement survey requires estimation of changes in exposure dose, construction of accurate movement prediction model, consideration of environmental measures such as movement suppression according to the situation, and for that purpose, continuous depth distribution survey at multiple points Is required.
In the case of decontamination work, it is necessary to consider rational decontamination methods because the contamination status is not uniform. In addition, it is required to reduce the volume of decontamination waste and the cost of decontamination work. Therefore, it is important to determine how deep the decontamination work will be. Therefore, it is essential to investigate the contamination status to what depth the contamination is made by the depth distribution survey.
従来の深度分布調査では、現地において、スクレーパープレートと呼ばれる薄い板を使用して、土壌を表層から深さ５〜１０ｍｍ間隔で採取し、例えば３００ｍｍの深さまで採取する作業を繰り返す。そして、採取した土壌は、実験室に持ち帰ってから乾燥させた後、濃度を計測している。
しかしながら、スクレーパープレートを使用した土壌採取は、深さを確認しながら慎重な作業が必要となり、時間がかかる問題がある。例えば、２地点から土壌を採取してから試料を測定するまでに１週間程度を要する。また、実験室で測定を行う必要があるため、現場で結果が得られない問題もある。さらに、山岳部や地盤の緩い農地、ため池底（水中）等での調査を行うことが困難であり、測定可能な地点が限定される問題もある。さらに、実験室に土壌を持ち帰るため、測定終了後に、採取した汚染土の処理、管理の問題もある。
In the conventional depth distribution survey, on the site, using a thin plate called a scraper plate, soil is sampled from the surface layer at a depth of 5 to 10 mm and repeated, for example, to a depth of 300 mm. And, after the collected soil is brought to the laboratory and dried, the concentration is measured.
However, soil collection using scraper plates requires careful work while checking the depth, which is time-consuming. For example, it takes about one week to collect the soil from two points and measure the sample. In addition, there is also a problem that results can not be obtained on site because it is necessary to make measurements in the laboratory. Furthermore, it is difficult to conduct surveys in mountainous areas, agricultural lands with loose ground, pond bottoms (in water), etc., and there is also a problem that the points that can be measured are limited. Furthermore, there are problems with the treatment and management of the contaminated soil collected after the measurement to bring the soil back to the laboratory.
この他にも、放射線を測定する技術に関し、以下の特許文献１が従来公知である。
特許文献１（特開２０１３−２０５１５２号公報）には、土壌の深さ方向に挿入可能な直径１００ｍｍ−１５０ｍｍの筒状の挿入ユニット（３４）を有し、挿入ユニット（３４）の内部の検出ユニット（４２）が、深度方向に移動可能な構成が記載されている。特許文献１の検出ユニット（４２）は、シンチレータ部材（５８）と光電子増倍管（６０）を有し、シンチレータ部材（５８）での発光を光電子増倍管（６０）で計測している。また、特許文献１には、検出ユニット（１４２ａ−１４２ｆ）を深度方向に並べて検出する技術が記載されている。
In addition to the above, the following Patent Document 1 is conventionally known as a technique for measuring radiation.
Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-205152) has a cylindrical insertion unit (34) with a diameter of 100 mm to 150 mm that can be inserted in the depth direction of soil, and detects the inside of the insertion unit (34) A configuration is described in which the unit (42) is movable in the depth direction. The detection unit (42) of Patent Document 1 has a scintillator member (58) and a photomultiplier tube (60), and the luminescence of the scintillator member (58) is measured by the photomultiplier tube (60). In addition, Patent Document 1 describes a technique for arranging detection units (142a to 142f) in the depth direction and detecting them.
特許文献１に記載の構成では、スクレーパープレートを使用する構成における時間がかかる問題や測定可能な地点が限定される問題を解消可能であるが、光電子増倍管を使用しているため、検出ユニットの外径および深度方向の大きさが大きくなる問題があった。したがって、深度方向に検出ユニットを並べる構成では、深度方向で検出可能な間隔が、現状では１００ｍｍ間隔が限界であり、深度方向に対して細かい（解像度の高い）深度分布調査を行うことが困難である問題があった。特許文献１において、１つの検出ユニットが深度方向に移動可能な構成では解像度の高い深度分布調査が可能であるが、検出ユニットが移動と検出を繰り返す必要があり、解像度の高い測定を行おうとすると、測定作業全体の時間が長くなる問題がある。 Although the configuration described in Patent Document 1 can solve the problem that the configuration using the scraper plate takes a long time and the problem that the measurable points are limited, the detection unit is used because the photomultiplier is used. There was a problem that the size of the outer diameter and depth direction of the Therefore, in the configuration in which the detection units are arranged in the depth direction, the detectable distance in the depth direction is currently limited to 100 mm, and it is difficult to conduct a fine (high resolution) depth distribution survey in the depth direction. There was a problem. According to Patent Document 1, in a configuration in which one detection unit can move in the depth direction, it is possible to perform depth distribution investigation with high resolution, but it is necessary to repeat movement and detection for the detection unit. There is a problem that the time of the whole measurement work becomes long.
