JP2020101430A - 放射能可視化カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価でダイナミックレンジを拡大可能な放射能可視化カメラ装置を提供する。【解決手段】放射能可視化カメラ装置は、マルチコリメータと、複数のシンチレータと、複数の光検出素子を含む半導体光検出器と、ダイナミックレンジ拡大手段と、筐体とを備える。マルチコリメータは、平板状の遮蔽体であって、放射線の入射方向を制限するために、複数の透孔を形成してなるコリメータを配置する。複数のシンチレータは、複数のコリメータの夫々に対応して配置され、対応のコリメータによって制限された特定の視野の放射線量に比例して発光する。複数の光検出素子は、対応するシンチレータの背面に配置されて放射線量に比例した電気信号を個別に検出する。筐体は、複数のシンチレータと半導体光検出器を固定的に収納するとともに、複数のシンチレータの前面に、マルチコリメータとダイナミックレンジ拡大手段を位置決めして収納する。【選択図】図３

Description

この発明は、放射能可視化カメラ装置に関し、特に例えば平板状の形状をしたマルチコリメータを用いて空間線量率及び計測対象放射線源（ホットスポット）のダイナミックレンジを拡大できるようにした放射能可視化カメラ装置に関する。

東日本大震災による原子力発電所の事故を契機として、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の放射線の強度（分布放射能濃度分布）を高精度で迅速に検出できる機器が求められている。
一方、福島第一原発事故での原子炉の廃炉に向けた作業では、非常に高い空間線量率の下で、高濃度放射線源（ホットスポット）の特定が求められている。そのための簡便な方法として、放射能を可視化する装置(ガンマーカメラ)がある。

ホットスポット等の探索用に用いられる放射能検出又は放射能可視化法には、従来、ピンホールカメラ方式，コンプトン散乱方式及び符号化マスク方式（コーディットマスク方式；符号化開口方式ともいう）が広く知られている。
従来のピンホールカメラ方式の放射能検出器は特許文献１、コンプトン散乱方式の放射能検出器は特許文献２、符号化マスク方式は特許文献３が知られている。
その他の方式として、コリメータを用いた放射能検出器があり、特許文献４又は特許文献５が知られている。

特表２００８−５２３４０５号（図１，図２） 特開平０９ −１０１３７１号（図１，図３） 特開２０１５− ８７３８６号（図１，図５） 特開２００４− ８５２５０号（図１，図４） 特開２０１７− ２０８２０号（図１，図２）

特許文献１のピンホールカメラ方式および特許文献２のコンプトン散乱方式は、特許文献５の段落番号［０００５］に記載のような問題点がある。

特許文献３の符号化マスク方式は、特許文献５の段落番号［０００６］に記載のような問題点がある。

特許文献４のコリメータを用いた方式は、特許文献５の段落番号［０００７］に記載のような問題点がある。

特許文献５の放射能検出装置（いわゆるガンマーカメラ）は、球殻状の遮蔽体からなるマルチコリメータを用いているので、分厚い鉛板（例えば５ｃｍ〜１０ｃｍ）を削り加工して球殻状の遮蔽体を形成した後で複数の透孔を形成しているため、球殻状の遮蔽体の製造が容易でなく、高精度の孔開けが困難であり、製造コストが高価となる問題点がある。特に、球殻状のマルチコリメータは、肉厚の厚い板状の鉛板の表面と裏面を徐々に削って球殻状の形状に一品ずつ手作りで製作しなければならず、量産化に適さず、極めて高価となる問題がある。
また、特許文献５の球殻状のマルチコリメータは、空間線量率のダイナミックレンジが２桁〜２．５桁しかないので、広範囲（例えば５〜６桁）のダイナミックレンジを必要とする測定地域では使用できなかった。同様に、特許文献１〜４もダイナミックレンジが狭いという問題点があった。
例えば、原発事故地域以外の一般的な地域では、空間線量率（又は環境放射能）が０．１μＳｖ／ｈの周辺に対して、計測位置における放射線量が１０μＳｖ／ｈの空間線量を与えるホットスポットを検出できるように、ダイナミックレンジが２桁〜２．５桁の放射能可視化カメラ装置を用いて検出している。しかし、原発事故のあった地域では、空間線量率が１０ｍＳｖ／ｈに対して、放射能汚染している地域において検出したいホットスポットの計測位置における放射線量（又は計測対象放射線源の強度）が１００ｍＳｖ／ｈ〜１Ｓｖ／ｈ（又は１Ｂｑ／ｋｇ）であるので、より広範囲の５桁以上のダイナミックレンジを有する放射能可視化カメラ装置が望まれる。
ダイナミックレンジが小さければ、測定に供される条件に制限が加わり、多様な目的に対応するためにはダイナミックレンジの拡大の要求が強い。
さらに、放射能可視化カメラ装置（又はガンマーカメラ）は、画像の中での放射線量の低い部分と高い部分を鮮明に分離することが要求される。すなわち、放射線量の低い部分を信号のノイズＮとし、高い部分をホットスポットの信号Ｓとすれば、ＳＮ比の大きなものを設計する必要がある。信号Ｓを大きくするためには、ガンマー線の飛来方向のコリメータの開口径を大きくすることが求められるが、開口径を大きくするとコリメータからの浸み込みが大きくなり、ノイズＮを増大させることになる。一方、ノイズＮを小さくするには、遮蔽体の厚みを厚くすれば良いが、ガンマーカメラの重量が重くなり、持ち運びに適さず、遮蔽体の素材である鉛板が重量に比例して高額となる。そのため、相反する特性を最大限に活用してガンマーカメラを設計する必要があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、安価に製造でき、空間線量率やホットスポットの放射線量等の検出可能なダイナミックレンジを広範囲に変えることができる、放射能可視化カメラ装置を提供することである。

この発明の他の目的は、検出効率が高く、短時間でホットスポットを特定可能であって、空間線量率のダイナミックレンジが広範囲の測定地域でも有効に使用可能な、放射能可視化カメラ装置を提供することである。

第１の発明の放射能可視化カメラ装置は、平板状の形状に選ばれた遮蔽体からなるマルチコリメータと、複数のシンチレータと、半導体光検出器と、ダイナミックレンジ拡大手段と、筐体とを備える。
マルチコリメータは、放射線の入射方向を制限するために、遮蔽体の一方主面（背面又は表面）において所定の間隔を空けて、かつ遮蔽体の背面（又は裏面）より離れた中心点から放射線の飛来（又は到来）する測定面に向けて放射する方向に複数の筒状の透孔を形成することによって、複数のコリメータを配置して構成される。
複数のシンチレータは、飛来する放射線を可視光に変換するもので、平板状の遮蔽体の背面に各コリメータの透孔に対応して配置され、それぞれが対応するコリメータを通して入射する放射線の放射線量に比例して発光する。
半導体光検出器は、格子状に配置された複数の光検出素子（又は半導体光検出素子）を含み、各光検出素子が各シンチレータの背面におけるコリメータの夫々に対応する位置に位置決めされて配置されることにより、対応するコリメータによって制限された特定の視野の放射線量を各光検出素子によって個別に検出する。
ダイナミックレンジ拡大手段は、マルチコリメータに関連し、マルチコリメータによって測定可能な空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲のダイナミックレンジを拡大する。
筐体は、測定面を含む６面を囲み、半導体光検出器と複数のシンチレータを固定的に収納するとともに、複数のシンチレータの前面にマルチコリメータとダイナミックレンジ拡大手段を位置決めして収納する。

第１の発明によれば、安価に製造でき、空間線量率やホットスポットの放射線量等の検出可能なダイナミックレンジを広範囲で変えることができる、放射能可視化カメラ装置が得られる。
また、この発明の放射能可視化カメラ装置は、検出効率および検出精度が高く、１分程度の短時間でホットスポットを特定可能であって、安価に製作でき、コストパフォーマンスに優れた効果もある。

第２の発明の放射能可視化カメラ装置は、第１の発明において、ダイナミックレンジ拡大手段が放射能を透過し難い材質（種類は問わないが、例えば鉛等）からなる平板状の遮蔽板である。筐体は、マルチコリメータと複数のシンチレータの間に、平板状の遮蔽板を位置決めして着脱自在に収納する。

第２の発明によれば、空間線量率及びホットスポットの放射線量が比較的小さいときにはマルチコリメータのみで使用し、空間線量率及び放射線量が比較的大きいときにはマルチコリメータと複数のシンチレータの間に平板状の遮蔽板を挿入して筐体内に収納することにより、マルチコリメータ単独で測定するよりもダイナミックレンジを拡大して、広範囲のダイナミックレンジで放射能を測定することができる。

