JP7257312B2 - 放射線計測装置、放射線計測システム及び放射線計測方法 - Google Patents
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Description
本発明は、放射線計測装置、放射線計測システム及び放射線計測方法の技術に関する。
自然界には多くのα線放出核種が存在する。例えば、トリウム系列（Ｔｈ－２３２）にはＴｈ－２２８、Ｒａ－２２４、Ｒｎ－２２０、Ｐｏ－２１６、Ｂｉ－２１２、Ｐｏ－２１２といった放射性核種が存在する。また、ウラン系列（Ｕ－２３８）にはＲａ－２２６、Ｒｎ－２２２、Ｐｏ－２１８、Ｐｏ－２１４、Ｐｏ－２１０といった放射性核種が存在する。さらには、過去に実施された核実験等によるフォールアウトの影響で、自然界には極僅かにプルトニウム（Ｐｕ－２３９、Ｐｕ－２４０、Ｐｕ－２４２等）や、アメリシウム（Ａｍ－２４１、Ａｍ－２４３等）が存在する。
α線計測技術は、ウラン鉱床探査や、温泉探査、地震予知、断層解析に適用される。また、α線計測技術は、原子力発電プラントや、放射性廃棄物処理施設、加速器施設等の放射線管理区域における排気モニタや、排水モニタ、ダストモニタ、サーベイメータに適用されている。これらのフィールドや施設では、α線検出器を用いてα線全量が測定され、各種評価や監視が実施されている。これらのフィールドや、施設でα線を計測する場合、環境中や、測定対象物に付随する放射性核種が放出するβ線や、γ線も、いわばノイズとして検知してしまう可能性がある。
放射線エネルギを測定し、測定データからα線エネルギによる信号が抽出されることで、β線や、γ線によるバックグラウンド影響の低減が実現される。α線エネルギを測定することでα線放出核種を把握するためには、真空チェンバや、真空ポンプを使用することで、α線と空気との相互作用によるエネルギロスが低減された上で、放射線検出器でα線エネルギが測定される必要がある。
特許文献１には、「情報端末１（経路案内装置）の制御部１１は、出発地（現在地）および目的地を入力し（ステップＳ１）、出発地から目的地までの少なくとも１以上の案内地点を通過する最短ルートを構築し（ステップＳ２）、構築したルート上の案内地点ごとに案内地点画像Ｉｍの表示制御情報７０（画像回転情報７１および矢印情報７２）を取得し（ステップＳ３）、表示制御情報７０を反映させた案内地点画像Ｉｍを生成する（ステップＳ４）。そして、出発地（現在地）からみてルート上の次の案内地点に係る案内地点画像Ｉｍを表示する（ステップＳ５）」放射線計測装置が開示されている（要約参照）。
また、特許文献２には、「半導体式放射線検出素子11a の放射線有感領域111aが放射線入射部1111と気密シール部1112とチェック部1113とを有し、筐体15a のリング溝153 に装着されたＯリング17によって筐体15a と気密シール部1112とが気密シールされる。ＬＥＤ13からの機能チェック用の光パルスは、光ファイバ14と透明な樹脂からなる厚さ２mm程度の光路変更部材18とによって、チェック部1113へ垂直に入射される。筐体15a のα線入射窓151 は厚さ１μm 以下のＰＥＴ膜16a によって覆われる」α線ダストモニタ用半導体式放射線検出器が開示されている（要約参照）。
しかしながら、前記したフィールドや、施設では、真空チェンバや、真空ポンプを持ち運びして都度測定することは実用上困難である。このため、β線や、γ線によるバックグラウンド影響を低減して、より高精度なα線測定を実施し、高度な分析や監視を実現するためには、大気環境であってもα線による信号と、β線及びγ線による信号とを弁別可能な手法が必要となる。
特許文献１に記載の技術は、α線もしくは荷電粒子を直接測定する点で、さらなる改良が必要である。
特許文献２には、β線やγ線を弁別する手段に関する記載は一切記載されていない。
特許文献２には、β線やγ線を弁別する手段に関する記載は一切記載されていない。
α線と、バックグラウンドであるβ線や、γ線とを弁別するための手段として、波高値以外の情報を利用することができれば、高精度なα線測定を実施することができる。そして、その結果に基づく高度な分析や監視を実現することが可能となる。
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、高精度なα線測定を実現することを課題とする。
前記した課題を解決するため、本発明は、放射線を検知し、電気パルスとして出力する放射線検知部と、前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で負電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する負電荷ドリフト電源部と、前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で正電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する正電荷ドリフト電源部と、前記正電荷がドリフトしている時に観測される前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時計数値を記録するとともに、前記負電荷がドリフトしている時において、α線による計数値が略０となる時間領域で観測される前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時計数値を記録する計数値記録部と、前記負電荷がドリフトしている時における前記α線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時他線種計数値と、前記正電荷がドリフトしている時における前記α線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時他線種計数値との変換係数を格納している変換情報記憶部と、前記変換情報記憶部に格納されている前記変換係数を基に、観測された前記負電荷ドリフト時計数値から、前記正電荷ドリフト時他線種計数値を演算する変換演算部と、観測された前記正電荷ドリフト時計数値から、演算された前記正電荷ドリフト時他線種計数値を減算する減算部と、を備えることを特徴とする。
その他の解決手段は実施形態中において、適宜記載する。
その他の解決手段は実施形態中において、適宜記載する。
本発明によれば、高精度なα線測定を実現することができる。
次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
前記したように、α線と、バックグラウンドであるβ線やγ線を弁別するための手段として、波高値以外の情報を利用することができれば、高精度なα線測定を実施することができる。そして、その結果に基づく高度な分析や、監視を実現することが可能となる。本実施形態は、その結果に基づく高度な分析や、監視を実現する放射線計測装置及びその方法に関して種々検討して得た新たな知見に基づいてなされたものである。以下、本発明に係る放射線計測装置及びその方法の好適な実施形態を、図面を参照して、発明者らが得た新たな知見の内容を基に具体的に説明する。
前記したように、α線と、バックグラウンドであるβ線やγ線を弁別するための手段として、波高値以外の情報を利用することができれば、高精度なα線測定を実施することができる。そして、その結果に基づく高度な分析や、監視を実現することが可能となる。本実施形態は、その結果に基づく高度な分析や、監視を実現する放射線計測装置及びその方法に関して種々検討して得た新たな知見に基づいてなされたものである。以下、本発明に係る放射線計測装置及びその方法の好適な実施形態を、図面を参照して、発明者らが得た新たな知見の内容を基に具体的に説明する。
［第１実施形態］
まず、図１～図７を参照して、本発明の好適な第１実施形態を説明する。
まず、図１～図７を参照して、本発明の好適な第１実施形態を説明する。
（装置構成）