本発明は、光電子増倍管を使用する従来の構成に比べて、短時間且つ深度方向に細かい間隔で放射線源の深度分布を測定可能にすることを技術的課題とする。 The present invention has a technical object to make it possible to measure the depth distribution of a radiation source in a short time and at fine intervals in the depth direction as compared with the conventional configuration using a photomultiplier.
前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の放射線測定装置は、
土壌に対して挿入可能且つ一方向に沿って延びる中空の筒体と、
放射線源からの放射線を受けて、放射線に応じた電気信号に変換して放射線を検出する検出器であって、電子を増幅する部材を有さず、前記筒体の延びる方向に沿って間隔をあけて配置され且つ前記筒体の内部に収容された複数の前記検出器と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above technical problems, the radiation measurement apparatus of the invention according to claim 1 is
A hollow cylinder insertable into the soil and extending along one direction;
A detector that receives radiation from a radiation source and converts it into an electrical signal corresponding to the radiation to detect the radiation, and does not have a member that amplifies electrons, and has a distance along the extending direction of the cylinder. A plurality of the detectors disposed open and housed inside the cylinder;
It is characterized by having.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線測定装置において、
放射線源からの放射線を受けて発光するシンチレータと、前記シンチレータに隣接して配置され且つ前記シンチレータの発光を検出するフォトダイオードとを有する前記検出器、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the radiation measurement apparatus according to claim 1,
The detector comprising: a scintillator emitting light upon receiving radiation from a radiation source; and a photodiode disposed adjacent to the scintillator and detecting emission of the scintillator.
It is characterized by having.
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の放射線測定装置において、
前記各検出器からの検出結果に基づいて、前記放射線源の核種、位置、及び強度を特定する特定部、を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the radiation measurement apparatus according to claim 1 or 2,
It is characterized by having a specific part which specifies nuclide, a position, and intensity of the above-mentioned radiation source based on a detection result from each above-mentioned detector.
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の放射線測定装置において、
核種が既知の基準用の放射線源が、予め設定された深さに埋設された基準用の土壌に対して、前記筒体を挿入し、各検出器の検出結果を測定することで、前記各検出器の検出結果と、前記放射線源の核種、位置、及び強度とを学習し、学習結果に基づいて、前記放射線源の位置を特定する前記特定部と、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the radiation measurement apparatus according to claim 3.
The cylinder is inserted into the reference soil in which the reference radiation source whose nuclide is known is embedded at a preset depth, and the detection results of the respective detectors are measured. The identification unit that learns the detection result of the detector, the nuclide, the position, and the intensity of the radiation source, and identifies the position of the radiation source based on the learning result;
It is characterized by having.
請求項１に記載の発明によれば、放射線に応じた電気信号に変換して放射線を検出する検出器で検出し、電子を増幅する部材を有さず、光電子増倍管を使用する従来の構成に比べて、短時間且つ深度方向に細かい間隔で放射線源の深度分布を測定可能である。
請求項２に記載の発明によれば、シンチレータとフォトダイオードを有する検出器を有しており、検出器を小型化することができ、検出器同士の間隔を短くすることができる。
請求項３に記載の発明によれば、各検出器の検出結果を使用して高精度に放射線源の核種、位置、及び強度を特定可能である。
請求項４に記載の発明によれば、特定部が学習を行うことで、放射線源の核種、位置、及び強度の特定精度を向上させることが可能である。
According to the first aspect of the present invention, a conventional photomultiplier tube is used which does not have a member for amplifying electrons by converting it into an electric signal according to radiation and detecting the radiation by means of a detector. As compared with the configuration, the depth distribution of the radiation source can be measured in a short time and at fine intervals in the depth direction.
According to the second aspect of the present invention, the detector having the scintillator and the photodiode is provided, the detector can be miniaturized, and the distance between the detectors can be shortened.
According to the invention described in claim 3, the nuclide, position and intensity of the radiation source can be identified with high accuracy using the detection result of each detector.
According to the fourth aspect of the present invention, the identification unit performs learning to improve the identification accuracy of the nuclide, the position, and the intensity of the radiation source.
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, specific examples of the embodiment of the present invention (hereinafter referred to as examples) will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
In the following description using the drawings, illustration of members other than members necessary for the description is appropriately omitted for easy understanding.