第３の発明の放射能可視化カメラ装置は、第２の発明において、筐体がマルチコリメータと複数のシンチレータの間に、その側面から平板状の遮蔽板を出し入れ自在なように遮蔽板を挿入可能な空間部を有し、当該遮蔽板を着脱自在に支持する支持部を含む。
ダイナミックレンジ拡大手段は、平板状の遮蔽板を筐体の側面から支持部に沿って空間部へ挿入することにより、空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲のダイナミックレンジを拡大するように働く。そのとき、平板状の遮蔽板が支持部によって筐体内で固定的に支持される。

第３の発明によれば、空間線量率及びホットスポットの放射線量が比較的小さいときにはダイナミックレンジ拡大手段の一例の遮蔽板を用いることなくマルチコリメータのみで測定し、空間線量率及びホットスポットの放射線量が比較的に大きいときにはマルチコリメータと複数のシンチレータの間に平板状の遮蔽板を挿入して、マルチコリメータの厚みを実質的に厚くした状態で測定することができ、マルチコリメータ単独で測定するよりもダイナミックレンジを拡大して、広範囲のダイナミックレンジで放射能を測定することができる。

第４の発明の放射能可視化カメラ装置は、第１の発明において、マルチコリメータは複数のコリメータの透孔の形成位置が共通しかつ厚みの異なる遮蔽体を複数個準備される。
ダイナミックレンジ拡大手段は、複数のマルチコリメータのうち、測定地点における空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲に応じて、適当な厚みの１つのマルチコリメータを選択して筐体に装着することによって、空間線量率のダイナミックレンジを変化させる。筐体は、複数のシンチレータの前面に、適当な厚みのマルチコリメータを位置決めして収納する。

第４の発明によれば、空間線量率及びホットスポットの放射線量が比較的大きいときには厚みの厚いマルチコリメータを筐体内に収納し、空間線量率及びホットスポットの放射線量が比較的小さいときには厚みの薄いマルチコリメータを筐体内に収納して放射能を測定しているので、１種類のマルチコリメータ単独で測定するよりもダイナミックレンジを拡大して、広範囲のダイナミックレンジで放射能を測定することができる。

第５の発明の放射能可視化カメラ装置は、第１の発明において、マルチコリメータは、少なくとも、遮蔽体が第１の厚みを有する第１のマルチコリメータと、第２の厚みを有する第２のマルチコリメータとを含む。第１のマルチコリメータおよび第２のマルチコリメータには、透孔の配置位置と開口径が共通するように複数のコリメータが形成される。
ダイナミックレンジ拡大手段は、第１のマルチコリメータの一辺に第２のマルチコリメータの一辺を隣接させて、第１のマルチコリメータと第２のマルチコリメータを一体化して構成される。
筐体は、半導体光検出器と複数のシンチレータとを固定的に収納し、複数のシンチレータの前面にダイナミックレンジ拡大手段の遮蔽体を摺動（又はスライド）自在に支持する。
それによって、測定地点における空間線量率及びホットスポットの放射線量に応じて適切な厚みのマルチコリメータを選択して、筐体内の複数のシンチレータの前面に位置決めして使用される。

第５の発明によれば、ダイナミックレンジ拡大手段を摺動させて、第１のマルチコリメータ又は第２のマルチコリメータを複数のシンチレータの前面に位置決めすることにより、１種類の厚みのマルチコリメータ単独で測定するよりもダイナミックレンジを拡大して、広範囲のダイナミックレンジで放射線量を測定することができる。

第６の発明の放射能可視化カメラ装置は、第１の発明ないし第３の発明において、マルチコリメータは、複数のコリメータの透孔の形成位置が共通し、かつ厚みと開口径が異なる遮蔽体が複数個準備される。
ダイナミックレンジ拡大手段は、複数のマルチコリメータのうち、測定地点における空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲に応じて適当な厚みでありかつ適当な開口径のコリメータを形成した１つのマルチコリメータを選択して前記筐体に装着することによって、空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲のダイナミックレンジを変化させることを特徴とする。

第６の発明によれば、複数のマルチコリメータのうち、適当な厚みでありかつ適当な開口径のコリメータを形成した１つのマルチコリメータを選択して使用することにより、第１の発明ないし第３の発明よりもさらにダイナミックレンジを拡大することができる。

第７の発明の放射能可視化カメラ装置は、第１の発明ないし第５の発明において、マルチコリメータに含まれる各コリメータは透孔の開口径が遮蔽体の平面上の中心点に近いコリメータよりも外側のコリメータを大きくなるように形成されることを特徴とする。

第７の発明によれば、各コリメータが中心点又は中心点に近い位置か外側の位置かによってホットスポットまでの距離が変化するが、距離補正をすることなく検出精度を高くすることができる。

この発明によれば、空間線量率やホットスポットの放射線量のダイナミックレンジを広範囲で変えることができる、放射能可視化カメラ装置が得られる。

この発明の一実施例の放射能可視化カメラ装置の外観図である。 この発明の一実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるガンマーカメラの原理を示す断面図である。 この発明の一実施例の放射能可視化カメラ装置の断面図である。 この発明の他の実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるガンマーカメラの原理を示す断面図である。 この発明の他の実施例の放射能可視化カメラ装置の断面図である。 マルチコリメータのその他の例を示す断面図である。 この発明のその他の実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるマルチコリメータの断面図である。 この発明のさらにその他の実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるマルチコリメータの断面図である。 この発明の一実施例の放射能可視化カメラ装置のブロック図である。

（実施例１）
図１はこの発明の一実施例の放射能可視化カメラ装置１０の外観図である。特に、図１（ａ）は放射能可視化カメラ装置１０を正面から見た斜視図、図１（ｂ）は背面から見た斜視図を示す。
図１において、放射能可視化カメラ装置１０は、６面のうちの１面だけを開口部とした箱状の筐体（又はハウジング）１１を含み、筐体１１内に、後述の図２に示すガンマーカメラ２０が開口部から外側の測定方向（図１（ａ）の正面）を向くように収納して構成される。開口部の前面には、蓋部材１２が装着される。この蓋部材１２の表面が放射線の飛来（又は到来）する測定面となる。また、筐体１１の上面には、持ち運び用の把持部（取っ手）１３が装着される。

蓋部材１２の略中央部には、放射能（又は放射線）を測定する周囲環境や景色を写真撮影する際に、周囲環境の画像を筐体１１内部に取り込むためのカメラ透視用の開口部（又は孔）１４が形成される。
また、筐体１１の内部には、半導体光検出器（図２に示す２４）によって検出された放射線の飛来する方向別のエネルギーと強度を測定処理するための回路基板（図示せず）がガンマーカメラ２０の裏側に収納される。

さらに、放射能可視化カメラ装置１０は、筐体１１の側面に、測定結果を表示するための液晶表示器１５を折畳み自在及び／又は回動自在に装着している。液晶表示器１５は、後述の図９に示すブロック図による処理結果の画像を表示するものである。
必要に応じて、放射能可視化カメラ装置１０は、筐体１１内にＧＰＳ情報検出部（図９に示す７１）および距離計（図９に示す７２）を収納する。

図２はこの発明の一実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるガンマーカメラの原理を示す断面図である。特に、図２（ａ）は板厚の厚い厚みｔ３のマルチコリメータ２１Ａを用いた状態におけるガンマーカメラ２０の断面を示し、図２（ｂ）は中程度の厚みｔ２のマルチコリメータ２１Ｂの断面を示し、図２（ｃ）は薄い厚みｔ１のマルチコリメータ２１Ｃの断面を示す。
放射能可視化カメラ装置１０は、筐体１１内に図２に示すガンマーカメラ２０を収納して構成される。ガンマーカメラ２０は、平板状の遮蔽体からなるマルチコリメータ２１Ａ（又は２１Ｂ，２１Ｃ）と、複数のシンチレータ２３（２３ａ〜２３ｅ）と、半導体光検出器（以下、「光検出器」と略称することもある）２４と、ダイナミックレンジ拡大手段とから構成される。

マルチコリメータ２１Ａは、平板状の形状に選ばれた鉛板等の遮蔽体からなり、放射線源から到来する放射線の入射方向を制限し又は特定するために、遮蔽体に複数の筒状の透孔（又は開口部）を形成することによって、縦横に複数のコリメータ２２をマトリクス状に配置して構成される。但し、図示では断面図（横一列に配列した図）で示しているので、複数のコリメータ２２を位置によって区別する場合に、符号２２ａ〜２２ｅ（数字２２の後に英小文字ａ〜ｅ）を付して示す。なお、各コリメータの位置を区別しないで複数のコリメータを総称する場合は符号２２で表すものとする。

