JP5988890B2 - Radioactivity analyzer and radioactivity analysis method - Google Patents

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Description

本発明は、被測定対象物の放射能または放射能濃度を、高速かつ高精度に測定することのできる放射能分析装置および放射能分析方法に関するものである。   The present invention relates to a radioactivity analyzer and a radioactivity analysis method capable of measuring the radioactivity or radioactivity concentration of an object to be measured at high speed and with high accuracy.

食品・水・土壌等に含まれる放射性物質の分析・定量を行う放射能分析装置は、被測定対象からの放射線を検出し、そのエネルギーと強度を測定する。換言すると、放射能分析装置は、測定対象核種が発するエネルギーをもつ放射線の強度を測定することにより、分析・定量を行う。放射線のエネルギーと強度を、高速かつ高精度に測定する方法として、検出器の応答関数を用いた逆問題演算が適用できる。   A radioactivity analyzer that analyzes and quantifies radioactive substances contained in food, water, soil, etc. detects radiation from the object to be measured, and measures its energy and intensity. In other words, the radioactivity analyzer performs analysis and quantification by measuring the intensity of radiation having energy emitted by the measurement target nuclide. As a method for measuring the energy and intensity of radiation at high speed and with high accuracy, inverse problem calculation using a response function of a detector can be applied.

例えば、測定されたパルス波高分布から光子エネルギースペクトルを求めるために、応答分布行列によるアンフォールディングを行い、光子エネルギーの強度を測定して放射性物質を定量する従来技術がある(例えば、特許文献1参照)。   For example, in order to obtain a photon energy spectrum from a measured pulse wave height distribution, there is a conventional technique in which unfolding is performed using a response distribution matrix, and the intensity of photon energy is measured to quantify radioactive substances (see, for example, Patent Document 1). ).

アンフォールディングを高精度に行うためには、最適な応答関数を選択する必要があり、例えば、放射線画像のぼやけをアンフォールディングで補正する手法がある(例えば、特許文献2参照)。この手法では、放射線画像のぼやけを逆問題演算により補正する際、逆問題演算に用いる応答関数を、放射線のエネルギーに対して複数持っており、エネルギー毎に最適な応答関数を選択している。   In order to perform unfolding with high accuracy, it is necessary to select an optimal response function. For example, there is a method of correcting blurring of a radiographic image by unfolding (see, for example, Patent Document 2). In this method, when blurring of a radiographic image is corrected by inverse problem calculation, there are a plurality of response functions used for inverse problem calculation with respect to the energy of the radiation, and an optimal response function is selected for each energy.

特表2008−545979号公報Special table 2008-54579 特開2006−234727号公報JP 2006-234727 A

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1に示されているような手法では、ある決まった形状や密度の被測定対象物を、定められた測定場所に配置し、ある場所に固定された検出器がどのような応答を示すか、をあらかじめシミュレーション等により求めておく。
However, the prior art has the following problems.
In the technique as disclosed in Patent Document 1, an object to be measured having a certain shape and density is arranged at a predetermined measurement location, and a response that a detector fixed at the certain location shows. Is obtained in advance by simulation or the like.

放射線のエネルギーを様々な値に変化させたときの検出器による測定結果を、応答関数(応答分布行列)としてあらかじめデータベースに蓄えておく。そして、実際に被測定対象物を測定したときの結果について、データベースに蓄えられた応答分布行列を用いた逆問題演算を施すことにより、入射する放射線のエネルギーと強度を求める、というものである。   Measurement results obtained by the detector when the energy of radiation is changed to various values are stored in the database in advance as a response function (response distribution matrix). Then, an inverse problem calculation using a response distribution matrix stored in the database is performed on the result of actually measuring the measurement object, thereby obtaining the energy and intensity of incident radiation.

しかし、応答分布行列は、被測定対象物の形状・密度や幾何学的配置を仮定して作成する。従って、被測定対象の形状や密度が仮定していたものと異なる場合には、正確に解くことができないという問題があった。すなわち、被検出対象物の形状や密度が様々に変化する場合には、アンフォールディング(逆問題演算)により得られたエネルギースペクトルの精度が低下し、その結果、測定対象核種の放射性物質の定量精度が著しく低下することが問題であった。   However, the response distribution matrix is created assuming the shape / density and geometrical arrangement of the object to be measured. Therefore, when the shape and density of the object to be measured are different from those assumed, there is a problem that it cannot be solved accurately. That is, when the shape and density of the object to be detected change variously, the accuracy of the energy spectrum obtained by unfolding (inverse problem calculation) decreases, and as a result, the quantitative accuracy of the radioactive material of the measurement nuclide It was a problem that remarkably decreased.

また、特許文献2では、エネルギーごとに最適な応答関数を選択して、逆問題演算を解く手法が示されている。しかしながら、エネルギー情報による応答関数の選択だけでは、逆問題を正確に解くことができないため、放射能の分析や定量には応用できなかった。   Patent Document 2 discloses a method for selecting an optimal response function for each energy and solving an inverse problem calculation. However, the inverse problem cannot be accurately solved only by selecting the response function based on the energy information, and thus cannot be applied to the analysis and quantification of radioactivity.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、被検出対象物の形状や密度が異なる場合でも、被測定対象物の放射能または放射能濃度を、高速かつ高精度に測定することのできる放射能分析装置および放射能分析方法を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the shape and density of the object to be detected are different, the radioactivity or radioactivity concentration of the object to be measured can be increased at high speed and high. An object of the present invention is to obtain a radioactivity analyzer and a radioactivity analysis method capable of measuring with high accuracy.

本発明に係る放射能分析装置は、被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースと、検出器応答関数をデータベースから抽出する応答関数選択部と、応答関数選択部で抽出された検出器応答関数および測定されたパルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、放射線のエネルギースペクトルを求め、被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算部とを備える放射能分析装置であって、データベースには、検出器応答関数として、被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数があらかじめ記憶されており、検出器により測定されたパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の形状に関するパラメータ情報を算出するパラメータ判定部と、被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、検出器に向けて、被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する1つ以上のライブゼロ線源とをさらに備え、パラメータ判定部は、1つ以上のライブゼロ線源から放射され、被測定対象物がない状態で検出器に入射した放射線のエネルギーと、被測定対象物を通過して検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の厚さをパラメータ情報に含まれる形状として算出し、応答関数選択部は、検出器により測定されたパルス波高分布に対応してパラメータ判定部で算出されたパラメータ情報に応じた検出器応答関数をデータベースから抽出するものである。 The radioactivity analyzer according to the present invention uses, as a detector response function, an input / output relationship between an energy spectrum of radiation radiated from an object to be measured and a pulse wave height distribution measured by a detector according to the energy spectrum in advance. By performing inverse problem calculation using the database to store, the response function selection unit that extracts the detector response function from the database, the detector response function extracted by the response function selection unit and the measured pulse wave height distribution, A radioactivity analyzer that includes an inverse problem calculation unit that obtains an energy spectrum of radiation and analyzes and quantifies a radionuclide contained in the object to be measured. a plurality of detector response function according to the parameter information including the shape is stored in advance, Pas measured by a detector Based on the scan-height distribution, and a parameter determining unit for calculating a parameter information about the shape of the object to be measured, are embedded in the measuring table to be measured object is placed, toward the detector, the object to be measured One or more live zero radiation sources that radiate radiation having different energies from different from the measurement target nuclide, and the parameter determination unit is radiated from the one or more live zero radiation sources, Based on the respective pulse height distributions measured by the detector according to the energy of the radiation incident on the detector in the absence of light and the energy of the radiation that has passed through the object to be measured and incident on the detector, calculating the thickness of the measurement object as a shape included in the parameter information, the response function selecting section, corresponding to the pulse-height distribution measured by the detector parameter determination unit The detector response function according to the calculated parameter information and extracts from the database.