図１は、第１実施形態に係る放射線計測装置１００の構成例を示す図である。
放射線計測装置１００は、α線センサ１０１、正孔ドリフト電源装置１０２、電子ドリフト電源装置１０３、計数値記録装置１０４、変換データベース１０５、変換演算装置１０６、α線計数値演算装置１０７、表示装置１０８を備えている。
図１は、第１実施形態に係る放射線計測装置１００の構成例を示す図である。
放射線計測装置１００は、α線センサ１０１、正孔ドリフト電源装置１０２、電子ドリフト電源装置１０３、計数値記録装置１０４、変換データベース１０５、変換演算装置１０６、α線計数値演算装置１０７、表示装置１０８を備えている。
α線センサ１０１は、測定対象物Ｒに付着した放射性核種Ｒ２から放出される放射線Ｒ１（α線Ｒ３）を検知し、検知に伴う電気信号を発生させるものである。放射線Ｒ１は、人工的に放射されてもよいし、自然に放射されてもよい。ここで、放射線Ｒ１の線種はα線Ｒ３、β線、γ線等の電離放射線とする。α線センサ１０１で使用される検出方式としては、半導体方式やガス方式がある。半導体方式では、シリコン、シリコンカーバイド、ダイヤモンド、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＧａＮ等の材料が使用される。これらの半導体に電極１１１（図２Ａ～図２Ｄ参照）が設けられ、正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３によって半導体内部に一定の電界（内部電界）が印加される。これにより、半導体とα線Ｒ３との相互作用で生じる電子正孔対を収集することが可能となる。収集された電子正孔対は半導体に隣接して配置される前置増幅器（不図示）を用いて増倍され、１つのα線検知に対して１つの電気パルスを生成する。生成された電気パルスは、後段に設けられている計数値記録装置１０４に送られる。
ガス方式のα線センサ１０１では、内部電界の電界強度によって電離領域、比例領域、ＧＭ領域等のガス増倍領域が異なる。ガス方式のα線検出方式としては、ＧＭ計数管や電離箱等が使用される。なお２次元検出器としてのガス増幅方式としては、マルチワイヤ比例計数管やマイクロパターンガス検出器等がある。ガスチェンバ内に有感ガスと電極１１１とが設けられ、正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３によってガスチェンバ内部に一定の内部電界を印加することで、ガスチェンバ内のガスと、α線Ｒ３との相互作用で生じる電子イオン対を収集することが可能となる。収集された電子イオン対はガスチェンバに隣接して配置される前置増幅器（不図示）を用いて増倍され、１つのα線検知に対して１つの電気パルスを生成する。生成した電気パルスは、後段の計数値記録装置１０４に送られる。
正孔ドリフト電源装置１０２は、α線センサ１０１に、後記する正孔ドリフトを生じさせる内部電界を発生させる電源である。電子ドリフト電源装置１０３は、α線センサ１０１に、後記する電子ドリフトを生じさせる内部電界を発生させる電源である。計数値記録装置１０４は、α線Ｒ３や、β線、γ線の検出に伴う電気パルスを計数する。変換データベース１０５は、後記する変換式の変換係数が格納されている。変換演算装置１０６は、変換データベース１０５に格納されている変換係数を基に、電子ドリフト時のα線Ｒ３以外（β線及びγ線）の電気パルス計数値（以下、計数値と称する）から、正孔ドリフト時のα線Ｒ３以外の計数値を演算する（詳細は後記）。なお、α線Ｒ３以外のβ線、γ線を、本実施形態では他線種と称し、β線及びγ線の電気パルス計数値を他線種計数値と称する。α線計数値演算装置１０７は、変換演算装置１０６の演算結果を基に正孔ドリフト時のα線計数値を演算する。表示装置１０８は、α線計数値演算装置１０７の結果を表示する。
（電荷ドリフト）
図２Ａ及び図２Ｂは、半導体方式のα線検知時の電荷ドリフトの概念図を示す図である。図２Ａが正孔ドリフト時を示し、図２Ｂが電子ドリフト時を示す。
図２Ａ及び図２Ｂにおいて、正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３には、α線センサ１０１に内部電界を供給可能な電源を用いる。図２Ａ及び図２Ｂに示すように正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３は、α線センサ１０１を挟むように、対向して備えられている２つの電極１１１に接続されている。正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３を用いることで、α線センサ１０１に両極性の内部電界を供給することが可能となる。
図２Ａ及び図２Ｂは、半導体方式のα線検知時の電荷ドリフトの概念図を示す図である。図２Ａが正孔ドリフト時を示し、図２Ｂが電子ドリフト時を示す。
図２Ａ及び図２Ｂにおいて、正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３には、α線センサ１０１に内部電界を供給可能な電源を用いる。図２Ａ及び図２Ｂに示すように正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３は、α線センサ１０１を挟むように、対向して備えられている２つの電極１１１に接続されている。正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３を用いることで、α線センサ１０１に両極性の内部電界を供給することが可能となる。
（正孔ドリフト）
図２Ａでは正孔ドリフト時のα線センサ１０１内部での電荷ドリフトの概念を示したものである。
図２Ａに示すように、正孔ドリフト時では、２つの電極１１１のうち、測定対象物Ｒ側の電極１１１が正極（正極側電極１１１ａ）、他方の電極１１１が負極（負極側電極１１１ｂ）となるよう、正孔ドリフト電源装置１０２によって内部電界が与えられている。測定対象物Ｒに付着している放射性核種Ｒ２から放出されたα線Ｒ３がα線センサ１０１に入射すると、α線Ｒ３はα線センサ１０１の表面で相互作用し、正孔２０１及び電子２０２が発生する。α線Ｒ３の飛程はα線センサ１０１の厚さに対して小さいことから、電子２０２はα線センサ１０１の内部電界の向きに従って正極側電極１１１ａに極短時間で到達する。
図２Ａでは正孔ドリフト時のα線センサ１０１内部での電荷ドリフトの概念を示したものである。
図２Ａに示すように、正孔ドリフト時では、２つの電極１１１のうち、測定対象物Ｒ側の電極１１１が正極（正極側電極１１１ａ）、他方の電極１１１が負極（負極側電極１１１ｂ）となるよう、正孔ドリフト電源装置１０２によって内部電界が与えられている。測定対象物Ｒに付着している放射性核種Ｒ２から放出されたα線Ｒ３がα線センサ１０１に入射すると、α線Ｒ３はα線センサ１０１の表面で相互作用し、正孔２０１及び電子２０２が発生する。α線Ｒ３の飛程はα線センサ１０１の厚さに対して小さいことから、電子２０２はα線センサ１０１の内部電界の向きに従って正極側電極１１１ａに極短時間で到達する。
一方、正孔２０１は、正孔ドリフト電源装置１０２によって、α線センサ１０１の内部に与えられている内部電界の向きに従って、α線センサ１０１の内部をドリフトしながら負極側電極１１１ｂに到達する。このように、ある電荷（ここでは正孔２０１）がα線Ｒ３の入射側とは逆の方向に移動していくことをドリフトと称する。正孔ドリフト電源装置１０２は、発生した電荷（正孔２０１）が図２Ａに示すような挙動を示すような極性の電圧を供給するものである。なお、正孔２０１及び電子２０２をまとめて電荷と称し、正孔ドリフト及び電子ドリフトをまとめて電荷ドリフトと称する。
（電子ドリフト）
また、図２Ｂは電子ドリフト時のα線センサ１０１内部での電荷ドリフトの概念を示したものである。
