JP5911585B2 - 放射能分析装置 - Google Patents
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Description
測定試料から放出された被測定放射線を検出する放射線検出器、及び、放射線検出器の出力を基に被測定放射線を分析する放射線分析部を備え、
放射線分析部は、
放射線検出器から出力される、被測定放射線に応じたパルス信号からパルス波高分布を抽出する波高分析手段と、
抽出されたパルス波高分布に対して逆問題演算を実施し、被測定放射線のエネルギースペクトルを抽出する逆問題演算手段と、
抽出されたエネルギースペクトルを基に、放射線検出器の劣化状態を診断する劣化診断手段とを有する。
自動補正手段は、抽出されたパルス波高分布を基に算出される放射線検出器の増幅率変動値に応じて、抽出されたエネルギースペクトルをエネルギー軸に沿ってシフトさせることが好ましい。
応答関数算出手段は、算出された劣化進行レベルに応じた応答関数を算出することが好ましい。
応答関数算出手段は、放射性核種による放出後、放射線検出部へエネルギーを付与するまでの被測定放射線の挙動を解析する放射線挙動解析、又は、該放射線挙動解析と、放射線検出部での発生後、光電変換部に到達して光電変換されるまでのシンチレーション光の挙動を解析する光線挙動解析とを組み合わせた解析、の少なくとも一方に基づいて、応答関数を算出することが好ましい。
応答関数算出手段は、放射性核種による放出後、放射線検出部へエネルギーを付与するまでの被測定放射線の挙動を解析する放射線挙動解析、又は、該放射線挙動解析と、放射線検出部での電荷キャリアの生成過程の解析とを組み合わせた解析、の少なくとも一方に基づいて、応答関数を算出することが好ましい。
図1は、本発明の実施の形態1による放射能分析装置の構成図である。
本実施形態による放射能分析装置100は、測定試料1から放出された放射線101(被測定放射線)を検出する放射線検出器2、測定試料1を格納する遮蔽体3、放射線検出器2の出力を分析する放射線分析部10、及び、例えば液晶ディスプレイ等で構成される表示部18を備える。
まず、信号増幅部11は、放射線検出器2の出力である、光電変換部により出力されたパルス信号に対して、予め設定された増幅率に従った増幅、信号の整形等を行う。
S=R−1・M (数式2)
一般に、放射線検出器2には、検出器の種類に応じた劣化現象が生じ、かかる劣化の影響により、検出器2に固有のエネルギー分解能、放射線の検出効率等が低下することが判っている。また、劣化現象は、基本的には経年的に生じる劣化であるが、使用環境等に応じて劣化が加速されることになる。
ノイズの積算範囲を決定する方法として、例えば、図3(a)に示すように、検出対象のエネルギー領域21の中央値エネルギーEcの値から、所定量、例えば図中に示すように±30keVの範囲をノイズ積算範囲とすることができる。かかる所定量は、放射線検出器2、信号増幅部11、波高分析部12の特性等を基に決定することができる。
図4は、本発明の実施の形態2による放射能分析装置の構成図である。
本実施形態による放射能分析装置200は、放射線分析部20が、放射線検出器2の経年的な劣化等により、出力されるパルス信号にて生じる信号増幅率の変動を補償するための自動補正部19を有していることのみが、実施形態1による放射能分析装置100と異なる。例えば、自動補正部19は、例えば単一の又は複数のマイクロプロセッサで構成される。
増幅率の変動がない状態(即ち、増幅率変動値が1)の放射線検出器を用いて、所定エネルギーを有する放射線を測定した場合、図7(a)に示すように、所定エネルギーを有する放射線に対応するエネルギー領域E2−E3に検出されるとする。ここで、図5に示す破線24a,24bのように増幅率が変動すると、所定エネルギーを有する放射線は、対応するエネルギー領域E2−E3間には検出されず、誤ったエネルギー領域に検出される。図7(b),(c)の左側に示すように、図6の10日目、20日目の増幅率変動値に対応して、例えば誤ったエネルギー領域E1−E2間、E3−E4間に検出される。
図8は、本発明の実施の形態3による放射能分析装置の構成図である。
本実施形態による放射能分析装置300が実施形態2による放射能分析装置200と異なる点は、図8において、劣化診断部15から逆問題演算部13への矢印で示している。つまり、本実施形態では、逆問題演算部13は、劣化診断部15により出力される劣化進行レベルを加えた3次元の応答関数により逆問題演算を実施し、エネルギースペクトルを抽出する点のみが、実施形態2による放射能分析装置200と異なる。