また、本発明に係る放射能分析方法は、被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースを有し、検出器応答関数をデータベースから抽出し、抽出した検出器応答関数および測定されたパルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、放射線のエネルギースペクトルを求め、被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する放射能分析装置に適用される放射能分析方法であって、データベースに対して、検出器応答関数として、被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数をあらかじめ記憶させておく記憶ステップと、検出器により測定されたパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の形状に関するパラメータ情報を算出するパラメータ判定ステップと、検出器により測定されたパルス波高分布に対応してパラメータ判定ステップで算出されたパラメータ情報に応じた検出器応答関数をデータベースから抽出する応答関数選択ステップと、応答関数選択ステップで抽出された検出器応答関数および検出器で測定されたパルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、入射した放射線のエネルギースペクトルを求め、被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算ステップとを備え、パラメータ判定ステップは、被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、検出器に向けて、被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する1つ以上のライブゼロ線源から放射され、被測定対象物がない状態で検出器に入射した放射線のエネルギーと、被測定対象物を通過して検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の厚さをパラメータ情報に含まれる形状として算出するものである。 In addition, the radioactivity analysis method according to the present invention provides an input / output relationship between an energy spectrum of radiation radiated from an object to be measured and a pulse wave height distribution measured by a detector according to the energy spectrum. As a pre-stored database, the detector response function is extracted from the database, and by performing inverse problem calculation using the extracted detector response function and the measured pulse wave height distribution, the radiation energy spectrum is obtained, A radioactivity analysis method applied to a radioactivity analyzer that analyzes and quantifies a radionuclide contained in an object to be measured, the parameter including the shape of the object to be measured as a detector response function with respect to a database A step of storing a plurality of detector response functions corresponding to information in advance, and a pulse measured by the detector Based on the high distribution, parameter determining step and, according to the parameter information that is calculated corresponding to the pulse-height distribution measured by the detector in the parameter decision step detector for calculating a parameter information about the shape of the measurement object The response function selection step for extracting the response function from the database, and the inverse response calculation using the detector response function extracted in the response function selection step and the pulse wave height distribution measured by the detector, thereby calculating the incident radiation. An inverse problem calculation step for obtaining an energy spectrum and analyzing / quantifying the radionuclide contained in the object to be measured , and the parameter determining step is embedded in a measurement table on which the object to be measured is placed, Toward the target object and radiate radiation with energy different from that of the measurement target nuclide. Depending on the energy of the radiation emitted from one or more live zero sources and incident on the detector without the object to be measured, and the energy of the radiation incident on the detector after passing through the object to be measured based on the respective pulse height distribution measured by the detector Te, a shall be calculated as shapes included the thickness of the measurement object in the parameter information.

本発明によれば、被測定対象物の密度・形状・重心、および検出器までの距離の少なくとも1つをパラメータ情報として用いて、最適な検出器応答関数を選択することにより、被検出対象物の形状や密度が異なる場合でも、被測定対象物の放射能または放射能濃度を、高速かつ高精度に測定することのできる放射能分析装置および放射能分析方法を得ることができる。   According to the present invention, an object to be detected is selected by selecting an optimum detector response function using at least one of the density, shape, center of gravity of the object to be measured, and the distance to the detector as parameter information. Even if the shape and density of the radio waves are different, it is possible to obtain a radioactivity analyzer and a radioactivity analysis method capable of measuring the radioactivity or radioactivity concentration of the measurement object at high speed and with high accuracy.

本発明の実施の形態1による放射能分析装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the radioactivity analyzer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による、測定されたパルス波高分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the measured pulse wave height distribution by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the source spectrum calculated | required by unfolding the measured pulse wave height distribution by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による、被測定対象物がない場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of pulse wave height distribution measured when there is no to-be-measured target object by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による、被測定対象物がある場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of pulse wave height distribution measured when there exists a to-be-measured object by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による、2種類の純物質からなる混合物の厚さと密度の算出方法を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the calculation method of the thickness and density of the mixture which consists of two types of pure substances by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例である。It is an example of the source spectrum calculated | required by unfolding the measured pulse wave height distribution by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による放射能分析装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the radioactivity analyzer by Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明の放射能分析装置および放射能分析方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the radioactivity analyzer and radioactivity analysis method of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による放射能分析装置を示すブロック図である。放射性物質が含まれる可能性がある被測定対象物1(密度:ρ、厚さ:t)が、測定台2の上に置かれている。また、被測定対象物1の上方にNaIシンチレーション検出器などの放射線検出器3が配置されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a radioactivity analyzer according to Embodiment 1 of the present invention. A measurement object 1 (density: ρ, thickness: t) that may contain a radioactive substance is placed on a measurement table 2. In addition, a radiation detector 3 such as a NaI scintillation detector is disposed above the object 1 to be measured.

また、測定台2には、リファレンス用のライブゼロ線源A(12A)とライブゼロ線源B(12B)が埋め込まれている。ここで、ライブゼロ線源とは、検出器の健全性を確認するために備えられたものであり、常に検出器3の近傍に固定して配置され、ライブゼロ線源から放射される一定の強度の放射線を検出器3で測定することで、一定の指示値が出力され、検出器3が正常に動作しているか否かを確認できる。   In addition, a reference live zero source A (12A) and a live zero source B (12B) are embedded in the measurement table 2. Here, the live zero radiation source is provided for confirming the soundness of the detector, and is always fixedly disposed in the vicinity of the detector 3 and radiated from the live zero radiation source. By measuring the intense radiation with the detector 3, a constant instruction value is output, and it can be confirmed whether the detector 3 is operating normally.

ライブゼロ線源は、被測定対象物1の測定対象核種以外の核種を選定し、複数のエネルギーが発生するように、適切なライブゼロ線源の種類や個数を決める。例えば、被測定対象物1の測定対象核種がCs−137の場合には、ライブゼロ線源は、Am−241やCo−60など、測定対象核種とは異なるエネルギーの放射線を出す核種を選定する。   As the live zero source, a nuclide other than the measurement target nuclide of the object 1 to be measured is selected, and an appropriate type and number of live zero sources are determined so that a plurality of energies are generated. For example, when the measurement target nuclide of the object 1 to be measured is Cs-137, the live zero source selects a nuclide that emits radiation with energy different from that of the measurement target nuclide, such as Am-241 or Co-60. .

この配置により、被測定対象物1が測定台2に置かれた場合には、ライブゼロ線源A(12A)およびライブゼロ線源B(12B)から放出される放射線は、被測定対象物1を透過した後、放射線検出器3に入射することになる。   With this arrangement, when the object 1 to be measured is placed on the measurement table 2, the radiation emitted from the live zero source A (12A) and the live zero source B (12B) is the object 1 to be measured. Then, the light enters the radiation detector 3.