図１は実施例１の放射線測定装置の全体説明図である。
図１において、実施例１の放射線測定装置１は、装置本体２を有する。装置本体２の内部には、処理部の一例として、図示しない制御回路や、バッテリ等が収容されている。装置本体２には、入力部材の一例としての電源ボタン３や測定開始用の入力ボタン４等が設けられている。また、装置本体２には、表示部の一例としてのディスプレイ６が設けられている。さらに、装置本体２には、接続端子７が設けられている。接続端子７には、接続ケーブル８を介して、検出部１１が接続されている。
なお、実施例１の放射線測定装置１は、筐体や制御回路、バッテリを有する専用の構成を例示したがこれに限定されない。例えば、市販のモバイルＰＣ（ノート型パソコン）を使用することも可能である。また、電源もバッテリに限定されず、可搬型の太陽光パネル等、電源として使用可能な任意の構成を採用可能である。
FIG. 1 is an entire explanatory view of a radiation measuring apparatus according to a first embodiment.
In FIG. 1, the radiation measurement apparatus 1 of the first embodiment has an apparatus main body 2. Inside the device body 2, as an example of the processing unit, a control circuit (not shown), a battery and the like are accommodated. The apparatus body 2 is provided with a power button 3 as an example of an input member, an input button 4 for starting measurement, and the like. Further, the device body 2 is provided with a display 6 as an example of a display unit. Further, the device body 2 is provided with a connection terminal 7. The detection unit 11 is connected to the connection terminal 7 via the connection cable 8.
In addition, although the radiation measurement apparatus 1 of Example 1 illustrated the structure for exclusive use which has a housing | casing, a control circuit, and a battery, it is not limited to this. For example, it is also possible to use a commercially available mobile PC (notebook type personal computer). Further, the power source is not limited to the battery, and any configuration that can be used as a power source, such as a portable solar panel, can be adopted.
図２は検出部の要部説明図である。
図１、図２において、検出部１１は、中空の筒体の一例としてのロッド１２を有する。実施例１のロッド１２は、一例として、１ｍｍ厚のステンレス製で、直径３０ｍｍ、長さ４３０ｍｍのものを使用しているが、長さは設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。また、ロッド１２は、放射線を遮蔽しない材料で構成することが可能であり、ステンレスに限定されず、例えば、アクリル等、任意の材料で構成することが可能である。したがって、土壌に対して、ドリル等で直径４０ｍｍ程度の穴を形成して、ロッド１２を挿入することが可能である。なお、土壌にロッド１２を挿入する場合には、ロッド１２の表面に放射性物質が付着することを抑制するために、ロッド１２をビニール袋等の放射線を透過可能な物体で覆った上で土壌に挿入することが望ましい。
FIG. 2 is an explanatory view of the main part of the detection unit.
In FIGS. 1 and 2, the detection unit 11 includes a rod 12 as an example of a hollow cylinder. The rod 12 of the first embodiment is, for example, 1 mm thick stainless steel having a diameter of 30 mm and a length of 430 mm, but the length can be arbitrarily changed in accordance with the design, specifications and the like. The rod 12 can be made of a material that does not shield radiation, and is not limited to stainless steel, and can be made of any material such as acrylic. Therefore, it is possible to insert the rod 12 by forming a hole of about 40 mm in diameter with a drill or the like in the soil. When the rod 12 is inserted into the soil, the rod 12 is covered with a radiation permeable object such as a plastic bag to prevent the radioactive substance from adhering to the surface of the rod 12, and It is desirable to insert.
図２において、ロッド１２の内部には、検出部本体１３が配置されている。実施例１の検出部本体１３は、ロッド１２の延びる方向（長手方向）に沿って間隔をあけて、複数の検出器１４（１４−１〜１４−２０）が配置されている。実施例１では、検出器１４は２０個配置されている。 In FIG. 2, a detection unit main body 13 is disposed inside the rod 12. A plurality of detectors 14 (14-1 to 14-20) are disposed at intervals along the extending direction (longitudinal direction) of the rod 12 in the detection unit main body 13 of the first embodiment. In the first embodiment, twenty detectors 14 are arranged.
図３は１つの検出器の説明図である。
図２、図３において、検出器１４は、放射線源からの放射線を受けて発光するシンチレータ１６と、シンチレータ１６に隣接して配置されてシンチレータ１６の発光を検出するフォトダイオード１７と、を有する。また、実施例１の検出器１４は、フォトダイオード１７に隣接して、制御回路１８が配置されている。
実施例１では、シンチレータ１６は、市販のＣｓＩ（Ｔｌ）：タリウム活性化ヨウ化セシウム製のシンチレータで構成されている。また、実施例１のシンチレータ１６は、１０ｍｍ角の立方体状に形成されている。なお、シンチレータ１６として、ＣｓＩ（Ｔｌ）に限定されず、例えば、希土類蛍光体（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）等の放射線を受けた場合に、発光する任意の部材を使用可能である。
FIG. 3 is an explanatory view of one detector.
In FIGS. 2 and 3, the detector 14 has a scintillator 16 that emits light upon receiving radiation from a radiation source, and a photodiode 17 that is disposed adjacent to the scintillator 16 to detect the emission of the scintillator 16. In the detector 14 of the first embodiment, a control circuit 18 is disposed adjacent to the photodiode 17.