具体的には、マルチコリメータ２１Ａは、平板状部（図示の上面）の形状が平面から見て例えば略正方形の遮蔽体であって、厚みがｔ３に選ばれる。また、マルチコリメータ２１Ａは、放射線源（ＲＳ）から飛来する放射線の入射方向を制限するために、遮蔽体に複数のコリメータ２２（２２ａ〜２２ｅ）を放射状に形成し配置している。すなわち、複数のコリメータ２２ａ〜２２ｅは、遮蔽体の一方主面（背面又は表面）において所定間隔を空けて、かつ遮蔽体の背面（図２では下側の裏面）より離れた中心点Ｐから放射線の飛来する測定面（図２の上側の面であり、図１の蓋部材１２の表面）に向けて放射する方向（図２（ａ）の一点鎖線で示す方向）に複数の筒状の透孔を形成することによって、所定間隔で配置される。ここで、所定間隔とは、所定の角度間隔と、所定の距離間隔の何れも含む意味である。
換言すると、マルチコリメータ２１Ａは、遮蔽体の一方主面（例えば背面）の縦横に所定の角度間隔及び／又は距離間隔を空けて、しかも中心点Ｐから測定面に向けて放射する方向に向けて、複数のコリメータ２２（２２ａ〜２２ｅ）を形成している。これらの複数のコリメータ２２ａ〜２２ｅの開口径は、この実施例では配置位置に係わらず、一定の開口径ｄ（例えば１〜１０ｍｍφの何れか）に選ばれる。

図２の例では、マルチコリメータ２１Ａの全体の開口角を６０度とし、平板状の遮蔽体の一辺の方向に沿って５個の透孔を形成することによって、中央のコリメータ２２ｃを中心として左右に一定角度φ（１５度）ずつ傾斜させて、コリメータ２２ｂ，２２ｄとコリメータ２２ａ，２２ｅの５個を形成した例を示す。
なお、図２では、断面図で示しているので、横方向に５個のコリメータ２２ａ〜２２ｅを形成した場合を示すが、実際には奥行（上面から見て縦）方向にも５個ずつ形成されるので、縦横に５×５個（合計２５個）形成されることになる。
換言すれば、図２に示すように、縦横に５×５個ずつ配置する場合において、マルチコリメータ２１Ａの全体の開口角を６０度とすれば、コリメータ２２ａ〜２２ｅのうちの隣接するコリメータ（２２ａと２２ｂ間，２２ｂと２２ｃ間，２２ｃと２２ｄ間，２２ｄと２２ｅ間）の角度φが一定角度の１５度に選ばれる。

また、マルチコリメータ（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）の遮蔽体の板厚は、周囲からのバックグラウンドとして飛来する放射線量（又は空間線量率）を一定レベルに低減させることのできる厚みとなるように、使用する地域又は環境に応じて、適度の厚みに選ばれる。
そして、図２の実施例では、本願発明の放射能可視化カメラ装置１０の使用環境に応じて適当なダイナミックレンジを選択可能なように、図２（ａ）に示すマルチコリメータ２１Ａだけでなく、遮蔽体の板厚の厚みの異なる複数種類（例えばｔ１〜ｔ３の３種類）のマルチコリメータ２１Ｂ（図２（ｂ）参照）と、マルチコリメータ２１Ｃ（図２（ｃ）参照）を準備する。ここで、３種類のマルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの厚みの関係は、マルチコリメータ２１Ａが一番厚いｔ３，マルチコリメータ２１Ｂが中程度の厚みｔ２、マルチコリメータ２１Ｃが一番薄い厚みｔ１であり、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３に選ばれる。

ここで、マルチコリメータを透過する放射線量は、遮蔽体である鉛板の厚さとエネルギーに関係することが知られている。例えば、出願人が関心を持つガンマーカメラでは、関心のあるエネルギーがＣｓ１３７から放出される約６００ｋｅＶであり、遮蔽体として厚さ５ｃｍの鉛板を用いると、透過率が約６％（６／１００）である。厚さを２倍の１０ｃｍにすると、０．３６％（３６／１０００）となり、殆どのγ線を遮蔽できる。
実際には、マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの重量（及び／又は価格）と遮蔽効果とのバランスを考慮して、マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの厚みｔ１〜ｔ３は１０ｍｍ〜２５ｍｍの何れか３段階（例えば、ｔ１＝１５ｍｍ，ｔ２＝２０ｍｍ，ｔ３＝２５ｍｍ等）に選んでいる。

すなわち、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施例では、ダイナミックレンジ拡大手段が、遮蔽体の板厚の厚みの異なる複数種類（例えば３種類）のマルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを準備し、そのうちの使用環境に応じて適切な厚みの何れか１つのマルチコリメータを選択して装着することによって、放射能可視化カメラ装置１０を構成するものである。
そして、一番厚い厚みｔ３のマルチコリメータ２１Ａはホットスポットの放射線量が比較的多い測定地域で使用され、一番薄い厚みｔ１のマルチコリメータ２１Ｃはホットスポットの放射線量が比較的少ない測定地域で使用される。マルチコリメータ２１Ｂはホットスポットの放射線量が中程度の測定地域で使用される。

マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは厚みが異なる（ｔ３＞ｔ２＞ｔ１）だけで、複数のコリメータ２２（２２ａ〜２２ｅ）を形成する場合の所定間隔（所定の角度間隔φ又は距離間隔Ｌ）はマルチコリメータ２１Ｂ，２１Ｃのコリメータ２２とマルチコリメータ２１Ａのコリメータ２２とが同じ条件に選ばれる。その場合、複数のコリメータ２２（２２ａ〜２２ｅ）を形成する所定間隔は、所定の角度間隔φの場合であれば遮蔽体の厚みｔ１〜ｔ３が異なっても同じ距離間隔で複数のコリメータ２２を配置できる。
しかし、所定の距離間隔Ｌについては、遮蔽体の厚みｔ１〜ｔ３が異なれば遮蔽体の測定面（表面）の距離間隔が相違するので、遮蔽体の背面側で所定間隔に選べば良い。換言すれば、マルチコリメータ２１Ｂ，２１Ｃは、マルチコリメータ２１Ａの背面からの厚みがｔ２，ｔ１となるように、複数のコリメータ２２（２２ａ〜２２ｃ）を形成する必要がある。

マルチコリメータ２１Ａ（又は２１Ｂ，２１Ｃ）の背面（図２（ａ）の下面）には、各コリメータ２２（２２ａ〜２２ｅと、図示していない奥行方向のものも含む。以下同じ。）に対応して、シンチレータ２３（２３ａ〜２３ｅと、図示していない奥行方向のものも含む。以下同じ。）が配置される。シンチレータ２３は、対応するコリメータ２２によって特定された方向から入射する放射線量に比例した光量の光を発生するものであってその種類を問わないが、例えばＣｓｌの結晶、すなわちタリウム活性化ヨウ化セシウム単結晶シンチレータ等が用いられる。

シンチレータ２３の背面（下面）には、光検出器２４が配置される。光検出器２４は、基板２４０の上に、シンチレータ２３に対応して光検出素子（又は半導体光検出素子）２４ａ〜２４ｅを実装したものである。図示を省略している、奥行き方向のシンチレータ２３に対応する光検出素子も実装される。この光検出素子２４ａ〜２４ｅは、例えばＭＰＰＣ（マルチ・ピクセル・フォトン・カウンタ）が用いられる。
なお、単一の光検出素子を基板上に格子状に配置して使用するのに代えて、１枚の大きな半導体ウエハに光検出素子を格子状に配置した半導体光検出器を用いてもよい。

上述のように、この実施例の放射能可視化カメラ装置１０のガンマーカメラ２０は、
マルチコリメータ２１Ａ（又は２１Ｂ若しくは２１Ｃ）の背面の中心点Ｐから遮蔽体の縦横（図示では奥行と横）に所定の角度間隔（例えば１５度のような等間隔でも良いが、目的に応じて計算された個々の間隔でもよい）で放射する方向に、光検出器２４に含まれる光検出素子（図２（ａ）の例では２４ａ〜２４ｅ）とシンチレータ２３（図２（ａ）の例では２３ａ〜２３ｅ）とコリメータ２２（図２（ａ）の例では２２ａ〜２２ｅ）を直線状に配置して構成され、実際には奥行方向にもこれらの各部品又は部材が配置されて構成されることになる。

図３はこの発明の一実施例の放射能可視化カメラ装置の断面図である。この実施例の放射能可視化カメラ装置１０は、図１に示す筐体１１の内部に、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すガンマーカメラ２０を収納して構成される。
次に、図２及び図３を参照して、放射能可視化カメラ装置１０の具体的な構成と取付構造を説明する。