図1は、ライブゼロ線源12A、12Bを備えた本発明の形態を示しているが、まず、従来のライブゼロ線源がない場合の動作について説明する。本測定手法は、放射性物質の放射能または放射能濃度を、高速に測定する逆問題解法(アンフォールディング)の手法を用いている。被測定対象物1の中にエネルギーE3のγ線を放出する放射性物質が含まれているとすると、まず、エネルギーE3のγ線が放射線検出器3に入射する。   FIG. 1 shows an embodiment of the present invention provided with live zero source 12A, 12B. First, the operation when there is no conventional live zero source will be described. This measurement technique uses an inverse problem solution (unfolding) technique that measures the radioactivity or radioactivity concentration of a radioactive substance at high speed. Assuming that the measurement object 1 contains a radioactive substance that emits gamma rays of energy E3, first, gamma rays of energy E3 enter the radiation detector 3.

γ線は、放射線検出器3の有感部と相互作用し、放射線の全部または一部のエネルギーを放射線検出器3の有感部に与える。その結果、放射線検出器3からは、有感部に付与されたエネルギーに比例した高さを持つ電圧パルスが出力される。電圧パルスは、増幅器4で増幅され、多重波高分析器(マルチチャンネルアナライザ)5で、パルス波高が分析される。多重波高分析器5は、パルスの波高分布を測定するものである。   The γ-rays interact with the sensitive part of the radiation detector 3 and give all or part of the energy of the radiation to the sensitive part of the radiation detector 3. As a result, the radiation detector 3 outputs a voltage pulse having a height proportional to the energy applied to the sensitive part. The voltage pulse is amplified by the amplifier 4 and the pulse height is analyzed by a multi-wave height analyzer (multi-channel analyzer) 5. The multiple wave height analyzer 5 measures the pulse height distribution of the pulse.

図2は、本発明の実施の形態1による、測定されたパルス波高分布の例を示す図である。図2に示すように、放射性物質から放出するエネルギーE3に相当する箇所にピークが見られる。ここで、ピークの高さ、すなわち、パルスのカウント数は、放射性物質の放射能や性状、検出器との位置関係、検出器の検出効率から決まるある値となる。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a measured pulse wave height distribution according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a peak is observed at a location corresponding to the energy E3 emitted from the radioactive substance. Here, the peak height, that is, the pulse count, is a certain value determined from the radioactivity and properties of the radioactive substance, the positional relationship with the detector, and the detection efficiency of the detector.

また、図2においては、エネルギーE3以外の箇所にもカウントが見られるが、これは放射線のエネルギーの一部しか検出部に吸収されないコンプトン散乱などによる。通常の測定では、エネルギーE3を放出する核種を定量するには、エネルギーE3のピーク部分のみのカウントから求め、ピーク以外の部分であるコンプトン連続部分のカウントは、入射γ線エネルギーが同定できないため、含めない。   In FIG. 2, counts are also observed at locations other than the energy E <b> 3, but this is due to Compton scattering in which only a part of the radiation energy is absorbed by the detection unit. In normal measurement, in order to quantify the nuclide that emits energy E3, it is obtained from the count of only the peak portion of energy E3, and the count of the Compton continuous portion other than the peak cannot identify the incident γ-ray energy. exclude.

したがって、放射線検出器3で相互作用を起こしたもののうちの一部しかカウントしないため、検出効率が不足してしまい、測定時間が余分にかかってしまう。そこで、本発明では、以下に述べる方法により、コンプトン散乱を含めた全事象をカウントする。   Accordingly, since only a part of the radiation detector 3 that has caused an interaction is counted, detection efficiency is insufficient, and extra measurement time is required. Therefore, in the present invention, all events including Compton scattering are counted by the method described below.

多重波高分析器5で測定された波高分布のエネルギーピークの高さやコンプトン連続部の形状は、放射性物質の位置・形状や検出器の特性などから決まり、これらの応答特性は、検出器応答関数と呼ばれる。線源スペクトルをS、パルス波高分布をM、検出器応答関数をRとすると、下式(1)の関係がある。
M=RS (1)
The height of the energy peak of the wave height distribution measured by the multi-wave height analyzer 5 and the shape of the Compton continuous part are determined by the position / shape of the radioactive material and the characteristics of the detector. These response characteristics are the detector response function and be called. When the source spectrum is S, the pulse wave height distribution is M, and the detector response function is R, the following equation (1) is established.
M = RS (1)

ここで、検出器応答関数の逆関数R−1を用いることにより、測定波高分布Mより、下式(2)を用いて線源スペクトルSを求めることができる。
S=R−1M (2)
Here, by using the inverse function R −1 of the detector response function, the source spectrum S can be obtained from the measured wave height distribution M using the following equation (2).
S = R −1 M (2)

この処理を逆問題演算(アンフォールディング)という。逆問題演算では、測定された波高分布Mを、線源スペクトルSに戻すことに相当するので、測定された波高分布Mのピーク部分だけでなく、コンプトン連続部も含めた全てをカウントすることになる。   This process is called inverse problem calculation (unfolding). In the inverse problem calculation, it corresponds to returning the measured wave height distribution M to the source spectrum S. Therefore, not only the peak portion of the measured wave height distribution M but also the Compton continuous portion is counted. Become.

したがって、アンフォールディングを行わない場合に比べて、実質的にカウントできるパルスの数が増えるため、検出効率を向上できる効果がある。以上の処理を、図1の応答関数データベース11を用いて逆問題演算部6により行い、結果が表示部7に表示される。   Accordingly, the number of pulses that can be substantially counted is increased as compared with the case where unfolding is not performed, so that the detection efficiency can be improved. The above process is performed by the inverse problem calculation unit 6 using the response function database 11 of FIG. 1, and the result is displayed on the display unit 7.

図3は、本発明の実施の形態1による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例を示す図である。より具体的には、上式(2)に基づいて、図2の波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルSの例を示している。図3のエネルギーE3のところに示されたピーク(線スペクトル)は、図2のエネルギーピークE3のカウント以外のコンプトン連続部のカウントも含んだ値である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of a source spectrum obtained by unfolding the measured pulse wave height distribution according to the first embodiment of the present invention. More specifically, an example of the source spectrum S obtained by unfolding the wave height distribution of FIG. 2 based on the above equation (2) is shown. The peak (line spectrum) shown at the energy E3 in FIG. 3 is a value including the count of the Compton continuous part other than the count of the energy peak E3 in FIG.

ところで、この演算で用いる検出器応答関数Rに格納されている値は、被測定対象物1の寸法形状・組成・密度・重心や検出器との位置関係(距離)、検出器寸法形状・材質、周辺部材の配置・材質が異なれば、当然変化するものである。したがって、正確な逆問題演算結果を得るためには、正確な応答関数を用いる必要がある。   By the way, the values stored in the detector response function R used in this calculation are the dimensional shape / composition / density / center of gravity of the object 1 to be measured, the positional relationship (distance) with the detector, the detector dimensional shape / material. Of course, if the arrangement and materials of the peripheral members are different, it will change. Therefore, in order to obtain an accurate inverse problem calculation result, it is necessary to use an accurate response function.