図２Ｂに示すように、電子ドリフト時では、２つの電極１１１のうち、測定対象物Ｒ側の電極１１１が負極（負極側電極１１１ｂ）、他方の電極１１１が正極（正極側電極１１１ａ）となるよう、電子ドリフト電源装置１０３によって内部電界が与えられている。測定対象物Ｒに付着している放射性核種Ｒ２から放出されたα線Ｒ３がα線センサ１０１に入射すると、α線Ｒ３はα線センサ１０１の表面で相互作用し、正孔２０１及び電子２０２が発生する。前記したように、電子ドリフト時では、測定対象物Ｒ側の電極１１１が負極側電極１１１ｂ、他方の電極１１１が正極側電極１１１ａとなるよう内部電界が与えられている。つまり、図２Ａにおける内部電界の向きとは、内部電界の向きが逆向きになっている。従って、発生した正孔２０１は負極側電極１１１ｂに極短時間で到達する。一方、電子２０２は、α線センサ１０１の内部電界の向きに従って、α線センサ１０１の内部をドリフトしながら正極側電極１１１ａに到達する。電子ドリフト電源装置１０３は、発生した電荷（ここでは電子２０２）が上記に示した挙動を示すような極性の電圧を供給するものである。
また、図２Ｂは電子ドリフト時のα線センサ１０１内部での電荷ドリフトの概念を示したものである。
図２Ｂに示すように、電子ドリフト時では、２つの電極１１１のうち、測定対象物Ｒ側の電極１１１が負極（負極側電極１１１ｂ）、他方の電極１１１が正極（正極側電極１１１ａ）となるよう、電子ドリフト電源装置１０３によって内部電界が与えられている。測定対象物Ｒに付着している放射性核種Ｒ２から放出されたα線Ｒ３がα線センサ１０１に入射すると、α線Ｒ３はα線センサ１０１の表面で相互作用し、正孔２０１及び電子２０２が発生する。前記したように、電子ドリフト時では、測定対象物Ｒ側の電極１１１が負極側電極１１１ｂ、他方の電極１１１が正極側電極１１１ａとなるよう内部電界が与えられている。つまり、図２Ａにおける内部電界の向きとは、内部電界の向きが逆向きになっている。従って、発生した正孔２０１は負極側電極１１１ｂに極短時間で到達する。一方、電子２０２は、α線センサ１０１の内部電界の向きに従って、α線センサ１０１の内部をドリフトしながら正極側電極１１１ａに到達する。電子ドリフト電源装置１０３は、発生した電荷（ここでは電子２０２）が上記に示した挙動を示すような極性の電圧を供給するものである。
なお、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、α線センサ１０１が、ガス方式のα線センサ１０１ａである場合、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、図２Ａ及び図２Ｂにおける正孔２０１が正イオン２１１となり、電子２０２が負イオン２１２となること以外は、図２Ａ及び図２Ｂと同様である。
以降の説明では、一例として半導体方式のα線センサ１０１を使用した場合を想定して説明する。また、α線センサ１０１の厚さは測定するα線Ｒ３の飛程より厚いものと想定して説明する。つまり、測定対象物Ｒは、α線センサ１０１のすぐそばに設置されているものとする。ガス方式のα線センサ１０１ａが用いられた場合においても同様の処理が行われる。また、正孔２０１、電子２０２、正イオン２１１、負イオン２１２をまとめて電荷と称する。さらに、正孔２０１及び正イオン２１１をまとめて正電荷２３１と称し、電子２０２及び負イオン２１２をまとめて負電荷２３２と称する。
また、電極１１１は、α線センサ１０１に接触していても、近接しているが接触していなくてもよい。
（電気パルス出力）
図３は、α線センサ１０１による電気パルス出力の様子を示す図である。
図３では、α線センサ１０１が出力する電圧値を示し、横軸を時間、縦軸を電圧値とする。α線センサ１０１に放射線Ｒ１が入射し、相互作用が生じると、ベースライン電圧３０３に、α線Ｒ３が出力する出力電圧３０４が重畳する。ここで、入射する放射線Ｒ１はα線Ｒ３の他にβ線、γ線を含む。α線センサ１０１における放射線Ｒ１の入射検知タイミング３０１ａで電気パルス３０２ａが発生する。次に、放射線Ｒ１がα線センサ１０１に入射すると、入射検知タイミング３０１ｂで電気パルス３０２ｂが発生する。以降、放射線Ｒ１がα線センサ１０１に入射する毎（入射検知タイミング３０１ｃ～３０１ｅ）で、電気パルス３０２ｃ～３０２ｅが発生する。電気パルス３０２ａ～３０２ｅを、まとめて電気パルス３０２と称する。
図３は、α線センサ１０１による電気パルス出力の様子を示す図である。
図３では、α線センサ１０１が出力する電圧値を示し、横軸を時間、縦軸を電圧値とする。α線センサ１０１に放射線Ｒ１が入射し、相互作用が生じると、ベースライン電圧３０３に、α線Ｒ３が出力する出力電圧３０４が重畳する。ここで、入射する放射線Ｒ１はα線Ｒ３の他にβ線、γ線を含む。α線センサ１０１における放射線Ｒ１の入射検知タイミング３０１ａで電気パルス３０２ａが発生する。次に、放射線Ｒ１がα線センサ１０１に入射すると、入射検知タイミング３０１ｂで電気パルス３０２ｂが発生する。以降、放射線Ｒ１がα線センサ１０１に入射する毎（入射検知タイミング３０１ｃ～３０１ｅ）で、電気パルス３０２ｃ～３０２ｅが発生する。電気パルス３０２ａ～３０２ｅを、まとめて電気パルス３０２と称する。
放射性核種Ｒ２が放射線Ｒ１を放出するタイミングはランダムであり、任意のタイミング、例えば入射検知タイミング３０１ｂや、入射検知タイミング３０１ｃ、入射検知タイミング３０１ｄ、入射検知タイミング３０１ｅにおいて、電気パルス３０２ｂや、電気パルス３０２ｃ、電気パルス３０２ｄ、電気パルス３０２ｅが発生する。このような電気パルス３０２の検知には一般的な手法として、コンパレータの閾値電圧を超えた電気パルス３０２を検知する方法や、コンスタント・フラクション・ディスクリミネータを利用した電気パルス検知方法等がある。
（α線計数値の時間変化）
図４は、正孔ドリフト時及び電子ドリフト時のα線計数値の時間変化を示す図である。ここで、図４の結果には、β線及びγ線の影響は含まれていない。
図４に示すデータは、ダイヤモンド半導体に対してＡｍ－２４１由来のα線Ｒ３を照射することによって得られた実験結果である。
図４では、横軸を時間、縦軸を単位時間あたりの計数値としてα線照射時の計数値（α線計数値）の時間変化を示している。図４に示すデータはα線センサ１０１で生成された電気パルス３０２が計数値記録装置１０４に伝送され、計数値記録装置１０４において単位時間あたりの計数値に処理されたものである。図４の例では、単位時間は１０ｍｓｅｃとしている。図４に示す経過時間０秒からα線照射を開始し（符号３４１）、測定開始タイミング３２１から正孔ドリフト電源装置１０２、及び、電子ドリフト電源装置１０３をそれぞれ動作させ、α線照射に伴う電気パルス３０２を計数している。
図４は、正孔ドリフト時及び電子ドリフト時のα線計数値の時間変化を示す図である。ここで、図４の結果には、β線及びγ線の影響は含まれていない。
図４に示すデータは、ダイヤモンド半導体に対してＡｍ－２４１由来のα線Ｒ３を照射することによって得られた実験結果である。
図４では、横軸を時間、縦軸を単位時間あたりの計数値としてα線照射時の計数値（α線計数値）の時間変化を示している。図４に示すデータはα線センサ１０１で生成された電気パルス３０２が計数値記録装置１０４に伝送され、計数値記録装置１０４において単位時間あたりの計数値に処理されたものである。図４の例では、単位時間は１０ｍｓｅｃとしている。図４に示す経過時間０秒からα線照射を開始し（符号３４１）、測定開始タイミング３２１から正孔ドリフト電源装置１０２、及び、電子ドリフト電源装置１０３をそれぞれ動作させ、α線照射に伴う電気パルス３０２を計数している。
図４に示すように、正孔ドリフト電源装置１０２を印加した条件（正孔ドリフト時）でのα線計数値３１１はほぼ安定する。一方で、電子ドリフト電源装置１０３を印加した条件（電子ドリフト時）でのα線計数値３１２は時間経過とともに低減する。
ここで、電子ドリフト時において、α線計数領域３３１と、他線種計数領域３３２とが設定される。α線計数領域３３１は任意の時間幅でよいが、他線種計数領域３３２は、電子ドリフト時のα線計数値３１２が、低減しきった（略０となる）時刻以降を開始時刻とする。