筐体１１内の底面の所定の取付位置に、取付具２７１，２７２，２７３，２７４が溶接等で固定的に装着される。取付具２７１，２７２には、例えば雌ネジ（又はネジ孔）等が形成さていて、光検出器２４がネジ等で固定的に取り付けられる。取付具２７３，２７４には、複数のシンチレータ２３を所定の配置関係で保持しているシンチレータ保持部材２６がネジ等で固定的に取り付けられる。ここで、シンチレータ保持部材２６は、厚い板状の樹脂材料からなり、複数のシンチレータ２３を所定の位置及び角度で保持するように孔開けされていて、当該孔に対応するシンチレータ２３を差し込んで接着剤を充填することにより、複数のシンチレータ２３を固定的に保持している。
そして、シンチレータ保持具２６は、角又は外側辺（図示の左右端）の近傍に貫通孔を形成しておき、上部からネジ等で取付具２７３，２７４にネジ止め等がされる。
なお、取付具２７１，２７２に対する光検出器２４の取付や、取付具２７３，２７４に対するシンチレータ保持部材２６の取付けは、ネジ止めに限らず、接着剤で接着する方法でもよい。

筐体１１の内部側壁には、マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂまたは２１Ｃを支持するための支持部材２８１，２８２が溶接等によって装着される。支持部材２８１，２８２の上片には、雌ネジが形成される。マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂまたは２１Ｃには、支持部材２８１，２８２の上片の雌ネジの形成位置に対応して、ネジを挿入するための貫通孔が形成される。
そして、この放射能可視化カメラ装置１０の使用に際しては、使用環境における空間線量率及び／又はホットスポットの放射線量等を考慮して、マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂまたは２１Ｃのうちの適当な厚さの１つを選択して、筐体１１の上部から挿入した後、当該マルチコリメータがネジ止めされる。

その後、放射線を透過する材料（アルミニウムや鉄板等）からなる蓋部材１２が筐体１１の上部から被せられて、当該蓋部材１２が筐体１１の側面にネジ止め等がされる。この蓋部材１２には、開口部１４の内側に撮影カメラ（例えば、ＣＣＤセンサとレンズ等からなるカメラ）２５が予め装着されている。ここで、検出対象となる放射線は、鉛等の材料からなる遮蔽体を通し難いが、ＣＣＤや蓋部材１２のような鉛以外の物質を通す性質を有するため、ガンマーカメラ２０（又はマルチコリメータ２１Ａ）の前面に撮影カメラ２４を配置したり、蓋部材１２で開口部１４を蓋しても、飛来する放射線のエネルギー及び強度を検出する上で何ら支障がない。

上述のように、平板状の遮蔽体に複数のコリメータ２２を形成することによってマルチコリメータ２１Ａ〜２１Ｃを構成すれば、筒状の透孔の孔開け位置の計算や角度の決定が容易となり、設計や製造が容易となり、特許文献５の球殻状のマルチコリメータを用いてダイナミックレンジを拡大するために厚みの異なるマルチコリメータを同じ数だけ製造する場合に比べて１／５程度安価に製造できる利点がある。しかも、マルチコリメータの重量を球殻状のものに比べて大幅に軽減できる利点もある。マルチコリメータの軽量化は、放射能可視化カメラ装置１０をドローン等に搭載して使用する場合に非常に有利となる。

表１は、実施例１の放射能可視化カメラ装置１０において、マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの厚さ別に、開口径を１０ｍｍφにした場合と３．３ｍｍφにした場合の計測可能な範囲の計測値に基づく計算結果である。

次に、図１〜図３の実施例のように放射能可視化カメラ装置１０を構成することによって、ダイナミックレンジを５〜６桁に拡大できる理由を説明する。
発明者らが用いているガンマーカメラ（開口径１０ｍｍφ，厚さ２０ｍｍ）では、放射線源から１ｍの位置において１μＳｖ/ｈ相当の信号を受けるとき、得られるガンマー線の量は約４ｃｐｓである。このときのバックグランドの計測値は約１ｃｐｓである。４ｃｐｓの強度で１μＳｖ/ｈ相当の線源と認識する。数え落とし補正の要らない強度の最大値は、４×１０^３ｃｐｓであることより、最大計数値は１０００μ（すなわち１ｍ）Ｓｖ／ｈとなる。最小計数は計測時間によるが、１０秒の計測の場合に約1μＳｖ／ｈとなることより、結果として測定可能範囲は1μＳｖ／ｈ〜１ｍＳｖ／ｈとなる。
実計測のデータからマルチコリメータの厚さを変えた場合の測定可能範囲を表1に示す。マルチコリメータの厚さｔを小さく（ｔ１）すると、低線量領域の測定には有利であるが、信号量が少ないことより、精度は低下する。これに対してマルチコリメータの厚さを厚く（ｔ３）すると、吸収成分が増大し、見かけ上の測定可能範囲は高線量側に移動する。
しかし、これでは６桁のダイナミックレンジを確保できない。そこで、後述の図６を参照して説明する開口径を異ならせたマルチコリメータと、図２及び図３の実施例を組み合わせた実施例３において詳述するように、コリメータの開口径を小さくすることにより、ダイナミックレンジを1桁拡大できる。ここではコリメータの開口径を１０ｍｍφから３．３ｍｍφに変更（開口径の面積を１／１０に変更）することにより、ダイナミックレンジを１桁拡大して、結果として６桁のダイナミックレンジを達成することができる。なお、コリメータの開口径を小さくすることは、大線量には有効であるが、低線量では無意味である。

なお、図２の原理図では、平板状の遮蔽体に縦横に５×５個の合計２５個のコリメータ２２を形成した場合を示すが、これに限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。
例えば、コリメータ２２の数は、１回に測定可能な角度範囲（結果的には面積）が狭くても良い場合であれば４×４個（＝１６個）形成してもよく、これより広い角度範囲を検出したい場合は６×６個（＝３６個）又は６×５個（＝３０個）若しくはそれ以上の数だけ形成してもよい。要するに、１回の測定範囲との関係で適当な数に選ばれ、縦横に配置するコリメータ２２の数と開口径ｄによって、一定角度φが決まることになる。
但し、コリメータの形成に際しては、放射方向の中心点Ｐから測定面に向けて放射する方向に傾斜しているので、隣接するコリメータ同士（例えば２２ａと２２ｂ、２２ｄと２２ｅ）が重ならないように配置し形成する必要がある
また、複数のコリメータ２２となる透孔は、円筒状に形成する場合であれば、ドリルで孔開けすれば良いので、製造が容易となる。しかし、コリメータ２２の透孔を四角柱や他の形状に形成する等、各種変形した形状でもよいことは勿論である。

（実施例２）
図４はこの発明の他の実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるガンマーカメラ３０の原理を示す断面図である。
この実施例のガンマーカメラ３０は、シンチレータ２３及び光検出器２４が図２（ａ）と同様に構成されるが、遮蔽体の厚みの厚い図２（ａ）のマルチコリメータ２１Ａに代えて、厚みの薄いマルチコリメータ３１を用いるとともに、マルチコリメータ３１とシンチレータ２３の間に遮蔽板３３を挿入可能な空間部１７を形成し、空間部１７に厚みの薄い（厚みｔ０の）遮蔽板３３を着脱（又は挿脱）できるように構成したものである。すなわち、この実施例では、ダイナミックレンジ拡大手段が、厚みの薄い遮蔽板３３と、空間部１７とを含み、遮蔽板３３が空間部１７に着脱（又は挿脱）自在となるように構成したものである。

より具体的には、マルチコリメータ３１は、板厚が中程度のｔ２又はそれよりも薄いｔ１の遮蔽体からなり、複数のコリメータ３２（図示では断面図なので、３２ａ〜３２ｅのみを示す）が形成される。複数のコリメータ３２（３２ａ〜３２ｅ）は、遮蔽体の一方主面（例えば背面）において所定間隔（角度間隔又は距離間隔）を空けて、かつ遮蔽体の背面（図４では下側の裏面）より離れた中心点Ｐから放射線の飛来する測定面（図４の上側の面）に向けて放射する方向（図４の一点鎖線で示す方向）に複数の筒状の透孔を形成したものである。それによって、複数のコリメータ３２（３２ａ〜３２ｅ）が所定間隔で配置される。
但し、シンチレータ２３と光検出器２４が図２（ａ）と同様の形状および位置に配置されるが、マルチコリメータ３１とシンチレータ２３の間に遮蔽板３３を着脱自在（又は挿入・取出し可能）なように空間部１７を設ける必要がある。そのため、複数のコリメータ３２の形成位置が図２（ｂ）（ｃ）のマルチコリメータ２１Ｂ，２１Ｃと比べて次のように異なる。すなわち、遮蔽体の厚みが同じで、図２（ａ）に示すマルチコリメータ２１Ａの測定面（表面）から厚みｔ２又は厚みｔ１の位置でその下方部分を切り取った、残りの上部部分と同様の形状及びコリメータ２２の配置位置になる。