検出器の寸法形状・材質と周辺部材の配置・材質は、通常、固定されており、変化することはない。そこで、被測定対象物1の寸法形状・組成・密度・重心と、検出器までの距離が、最適な応答関数を決める要素となり、これらの要素を、本願では、パラメータ情報と称して説明する。以下に、パラメータ情報に基づく応答関数の選定方法について述べる。   The dimensional shape / material of the detector and the arrangement / material of the peripheral members are usually fixed and do not change. Therefore, the dimension / shape / composition / density / center of gravity of the object 1 to be measured and the distance to the detector are the elements that determine the optimum response function, and these elements will be referred to as parameter information in the present application. A method for selecting a response function based on parameter information will be described below.

最適な検出器応答関数を選択するために、まず、被測定対象物1の形状・密度を、次のような方法で求める。被測定対象物1は、2つ以上の物質からなる混合物であることが多い。例えば、水を多く含む食品の場合には、近似的に水と空気の2種類の物質からなる混合物とみなすことができる。   In order to select an optimal detector response function, first, the shape and density of the measurement object 1 are obtained by the following method. The measurement object 1 is often a mixture of two or more substances. For example, in the case of a food containing a lot of water, it can be regarded as a mixture consisting of approximately two substances, water and air.

また、水をほとんど含まない食品の場合には、食品の種類にもよるが、例えば、繊維質の代表物質であるセルロースと空気との混合物とみなすことができる。混合物の構成比、すなわち、混合比や密度は、個々の試料により、必ずしも同一とは限らず、大きくばらつくこともある。   Further, in the case of a food containing almost no water, although it depends on the type of food, it can be considered as a mixture of cellulose and air, which is a representative fibrous material, for example. The composition ratio of the mixture, that is, the mixing ratio and density are not necessarily the same depending on individual samples, and may vary greatly.

次に、動作について説明する。図1において、まず、被測定対象物1がない場合、ライブゼロ線源A(12A)およびライブゼロ線源B(12B)から放出されるγ線が、直接、放射線検出器3に入射する。これにより、放射線検出器3では、γ線が検出されて、電圧パルスを発生し、増幅器4でパルスが増幅され、多重波高分析器(マルチチャンネルアナライザ)5でパルス波高が分析される。   Next, the operation will be described. In FIG. 1, first, when there is no object 1 to be measured, γ rays emitted from the live zero source A (12A) and the live zero source B (12B) are directly incident on the radiation detector 3. As a result, the radiation detector 3 detects γ-rays, generates a voltage pulse, the amplifier 4 amplifies the pulse, and the multi-wave height analyzer (multi-channel analyzer) 5 analyzes the pulse wave height.

図4は、本発明の実施の形態1による、被測定対象物1がない場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。ライブゼロ線源A(12A)およびライブゼロ線源B(12B)から放出される放射線のエネルギーを、それぞれE1、E2とする。この場合、エネルギーE1およびE2に相当する箇所にピークが見られ、ピークの高さ、すなわち、パルスのカウント数は、ライブゼロ線源の放射能、検出器配置、検出器の検出効率から決まるある値となる。   FIG. 4 is a diagram showing an example of a pulse wave height distribution measured when there is no measurement object 1 according to the first embodiment of the present invention. The energy of the radiation emitted from the live zero source A (12A) and the live zero source B (12B) is E1 and E2, respectively. In this case, peaks are observed at locations corresponding to the energy E1 and E2, and the peak height, that is, the pulse count, is determined from the radioactivity of the live zero source, the detector arrangement, and the detection efficiency of the detector. Value.

また、エネルギーE1とE2以外の箇所にもカウントが見られるが、これは、放射線のエネルギーの一部しか検出部に吸収されないコンプトン散乱などによる。図4では、エネルギーE1に相当するピークの高さはa、エネルギーE2に相当するピークの高さはbとして示されており、コンプトン散乱による連続部も少なからずカウント値を示している。   In addition, counts are also observed at locations other than the energy E1 and E2, but this is due to Compton scattering, etc. in which only a part of the energy of radiation is absorbed by the detection unit. In FIG. 4, the height of the peak corresponding to the energy E1 is shown as a, the height of the peak corresponding to the energy E2 is shown as b, and the continuous part due to Compton scattering also shows the count value.

次に、試料を測定する場合、すなわち、被測定対象物1が有る場合の動作を説明する。図1において、ライブゼロ線源A(12A)およびライブゼロ線源B(12B)から放出されるγ線は、被測定対象物1を通過し、放射線検出器3に入射する。これにより、放射線検出器3では、γ線が検出されて電圧パルスを発生し、増幅器4でパルスが増幅され、多重波高分析器(マルチチャンネルアナライザ)5でパルス波高が分析される。   Next, the operation when measuring a sample, that is, when the object 1 to be measured is present will be described. In FIG. 1, γ rays emitted from the live zero source A (12 A) and the live zero source B (12 B) pass through the measurement object 1 and enter the radiation detector 3. As a result, the radiation detector 3 detects γ-rays to generate a voltage pulse, the amplifier 4 amplifies the pulse, and the multi-wave height analyzer (multi-channel analyzer) 5 analyzes the pulse wave height.

図5は、本発明の実施の形態1による、被測定対象物1がある場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。ライブゼロ線源A(12A)およびライブゼロ線源B(12B)から放出される放射線のエネルギーE1、E2のほかに、測定対象核種のエネルギーE3に相当する箇所にピークが見られる。そして、ピークの高さ、すなわち、パルスのカウント数は、ライブゼロ線源と被測定対象物1に含まれる放射性物質の放射能、検出器配置、検出器の検出効率から決まるある値となる。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a pulse wave height distribution measured when there is an object to be measured 1 according to Embodiment 1 of the present invention. In addition to the radiation energies E1 and E2 emitted from the live zero radiation source A (12A) and the live zero radiation source B (12B), a peak is observed at a position corresponding to the energy E3 of the measurement nuclide. The height of the peak, that is, the number of pulses counted, is a certain value determined from the radioactivity of the radioactive substance contained in the live zero source and the object 1 to be measured, the detector arrangement, and the detection efficiency of the detector.

また、エネルギーE1、E2、E3以外の箇所にもカウントが見られるが、これは、放射線のエネルギーの一部しか検出部に吸収されないコンプトン散乱などに相当する。ここで、図5のエネルギーE1に相当するピークの高さa’は、被測定対象物1がないときの高さaに比べて低くなっている。これは、エネルギーE1のγ線が、被測定対象物1を通過したときに減衰したためである。   In addition, counts are also observed at locations other than the energy E1, E2, and E3, which corresponds to Compton scattering in which only a part of the energy of radiation is absorbed by the detection unit. Here, the peak height a ′ corresponding to the energy E <b> 1 in FIG. 5 is lower than the height a when the object 1 to be measured is not present. This is because the gamma rays of energy E1 are attenuated when passing through the measurement object 1.