In Example 1, the scintillator 16 is composed of a commercially available scintillator made of CsI (Tl): thallium activated cesium iodide. Moreover, the scintillator 16 of Example 1 is formed in a 10 mm square cube. The scintillator 16 is not limited to CsI (Tl), and any member that emits light when receiving radiation such as a rare earth phosphor (Gd 2 O 2 S: Tb) can be used, for example.
また、フォトダイオード１７は、シンチレータ１６との対向面が１０ｍｍ×１０ｍｍで構成されている。
制御回路１８は、装置本体２との間で、接続ケーブル８を介して情報の送受信が可能に構成されており、フォトダイオード１７の検知結果やフォトダイオード１７の制御信号等の送受信を行う。なお、フォトダイオード１７と制御回路１８とは、ロッド１２の長手方向に沿った長さは、１０ｍｍ程度で構成可能である。
In addition, the photodiode 17 is configured such that the surface facing the scintillator 16 is 10 mm × 10 mm.
The control circuit 18 is configured to be able to transmit and receive information with the device body 2 via the connection cable 8, and transmits and receives detection results of the photodiode 17 and control signals of the photodiode 17. The photodiode 17 and the control circuit 18 can be configured such that the length along the longitudinal direction of the rod 12 is about 10 mm.
実施例１では、各検出器１４−１〜１４−２０は隣接して配置されており、シンチレータ１６の間隔は、１０ｍｍ間隔（フォトダイオード１７と制御回路１８の厚み）に配置されている。
なお、検出器１４として、実施例１では、シンチレータ１６とフォトダイオード１７とを有する構成を例示したがこれに限定されない。例えば、放射線を検出可能な構成として、シンチレータ１６と発光を検出するＳｉＰＭ等の光半導体素子とを有する構成だけでなく、放射線を直接電気信号に変換して検出する直接変換型半導体検出器のみで構成することも可能である。直接変換型半導体検出器は、電圧が印加された状態のａ−ＳｅやＣｄＴｅ等の半導体を放射線が通過すると、放射線を受けた半導体の結晶に電子と正孔が生成され、印加されたバイアスに応じて電子等が流れることで、放射線を直接電気信号に変換して検出可能な検出器である。
In the first embodiment, the detectors 14-1 to 14-20 are disposed adjacent to each other, and the distance between the scintillators 16 is 10 mm (the thickness of the photodiode 17 and the control circuit 18).
In addition, although the structure which has the scintillator 16 and the photodiode 17 was illustrated in Example 1 as the detector 14, it is not limited to this. For example, not only a configuration having the scintillator 16 and an optical semiconductor element such as SiPM for detecting light emission as a configuration capable of detecting radiation, but also a direct conversion type semiconductor detector that directly converts radiation to an electrical signal and detects it. It is also possible to configure. In the direct conversion semiconductor detector, when radiation passes through a semiconductor such as a-Se or CdTe in a state in which a voltage is applied, electrons and holes are generated in the crystal of the semiconductor that has received the radiation, and the applied bias is generated. Accordingly, radiation is directly detected by converting radiation into an electrical signal by the flow of electrons or the like.
（実施例１の制御部の説明）
図４は実施例１の放射線測定装置の制御部が備えている各機能をブロック図で示した図である。
図４において、放射線測定装置１の制御部Ｃは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースＩ／Ｏを有する。また、制御部Ｃは、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ：リードオンリーメモリを有する。また、制御部Ｃは、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ：ランダムアクセスメモリを有する。また、制御部Ｃは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ：中央演算処理装置を有する。したがって、実施例１の制御部Ｃは、小型の情報処理装置、いわゆるマイクロコンピュータにより構成されている。よって、制御部Ｃは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
(Description of Control Unit of Embodiment 1)
FIG. 4 is a block diagram showing the functions of the control unit of the radiation measurement apparatus of the first embodiment.
In FIG. 4, the control unit C of the radiation measurement apparatus 1 has an input / output interface I / O that performs input / output of signals with the outside. Further, the control unit C has a ROM: read only memory in which a program for performing necessary processing, information, and the like are stored. In addition, the control unit C has a random access memory (RAM) for temporarily storing necessary data. Further, the control unit C includes a central processing unit (CPU) that performs processing according to a program stored in a ROM or the like. Therefore, the control unit C of the first embodiment is configured by a small information processing apparatus, a so-called microcomputer. Therefore, the control unit C can realize various functions by executing the program stored in the ROM or the like.
（制御部Ｃに接続された信号出力要素）
制御部Ｃは、各入力ボタン４や検出器１４（１４−１〜１４−２０）等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。
検出器１４は、シンチレータ１６での発光をフォトダイオード１７で検知した結果を制御部Ｃに出力する。
(Signal output element connected to control unit C)
The control unit C receives an output signal from a signal output element such as each input button 4 and the detectors 14 (14-1 to 14-20).
The detector 14 outputs the result of detection of light emission in the scintillator 16 by the photodiode 17 to the control unit C.