図５はこの発明の他の実施例の放射能可視化カメラ装置の断面図である。この実施例の放射能可視化カメラ装置１０Ａは、図１に示す筐体１１内に、図４のガンマーカメラ３０を収納して構成される。
具体的には、筐体１１の内側壁面には、シンチレータ２３の上端部よりも若干上部位置に、遮蔽板３３を収納して支持するための支持部材２８３，２８４が取付けられる。支持部材２８３，２８４よりも上部であって、遮蔽板３３の厚みｔ０より若干上部の位置の筐体１１の内側壁面には、ガンマーカメラ３０を支持するための支持部材２８１，２８２が取付けられる。この支持部材２８１，２８２と支持部材２８３，２８４とによって囲まれる空間が空間部１７となる。
また、空間部１７の位置する筐体１１の側壁には、遮蔽板３３の側面形状よりも若干大きな形状の開口部１６（図１（ｂ）参照）が形成される（図５では手前側の面に形成される）。そして、遮蔽板３３が開口部１６を通して空間部１７に挿入される。
その他の部分の構成は、図３の実施例と同様に構成されるので、同一部分は同一符号で示し、説明を省略する。

次に、図４及び図５を参照して、放射能可視化カメラ装置１０Ａを用いて放射能を検出し測定する場合を説明する。
空間放射線量やホットスポットの放射線量が比較的小さな測定地域の場合は、遮蔽板３３を空間部１７に挿入しない状態で使用する。この場合、空間部１７には遮蔽板３３を装着していないので、各コリメータ３２の向いている方向から飛来する放射線がマルチコリメータ３１の複数のコリメータ３２によって収束されて、減衰されることなくそのまま通過してシンチレータ２３へ導かれ、光検出器２４の対応する光検出素子によって検出される。このようにしてホットスポットからの放射能が検出される。
また、各コリメータ３２の向いている方向以外の方向から飛来する空間放射能は、マルチコリメータ３１の遮蔽体部分によって減衰されて、シンチレータ２３を介して光検出器２４の各光検出素子によって検出される。この場合の空間放射能は、放射線強度が低く、バックグラウンドとして検出されることになる。

一方、空間放射線量やホットスポットの放射線量が比較的大きな測定地域の場合は、遮蔽板３３を空間部１７に挿入して使用する。この場合、遮蔽板３３が空間部１７に装着された状態なので、蓋部材１２の向いている測定面に飛来する放射線はマルチコリメータ３１と遮蔽板３３の両方で遮蔽されることになる。
すなわち、ガンマーカメラ３０は、マルチコリメータ３１と遮蔽板３３の二層で放射線を遮蔽する構造となる。そのため、各コリメータ３２の向いている方向から飛来する放射線は、遮蔽板３３だけで遮蔽されて減衰される。また、各コリメータ３２の向いている方向以外の方向から飛来する放射線は、マルチコリメータ３１と遮蔽板３３の両方で遮蔽されて減衰される。

従って、遮蔽板３３を装着したとき、各コリメータ３２（３２ａ〜３２ｅ）の向いている方向（図４の一点鎖線で示す方向）から飛来する放射線は、コリメータ３２によって減衰されることなくそのまま進むが、遮蔽板３３の厚みｔ０に相関して減衰されるので、ダイナミックレンジを大きく拡大した状態で放射能を検出することになる。このときに検出される放射線量は、図２（ａ）のマルチコリメータ２１Ａを用いたガンマーカメラ２０に比べて、コリメータ３２の開口径が同じであっても、遮蔽板３３によって減衰される放射線量が大きいので、光検出器２４の光検出素子に与えるダメージを大幅に軽減できる。

図４及び図５の実施例によれば、図２及び図３の実施例に比べて次の利点がある。すなわち、１つのマルチコリメータ３１と１枚の遮蔽板３３だけで良いので、複数のマルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを作る必要がなく、マルチコリメータの数が少なくて済み、一層安価に製造できる。例えば、球殻状のマルチコリメータを複数個用いてダイナミックレンジを拡大する場合に比べて１／５以下で製造できる。
また、遮蔽板３３を着脱するだけでダイナミックレンジを拡大できるので、複数のマルチコリメータを交換し装着する必要が無く、現場での交換作業が容易となり、放射能検査の作業効率を一層向上できる。
さらに、極めて強いホットスポットのある地点で測定する場合でも、コリメータを通過した強い放射線量が遮蔽板３３によって遮蔽されて減衰されるので、光検出器２４に含まれる半導体の光検出素子が強い放射線で破壊されることを防止できる。

表２は、実施例２の放射能可視化カメラ装置において、マルチコリメータ３１として遮蔽体の厚みｔ２＝２０ｍｍのものを使用した場合であって、コリメータ３２の開口径を１０ｍｍφと３．３ｍｍφのそれぞれにつき、遮蔽板３３の厚みｔ０を０ｍｍ（遮蔽板無し）のときと、１０ｍｍ又は１５ｍｍにしたときの計測可能な範囲の計測値に基づく計算結果である。
コリメータ３２の開口径が１０ｍｍφの場合において、遮蔽板３３が無（０ｍｍ）のときは１μＳｖ／ｈ〜１ｍＳｖ／ｈの３桁の範囲で検出できる。これに対して、遮蔽板３３をｔ０＝１５ｍｍとしたときは、４．５ｍＳｖ／ｈ〜４．５Ｓｖ／ｈの範囲で検出可能なので、同じ厚み（ｔ２＝２０ｍｍ）のマルチコリメータ３１であっても３桁広げることが可能であり、遮蔽板３３の厚さを変えることにより、６桁以上にダイナミックレンジを拡大できることを確認できる。
なお、表２の下段に示す実測値は、コリメータ３２の開口径を３．３ｍｍφとした場合における、遮蔽板３３の厚みｔ０を０ｍｍ（無）、１０ｍｍ又は１５ｍｍにしたときの計算結果である。この場合も同様に、ダイナミックレンジを６桁以上拡大できることを確認できる。これは、３．３ｍｍφの開口径を持つコリメータが大線量の計測に有用であることを示している。

図６はその他の例のマルチコリメータの断面図である。この例のガンマーカメラ４０は、厚みｔが同一の遮蔽体を用いて、当該遮蔽体に形成する各コリメータの開口径をｄ１又はｄ２と異ならせたマルチコリメータ４１Ａ（図６（ａ）参照）とマルチコリメータ４１Ｂ（図６（ｂ）参照）を準備し、測定地域の放射線量によって使用するマルチコリメータ４１Ａ又は４１Ｂを選択して使用するものである。
この実施例のダイナミックレンジ拡大手段は、同じ厚みの遮蔽体に、開口径がｄ１，ｄ２と異なるマルチコリメータ４１Ａ又は４１Ｂを準備し、測定地域のホットスポットの放射線量に応じてマルチコリメータ４１Ａ又は４１Ｂのうちの適切なものを選択して使用するようにしたものである。

具体的には、マルチコリメータ４１Ａは、厚みｔの遮蔽体に、開口径ｄ１からなる複数のコリメータ２２（２２ａ〜２２ｄ；図２の２１Ａと同様の位置・形状）が所定間隔で形成される。この場合の所定間隔は、開口角６０度の範囲で横方向に４個のコリメータ２２を形成するので、所定の角度間隔φが２０度となる。マルチコリメータ４１Ｂは、厚みｔの遮蔽体に、開口径ｄ２からなる複数のコリメータ４２（４２ａ〜４２ｄ）が所定間隔で形成される。なお、この実施例では、コリメータの数が横方向に４個、奥行方向に４個の合計１６個の場合を示すが、その他の個数（５×５個又は６×６個等）でも良い。
ここで、コリメータ４２の開口径ｄ２を、コリメータ２２の開口径ｄ１の約３倍（面積を１０倍）に選べば、ダイナミックレンジを１桁程度拡大することができる。
例えば、上述の図２及び図３に示す実施例１において、マルチコリメータ４１Ａ，４１Ｂの厚みｔを一定（同じ）にして、コリメータ２２の開口径ｄ１＝３．３ｍｍφとし、コリメータ４２の開口径ｄ２＝１０ｍｍφと選定することにより、開口径ｄ１をｄ２の１／３にすると、表１のｔ２＝２０ｍｍの欄における開口径１０ｍｍφと３．３ｍｍφを比較すれば、１桁拡大していることが分かる。

（実施例３）
次に、図２・図３の実施例１に、図６（ａ）（ｂ）のマルチコリメータの開口径をｄ１又はｄ２に切り替える技術を組み合わせて、薄いマルチコリメータ２１Ｃのコリメータ２２の開口径を図６（ｂ）のように大きな開口径ｄ２＝１０ｍｍφに選び、最も厚いマルチコリメータ２１Ａのコリメータ２２の開口径を図６（ａ）のように小さな開口径ｄ１＝３．３ｍｍφに選んだ場合に、ダイナミックレンジを何桁に拡大できるか表１を参照して検討する。換言すれば、厚みの薄いマルチコリメータ２１Ｃは放射線量率が小さな領域で使用するために、大きな開口径ｄ２のコリメータ４２を形成し、厚いマルチコリメータ２１Ａは放射線量率が大きな領域で使用するために、小さな開口径ｄ１のコリメータ２２を形成することにより、使用する領域の放射線量率の大小によって開口径を異ならせたものを用いることにする。
マルチコリメータ２１Ｃが厚みｔ１＝１５ｍｍでありかつ開口径ｄ２＝１０ｍｍφの場合は、０．４１μＳｖ／ｈ〜１００μＳｖ／ｈの範囲で測定可能である。一方、マルチコリメータ２１Ａが厚みｔ３＝２５ｍｍでありかつ開口径ｄ２＝３．３ｍｍφの場合は、１ｍＳｖ／ｈ〜１Ｓｖ／ｈの範囲で測定可能である。そのため、ダイナミックレンジを６桁に拡大できることが明らかとなる。