同様に、エネルギーE2に相当するピークの高さb’は、被測定対象物1がないときの高さbに比べて低くなっている。これも、エネルギーE2のγ線が、被測定対象物1を通過したときに減衰したためである。なお、この減衰割合は、γ線のエネルギー、被測定対象物1の材質、密度、厚さにより決まる。一般には、被測定対象物1の材質とγ線のエネルギーから決まる線弱係数をμ、被測定対象物1の厚さをtとしたとき、減衰前のexp(−μt)倍に相当する。 Similarly, the peak height b ′ corresponding to the energy E2 is lower than the height b when there is no object 1 to be measured. This is also because the gamma rays of energy E2 are attenuated when passing through the measurement object 1. This attenuation ratio is determined by the energy of γ rays, the material, density, and thickness of the object 1 to be measured. Generally, when the linear attenuation coefficient determined by the material of the object 1 to be measured and the energy of γ-ray is μ and the thickness of the object 1 to be measured is t, it corresponds to exp (−μt) times before attenuation. .

以上より、被測定対象物1が有る場合とない場合の2通りの測定データが得られることになる。この2通りの測定データを用いて、図1の物体厚さ・密度判定部8は、被測定対象物1の実効的な密度と厚さを求める。以下に、被測定対象物1の厚さと密度の判定方法の例を述べる。   As described above, two types of measurement data are obtained when the object 1 to be measured is present and when it is not present. Using these two types of measurement data, the object thickness / density determination unit 8 in FIG. 1 obtains the effective density and thickness of the object 1 to be measured. Below, the example of the determination method of the thickness and density of the to-be-measured object 1 is described.

図6は、本発明の実施の形態1による、2種類の純物質からなる混合物の厚さと密度の算出方法を模式的に示した説明図である。被測定対象物1が純物質1と純物質2からなる混合物の場合、純物質1の密度をρ1、純物質1のみの厚さをt1、純物質2の密度をρ2、純物質2のみの厚さをt2とする。エネルギーE1のγ線が混合物(厚さ:t1+t2)を透過したときの透過率をPとすると、透過率Pは、下式(3)で与えられる。
exp{−μ1(E1)t1−μ2(E1)t2}=P (3)
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a method for calculating the thickness and density of a mixture composed of two kinds of pure substances according to Embodiment 1 of the present invention. When the object 1 to be measured is a mixture of the pure substance 1 and the pure substance 2, the density of the pure substance 1 is ρ1, the thickness of the pure substance 1 alone is t1, the density of the pure substance 2 is ρ2, and only the pure substance 2 is Let thickness be t2. If the transmittance when the γ-rays of energy E1 are transmitted through the mixture (thickness: t1 + t2) is P, the transmittance P is given by the following equation (3).
exp {−μ1 (E1) t1−μ2 (E1) t2} = P (3)

同様に、エネルギーE2のγ線が混合物(厚さ:t1+t2)を透過したときの透過率をQとすると、透過率Qは、下式(4)で与えられる。
exp{−μ1(E2)t1−μ2(E2)t2}=Q (4)
Similarly, when the transmittance when the γ-rays of energy E2 are transmitted through the mixture (thickness: t1 + t2) is Q, the transmittance Q is given by the following equation (4).
exp {−μ1 (E2) t1−μ2 (E2) t2} = Q (4)

ただし、μ1(E1)は、物質1のγ線エネルギーE1に対する線減弱係数、μ1(E2)は、物質1のγ線エネルギーE2に対する線減弱係数、μ2(E1)は、物質2のγ線エネルギーE1に対する線減弱係数、μ2(E2)は、物質2のγ線エネルギーE2に対する線減弱係数である。   Where μ1 (E1) is the linear attenuation coefficient for the γ-ray energy E1 of the substance 1, μ1 (E2) is the linear attenuation coefficient for the γ-ray energy E2 of the substance 1, and μ2 (E1) is the γ-ray energy of the substance 2 A linear attenuation coefficient with respect to E1, μ2 (E2) is a linear attenuation coefficient with respect to the γ-ray energy E2 of the substance 2.

透過率Pおよび透過率Qは、エネルギーピークのカウント値より得られる(エネルギーE1であれば、a’/a、エネルギーE2であれば、b’/b)ので、上式(3)と(4)の未知数は、t1とt2のみである。よって、上式(3)と(4)の連立方程式より、t1とt2の両方を求めることができる。   Since the transmittance P and the transmittance Q are obtained from the count value of the energy peak (a ′ / a for energy E1 and b ′ / b for energy E2), the above equations (3) and (4 ) Are only t1 and t2. Therefore, both t1 and t2 can be obtained from the simultaneous equations of the above equations (3) and (4).

したがって、混合物全体の厚さtは、下式(5)により求めることができる。
t=t1+t2 (5)
同様に、混合物の平均密度(実効密度)ρは、下式(6)により求めることができる。
ρ=ρ1{t1/(t1+t2)}+ρ2{t2/(t1+t2)} (6)
Therefore, the thickness t of the entire mixture can be obtained by the following equation (5).
t = t1 + t2 (5)
Similarly, the average density (effective density) ρ of the mixture can be obtained by the following equation (6).
ρ = ρ1 {t1 / (t1 + t2)} + ρ2 {t2 / (t1 + t2)} (6)

以上より、物体厚さ・密度判定部8は、2つのエネルギーの透過率に基づいて、2つの物質の混合物からなる被測定対象物1の厚さと密度を求めることができる。   As described above, the object thickness / density determination unit 8 can obtain the thickness and density of the measurement object 1 made of the mixture of the two substances based on the transmittance of the two energies.

なお、上記は、2種類の純物質からなる混合物の例を示したが、それ以上のN種類からなる混合物の場合でも、N種類以上のエネルギーを放出するようなライブゼロ線源を組み合わせることで、同様に、混合物全体の厚さと実効的な密度を求めることができる。   In addition, although the above showed the example of the mixture which consists of two types of pure substances, also in the case of the mixture which consists of more than N types, by combining the live zero ray source which emits more than N types of energy, Similarly, the overall thickness and effective density of the mixture can be determined.

被測定対象物1がトレーなどの定形の容器に入れられた物体であれば、厚さ以外の方向は定形とみなせるため、被測定対象物1の形状は、確定する。一方、定形容器に入っていない場合には、図1に示す重量測定部13により被測定対象物1の重量を計測することで、およその形状(面積)を求めることができる。   If the object 1 to be measured is an object placed in a fixed container such as a tray, the direction other than the thickness can be regarded as a fixed shape, so the shape of the object 1 to be measured is fixed. On the other hand, when the container is not in the fixed container, the approximate shape (area) can be obtained by measuring the weight of the object 1 to be measured by the weight measuring unit 13 shown in FIG.

これは、先に述べたとおり、被測定対象物1の実効的な密度がわかっているため、厚さと密度と重量から、物体の面積を求めることができるためである。これにより、面積方向の形状を、より高精度に求めることができる。   This is because, as described above, since the effective density of the measurement object 1 is known, the area of the object can be obtained from the thickness, density and weight. Thereby, the shape in the area direction can be obtained with higher accuracy.

ここで、図1では、被測定対象物1のおよその中心部分を検出器の真下に配置するようにしているが、これは、被測定対象物1の厚さの代表値を求めているに過ぎない。したがって、さらに、被測定対象物1の形状を詳細に測定するには、被測定対象物1を走査させながら測定を行うことにより、様々な位置での厚さを求めることができ、被測定対象物1の形状を、さらに高精度に求めることができる。   Here, in FIG. 1, the approximate center portion of the object 1 to be measured is arranged directly below the detector, but this is because the representative value of the thickness of the object 1 to be measured is obtained. Not too much. Therefore, in order to measure the shape of the object 1 to be measured in detail, the thickness at various positions can be obtained by performing measurement while scanning the object 1 to be measured. The shape of the object 1 can be determined with higher accuracy.