電子ドリフト時のα線計数値３１２が時間経過とともに低減する現象は、α線Ｒ３の照射によってダイヤモンド半導体内部で生成された電子正孔対がダイヤモンド半導体内部に存在する不純物や欠陥によって形成された正孔２０１及び電子２０２の捕獲準位に捕獲されることによって生じる。つまり、電子ドリフト時のα線計数値３１２が時間経過とともに低減する現象は、ダイヤモンド半導体の内部電界に変化が生じた、つまり分極が発生したために生じたものである。この実験結果は一例として、正孔２０１の捕獲準位が少なく、電子２０２の捕獲準位が多くダイヤモンド半導体を使用した場合の得られたデータを示している。しかし、半導体内部の不純物の成分や濃度、欠陥の密度を制御することによって、電子ドリフト時のα線計数領域３３１の範囲を拡大／縮小することが可能である。例えばダイヤモンド半導体の場合、構成物質である炭素の他に、合成条件によって窒素やシリコン、水素、ボロン、リン、ニッケル、コバルト等の物質がダイヤモンド半導体の内部に取り込まれることがある。シリコンカーバイド半導体の場合、ボロンやアルミニウム、窒素、リン、クロム、鉄、ニッケル等の物質がシリコンカーバイド半導体の内部に取り込まれることがある。シリコンも同様に、ボロンやインジウム、ガリウム、リン、ヒ素、アンチモン等の物質がシリコン半導体の内部に取り込まれることがある。
以降の実施形態では、一例として、図４に示したα線計数値３１１，３１２の時間変化を示すα線センサ１０１を使用した場合を想定して説明する。
（正孔ドリフト時における計数値の時間変化）
図５は、正孔ドリフト時における計数値の時間変化を示す図である。図５において、縦軸は計数値、横軸は時間を示す。
正孔ドリフトによるα線照射時において、α線計数値４０１は、図４のα線計数値３１１と同様の時間変化を示す。α線センサ１０１にβ線やγ線（他線種）を照射すると、他線種計数値４０２に示す時間変化を示す。β線やγ線が有意なバックグラウンドとして存在する場合、α線Ｒ３と他線種による計数値は、α線計数値４０１と他線種計数値４０２の総和（総和計数値４０３と称する）として処理される。つまり、β線やγ線が有意なバックグラウンドとして存在する環境でα線Ｒ３による電気パルス３０２を計測すると、総和計数値４０３として計測される。つまり、実際には、総和計数値４０３が観測される。
図５は、正孔ドリフト時における計数値の時間変化を示す図である。図５において、縦軸は計数値、横軸は時間を示す。
正孔ドリフトによるα線照射時において、α線計数値４０１は、図４のα線計数値３１１と同様の時間変化を示す。α線センサ１０１にβ線やγ線（他線種）を照射すると、他線種計数値４０２に示す時間変化を示す。β線やγ線が有意なバックグラウンドとして存在する場合、α線Ｒ３と他線種による計数値は、α線計数値４０１と他線種計数値４０２の総和（総和計数値４０３と称する）として処理される。つまり、β線やγ線が有意なバックグラウンドとして存在する環境でα線Ｒ３による電気パルス３０２を計測すると、総和計数値４０３として計測される。つまり、実際には、総和計数値４０３が観測される。
（電子ドリフト時における計数値の時間変化）
図６は、電子ドリフト時における計数値の時間変化を示す図である。
電子ドリフトによるα線照射時において、α線計数値４１１は、図４のα線計数値３１２と同様の時間変化を示す。また、α線センサ１０１にβ線や、γ線（他線種）が照射された場合、α線照射時と比較して、β線や、γ線の検出効率は低くなる。さらに、β線や、γ線は、α線センサ１０１に付与するエネルギが小さいことから、分極が発生しにくい。この結果、図６に示すように、他線種計数値４１２は時間に対して変化が小さい。このため、他線種計数値４１２は、α線計数値４１１と異なり、電子ドリフト時のα線計数領域３３１を超えた範囲である他線種計数領域３３２でも計数値が出力される。β線や、γ線が有意なバックグラウンドとして存在する場合、α線照射時における計数値は、α線計数値４１１と他線種計数値４１２との総和（総和計数値４１３）として現れる。つまり、実際には、総和計数値４１３が観測される。
図６は、電子ドリフト時における計数値の時間変化を示す図である。
電子ドリフトによるα線照射時において、α線計数値４１１は、図４のα線計数値３１２と同様の時間変化を示す。また、α線センサ１０１にβ線や、γ線（他線種）が照射された場合、α線照射時と比較して、β線や、γ線の検出効率は低くなる。さらに、β線や、γ線は、α線センサ１０１に付与するエネルギが小さいことから、分極が発生しにくい。この結果、図６に示すように、他線種計数値４１２は時間に対して変化が小さい。このため、他線種計数値４１２は、α線計数値４１１と異なり、電子ドリフト時のα線計数領域３３１を超えた範囲である他線種計数領域３３２でも計数値が出力される。β線や、γ線が有意なバックグラウンドとして存在する場合、α線照射時における計数値は、α線計数値４１１と他線種計数値４１２との総和（総和計数値４１３）として現れる。つまり、実際には、総和計数値４１３が観測される。
変換演算装置１０６は、正孔ドリフト時及び電子ドリフト時で得られた総和計数値４０３，４１３のそれぞれを利用して、β線や、γ線が有意なバックグラウンドとして存在する場合においても、以下に記載する手法によって、α線Ｒ３による計数値を演算する。まず、変換演算装置１０６は、式（１）を利用して、正孔ドリフト時の他線種計数値４０２を演算する。
Ｎｈｂｇ＝Ａ×Ｎｅｂｇ ・・・ （１）
ここで、Ｎｈｂｇは正孔ドリフト時における他線種計数値４０２、Ａは変換係数、Ｎｅｂｇは電子ドリフト時の他線種計数値４１２である。電子ドリフト時の他線種計数値４１２（Ｎｅｂｇ）は、図６に示した他線種計数領域３３２における他線種計数値４１２によって、容易に取得可能である。式（１）における変換係数Ａは変換データベース１０５及び変換演算装置１０６を使用して予め演算されている。
図７は、変換データベース１０５に格納されている変換マップ１０５Ａの例を示す図である。
変換マップ１０５Ａでは、電子ドリフト時の他線種計数値４１２、印加電圧値、変換係数が格納されている。変換マップ１０５Ａに格納されている、これらの値は予め試験や、解析等によって演算されているものである。このように、電子ドリフト時の他線種計数値４１２（Ｎｅｂｇ）と、電子ドリフト電源装置１０３における印加電圧値との関係は、事前の試験及び解析でデータベース化されている。
変換マップ１０５Ａでは、電子ドリフト時の他線種計数値４１２、印加電圧値、変換係数が格納されている。変換マップ１０５Ａに格納されている、これらの値は予め試験や、解析等によって演算されているものである。このように、電子ドリフト時の他線種計数値４１２（Ｎｅｂｇ）と、電子ドリフト電源装置１０３における印加電圧値との関係は、事前の試験及び解析でデータベース化されている。
変換演算装置１０６は、電子ドリフト時の他線種計数値４１２（Ｎｅｂｇ）と、電子ドリフト電源装置１０３における印加電圧値とをキーとして、変換マップ１０５Ａから変換係数を取得する。
次に、α線計数値演算装置１０７は、以下の式（２）を基に、正孔ドリフト時のα線計数値４０１を演算する。
Ｎα＝Ｎｈ－Ｎｈｂｇ ・・・ （２）
ここで、Ｎαは、正孔ドリフト時のα線計数値４０１、Ｎｈは正孔ドリフト時の総和計数値４０３である。また、Ｎｈｂｇは、変換演算装置１０６によって演算される正孔ドリフト時における他線種計数値４０２である。正孔ドリフト時の総和計数値４０３（Ｎｈ）は、図５における総和計数値４０３を使用する。α線計数値演算装置１０７による演算結果（Ｎα）は表示装置１０８に表示される。
（フローチャート）
図８は、図１に示す放射線計測装置１００で行われる放射線計測処理の手順を示すフローチャートである。
まず、ユーザが、α線センサ１０１を測定位置に設定する（Ｓ１００１）。
次に、電子ドリフト電源装置１０３が、α線センサ１０１に電子ドリフト用電圧を印加する（Ｓ１００２）。ここで、電子ドリフト用電圧とは、図２Ｂに示されるような極性で印加される電圧である。