（実施例４）
次に、図４・図５の実施例２に、図６のマルチコリメータの開口径を異ならせる技術を組み合わせて、コリメータ３２の開口径をｄ１＝３．３ｍｍφとｄ２＝１０ｍｍφの２種類のマルチコリメータ３１を準備し、それに遮蔽板３３の厚みｔ０が０ｍｍ（無）と１０ｍｍと１５ｍｍの３段階に切り替えた場合に、ダイナミックレンジを何桁に拡大できるかについて、表２を参照して検討する。
図４及び図５のマルチコリメータ３１に代えて、図６（ｂ）に示す開口径がｄ２＝１０ｍｍφの４１Ｂを用いて、遮蔽板３３の厚みｔ０＝０ｍｍ（無）としたときは、実測値が最小値の１μＳｖ／ｈ〜１ｍＳｖ／ｈの範囲で測定可能となる。一方、マルチコリメータ３１に代えて、図６（ａ）に示す開口径がｄ１＝３．３ｍｍφの４１Ａを用いて、遮蔽板３３の厚みｔ０＝１５ｍｍとしたときは、実測値が最大値の４５ｍＳｖ／ｈ〜４５Ｓｖ／ｈの範囲で測定可能となる。そのため、この場合の測定可能な範囲は、最小値の１μＳｖ／ｈ〜最大値の４５Ｓｖ／ｈとなるので、ダイナミックレンジが７桁となり、測定範囲を一層拡大できることが明らかとなる。

ところで、上述の実施例１及び実施例２のように、コリメータの開口径を放射方向の角度に係わらず一定値とした場合（特許文献５も同様）は、検出感度の悪くなることが予想される。なぜならば、放射線量が距離の二乗に比例して減衰するため、マルチコリメータのうちの中心部分のコリメータと外側周辺のコリメータのそれぞれの測定地点までの距離が若干相違し、検出感度のばらつきが大きくなる。それを防止するためには、プログラム処理で補正する必要があった。プログラムによる補正は、プログラム開発の時間と費用を要し、検出後の処理に時間がかかる。
そこで、コリメータの開口径を放射方向の角度に係わらず一定値とした場合の検出感度のばらつきを解消するために、図７の実施例４のように開口径の選定に工夫することが考えられる。

（実施例５）
図７はこの発明のその他の実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるマルチコリメータ５１の断面図である。
この実施例の放射能可視化カメラ装置は、ガンマーカメラ５０として、マルチコリメータ５１を用いる。マルチコリメータ５１は、中心部の（又は中心部に最も近い）コリメータ５２ｃの透孔の開口径ｄ１が最も小さく選ばれ、それに隣接するコリメータ５２ｂ，５２ｄの開口径ｄ２がやや大きく選ばれ（ｄ２＞ｄ１）、外側のコリメータ５２ａ，５２ｅの開口径ｄ３がさらに大きく（ｄ３＞ｄ２）選ばれる。これによって、コリメータ５２の開口径が、中心部から外側に向けて段階的に大きな開口径となるように、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３に選ばれる。
例えば、コリメータ５２ｃの開口径ｄ１を１０ｍｍφとしたとき、コリメータ５２ｂ，５２ｄの開口径ｄ２を１．１倍の１１ｍｍφ、コリメータ５２ａ，５２ｅの開口径ｄ３を１．２倍の１２ｍｍφとする。

この実施例のように、コリメータ５２の開口径の大きさを、中心部のコリメータよりも外側のものを大きく選定した理由は、放射線量が距離の二乗に比例して減衰するため、外側のコリメータ５２ａ，５２ｅの検出できる放射線量の減衰を抑えて検出感度のばらつきを補正するためである。

この実施例のように、コリメータの開口径を、中心部から外側に向けて段階的に大きな開口径となるようにｄ１＜ｄ２＜ｄ３と変化させる技術は、図２及び図３の実施例１や、図４及び図５の実施例２のコリメータに適用してもよい。

（実施例６）
図８はこの発明のその他の実施例の放射能可視化カメラ装置に含まれるマルチコリメータ群６０の断面図である。
この実施例の放射能可視化カメラ装置は、１枚の横長の平板状の遮蔽体に、厚みの異なる複数のマルチコリメータ６１Ａ，６１Ｂ及び６１Ｃを形成してなるマルチコリメータ群６０を用いたものである。
換言すれば、図２（ａ）に示すマルチコリメータ２１Ａと２１Ｂと２１Ｃの厚みの異なる３枚の遮蔽体を隣接する１辺で横方向に繋ぎ合わせて１つのマルチコリメータ群６０として、１枚の遮蔽体に３つのマルチコリメータ６１Ａ，６１Ｂ及び６１Ｃを連接して一体化したものである。

具体的には、この実施例のマルチコリメータ群６０は、横幅が図２（ａ）のマルチコリメータ２１Ａの３倍で、厚みがｔ３の１枚の平板状の遮蔽体を準備し、当該遮蔽体を横方向で３等分することにより、平面から見て第１のマルチコリメータ６１Ａと第２のマルチコリメータ６１Ｂと第３のマルチコリメータ６１Ｃとする。右側の第１のマルチコリメータ６１Ａはそのままの厚みｔ３とし、中央の第２のマルチコリメータ６１Ｂは上面を削って厚みｔ２とし、左側の第３のマルチコリメータ６１Ｃは上面をさらに削って厚みｔ１とする。これによって、マルチコリメータ群６０は、遮蔽体の平板状となる部分が３段の階段状に形成される。
その後、右側の第１のマルチコリメータ６１Ａには、図２（ａ）のマルチコリメータ２１Ａと同様の複数のコリメータ２２が形成される。中央の第２のマルチコリメータ６１Ｂには、図２（ｂ）のマルチコリメータ２１Ｂと同様の複数のコリメータ２２が形成される。左側の第３のマルチコリメータ６１Ｃには、図２（ｃ）のマルチコリメータ２１Ｃと同様の複数のコリメータ２２が形成される。
また、各マルチコリメータ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのそれぞれの横方向の両側面の中央部には、シンチレータ２３の真上で位置決めして固定するために、雌ネジが形成される。

この実施例に用いられる筐体には、図３の筐体１１に、次のような改良が加えられる。すなわち、筐体１１は、マルチコリメータ２１Ａの右側壁に厚みｔ３よりも若干大きな開口部を形成するとともに、左側壁に厚みｔ２よりも若干大きな開口部を形成する。また、支持部２８１と２８２が、マルチコリメータ群６０を横方向に摺動（又はスライド）自在なレール状に構成される。さらに、筐体１１の手前と背面の側壁には、マルチコリメータ群６０をスライドさせてマルチコリメータ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの何れかをシンチレータ２３の真上で位置決めしたときに、マルチコリメータ群６０を固定的に保持するために、ネジを通す貫通孔が形成される。

放射能可視化カメラ装置がマルチコリメータ６１Ａを用いて放射能を測定する場合は、マルチコリメータ群６０を左方向へスライドさせて、マルチコリメータ６１Ａがシンチレータ２３の上部となる位置で位置決めして，ネジで筐体１１に固定する。このとき、他のマルチコリメータ６１Ｃと６１Ｂは、筐体１１の左側壁から外へはみ出した状態となる。マルチコリメータ６１Ａに含まれる各コリメータ２２の向いている方向以外の方向から飛来する空間放射線が最も透過し難い状態となり、透過率を最も小さくできる。

一方、マルチコリメータ６１Ｂを用いて放射能を測定する場合は、マルチコリメータ群６０を右方向へスライドさせて、マルチコリメータ６１Ｂがシンチレータ２３の上部となる位置で位置決めして，ネジで筐体１１に固定する。このとき、他のマルチコリメータ６１Ｃと６１Ａは、筐体１１の左側壁と右側壁からはみ出した状態となる。そして、マルチコリメータ６１Ｂに含まれる各コリメータ２２の向いている方向以外の方向から飛来する空間放射線が中程度に透過し難い状態となり、透過率を中程度に制限できる。