より具体的には、被測定対象物1の異なる複数の位置を放射線が通過するように、検出器3と、ライブゼロ線源A(12A)およびライブゼロ線源B(12B)との間に存在する被測定対象物1の位置を移動させるために搬送機構を設けることが考えられる。   More specifically, between the detector 3 and the live zero source A (12A) and the live zero source B (12B) so that the radiation passes through a plurality of different positions of the object 1 to be measured. It is conceivable to provide a transport mechanism in order to move the position of the object 1 to be measured.

次に、検出器応答関数を選定するためのもう一つの要素である検出器との距離の算出方法について説明する。図1において、被測定対象物1は、測定台2の上に置かれているので、被測定対象物1の重心位置が求まれば、被測定対象物1と放射線検出器3の距離を求めることができる。前の段落で述べたとおり、被測定対象物1の厚さ(形状)がわかっているので、被測定対象物1が均質であれば、物体の重心位置判定部9は、自ずと重心位置を求めることができる。   Next, a method for calculating the distance to the detector, which is another element for selecting the detector response function, will be described. In FIG. 1, the object 1 to be measured is placed on the measurement table 2, and thus the distance between the object 1 to be measured and the radiation detector 3 is obtained when the position of the center of gravity of the object 1 to be measured is obtained. be able to. As described in the previous paragraph, since the thickness (shape) of the object 1 to be measured is known, if the object 1 to be measured is homogeneous, the center-of-gravity position determination unit 9 of the object naturally obtains the position of the center of gravity. be able to.

被測定対象物1の代表位置は、上述のとおり、物理的な重心位置で多くの場合は差し支えないが、さらに正確さを期すには、次の通りにすればよい。検出器に入射する放射線の数は、検出器と放射性物質との距離の二乗に反比例するため、距離の二乗平均値の平方根を採用すればよい。具体的には、被測定対象物1を仮想的に小片に分割し、それぞれの小片中心と検出器中心の距離を求め、それらの二乗平均値の平方根より、正確な重心位置を求めることができる。   As described above, the representative position of the object 1 to be measured may be a physical center of gravity position in many cases. However, in order to further improve accuracy, the representative position may be as follows. Since the number of radiation incident on the detector is inversely proportional to the square of the distance between the detector and the radioactive substance, the square root of the mean square value of the distance may be employed. Specifically, the object 1 to be measured is virtually divided into small pieces, the distance between the center of each piece and the center of the detector is obtained, and the accurate center of gravity position can be obtained from the square root of the root mean square value. .

以上より、最適な応答関数を決める要素である、被測定対象物1の寸法形状・組成・密度、重心、および検出器までの距離を、パラメータ情報として求めることができた。そこで、図1の応答関数選択部10は、パラメータ情報に対応して応答関数データベース11に記憶された応答関数の中から、求めたパラメータ情報に対応した最適な応答関数を選択する。そして、逆問題演算部6は、応答関数選択部10で選択された最適な応答関数を用いて演算を行う。   From the above, it was possible to obtain, as parameter information, the dimensions, composition, density, center of gravity, and distance to the detector, which are factors that determine the optimum response function. Therefore, the response function selection unit 10 in FIG. 1 selects an optimum response function corresponding to the obtained parameter information from the response functions stored in the response function database 11 corresponding to the parameter information. Then, the inverse problem calculation unit 6 performs calculation using the optimum response function selected by the response function selection unit 10.

図7は、本発明の実施の形態1による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例である。この図7では、エネルギーE1にてカウント値c、エネルギーE2にてカウント値d、エネルギーE3にてカウント値eとなっており、これらのカウント値から、それぞれの核種の放射能に換算することができる。ここでは、測定対象核種が放出するγ線のエネルギーはE3であるから、E3に相当するカウント値より換算係数を用いて放射性物質の量、すなわち、放射能を求める。また、図1の重量測定部13の結果を用いて、単位重量あたりの放射能、すなわち、放射能濃度を求めることもできる。   FIG. 7 is an example of a source spectrum obtained by unfolding the measured pulse wave height distribution according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 7, the count value c is the energy E1, the count value d is the energy E2, and the count value e is the energy E3. From these count values, the radioactivity of each nuclide can be converted. it can. Here, since the energy of the γ-ray emitted from the measurement target nuclide is E3, the amount of radioactive substance, that is, the radioactivity is obtained from the count value corresponding to E3 using the conversion coefficient. Moreover, the radioactivity per unit weight, ie, the radioactivity density | concentration, can also be calculated | required using the result of the weight measurement part 13 of FIG.

以上より、本実施の形態1における放射能分析装置および放射能分析方法は、被測定対象物の密度・形状・重心・位置の少なくともいずれか1つを含むパラメータ情報を考慮した最適な検出器応答関数を選択できる。換言すると、被測定対象物による放射線の自己吸収を考慮した正確な応答関数を選択できる。   As described above, the radioactivity analysis apparatus and radioactivity analysis method according to the first exemplary embodiment are optimal detector responses considering parameter information including at least one of the density, shape, center of gravity, and position of the measurement object. A function can be selected. In other words, it is possible to select an accurate response function considering the self-absorption of radiation by the measurement object.

したがって、被測定対象物の形状や密度等のパラメータ情報が試料ごとに異なる場合でも、求めたパラメータ情報に対応した正確な応答関数を用いて逆問題を解くことができる。この結果、放射能の測定精度が向上する。さらに、被測定対象物の位置・厚さ・密度等のパラメータ情報を求めるために必要な機器は、被測定対象物の放射能を測定する放射線検出器そのものを用いている。このため、別の手段を用いる必要がなく、コストと設置スペースを節約することができる。   Therefore, even when the parameter information such as the shape and density of the object to be measured varies from sample to sample, the inverse problem can be solved using an accurate response function corresponding to the obtained parameter information. As a result, the measurement accuracy of radioactivity is improved. Furthermore, the equipment necessary for obtaining parameter information such as the position, thickness, density, etc. of the measurement object uses a radiation detector itself that measures the radioactivity of the measurement object. For this reason, it is not necessary to use another means, and cost and installation space can be saved.

ところで、最適な応答関数を決める要素は、先にも述べたとおり、被測定対象物1の寸法形状・組成・密度と、検出器までの距離である。図1の応答関数データベース11には、形状・組成・密度・距離といった複数パラメータ、すなわち、多次元に対する値がすべて与えられているので、それらを格納するのに必要な容量のメモリを搭載しなければならない。   By the way, the factors that determine the optimum response function are the dimension shape, composition, and density of the measurement object 1 and the distance to the detector, as described above. The response function database 11 of FIG. 1 is provided with a plurality of parameters such as shape, composition, density, and distance, that is, values for multiple dimensions. Therefore, it is necessary to mount a memory having a capacity necessary for storing them. I must.