続いて、計数値記録装置１０４が、計数値（総和計数値４１３）を計数し（Ｓ１００３）、総和計数値４１３を記録する（Ｓ１００４）。ステップＳ１００３における計数は、図４や、図６における他線種計数領域３３２で行われる。なお、ここで計数される計数値は、電子ドリフト時の他線種計数値４１２となる。
図８は、図１に示す放射線計測装置１００で行われる放射線計測処理の手順を示すフローチャートである。
まず、ユーザが、α線センサ１０１を測定位置に設定する（Ｓ１００１）。
次に、電子ドリフト電源装置１０３が、α線センサ１０１に電子ドリフト用電圧を印加する（Ｓ１００２）。ここで、電子ドリフト用電圧とは、図２Ｂに示されるような極性で印加される電圧である。
続いて、計数値記録装置１０４が、計数値（総和計数値４１３）を計数し（Ｓ１００３）、総和計数値４１３を記録する（Ｓ１００４）。ステップＳ１００３における計数は、図４や、図６における他線種計数領域３３２で行われる。なお、ここで計数される計数値は、電子ドリフト時の他線種計数値４１２となる。
次に、電子ドリフト電源装置１０３がオフとなり、正孔ドリフト電源装置１０２が、α線センサ１０１に正孔ドリフト用電圧を印加する（Ｓ１００５）。
続いて、計数値記録装置１０４が、任意の時間で計数値（総和計数値４０３）を計数し（Ｓ１００６）、総和計数値４０３を記録する（Ｓ１００７）。
続いて、計数値記録装置１０４が、任意の時間で計数値（総和計数値４０３）を計数し（Ｓ１００６）、総和計数値４０３を記録する（Ｓ１００７）。
そして、変換演算装置１０６が、ステップＳ１００３で計数した電子ドリフト時の他線種計数値４１２と、電子ドリフト時の印加電圧をキーとして、変換データベース１０５を参照し、変換係数を取得する（Ｓ１００８）。
次に、変換演算装置１０６は、取得した変換係数を基に、式（１）を演算することで、電子ドリフト時の他線種計数値４１２から正孔ドリフト時の他線種計数値４０２を演算する（Ｓ１００９）。
続いて、α線計数値演算装置１０７は、ステップＳ１００６で計数した正孔ドリフト時の総和計数値４０３から、ステップＳ１００９で演算した正孔ドリフト時の他線種計数値４０２を減算する（式（２））。これにより、α線計数値演算装置１０７は、正孔ドリフト時のα線計数値４０１を演算する（Ｓ１０１０）。
次に、変換演算装置１０６は、取得した変換係数を基に、式（１）を演算することで、電子ドリフト時の他線種計数値４１２から正孔ドリフト時の他線種計数値４０２を演算する（Ｓ１００９）。
続いて、α線計数値演算装置１０７は、ステップＳ１００６で計数した正孔ドリフト時の総和計数値４０３から、ステップＳ１００９で演算した正孔ドリフト時の他線種計数値４０２を減算する（式（２））。これにより、α線計数値演算装置１０７は、正孔ドリフト時のα線計数値４０１を演算する（Ｓ１０１０）。
そして、表示装置１０８が、ステップＳ１０１０で演算したα線計数値４０１を表示する（Ｓ１０１１）。
なお、電子ドリフト（Ｓ１００２～Ｓ１００４）と、正孔ドリフト（Ｓ１００５～Ｓ１００７）との処理は、交換可能である。
第１実施形態による放射線計測装置１００によれば、真空チェンバや、真空ポンプを持ち運びしなくても高精度なα線測定を実現することができる。つまり、フィールドや、施設において、高精度なα線測定を実現することができる。これにより、測定対象に含まれるα放出核種由来のα線Ｒ３を測定し、環境中に存在する放射性核種Ｒ２によるβ線やγ線を弁別可能な放射線計測装置１００を実現することができる。つまり、高精度のα線Ｒ３の分析や監視を実現することが可能となる。
［第２実施形態］
次に、図９を参照して、第２実施形態に係る射線計測装置について説明する。第２実施形態では正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３を制御する放射線計測装置１００ａが示される。
次に、図９を参照して、第２実施形態に係る射線計測装置について説明する。第２実施形態では正孔ドリフト電源装置１０２及び電子ドリフト電源装置１０３を制御する放射線計測装置１００ａが示される。
（装置構成）
図９は、第２実施形態に係る放射線計測装置１００ａの構成例を示す図である。図９において、図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図９に示す放射線計測装置１００ａが、図１に示す放射線計測装置１００と異なる点は、電源切替制御装置１２１、計数値記録装置１０４ａを有することである。
電源切替制御装置１２１は、正孔ドリフト電源装置１０２による印加電圧と、電子ドリフト電源装置１０３による印加電圧とを切り替える。
計数値記録装置１０４ａは、電源切替制御装置１２１による正孔ドリフト電源装置１０２、及び、電子ドリフト電源装置１０３の切り替えに関する情報を取得する。そして、計数値記録装置１０４ａは、電源状態に基づいて電子ドリフト時の総和計数値４１３、及び、正孔ドリフト時の総和計数値４０３を記録する。
図９は、第２実施形態に係る放射線計測装置１００ａの構成例を示す図である。図９において、図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図９に示す放射線計測装置１００ａが、図１に示す放射線計測装置１００と異なる点は、電源切替制御装置１２１、計数値記録装置１０４ａを有することである。
電源切替制御装置１２１は、正孔ドリフト電源装置１０２による印加電圧と、電子ドリフト電源装置１０３による印加電圧とを切り替える。
計数値記録装置１０４ａは、電源切替制御装置１２１による正孔ドリフト電源装置１０２、及び、電子ドリフト電源装置１０３の切り替えに関する情報を取得する。そして、計数値記録装置１０４ａは、電源状態に基づいて電子ドリフト時の総和計数値４１３、及び、正孔ドリフト時の総和計数値４０３を記録する。
第２実施形態によれば、α線測定の高効率化を実現することが可能となる。
［第３実施形態］
次に、図１０を参照して、第３実施形態に係る放射線計測装置１００ｂについて説明する。第３実施形態に係る放射線計測装置１００ｂは、計数値とともに電気パルス３０２の波高値を測定することで、波高値弁別を行うものである。
次に、図１０を参照して、第３実施形態に係る放射線計測装置１００ｂについて説明する。第３実施形態に係る放射線計測装置１００ｂは、計数値とともに電気パルス３０２の波高値を測定することで、波高値弁別を行うものである。
図１０は、第３実施形態に係る放射線計測装置１００ｂの構成例を示す図である。図１０において、図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１０に示す放射線計測装置１００ｂが、図１に示す放射線計測装置１００と異なる点は、α線センサ１０１と、計数値記録装置１０４との間に波高値弁別装置１３１を有している点である。
波高値弁別装置１３１は、放射線Ｒ１の入射によってα線センサ１０１から出力された電気パルス３０２の波高値を弁別するものである。
図１０に示す放射線計測装置１００ｂが、図１に示す放射線計測装置１００と異なる点は、α線センサ１０１と、計数値記録装置１０４との間に波高値弁別装置１３１を有している点である。
波高値弁別装置１３１は、放射線Ｒ１の入射によってα線センサ１０１から出力された電気パルス３０２の波高値を弁別するものである。
（波高値）
図１１は、α線Ｒ３の入射によって出力される電気パルス出力の時間変化を示す図である。
図１１の電気パルス３０２は、図３の電気パルス３０２ａ～３０２ｅの１つに該当するものである。α線Ｒ３がα線センサ１０１に入射すると、電気パルス３０２がベースライン４２１に対して出力される。波高値弁別装置１３１は、波高値４２３が波高値弁別値４２２を超えた場合に後段の計数値記録装置１０４に信号を伝送する。波高値弁別値４２２は経験的に決められる値であるが、β線や、γ線による波高値よりも高い波高値である。ここでは一例として、波高値４２３を電気パルス３０２のピーク値とベースライン４２１の差分として出力する。その他の方式として、電気パルス３０２の面積や、電気パルス３０２の電圧立ち上り領域の波高値等に基づいて、α線Ｒ３の弁別をすることも可能である。