マルチコリメータ６１Ｃを用いて放射能を測定するときは、マルチコリメータ群６０を右方向へスライドさせて、マルチコリメータ６１Ｃがシンチレータ２３の上部となる位置で位置決めして，ネジで筐体１１に固定する。このとき、他のマルチコリメータ６１Ｂ，６１Ａは、筐体１１の右側壁からはみ出た状態となる。そして、マルチコリメータ６１Ｃに含まれる各コリメータ２２の向いている方向以外の方向から飛来する空間放射線が最も透過し易い状態となり、透過率を大きくする。
この実施例によれば、マルチコリメータ群６０（１枚の遮蔽体）をスライドすることによって、放射線量とコリメータによる浸み込みを調整でき、全体としてのダイナミックレンジを拡大できる利点がある。また、ダイナミックレンジの切換えが遮蔽体をスライドさせるだけで実現できるので、マルチコリメータを交換する方式に比べて、厚みの選択を容易に行うことができる。

上述の実施例５では、マルチコリメータ群６０を人間の操作によって人為的にスライドさせて遮蔽体の厚み（又はマルチコリメータの種類）を切換えているが、これを自動的に摺動させて切換えるように、筐体の内部にダイナミックレンジ拡大機構（図示せず）を設けてもよい。
例えば、筐体１１の内部には、マルチコリメータ群６０を長手方向に摺動自在に支持する摺動部材（図示せず）が装着される。ダイナミックレンジ拡大機構は、摺動部材によって長手方向に摺動されることによって、適切な厚みの第１のマルチコリメータ６１Ａ，第２のマルチコリメータ６１Ｂ又は第３のマルチコリメータ６１Ｃのいずれか１つを、複数のシンチレータの上部の位置で位置決めする。ここで、摺動部材は、例えば、プーリーと、プーリーに連結されたベルト又はワイヤの両端をマルチコリメータ群６０の遮蔽体に連結して構成したものが考えられる。
また、上述の実施例では、マルチコリメータは、１枚の遮蔽体に３つ形成した場合を説明したが、少なくとも２つ形成し、何れか一方を選択するように摺動自在に構成しても良い。

また、図８の実施例のマルチコリメータ６１の変形例として、図６の開口径を異ならせる技術を組み合わせて、最も厚い第１の平板状部６１Ａの開口径を図６（ａ）のように小さな開口径ｄ１（例えば３．３ｍｍφ）とし、最も薄い第３の平板状部６１Ｃの開口径を図６（ｂ）のように大きな開口径ｄ２（例えば１０ｍｍφ）としてもよい。その場合は、全ての平板状部のコリメータを同じ開口径にしたものに比べて、ダイナミックレンジを1桁拡大することができる。

以上のような構成の放射線可視化カメラ装置を用いて放射能汚染地域を測定する場合、特許文献５の図７に示す処理回路と図９に示す処理フローを用いて（又は本願発明に適するように適宜改良した処理回路等を用いて）放射能を測定し、特許文献５の図８に示すような画像を表示することもできる。
しかしながら、より好ましくは、次の図９に示す処理回路を用いてもよい。

図９は放射能可視化カメラ装置１０のブロック図である。
放射能可視化カメラ装置１０は、複数の光検出素子２４ａ〜２４ｎと、Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ１〜ＡＤｎと、撮像カメラ（ＣＣＤセンサ）２５と、計測処理のための中央処理ユニット（ＣＰＵ；又はコンピュータ）７３と、記憶装置７４と、送受信回路７５とを含む。必要に応じて、ＧＰＳ情報検出部７１および／または距離計７２を装備すれば、さらに機能を向上できる。

Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ１〜ＡＤｎは、対応する光検出素子２４ａ〜２４ｎの検出出力（アナログ信号）をディジタル信号に変換する。ＧＰＳ情報検出部７１は、放射能可視化カメラ装置１０を用いて放射能汚染している懸念のある地域の放射能を測定する際に、当該地域の高精度の位置情報を取得するために、衛星からのＧＰＳ情報を検出する。
ＣＰＵ７３は、予め記憶しているプログラムを実行して、放射能汚染の状況を測定する。ＣＰＵ７３は、機能的には位置・エネルギー及び強度を測定し表示処理する位置・エネルギー・強度測定回路７３ａと、撮像カメラ２５によって撮影された放射能汚染地域の環境に関連する写真を画像処理する画像処理回路７３ｂとしての機能を有する。

記憶装置７４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処理プログラムを記憶するプログラム記憶用メモリ７４ａ，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）７４ｂ，換算データ登録メモリ７４ｃおよび表示用メモリ７４ｄを含む。
処理用メモリ７４ｂは、測定対象となる地域のマップ上に、測定地点毎（別）でありかつ各光検出素子２４ａ〜２４ｎに対応して、所定範囲の複数種類のエネルギー（例えばエネルギー１〜９３０）別の強度を記憶する領域を含み、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。

換算データ登録メモリ７４ｃは、使用するマルチコリメータの種類によって、検量線又は換算データを予め記憶している。例えば、放射能可視化カメラ装置１０に装着されるマルチコリメータが実施例１ないし実施例５の何れであるかに加えて、実施例１（図１〜図３）では選択されるマルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの何れであるか、実施例２（図４，図５）ではマルチコリメータ３１の厚みｔと遮蔽板３３の使用の有無、実施例３ではコリメータの開口径のサイズ、実施例５（図７）では厚みｔ１〜ｔ３の何れのマルチコリメータ６１Ｃ，６１Ｂ，６１Ａを使用するかによって、光検出器２４に含まれる各検出素子２４ａ〜２４ｎの実測値（信号値）と実際の放射線量の値が異なる。そこで、換算データ登録メモリ７４ｃは、実施例別と使用するマルチコリメータの種類別に、予め既知の放射線源を測定したときの実測値と、その実測値を換算して測定結果の放射線量を求めるための検量線を換算データとして記憶している。
表示用メモリ７４ｄは、液晶表示器１５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。放射能可視化カメラ装置１０が測定結果に基づいてホットスポットの位置又は範囲を表示するために、表示用メモリ７４ｄは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７５は、遠隔場所又は遠隔地のパーソナルコンピュータ（ＰＣ；以下「パソコン」という）８０にケーブル（又は無線回線）を介して測定データを送信し又はパソコン８０からの制御データを受信するものである。
さらに、放射能可視化カメラ装置１０の筐体１１の何れかの面には、必要に応じて、ＵＳＢ端子７６が設けられる。ＵＳＢ端子７６には、各種データ入力のためのキーボード７７が外付け接続される。

放射能可視化カメラ装置１０（又は１０Ａ）による放射能汚染地域の測定に先立って、使用者は使用するマルチコリメータの種類（どの実施例のどのタイプか）を選択して、筐体１１に装着するとともに、外付けのキーボード７７を操作して当該マルチコリメータの種類を入力する。例えば、図２の実施例の放射能可視化カメラ装置１０の場合は、マルチコリメータ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの何れかを選択して、使用するタイプ（又は厚み）を入力する。図４の放射能可視化カメラ装置１０Ａの場合は、何れかの厚みのマルチコリメータ３１を使用しかつ遮蔽板３３の挿入の有無を選択して、キーボード７７を操作してその情報を入力する。

その後、放射能可視化カメラ装置１０をクレーン（又は三脚）等に固定した状態で、放射能可視化カメラ装置１０の測定面（蓋部材１２の面）を測定対象地点に向けた後、「測定開始」ボタン（図示せず）を操作する。なお、三脚等による固定に代えて、放射能可視化カメラ装置１０を無人飛行機（例えばドローン等）に搭載し、無人飛行機の位置（緯度と経度）を測定すべき地点となるように操縦することによって、測定地点の位置を選択するようにしてもよい。

このとき、放射能可視化カメラ装置１０から測定対象地点までの距離Ｌは、１メートルオーダーの範囲（例えば１ｍから１０ｍの範囲）の任意の距離に選ばれ、当該距離が距離計７２によって計測されてＣＰＵ７３へ出力される。
ここで、距離Ｌと測定範囲との関係は、放射能可視化カメラ装置１０の蓋部材１２の面を真下に向けて視野角度を６０度とすれば、２Ｌ／√３となる。例えば、距離Ｌ＝３ｍの場合は、１地点における１回の測定によって、２×３／√３ｍ＝３．４平方メートルの範囲を測定できる。この１地点測定範囲が表示領域の１つの枡目分となる。
なお、放射能可視化カメラ装置１０を用いた放射能測定において、マルチコリメータ２１Ａ等を真下に向ける使用方法に代えて、斜め下向きとし、斜め下向きの角度情報に基づいて補正をかけて、１つの桝目の測定範囲（長さ）を決めてもよい。