最適な応答関数を決める要素のうち、精度に影響を与える最も支配的な要素は、検出器までの距離である。したがって、応答関数データベース11に搭載する応答関数のパラメータを距離のみにすることで、搭載メモリの容量を大幅に少なくしてコストダウンすることが可能である。   Of the factors that determine the optimum response function, the most dominant factor that affects accuracy is the distance to the detector. Therefore, by setting the parameter of the response function mounted in the response function database 11 only to the distance, it is possible to significantly reduce the capacity of the mounted memory and reduce the cost.

なお、図1のライブゼロ線源A(12A)またはライブゼロ線源B(12B)からは、一定のエネルギーと強度の放射線が放出するため、放射線検出器3を校正する役割も果たすことができる。例えば、放射線検出器3の感度やエネルギー特性を確認する日常校正のほか、温度等の環境変動や経年劣化に対しても、補正することができる。   In addition, since the radiation of fixed energy and intensity | strength discharge | releases from the live zero source A (12A) or the live zero source B (12B) of FIG. 1, the role which calibrates the radiation detector 3 can also be played. . For example, in addition to daily calibration for confirming the sensitivity and energy characteristics of the radiation detector 3, it is possible to correct environmental fluctuations such as temperature and aging degradation.

実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2による放射能分析装置を示すブロック図である。先の実施の形態1における図1との相違点は、測定台2に埋め込まれているライブゼロ線源の個数が、1個であることであり、他の構成要素は、図1と図8で同じである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a radioactivity analyzer according to Embodiment 2 of the present invention. The difference from FIG. 1 in the first embodiment is that the number of live zero radiation sources embedded in the measurement table 2 is one, and the other components are as shown in FIGS. Is the same.

本実施の形態2は、被測定対象物1が単一物質(純物質)である場合に適用する。例えば、密度や組成が既知の水、プラスチック、金属などがこれに当たる。逆問題演算を高精度に行うには、先の実施の形態1と同じように、最適な応答関数を選択する必要があるが、本実施の形態2では、被測定対象物1の密度が既知なので、パラメータ情報として寸法形状のみがわかればよい。   The second embodiment is applied when the object to be measured 1 is a single substance (pure substance). For example, water, plastic, metal, etc., whose density and composition are known. In order to perform the inverse problem calculation with high accuracy, it is necessary to select an optimal response function as in the first embodiment, but in the second embodiment, the density of the object 1 to be measured is known. Therefore, it is only necessary to know the dimension and shape as the parameter information.

被測定対象物1の寸法形状は、次のように求めることができる。先の実施の形態1と同様に、被測定対象物1が有る場合とない場合のエネルギーピークのカウント値を比較し、その減衰率を求める。被測定対象物1の材質とγ線のエネルギーから決まる線弱係数をμ、被測定対象物1の厚さをtとすると、減衰率は、exp(−μt)に相当する。被測定対象物1は、単一物質であるので、μの値は既知のため、厚さtを求めることができる。その他、面積などの形状は、先の実施の形態1と同様にして求めることができるので、説明は省略する。 The dimension shape of the measurement object 1 can be obtained as follows. Similar to the first embodiment, the count values of the energy peaks when the object 1 to be measured is present and when it is not present are compared, and the attenuation rate is obtained. When the linear attenuation coefficient determined by the material of the object 1 to be measured and the energy of γ rays is μ and the thickness of the object 1 to be measured is t, the attenuation rate corresponds to exp (−μt). Since the object 1 to be measured is a single substance, the value of μ is known, so the thickness t can be obtained. In addition, since the shape such as the area can be obtained in the same manner as in the first embodiment, description thereof is omitted.

以上より、本実施の形態2における放射能分析装置および放射能分析方法は、被測定対象物の密度・形状・重心・位置の少なくともいずれか1つを含むパラメータ情報を考慮した最適な検出器応答関数を選択できる。換言すると、被測定対象物による放射線の自己吸収を考慮した正確な応答関数を選択できる。   As described above, the radioactivity analysis apparatus and radioactivity analysis method according to the second exemplary embodiment have the optimum detector response in consideration of parameter information including at least one of the density, shape, center of gravity, and position of the measurement object. A function can be selected. In other words, it is possible to select an accurate response function considering the self-absorption of radiation by the measurement object.

したがって、被測定対象物の形状や密度等のパラメータ情報が試料ごとに異なる場合でも、求めたパラメータ情報に対応した正確な応答関数を用いて逆問題を解くことができる。この結果、放射能の測定精度が向上する。さらに、被測定対象物の位置・厚さ・密度等のパラメータ情報を求めるために必要な機器は、被測定対象物の放射能を測定する放射線検出器そのものを用いている。このため、別の手段を用いる必要がなく、コストと設置スペースを節約することができる。   Therefore, even when the parameter information such as the shape and density of the object to be measured varies from sample to sample, the inverse problem can be solved using an accurate response function corresponding to the obtained parameter information. As a result, the measurement accuracy of radioactivity is improved. Furthermore, the equipment necessary for obtaining parameter information such as the position, thickness, density, etc. of the measurement object uses a radiation detector itself that measures the radioactivity of the measurement object. For this reason, it is not necessary to use another means, and cost and installation space can be saved.

1 被測定対象物、2 測定台、3 放射線検出器、4 増幅器、5 多重波高分析器、6 逆問題演算部、7 表示部、8 物体厚さ・密度判定部(パラメータ判定部)、9 重心位置判定部(パラメータ判定部)、10 応答関数選択部、11 応答関数データベース(データベース)、12、12A、12B ライブゼロ線源、13 重量測定部。   1 object to be measured, 2 measuring table, 3 radiation detector, 4 amplifier, 5 multi-wave height analyzer, 6 inverse problem calculator, 7 display unit, 8 object thickness / density determination unit (parameter determination unit), 9 center of gravity Position determination unit (parameter determination unit), 10 Response function selection unit, 11 Response function database (database), 12, 12A, 12B Live zero radiation source, 13 Weight measurement unit.

Claims (6)