（制御部Ｃに接続された被制御要素）
制御部Ｃは、ディスプレイ６や各検出器１４（１４−１〜１４−２０）、その他の図示しない制御要素に接続されている。制御部Ｃは、被制御要素である入力ボタン４からは入力、ディスプレイ６へは出力、検出器１４へは入出力と各被制御要素への制御信号の入出力を行っている。
(Controlled element connected to control unit C)
The control unit C is connected to the display 6, the detectors 14 (14-1 to 14-20), and other control elements (not shown). The control unit C performs an input from the input button 4 which is a controlled element, an output to the display 6, and an input / output to the detector 14 and an input / output of a control signal to each controlled element.
（制御部Ｃの機能）
制御部Ｃは、前記信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。すなわち、制御部Ｃは次の機能を有している。
Ｃ１：特定部
特定部Ｃ１は、各検出器１４からの検出結果に基づいて、土壌中に含まれる放射線源の核種、位置、及び強度を特定する。実施例１の特定部Ｃ１は、学習部Ｃ１ａを有する。なお、実施例１の特定部Ｃ１は、人工知能（ＡＩ：Artificial Intelligence）により構成されている。
(Function of control unit C)
The control unit C has a function of executing processing according to an input signal from the signal output element and outputting a control signal to each control element. That is, the control unit C has the following functions.
C1: Identification Unit The identification unit C1 identifies the nuclide, the position, and the intensity of the radiation source contained in the soil based on the detection result from each of the detectors 14. The identifying unit C1 of the first embodiment has a learning unit C1a. The identifying unit C1 of the first embodiment is configured by artificial intelligence (AI).
図５は実施例１の特定部を構成するＡＩの一例の説明図である。
図５において、実施例１の特定部Ｃ１は、ＡＩの一例としての人工ニューラルネットワーク（ＡＮＮ：Artificial Neural Network）で構成可能である。したがって、一例として、入力層２１と、畳み込み層、プーリング層、正規化層、又は全結合層の少なくともいずれか一つを含む１層以上の中間層２２と、出力層２３とを有する多層型のパーセプトロンにより構成可能である。入力層２１には、検出器１４からの検出結果が入力され、学習部Ｃ１ａで学習された重み付けｗｉｊ＿ｋをもって中間層２２が順次演算され、出力層２３に結果が出力される。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of an AI configuring the identifying unit of the first embodiment.
In FIG. 5, the identifying unit C1 of the first embodiment can be configured by an artificial neural network (ANN) as an example of AI. Therefore, as an example, a multilayer type having an input layer 21, one or more intermediate layers 22 including at least one of a convolution layer, a pooling layer, a normalization layer, or a total bonding layer, and an output layer 23 It can be configured by perceptron. The detection result from the detector 14 is input to the input layer 21, the intermediate layer 22 is sequentially calculated with the weighting wij_k learned by the learning unit C1a, and the result is output to the output layer 23.
図５において、実施例１では、一例として、入力層２１は、各検出器１４−Ｎ（Ｎ＝１〜２０）のそれぞれの測定データをＭ個の入力値とした、Ｎ×Ｍ個のノードを有する。また、中間層２２は、畳み込み層２２ａ、プーリング層２２ｂ、正規化層２２ｃ、全結合層２２ｄとを有する。なお、図５では、畳み込み層２２ａとは、１層ずつしか図示していないが、複数層あっても構わない。そして、出力層２３として、放射線源の位置を推定するためのＮ個のノードと、放射線源の核種（番号）を推定するためのＣ個のノードと、放射線源の強度を推定するための１個のノードとを有する。 In FIG. 5, in the first embodiment, as an example, the input layer 21 includes N × M nodes in which measurement data of each of the detectors 14 -N (N = 1 to 20) is M input values. Have. The intermediate layer 22 also includes a convolution layer 22a, a pooling layer 22b, a normalization layer 22c, and a total bonding layer 22d. Although only one layer is shown in FIG. 5 for the convolutional layer 22a, a plurality of layers may be provided. And, as the output layer 23, N nodes for estimating the position of the radiation source, C nodes for estimating the nuclide (number) of the radiation source, and 1 for estimating the intensity of the radiation source Have a number of nodes.
図６は入力データの作成方法の一例の説明図である。
図６において、実施例１では、Ｍ個の測定チャンネル（エネルギー帯の数）を有する第１の検出器１４−１での測定データの縦軸の値（放射線検出数）を画素値に対応させたものを１列行分としている。そして、それを検出器１４−Ｎに対応してＮ行並べて、Ｎ×Ｍ画素の画像データを生成する。そして、これをＡＮＮへの入力データ（１個分）とする。
図５において、入力層２１の各ノードと畳み込み層２２ａの各ノードとの重み付けｗｉｊ＿１、畳み込み層２２ａの各ノードとプーリング層２２ｂの各ノードとの重み付けｗｉｊ＿２、プーリング層２２ｂの各ノードと正規化層２２ｃの各ノードとの重み付けｗｉｊ＿３、正規化層２２ｃの各ノードと全結合層２２ｄの各ノードとの重み付けｗｉｊ＿４、全結合層２２ｄの各ノードと出力層２３の各ノードとの重み付けｗｉｊ＿５を使用して順次計算することで、放射線源の位置、核種、強度を特定（推定）している。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of a method of creating input data.