操作者の「測定開始」の操作に応じて、ＣＰＵ７３は放射線分布可視化の処理をスタートする。
すなわち、複数の光検出素子２４ａ〜２４ｎは、測定対象範囲の各位置から飛来する放射線量を検出する。光検出素子２４ａ〜２４ｎのそれぞれの検出値（アナログ値）は、対応するＡ／Ｄ変換回路ＡＤ１〜ＡＤｎによってアナログ−ディジタル変換されて、ＣＰＵ７３へ入力される。
ＣＰＵ７３は、検出位置に対応する光検出素子２４ａ〜２４ｎ毎の検出値から使用しているマルチコリメータに対応する検量線を参照してエネルギーと強度データを求めて、メモリ７４ｂの対応する記憶領域へ書き込む。この検出位置毎のエネルギーと強度データは、或る１つの桝目（例えば、始めは濃度分布表示領域の１段目右端）に対応するメモリ７４ｂの記憶領域の各光検出素子２４ａ〜２４ｎの別に書き込まれ、刻々検出されるデータを累計しながら、結果として各光検出素子２４ａ〜２４ｎの積算値が検出位置に対応するエリアに記憶されることになる。

一方、撮像カメラ２５に含まれるＣＣＤセンサは、測定地点周辺の風景を撮影して、写真画像をＣＰＵ７３へ供給する。ＣＰＵ７３は写真画像をメモリ７４ｂの写真画像記憶領域（図示せず）に記憶させる。そして、ＣＰＵ７３は当該写真画像を液晶表示器１５の測定結果表示領域の濃度分布表示領域に対応する表示用メモリ７４ｄの領域に記憶させる。その上に、濃度分布表示領域の桝目の罫線を上書きすることにより、写真画像が濃度分布表示情報の下層となるように記憶保持する。
また、ＣＰＵ７３は、光検出素子２４ａ〜２４ｎによって検出されたエネルギー及び強度データに基づいて、各光検出素子のスペクトル化を行う。そして、光検出素子２４ａ〜２４ｎを１個の放射能検出器と見立てたときの放射線強度のエネルギー分布図が作成される。

以上の処理が終わると、放射能可視化カメラ装置１０の位置が１枡分だけ縦（又は横）方向に移動されて、次の地点の放射能測定が行われる。
この測定動作を次々と繰り返して、当該方向の測定地域の境界に達したとき、放射能可視化カメラ装置１０を横（又は縦）方向に１枡移動させて、次の列の縦方向の各地点の放射能測定を行う。この操作及び処理を測定すべき地域の全ての枡目分だけ実行する。
以上の処理を繰り返すことにより、広範囲における放射能汚染状況の測定結果がメモリ７４ｂに累積的に記憶される。そして、適宜のタイミングにおいて、メモリ７４ｂに累積的に記憶されている広範囲における放射能汚染状況の測定結果のデータが送受信回路７５によってパソコン８０へ送信され、パソコン８０側でも累積的に記憶される。パソコン８０側では、これらの測定データに基づいて、除染作業すべき地点又は範囲の割り出しが行われる。

この発明の各実施例の放射能可視化カメラ装置によれば、平板状のマルチコリメータを含む放射能可視化カメラ装置を用いて放射線源から飛来する放射線をコリメータで広角的に検出しているので、検出効率が高く、１分程度の短時間でホットスポットを特定できるという、特有の効果が奏される。また、マルチコリメータが平板状の遮蔽体で構成しているので、球殻状のものに比べて、製造容易で、安価に製作できる効果が奏される。
また、エネルギー分別することによりガンマー線強度のエネルギー分布を取得しているので、放射能汚染された地点又は地域を迅速に作業効率よく特定でき、除染作業の効率を大幅に高めることができる。

この発明は、放射能汚染された地域の除染作業に際して、エネルギー分別することによりガンマー線強度のエネルギー分布を取得できるので、放射能可視化カメラ装置又は放射能検出装置としての産業上の利用性が高い。

１０，１０Ａ 放射能可視化カメラ装置
１１ 筐体
１２ 蓋部材
１５ 液晶表示器
２０，３０，４０，５０ ガンマーカメラ
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，３１，４１Ａ，４１Ｂ，５１
平板状のマルチコリメータ
６０ マルチコリメータ群
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ マルチコリメータ
２２，３２，４２，５２ コリメータ
２３ シンチレータ
２４ 光検出器
２４ａ〜２４ｎ 光検出素子（半導体光検出素子）
２５ 撮像カメラ
２７１〜２７４ 取付具
２８１〜２８４ 支持部材
７３ 中央処理ユニット（ＣＰＵ）
７４ 記憶装置
７４ａ プログラム記憶用メモリ
７４ｂ 処理用メモリ
７４ｃ 換算データ登録メモリ
７４ｄ 表示用メモリ
７５ 送受信回路
７７ キーボード
８０ パソコン（ＰＣ）

Claims (7)

1. 平板状の形状に選ばれた遮蔽体からなり、放射線の入射方向を制限するために、遮蔽体の一方主面において所定の間隔を空けて、かつ遮蔽体の背面より離れた中心点から放射線の飛来する測定面に向けて放射する方向に複数の透孔を形成することによって複数のコリメータを配置して構成されるマルチコリメータ、
   前記平板状の遮蔽体の背面に、前記各コリメータに対応して配置され、かつそれぞれが対応するコリメータを通して入射する放射線の放射線量に比例して発光する複数のシンチレータ、
   格子状に配置された複数の光検知素子を含み、各光検知素子が前記各シンチレータの背面における前記各コリメータに対応する位置に位置決めされて配置され、対応するコリメータによって制限された特定の視野の放射線量に比例した電気信号を個別に検出する半導体光検出器、
   前記マルチコリメータに関連しかつマルチコリメータによって測定可能な空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲のダイナミックレンジを拡大するダイナミックレンジ拡大手段、および
   前記測定面を含む６面を囲む筐体を備え、
   前記筐体は、前記半導体光検出器と前記複数のシンチレータを固定的に収納するとともに、複数のシンチレータの前面に、前記マルチコリメータと前記ダイナミックレンジ拡大手段を位置決めして収納する、放射能可視化カメラ装置。
   
2. 前記ダイナミックレンジ拡大手段は、放射能を透過し難い材質でありかつ厚みの厚い平板状の遮蔽板であって、
   前記筐体は、前記マルチコリメータと前記複数のシンチレータの間に、前記平板状の遮蔽板を位置決めして収納する、請求項１に記載の放射能可視化カメラ装置。
   
3. 前記筐体は、前記マルチコリメータと前記複数のシンチレータの間に前記平板状の遮蔽板を挿入可能な空間部を有し、当該遮蔽板を着脱自在に支持する支持部を含み、
   前記平板状の遮蔽板は、空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲のダイナミックレンジを拡大する際に、前記筐体の側面から前記支持部に沿って前記空間部へ挿入されて、支持部によって固定的に支持される、請求項２に記載の放射能可視化カメラ装置。
   
4. 前記マルチコリメータは、複数のコリメータの透孔の形成位置が共通しかつ厚みの異なる遮蔽体が複数個準備され、
   前記ダイナミックレンジ拡大手段は、前記複数のマルチコリメータのうち、測定地点における空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲に応じて適当な厚みの１つのマルチコリメータを選択して前記筐体に装着することによって、空間線量率のダイナミックレンジを変化させることを特徴とする、請求項１に記載の放射能可視化カメラ装置。
   
5. 前記マルチコリメータは、少なくとも、前記遮蔽体が第１の厚みからなる第１のマルチコリメータと、第２の厚みからなる第２のマルチコリメータとを含み、
   前記第１のマルチコリメータおよび前記第２のマルチコリメータには、透孔の配置位置と開口径が共通するように前記複数のコリメータが形成され、
   前記ダイナミックレンジ拡大手段は、前記第１のマルチコリメータの一辺に前記第２のマルチコリメータの一辺を隣接させて、第１のマルチコリメータと第２のマルチコリメータを一体化して構成し、
   前記筐体は、前記半導体光検出器と複数のシンチレータとを固定的に収納し、複数のシンチレータの前面に前記ダイナミックレンジ拡大手段の遮蔽体を摺動自在に支持し、
   それによって、測定地点における空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲に応じて適切な厚みのマルチコリメータを選択して、前記筐体内の前記複数のシンチレータの前面に位置決めして使用されることを特徴とする、請求項１に記載の放射能可視化カメラ装置。
   
6. 前記マルチコリメータは、複数のコリメータの透孔の形成位置が共通し、かつ厚みと開口径が異なる遮蔽体が複数個準備され、
   前記ダイナミックレンジ拡大手段は、前記複数のマルチコリメータのうち、測定地点における空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲に応じて適当な厚みでありかつ適当な開口径のコリメータを形成した１つのマルチコリメータを選択して前記筐体に装着することによって、空間線量率と計測対象放射線源の強度の測定可能範囲のダイナミックレンジを変化させることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射能可視化カメラ装置。
   
7. 前記マルチコリメータに含まれる各コリメータは、透孔の開口径が前記遮蔽体の平面上の中心点に近いコリメータよりも外側のコリメータを大きくするように形成されることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射能可視化カメラ装置。
   

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