被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、前記エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースと、
前記検出器応答関数を前記データベースから抽出する応答関数選択部と、
前記応答関数選択部で抽出された前記検出器応答関数および測定された前記パルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、前記放射線のエネルギースペクトルを求め、前記被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算部と
を備える放射能分析装置であって、
前記データベースには、前記検出器応答関数として、前記被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数があらかじめ記憶されており、
前記検出器により測定された前記パルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の形状に関する前記パラメータ情報を算出するパラメータ判定部と、
前記被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、前記検出器に向けて、前記被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する1つ以上のライブゼロ線源と
をさらに備え、
前記パラメータ判定部は、前記1つ以上のライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した放射線のエネルギーと、前記被測定対象物を通過して前記検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて前記検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の厚さを前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出し、
前記応答関数選択部は、前記検出器により測定された前記パルス波高分布に対応して前記パラメータ判定部で算出された前記パラメータ情報に応じた検出器応答関数を前記データベースから抽出する
放射能分析装置。
A database that stores in advance an input / output relationship between an energy spectrum of radiation radiated from an object to be measured and a pulse wave height distribution measured by a detector according to the energy spectrum as a detector response function;
A response function selector for extracting the detector response function from the database;
By performing inverse problem calculation using the detector response function extracted by the response function selection unit and the measured pulse wave height distribution, an energy spectrum of the radiation is obtained, and the radioactivity contained in the object to be measured A radioactivity analyzer equipped with an inverse problem calculation unit for analyzing and quantifying nuclides,
In the database, as the detector response function, a plurality of detector response functions corresponding to parameter information including the shape of the object to be measured are stored in advance,
Based on the pulse wave height distribution measured by the detector, a parameter determination unit that calculates the parameter information related to the shape of the object to be measured ;
One or more live beams that are embedded in a measurement table on which the object to be measured is placed and emit radiation of different energies that are different from the measurement target nuclide of the object to be measured toward the detector. A zero source ,
The parameter determination unit is radiated from the one or more live zero ray sources and incident on the detector in the absence of the measurement target, and the detection through the measurement target. Based on the respective pulse wave height distribution measured by the detector according to the energy of the radiation incident on the device, the thickness of the object to be measured is calculated as the shape included in the parameter information,
The response function selection unit extracts from the database a detector response function corresponding to the parameter information calculated by the parameter determination unit corresponding to the pulse wave height distribution measured by the detector. .
請求項に記載の放射能分析装置において、
前記被測定対象物が、N個(Nは、2以上の整数)の物質からなる混合物の場合には、前記ライブゼロ線源としてN個以上のライブゼロ線源を使用し、
前記データベースには、前記検出器応答関数として、前記被測定対象物の形状および前記N個の物質のそれぞれの密度を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数があらかじめ記憶されており、
前記パラメータ判定部は、前記N個以上のライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した前記N個以上の放射線のエネルギーと、前記被測定対象物を通過して前記検出器に入射した前記N個以上の放射線のエネルギーとに応じて前記検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の厚さおよび前記N個の物質のそれぞれの密度を前記パラメータ情報として算出する
放射能分析装置。
The radioactivity analyzer according to claim 1 ,
When the object to be measured is a mixture composed of N substances (N is an integer of 2 or more), N or more live zero radiation sources are used as the live zero radiation source,
In the database, as the detector response function, a plurality of detector response functions corresponding to parameter information including the shape of the object to be measured and the densities of the N substances are stored in advance.
The parameter determination unit radiates energy of the N or more radiations emitted from the N or more live zero ray sources and incident on the detector without the measurement target, and the measurement target. Based on the respective pulse height distributions measured by the detector according to the energy of the N or more radiations that have passed through and entered the detector, the thickness of the object to be measured and the N A radioactivity analyzer that calculates the density of each substance as the parameter information.
請求項またはに記載の放射能分析装置において、
前記測定台に載置された前記被測定対象物の重量を測定する重量測定部をさらに備え、
前記パラメータ判定部は、前記検出器により測定された前記パルス波高分布、および前記重量測定部により測定された前記重量に基づいて、前記被測定対象物の厚さおよび面積を前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出する
放射能分析装置。
The radioactivity analyzer according to claim 1 or 2 ,
A weight measuring unit for measuring the weight of the object to be measured placed on the measuring table;
The parameter determination unit, the detector by measured the said pulse-height distribution, and on the basis of the weight measured by the weight measuring unit includes a thickness and area of the object to be measured on the parameter information Radioactivity analyzer that calculates as the shape .
請求項からのいずれか1項に記載の放射能分析装置において、
前記被測定対象物の異なる複数の位置を前記放射線が通過するように、前記検出器と前記ライブゼロ線源との間に存在する前記被測定対象物の位置を移動させる搬送機構をさらに備え、
前記パラメータ判定部は、前記ライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物の異なる複数の位置を通過して前記検出器に入射した放射線のエネルギーに応じて前記検出器により測定された複数のパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の移動方向における厚さ分布を前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出する
放射能分析装置。
The radioactivity analyzer according to any one of claims 1 to 3 ,
A transport mechanism for moving the position of the measurement object existing between the detector and the live zero source so that the radiation passes through a plurality of different positions of the measurement object;
The parameter determining unit is radiated from the live zero source, and is measured by the detector according to energy of radiation that has passed through a plurality of different positions of the measurement target and is incident on the detector. A radioactivity analyzer that calculates a thickness distribution in the moving direction of the object to be measured as the shape included in the parameter information based on a pulse height distribution.
請求項からのいずれか1項に記載の放射能分析装置において、
前記パラメータ判定部は、少なくとも1つのライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した放射線のエネルギーに応じて前記検出器により測定されたパルス波高分布に基づいて、前記検出器の校正を行う
放射能分析装置。
The radioactivity analyzer according to any one of claims 1 to 4 ,
The parameter determination unit is based on a pulse height distribution measured by the detector according to energy of radiation emitted from at least one live zero source and incident on the detector in the absence of the measurement object. A radioactivity analyzer for calibrating the detector.
被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、前記エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースを有し、前記検出器応答関数を前記データベースから抽出し、抽出した前記検出器応答関数および測定された前記パルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、前記放射線のエネルギースペクトルを求め、前記被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する放射能分析装置に適用される放射能分析方法であって、
前記データベースに対して、前記検出器応答関数として、前記被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数をあらかじめ記憶させておく記憶ステップと、
前記検出器により測定された前記パルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の形状に関する前記パラメータ情報を算出するパラメータ判定ステップと、
前記検出器により測定された前記パルス波高分布に対応して前記パラメータ判定ステップで算出された前記パラメータ情報に応じた検出器応答関数を前記データベースから抽出する応答関数選択ステップと、
前記応答関数選択ステップで抽出された前記検出器応答関数および前記検出器で測定された前記パルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、入射した前記放射線のエネルギースペクトルを求め、前記被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算ステップと
を備え
前記パラメータ判定ステップは、前記被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、前記検出器に向けて、前記被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する1つ以上のライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した放射線のエネルギーと、前記被測定対象物を通過して前記検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて前記検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の厚さを前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出する
放射能分析方法。
A database for storing in advance, as a detector response function, an input / output relationship between an energy spectrum of radiation radiated from an object to be measured and a pulse wave height distribution measured by a detector according to the energy spectrum; An instrument response function is extracted from the database, and an inverse problem calculation is performed using the extracted detector response function and the measured pulse wave height distribution, thereby obtaining an energy spectrum of the radiation, A radioactivity analysis method applied to a radioactivity analyzer for analyzing and quantifying contained radionuclides,
A storage step of previously storing a plurality of detector response functions according to parameter information including the shape of the measurement target object as the detector response function with respect to the database;
Based on the pulse wave height distribution measured by the detector, a parameter determination step for calculating the parameter information related to the shape of the object to be measured ;
A response function selection step of extracting from the database a detector response function corresponding to the parameter information calculated in the parameter determination step corresponding to the pulse height distribution measured by the detector;
By performing inverse problem calculation using the detector response function extracted in the response function selection step and the pulse wave height distribution measured by the detector, an energy spectrum of the incident radiation is obtained, and the measured object An inverse problem calculation step for analyzing and quantifying the radionuclide contained in the object ,
The parameter determination step is embedded in a measurement table on which the object to be measured is placed, and emits radiation of different energy from the measurement object nuclide of the object to be measured toward the detector. Energy of radiation emitted from one or more live zero sources that are incident on the detector in the absence of the object to be measured, and radiation incident on the detector through the object to be measured A radioactivity analysis method for calculating a thickness of the object to be measured as the shape included in the parameter information based on each pulse wave height distribution measured by the detector according to energy .
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