In FIG. 6, in the first embodiment, the value (the number of detected radiations) of the vertical axis of the measurement data in the first detector 14-1 having M measurement channels (the number of energy bands) is made to correspond to the pixel value. Use one row and one column. Then, the image data of N × M pixels is generated by arranging N lines corresponding to the detector 14 -N. And let this be input data (one piece) to ANN.
In FIG. 5, weighting wij_1 between each node of the input layer 21 and each node of the convolutional layer 22a, weighting wij_2 between each node of the convolutional layer 22a and each node of the pooling layer 22b, each node of the pooling layer 22b and the normalization layer Using weighting wij_3 with each node of 22c, weighting wij_4 between each node of the normalization layer 22c and each node of the total coupling layer 22d, and weighting wij_5 between each node of the total coupling layer 22d and each node of the output layer 23 The position, nuclide and intensity of the radiation source are specified (estimated) by calculating sequentially.
図７は実施例１の学習部における放射線源の核種、位置、及び強度の学習方法の説明図である。
Ｃ１ａ：学習部
学習部Ｃ１ａは、核種が既知の基準用の放射線源２７が、予め設定された深さに埋設された基準用の土壌２６に対して、ロッド１２を挿入し、各検出器１４の検出結果を測定することで、各検出器１４の検出結果と、放射線源２７の核種、位置、及び強度とを学習する。図７において、実施例１の学習部Ｃ１ａは、一例として、予め放射能汚染がされていない土壌２６に対して、基準用の放射線源２７を、予め設定された深さ（例えば、１０番目の基準用の検出器１４−１０に対応する深さといった形）に埋設する。そして、基準用の土壌２６に掘られた穴２８に検出部１１を挿入して、各検出器１４−１〜１４−２０での検出結果を得る。そして、この測定を複数回行い、複数回の検出結果と、放射線源２７の埋設深さから、重み付けｗｉｊ＿ｋを更新（学習）していく。そして、放射線源２７の位置（深さや穴２８からの距離）や放射線源２７の核種、土壌の含水率、土壌の質（砂や岩、木片、鉱物を混ぜる等）を変えながら、測定と学習を繰り返す。したがって、放射線源２７の位置や核種等がさまざまな状況において、各検出器１４−１〜１４−２０でどのような検出結果が得られるか（どのようなふるまいをするか）を学習することが可能である。なお、基準の放射線源２７の数を複数個にして測定、学習をすることも可能である
FIG. 7 is an explanatory diagram of a learning method of the nuclide, the position, and the intensity of the radiation source in the learning unit of the first embodiment.
C1a: Learning part The learning part C1a inserts the rod 12 into the reference soil 26 in which the reference radiation source 27 having a known nuclide is embedded at a preset depth, and each detector 14 The detection result of each of the detectors 14 and the nuclide, position, and intensity of the radiation source 27 are learned by measuring the detection result of In FIG. 7, as an example, the learning unit C1a according to the first embodiment has a radiation source 27 for reference as a preset depth (for example, the tenth) for the soil 26 which has not been radioactively contaminated in advance. Embedded in the shape corresponding to the reference detector 14-10). And the detection part 11 is inserted in the hole 28 dug to the soil 26 for reference | standards, and the detection result in each detector 14-1-14-20 is obtained. Then, this measurement is performed multiple times, and the weighting wij_k is updated (learned) from the detection results of the multiple times and the embedding depth of the radiation source 27. And measurement and learning while changing the position of the radiation source 27 (depth and distance from the hole 28), the nuclide of the radiation source 27, the moisture content of the soil, the quality of the soil (mixing sand, rock, wood chips, minerals, etc.) repeat. Therefore, in various situations where the position of the radiation source 27, nuclide, and the like are different, learning what kind of detection result can be obtained by each of the detectors 14-1 to 14-20 (what kind of behavior is to be performed) It is possible. In addition, it is also possible to make the number of reference radiation sources 27 plural and to measure and learn.