図１１は、α線Ｒ３の入射によって出力される電気パルス出力の時間変化を示す図である。
図１１の電気パルス３０２は、図３の電気パルス３０２ａ～３０２ｅの１つに該当するものである。α線Ｒ３がα線センサ１０１に入射すると、電気パルス３０２がベースライン４２１に対して出力される。波高値弁別装置１３１は、波高値４２３が波高値弁別値４２２を超えた場合に後段の計数値記録装置１０４に信号を伝送する。波高値弁別値４２２は経験的に決められる値であるが、β線や、γ線による波高値よりも高い波高値である。ここでは一例として、波高値４２３を電気パルス３０２のピーク値とベースライン４２１の差分として出力する。その他の方式として、電気パルス３０２の面積や、電気パルス３０２の電圧立ち上り領域の波高値等に基づいて、α線Ｒ３の弁別をすることも可能である。
図１０の説明に戻る。
計数値記録装置１０４は、図１１に示す波高値弁別値４２２を超えた電気パルス３０２を計数する。
その他の処理は、第１実施形態と同様である。
計数値記録装置１０４は、図１１に示す波高値弁別値４２２を超えた電気パルス３０２を計数する。
その他の処理は、第１実施形態と同様である。
β線、γ線はα線Ｒ３に対して、波高値が小さいので、波高値弁別値４２２をβ線、γ線による波高値より高くすることで、β線、γ線による計数値への影響を０に近づけることができる。
従って、第３実施形態によれば、電気ノイズや付与エネルギが小さいβ線やγ線を波高値弁別値４２２によって効果的に除去できることから、α線計数値４０１の測定精度を向上することが可能となる。特に、β線、γ線によるバックグラウンドが多い環境で効果を高くすることができる。
従って、第３実施形態によれば、電気ノイズや付与エネルギが小さいβ線やγ線を波高値弁別値４２２によって効果的に除去できることから、α線計数値４０１の測定精度を向上することが可能となる。特に、β線、γ線によるバックグラウンドが多い環境で効果を高くすることができる。
［第４実施形態］
次に、図１２及び図１３を参照して、第４実施形態に係る放射線計測装置１００ｃについて説明する。第４実施形態に示す放射線計測装置１００ｃは、中性子ＮＥの計測を可能としたものである。
次に、図１２及び図１３を参照して、第４実施形態に係る放射線計測装置１００ｃについて説明する。第４実施形態に示す放射線計測装置１００ｃは、中性子ＮＥの計測を可能としたものである。
（装置構成）
図１２は、第４実施形態に係る放射線計測装置１００ｃの構成例を示す図である。図１２において、図１の放射線計測装置１００と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１２に示す放射線計測装置１００ｃが、図１に示す放射線計測装置１００と異なる点は、α線センサ１０１の入射側の面にα線放出物質１４１を有する中性子センサ１４０が備えられている点である。
図１２は、第４実施形態に係る放射線計測装置１００ｃの構成例を示す図である。図１２において、図１の放射線計測装置１００と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１２に示す放射線計測装置１００ｃが、図１に示す放射線計測装置１００と異なる点は、α線センサ１０１の入射側の面にα線放出物質１４１を有する中性子センサ１４０が備えられている点である。
（中性子センサ１４０）
図１３は、第４実施形態で用いられる中性子センサ１４０の構成を示す図である。
図１３に示すように、α線放出物質１４１は、α線センサ１０１の入射側の面に設けられる。このとき、α線放出物質１４１と、α線センサ１０１とで入射側の電極１１１を挟み込むようにα線放出物質１４１が設けられる。α線放出物質１４１には中性子Ｎに有感な物質が用いられ、ボロン１０やリチウム６等が含有された物質が使用される。ここでは一例として、α線放出物質１４１にボロン１０が適用されることを想定して説明する。
図１３は、第４実施形態で用いられる中性子センサ１４０の構成を示す図である。
図１３に示すように、α線放出物質１４１は、α線センサ１０１の入射側の面に設けられる。このとき、α線放出物質１４１と、α線センサ１０１とで入射側の電極１１１を挟み込むようにα線放出物質１４１が設けられる。α線放出物質１４１には中性子Ｎに有感な物質が用いられ、ボロン１０やリチウム６等が含有された物質が使用される。ここでは一例として、α線放出物質１４１にボロン１０が適用されることを想定して説明する。
α線放出物質１４１に中性子ＮＥが入射すると、α線放出物質１４１における、ある反応断面積で核反応が生じ、α線Ｒ３と「リチウム７」（符号Ｌ）が生成される。α線センサ１０１に対し、正孔ドリフト電源装置１０２もしくは電子ドリフト電源装置１０３を動作させた状態で、α線Ｒ３もしくは「リチウム７」（符号Ｌ）がα線センサ１０１に入射すると、α線センサ１０１の内部で電子正孔対が発生し、電気パルス３０２として出力される。この電気パルス３０２について、第１実施形態と同様の処理が行われる。
第４実施形態によれば、α線センサ１０１を利用して中性子ＮＥを計測することが可能となる。
［第５実施形態］
次に、図１４を参照して、第５実施形態に係る放射線計測装置１００ｄについて説明する。第５実施形態はα線センサ１０１の移動に関するものである。
次に、図１４を参照して、第５実施形態に係る放射線計測装置１００ｄについて説明する。第５実施形態はα線センサ１０１の移動に関するものである。
（装置構成）
図１４は、第５実施形態に係る放射線計測装置１００ｄの構成例を示す図である。図１４において、図１の放射線計測装置１００と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
放射線計測装置１００ｄは、図１に示す放射線計測装置１００の構成に加えて、移動装置１５１、移動制御装置１５２、情報統合装置１５３を備えている。
図１４は、第５実施形態に係る放射線計測装置１００ｄの構成例を示す図である。図１４において、図１の放射線計測装置１００と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
放射線計測装置１００ｄは、図１に示す放射線計測装置１００の構成に加えて、移動装置１５１、移動制御装置１５２、情報統合装置１５３を備えている。
移動装置１５１は、α線センサ１０１の移動を行うものであり、遠隔操作型ロボットや、テレスコピック等が用いられる。移動制御装置１５２は、α線測定時において移動装置１５１が適切に動作するように制御する。情報統合装置１５３は、移動装置１５１や、移動制御装置１５２における制御と、α線センサ１０１における計測及び制御とを連動して制御する。そして、情報統合装置１５３は、測定結果や各種機器の制御状況を表示装置１０８に表示する。
第５実施形態によれば、α線センサ１０１を移動させる移動装置１５１を備えることで、測定者が立ち入れない遠隔地や狭隘部においてもα線計測が可能となる。
なお、図１４に示す放射線計測装置１００ｄでは、第１実施形態の放射線計測装置１００が用いられることが前提となっているが、第２～第４実施形態の放射線計測装置１００ａ～１００ｃが用いられてもよい。
［第６実施形態］
次に、図１５を参照して、第６実施形態に係る放射線計測システム５００を説明する。第６実施形態に係る放射線計測システム５００は、第１実施形態に示す放射線計測装置１００を複数備えるものである。
次に、図１５を参照して、第６実施形態に係る放射線計測システム５００を説明する。第６実施形態に係る放射線計測システム５００は、第１実施形態に示す放射線計測装置１００を複数備えるものである。
（システム構成）
図１５は、第６実施形態に係る放射線計測システム５００の構成例を示す図である。