本実施形態で、応答関数算出部14は、電荷量L、入射放射線エネルギーE及び劣化進行レベルDを引数として3次元の応答関数Rを算出し、逆問題演算部13の呼出しに応じて出力する。図9に示すように、3次元の応答関数Rは、劣化進行レベルに応じて変化し、したがって、放射線検出器2の劣化状態に対応するエネルギー分解能を考慮したものとなる。劣化進行レベルに応じた応答関数は、実施形態1で説明したように、EGS5等の放射線挙動解析用のモンテカルロ輸送計算コードに加えて、エネルギー分解能を決定する過程を考慮する光線挙動解析等を組み合わせた解析を用いて算出可能である。
まず、ステップS1で、波高分析部12により抽出されたパルス波高分布が逆問題演算部13に出力され、次に、ステップS2で、逆問題演算部13は、図9に示す劣化進行レベル0に対応する応答関数を応答関数算出部14から呼び出し、かかる応答関数を用いて逆問題演算を実施する。そして、抽出されたエネルギースペクトルは、劣化診断部15及び自動補正部19に出力される。なお、自動補正部19は、実施形態2で説明した処理と同様の処理を実施する。
図12は、本発明の実施の形態4による放射能分析装置の構成図である。
本実施形態による放射能分析装置400は、遮蔽体3を備えていないことのみが実施形態3による放射能分析装置300と異なる。
Claims (11)
- 測定試料に含まれる放射性核種を分析する放射能分析装置であって、
測定試料から放出された被測定放射線を検出する放射線検出器、及び、放射線検出器の出力を基に被測定放射線を分析する放射線分析部を備え、
放射線分析部は、
放射線検出器から出力される、被測定放射線に応じたパルス信号からパルス波高分布を抽出する波高分析手段と、
抽出されたパルス波高分布に対して逆問題演算を実施し、被測定放射線のエネルギースペクトルを抽出する逆問題演算手段と、
抽出されたエネルギースペクトルを基に、放射線検出器の劣化状態を診断する劣化診断手段とを有することを特徴とする放射能分析装置。 - 劣化診断手段は、抽出されたエネルギースペクトルにて生じたノイズを分析することにより、放射線検出器の劣化状態を診断することを特徴とする、請求項1に記載の放射能分析装置。
- 劣化診断手段は、抽出されたエネルギースペクトルにおけるノイズ発生割合を基に、放射線検出器の劣化状態を診断することを特徴とする、請求項1に記載の放射能分析装置。
- 放射線分析部は、出力されたパルス信号の信号増幅率の変動を補償するための自動補正手段をさらに有し、
自動補正手段は、抽出されたパルス波高分布を基に算出される放射線検出器の増幅率変動値に応じて、抽出されたエネルギースペクトルをエネルギー軸に沿ってシフトさせることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射能分析装置。 - 放射線分析部は、逆問題演算に用いられる放射線検出器の応答関数を算出する応答関数算出手段をさらに有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射能分析装置。
- 劣化診断手段は、放射線検出器の劣化状態に応じた劣化進行レベルを算出し、
応答関数算出手段は、算出された劣化進行レベルに応じた応答関数を算出することを特徴とする、請求項5に記載の放射能分析装置。 - 放射線検出器は、被測定放射線を検出してシンチレーション光を発生する放射線検出部と、シンチレーション光を光電変換する光電変換部とを有するシンチレーション検出器であり、
応答関数算出手段は、放射性核種による放出後、放射線検出部へエネルギーを付与するまでの被測定放射線の挙動を解析する放射線挙動解析、及び、該放射線挙動解析と、放射線検出部での発生後、光電変換部に到達して光電変換されるまでのシンチレーション光の挙動を解析する光線挙動解析とを組み合わせた解析、の少なくとも一方に基づいて、応答関数を算出することを特徴とする、請求項5に記載の放射能分析装置。 - 放射線検出器は、被測定放射線を検出して電離作用により電荷キャリアを生成する放射線検出部を有し、
応答関数算出手段は、放射性核種による放出後、放射線検出部へエネルギーを付与するまでの被測定放射線の挙動を解析する放射線挙動解析、及び、該放射線挙動解析と、放射線検出部での電荷キャリアの生成過程の解析とを組み合わせた解析、の少なくとも一方に基づいて、応答関数を算出することを特徴とする、請求項5に記載の放射能分析装置。 - 放射線検出器にて検出される自然放射線に基づいて、抽出されたパルス波高分布と放射線のエネルギーとの関係を校正することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の放射能分析装置。
- 放射線分析部は、逆問題演算手段の出力を基に、測定試料に含まれる放射性核種の同定又は定量分析の少なくとも一方を実施する核種定量演算手段をさらに有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の放射能分析装置。
- 劣化進行レベルに応じた放射線検出器の交換目安時期を表示する表示手段を備えた、請求項6に記載の放射能分析装置。
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