すなわち、放射線は、放射線源２７が埋設された深さの検出器１４（例えば、１４−１０）だけが検出するのではなく、別の深さの検出器１４（１４−１〜１４−９，１４−１１〜１４−２０）でも検出される。よって、各検出器１４（１４−１〜１４−２０）の検出結果を総合することで、放射線源２７の核種、位置等が特定可能である。そして、学習結果（更新された重み付けｗｉｊ＿ｋ）に基づいて特定部Ｃ１は、放射能汚染の疑いのある現場において土壌中に含まれる放射線源の核種、位置、及び強度等を特定することが可能である。
なお、学習は、学習開始用の入力ボタン（図示せず）の入力がされた場合に開始され、各検出器１４−１〜１４−２０での測定の度に、放射線源２７の位置や核種等を入力ボタンで入力するように促す表示を行う。
That is, radiation is not detected only by the detector 14 (e.g., 14-10) at a depth at which the radiation source 27 is embedded, but another detector 14 (14-1 to 14-9, 14-11 to 14-20) are also detected. Therefore, the nuclide, the position, etc. of the radiation source 27 can be specified by integrating the detection results of the respective detectors 14 (14-1 to 14-20). Then, based on the learning result (updated weighting wij_k), the identification unit C1 can identify the nuclide, position, intensity, etc. of the radiation source contained in the soil at the site suspected of radioactive contamination. is there.
Note that learning is started when an input button (not shown) for starting learning is input, and the position of the radiation source 27 or nuclide is measured each time measurement is performed by each of the detectors 14-1 to 14-20. The display is displayed prompting you to input with the input button.
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の放射線測定装置１では、検出部１１の各検出器１４は、シンチレータ１６とフォトダイオード１７とを有している。従来構成の光電子増倍管を使用する場合は、前述のように、光電子増倍管の小型化が困難であり、ロッド１２の長手方向に対して、検出器の間隔は１００ｍｍ間隔が限界であった。これに対して、実施例１では、検出器１４を１０ｍｍ間隔で配置することが可能となる。そして、１０ｍｍ間隔で配置された２０個の検出器１４−１〜１４−２０で同時に測定を行うことが可能であり、解像度の高い測定を短時間で行うことが可能である。よって、実施例１の放射線測定装置１は、光電子増倍管を使用する特許文献１に記載の構成に比べて、短時間且つ深度方向に細かい間隔で放射線源の深度分布を測定することができる。
(Operation of Example 1)
In the radiation measurement apparatus 1 of the first embodiment having the above-described configuration, each detector 14 of the detection unit 11 has a scintillator 16 and a photodiode 17. When using the photomultiplier of the conventional configuration, as described above, it is difficult to miniaturize the photomultiplier, and the distance between the detectors in the longitudinal direction of the rod 12 is limited to 100 mm. The On the other hand, in the first embodiment, the detectors 14 can be arranged at intervals of 10 mm. And it is possible to measure simultaneously by 20 detectors 14-1 to 14-20 arranged at intervals of 10 mm, and it is possible to perform high resolution measurement in a short time. Therefore, the radiation measurement apparatus 1 according to the first embodiment can measure the depth distribution of the radiation source in a short time and at fine intervals in the depth direction, as compared with the configuration described in Patent Document 1 using the photomultiplier tube. .
また、特許文献１に記載の光電子増倍管を使用する構成では、光電子増倍管が大型化するため、光電子増倍管の大きな検出面に対応してシンチレータも大きくなる。よって、特許文献１の挿入ユニットの外径も大きくなる。したがって、土壌に掘る穴の径も大きくする必要があり、測定に手間がかかる問題もあった。これに対して、実施例１の放射線測定装置１は、フォトダイオード１７を使用して小型化されており、ロッド１２も小径化される。よって、土壌に掘る穴も小径のものですみ、測定の手間が軽減される。 Further, in the configuration using the photomultiplier described in Patent Document 1, the photomultiplier increases in size, so that the scintillator also becomes larger corresponding to the large detection surface of the photomultiplier. Therefore, the outer diameter of the insertion unit of Patent Document 1 also increases. Therefore, the diameter of the hole to be excavated in the soil also needs to be increased, and there is also a problem that it takes time for measurement. On the other hand, the radiation measurement apparatus 1 of the first embodiment is miniaturized using the photodiode 17, and the rod 12 is also miniaturized. Therefore, the hole to be excavated in the soil can be of a small diameter, and the time and effort of measurement can be reduced.
さらに、実施例１の放射線測定装置１は、ＡＩで学習した結果に基づいて放射線源の核種、位置、及び強度等を特定している。特許文献１に記載の構成では、できるだけ測定対象以外の放射線、例えば、宇宙線また天然放射性核種（カリウム−４０、ウランやトリウム系列核種群）などの影響を抑えるために、検出器を遮蔽部材で囲んだ上で遮蔽部材にスリットを形成する構成を採用している。これに対して、実施例１では、基準の放射線源２７を使用して学習を行う場合に遮蔽部材がない状態での各検出器１４−１〜１４−２０での測定結果で学習を行うため、現地における実際の測定時でも、遮蔽部材がない状態での測定結果から高精度に放射線源の特定を行うことが可能である。よって、遮蔽部材を設ける必要がなくなり、コストダウンを図れる。 Furthermore, the radiation measurement apparatus 1 according to the first embodiment identifies the nuclide, the position, the intensity and the like of the radiation source based on the result of learning by AI. In the configuration described in Patent Document 1, in order to suppress the influence of radiation other than that to be measured, such as cosmic rays and natural radionuclides (potassium-40, uranium and thorium series nuclide groups), etc. A configuration is adopted in which a slit is formed in the shielding member after being surrounded. On the other hand, in the first embodiment, when learning is performed using the reference radiation source 27, learning is performed based on the measurement results of each of the detectors 14-1 to 14-20 without the shielding member. Even in the actual measurement in the field, it is possible to specify the radiation source with high accuracy from the measurement result without the shielding member. Therefore, it is not necessary to provide a shielding member, and the cost can be reduced.