放射線計測システム５００は、第１実施形態に示す放射線計測装置１００を複数備え、さらに、複数の放射線計測装置１００の電源を制御する電源制御装置５１１を備えている。さらに、放射線計測システム５００は、複数の放射線計測装置１００を用いて測定する統合測定装置５１２と、統合表示装置５１３とを備える。なお、それぞれの放射線計測装置１００において、表示装置１０８は省略可能である。
図１５は、第６実施形態に係る放射線計測システム５００の構成例を示す図である。
放射線計測システム５００は、第１実施形態に示す放射線計測装置１００を複数備え、さらに、複数の放射線計測装置１００の電源を制御する電源制御装置５１１を備えている。さらに、放射線計測システム５００は、複数の放射線計測装置１００を用いて測定する統合測定装置５１２と、統合表示装置５１３とを備える。なお、それぞれの放射線計測装置１００において、表示装置１０８は省略可能である。
電源制御装置５１１は、それぞれの放射線計測装置１００に搭載されているα線センサ１０１の各々に印加する電圧を制御する。つまり、電源制御装置５１１は、それぞれの放射線計測装置１００に備えられている正孔ドリフト電源装置１０２と電子ドリフト電源装置１０３とに接続している。そして、電源制御装置５１１は、それぞれのα線センサ１０１における測定条件に従って、電極１１１に印加する電圧の有無や、極性、電圧値を制御する。また、電源制御装置５１１は、電圧印加の有無や極性、電圧値の制御情報を後段の統合測定装置５１２にわたす。
統合測定装置５１２は、電源制御装置５１１で制御された電源条件（電極１１１に印加する電圧の有無や、極性、電圧値の制御条件）に基づいて取得された、それぞれのα線センサ１０１におけるα線計数値４０１の測定結果を統合する。ここで各々の測定結果には、測定に使用されたα線センサ１０１の番号や測定時刻、電源条件等の各種識別情報が付帯される。統合表示装置５１３は、各々のα線センサ１０１の測定結果や付帯情報を表示する。
第６実施形態によれば、複数の放射線計測装置１００を効果的に制御してα線Ｒ３を測定できることから、α線測定時間の短縮に有効である。
なお、図１５に示す放射線計測システム５００において、電源制御装置５１１による電子ドリフト用電圧と、正孔ドリフト用電圧の切り替えは、それぞれの放射線計測装置１００に対して同期して行われてもよい。
［第７実施形態］
図１６は、第７実施形態に係る放射線計測システム５００ａの構成を示す図である。
放射線計測システム５００ａの構成は、図１５に示す放射線計測システム５００と同様の構成をしている。しかし、放射線計測システム５００ａは、電源制御装置５１１による電子ドリフト用電圧と、正孔ドリフト用電圧の切り替えが、放射線計測装置１００Ａから、放射線計測装置１００Ｂ、・・・、放射線計測装置１００Ｃへと順に切り替えられていく（図１６の白抜き矢印）ことが図１５に示す放射線計測システム５００と異なる点である。このとき、ある放射線計測装置１００に電子ドリフト用電圧、あるいは、正孔ドリフト用電圧が印加されている時、他の放射線計測装置１００には、電圧が印加されないようにする。
図１６は、第７実施形態に係る放射線計測システム５００ａの構成を示す図である。
放射線計測システム５００ａの構成は、図１５に示す放射線計測システム５００と同様の構成をしている。しかし、放射線計測システム５００ａは、電源制御装置５１１による電子ドリフト用電圧と、正孔ドリフト用電圧の切り替えが、放射線計測装置１００Ａから、放射線計測装置１００Ｂ、・・・、放射線計測装置１００Ｃへと順に切り替えられていく（図１６の白抜き矢印）ことが図１５に示す放射線計測システム５００と異なる点である。このとき、ある放射線計測装置１００に電子ドリフト用電圧、あるいは、正孔ドリフト用電圧が印加されている時、他の放射線計測装置１００には、電圧が印加されないようにする。
図４等に示すように、電子ドリフトの後では、計数値が下がっているため、α線センサ１０１のリフレッシュが必要となる。図１６に示す放射線計測システム５００ａによれば、ある放射線計測装置１００によるα線Ｒ３の計測が行われている間、計測が行われていない放射線計測装置１００のα線センサ１０１のリフレッシュが可能となる。なお、ある放射線計測装置１００に電子ドリフト用電圧、あるいは、正孔ドリフト用電圧が印加されている時、他の放射線計測装置１００には、電圧が印加されないようにすれば、図１６に示すように、順番に電圧が印加されなくてもよい。
なお、図１５及び図１６に示す放射線計測システム５００，５００ａでは、第１実施形態の放射線計測装置１００が用いられることが前提となっているが、第２～第４実施形態の放射線計測装置１００ａ～１００ｃが用いられてもよい。
なお、本実施形態における放射線計測装置１００，１００ａ～１００ｄ、及び、放射線計測システム５００，５００ａは、原子力発電プラントや、放射性廃棄物処理施設、加速器施設等の放射線管理区域における排気モニタや、排水モニタ、ダストモニタ、サーベイメータに適用可能である。
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した各構成、機能、各装置１０４～１０７，１２１，１３１，１５２，１５３、変換データベース１０５等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリや、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
１００，１００ａ～１００ｄ，１００Ａ～１００Ｃ 放射線計測装置
１０１，１０１ａ α線センサ（放射線検知部）
１０２ 正孔ドリフト電源装置（正電荷ドリフト電源部）
１０３ 電子ドリフト電源装置（負電荷ドリフト電源部）
１０４，１０４ａ 計数値記録装置（計数値記録部）
１０５ 変換データベース（変換情報記憶部）
１０５Ａ 変換マップ
１０６ 変換演算装置（変換演算部）
１０７ α線計数値演算装置（減算部）
１２１ 電源切替制御装置（電源切替制御部）
１４０ 中性子センサ
１４１ α線放出物質
１４１ 移動装置（移動部）
２０１ 正孔（正電荷）
２０２ 電子（負電荷）
２１１ 正イオン（正電荷）
２１２ 不イオン（負電荷）
２３１ 正電荷
２３２ 負電荷
３３２ 他線種計数領域（α線による計数値が略０になる時間領域）
４０３ 総和計数値（正電荷ドリフト計数値）
４１３ 総和計数値（負電荷ドリフト計数値）
４２３ 波高値
５００，５００ａ 放射線計測システム
５１１ 電源制御装置（電源制御部）
Ｓ１００２ 電子ドリフト用電圧を印加（負電荷ドリフト電圧印加ステップ）
Ｓ１００３ 計数（計数値記録ステップ）
Ｓ１００５ 正孔ドリフト用電圧を印加（正電荷ドリフト電圧印加ステップ）
Ｓ１００６ 計数（計数値記録ステップ）
Ｓ１００９ 正孔ドリフト時の他線種計数値を演算（変換ステップ）
Ｓ１０１０ α線計数値を演算（減算ステップ）
１０１，１０１ａ α線センサ（放射線検知部）
１０２ 正孔ドリフト電源装置（正電荷ドリフト電源部）
１０３ 電子ドリフト電源装置（負電荷ドリフト電源部）
１０４，１０４ａ 計数値記録装置（計数値記録部）
１０５ 変換データベース（変換情報記憶部）
１０５Ａ 変換マップ
１０６ 変換演算装置（変換演算部）
１０７ α線計数値演算装置（減算部）
１２１ 電源切替制御装置（電源切替制御部）
１４０ 中性子センサ
１４１ α線放出物質
１４１ 移動装置（移動部）
２０１ 正孔（正電荷）
２０２ 電子（負電荷）
２１１ 正イオン（正電荷）
２１２ 不イオン（負電荷）
２３１ 正電荷
２３２ 負電荷
３３２ 他線種計数領域（α線による計数値が略０になる時間領域）
４０３ 総和計数値（正電荷ドリフト計数値）
４１３ 総和計数値（負電荷ドリフト計数値）
４２３ 波高値
５００，５００ａ 放射線計測システム
５１１ 電源制御装置（電源制御部）
Ｓ１００２ 電子ドリフト用電圧を印加（負電荷ドリフト電圧印加ステップ）
Ｓ１００３ 計数（計数値記録ステップ）
Ｓ１００５ 正孔ドリフト用電圧を印加（正電荷ドリフト電圧印加ステップ）