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ04）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、装置本体２と検出部１１とは有線接続とする構成を例示したがこれに限定されない。無線（例えば、ブルートゥース（登録商標）等）で接続する構成とすることも可能である。
(Modification example)
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is made in the range of the summary of this invention described in the claim. Is possible. Modifications (H01) to (H04) of the present invention are exemplified below.
(H01) In the above embodiment, the apparatus main body 2 and the detection unit 11 are illustrated as having a wired connection, but the present invention is not limited to this. It is also possible to connect by wireless (for example, Bluetooth (registered trademark) or the like).
（Ｈ02）前記実施例において、ＡＮＮを使用して学習し、放射線源の特定を行う構成とすることが望ましいが、これに限定されない。例えば、ＡＩの別の構成例である、知識ベースと推論エンジンからなるエキスパートシステムを用いて特定部を構成することも可能である。放射線源の位置や核種と、各検出器１４の測定結果との関係を、リスト状やルックアップテーブル状の参照データ（知識ベース）として記憶しておき、測定結果と参照データ（知識ベース）とを照らし合わせて放射線源の位置等を特定する構成が可能である。
（Ｈ03）前記実施例において、遮蔽部材を設けない構成とすることが望ましいが、設けることも可能である。
(H02) In the above embodiment, it is desirable to use an ANN to learn and identify a radiation source, but it is not limited thereto. For example, it is also possible to configure the identifying unit using an expert system consisting of a knowledge base and an inference engine, which is another configuration example of AI. The relationship between the position and nuclide of the radiation source and the measurement results of each detector 14 is stored as reference data (knowledge base) in the form of a list or look-up table, and the measurement results and reference data (knowledge base) It is possible to identify the position of the radiation source by comparing the
(H03) In the above-mentioned embodiment, although it is desirable not to provide a shielding member, it is also possible to provide.
（Ｈ04）前記実施例において、検出器１４の数は２０個の場合を例示したが、個数や間隔は任意に変更可能である。他にも、深さの浅い部分では検出器１４の間隔を狭くし、深い部分では検出器１４の間隔を広くする等の変更をすることも可能である。 (H04) In the above embodiment, the number of detectors 14 is 20, but the number and interval may be arbitrarily changed. In addition, it is also possible to make a change such as narrowing the distance between the detectors 14 in the shallow part and widening the distance between the detectors 14 in the deep part.
１…放射線測定装置、
１２…筒体（ロッド）、
１４…検出器、
１６…シンチレータ、
１７…フォトダイオード、
２６…基準用の土壌、
２７…基準用の放射線源、
Ｃ１…特定部、
Ｃ１ａ…学習部。
1 ... Radiation measurement device,
12 ... cylinder (rod),
14 ... detector,
16 ... scintillator,
17 ... photodiode,
26 ... Soil for standard,
27 ... Radiation source for reference,
C1 ... specific part,
C1a ... learning unit.
Claims (4)
放射線源からの放射線を受けて、放射線に応じた電気信号に変換して放射線を検出する検出器であって、電子を増幅する部材を有さず、前記筒体の延びる方向に沿って間隔をあけて配置され且つ前記筒体の内部に収容された複数の前記検出器と、
を備えたことを特徴とする放射線測定装置。 A hollow cylinder insertable into the soil and extending along one direction;
A detector that receives radiation from a radiation source and converts it into an electrical signal corresponding to the radiation to detect the radiation, and does not have a member that amplifies electrons, and has a distance along the extending direction of the cylinder. A plurality of the detectors disposed open and housed inside the cylinder;
A radiation measuring apparatus comprising:
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放射線測定装置。 The detector comprising: a scintillator emitting light upon receiving radiation from a radiation source; and a photodiode disposed adjacent to the scintillator and detecting emission of the scintillator.
The radiation measurement apparatus according to claim 1, comprising:
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の放射線測定装置。 The cylinder is inserted into the reference soil in which the reference radiation source whose nuclide is known is embedded at a preset depth, and the detection results of the respective detectors are measured. The identification unit that learns the detection result of the detector, the nuclide, the position, and the intensity of the radiation source, and identifies the position of the radiation source based on the learning result;
The radiation measuring apparatus according to claim 3, comprising:
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