Ｓ１００６ 計数（計数値記録ステップ）
Ｓ１００９ 正孔ドリフト時の他線種計数値を演算（変換ステップ）
Ｓ１０１０ α線計数値を演算（減算ステップ）
Claims (15)
- 放射線を検知し、電気パルスとして出力する放射線検知部と、
前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で負電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する負電荷ドリフト電源部と、
前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で正電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する正電荷ドリフト電源部と、
前記正電荷がドリフトしている時に観測される前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時計数値を記録するとともに、前記負電荷がドリフトしている時において、α線による計数値が略０となる時間領域で観測される前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時計数値を記録する計数値記録部と、
前記負電荷がドリフトしている時における前記α線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時他線種計数値と、前記正電荷がドリフトしている時における前記α線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時他線種計数値との変換係数を格納している変換情報記憶部と、
前記変換情報記憶部に格納されている前記変換係数を基に、観測された前記負電荷ドリフト時計数値から、前記正電荷ドリフト時他線種計数値を演算する変換演算部と、
観測された前記正電荷ドリフト時計数値から、演算された前記正電荷ドリフト時他線種計数値を減算する減算部と、
を備えることを特徴とする放射線計測装置。 - 前記放射線検知部は、
前記放射線との相互作用によって、電子及び正孔を生じる準位を形成する不純物、又は欠陥を内部に有する半導体によって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。 - 前記放射線検知部は、
シリコン、シリコンカーバイド、ダイヤモンド、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、及び、ＧａＮのうち、いずれかによって構成される
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線計測装置。 - 前記放射線検知部が、
前記ダイヤモンドによって構成されている場合、炭素の他に、窒素、シリコン、水素、ボロン、リン、ニッケル、コバルトのうち、少なくとも１つが、前記ダイヤモンドに含まれている
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線計測装置。 - 前記放射線検知部が、
前記シリコンカーバイドによって構成されている場合、ボロン、アルミニウム、窒素、リン、クロム、鉄、ニッケルのうち、少なくとも１つが、前記シリコンカーバイドに含まれている
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線計測装置。 - 前記放射線検知部が、
前記シリコンで構成されている場合、ボロン、インジウム、ガリウム、リン、ヒ素、アンチモンのうち、少なくとも１つが、前記シリコンに含まれている
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線計測装置。 - 前記放射線検知部は、
前記放射線との相互作用で生じた負イオン及び正イオンを生じるガスが封入されている筐体を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。 - 前記正電荷ドリフト電源部による前記放射線検知部への電圧の印加と、前記負電荷ドリフト電源部による前記放射線検知部への電圧の印加とを切り替える電源切替制御部を
有することを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。 - 前記計数値記録部は、
前記放射線検知部から出力される前記電気パルスの波高値が、所定の閾値以上である場合、前記電気パルスの計数を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。 - 前記放射線検知部が有する面のうち、前記放射線が入射する面に、中性子が入射すると前記α線を生成するα線生成物質
を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。 - 前記α線生成物質は、
ボロン１０もしくはリチウム６が含有される
ことを特徴とする請求項１０に記載の放射線計測装置。 - 前記放射線検知部を移動させる移動部
を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。 - 放射線を検知し、電気パルスとして出力する放射線検知部と、
前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で負電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する負電荷ドリフト電源部と、
前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で正電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する正電荷ドリフト電源部と、
前記正電荷がドリフトしている時に観測される前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時計数値を記録するとともに、前記負電荷がドリフトしている時において、α線による計数値が略０となる時間領域で観測される前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時計数値を記録する計数値記録部と、
前記負電荷がドリフトしている時における前記α線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時他線種計数値と、前記正電荷がドリフトしている時における前記α線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時他線種計数値との変換係数を格納している変換情報記憶部と、
前記変換情報記憶部に格納されている前記変換係数を基に、観測された前記負電荷ドリフト時計数値から、前記正電荷ドリフト時他線種計数値を演算する変換演算部と、
観測された前記正電荷ドリフト時計数値から、演算された前記正電荷ドリフト時他線種計数値を減算する減算部と、
を備える放射線計測装置を複数有し、
それぞれの前記放射線計測装置における前記正電荷ドリフト電源部による前記放射線検知部への電圧の印加と、それぞれの前記放射線計測装置における前記負電荷ドリフト電源部による前記放射線検知部への電圧の印加と、を制御する電源制御部
を有する放射線計測システム。 - 前記電源制御部は、
複数の前記放射線計測装置において、
ある放射線計測装置の前記放射線検知部に前記正電荷ドリフト電源部、又は、前記負電荷ドリフト電源部による電圧が印加されている間、他の放射線計測装置の前記放射線検知部に対する前記正電荷ドリフト電源部、又は、前記負電荷ドリフト電源部による電圧の印加を行わない
ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線計測システム。 - 放射線を検知し、電気パルスとして出力する放射線検知部と、
負電荷が前記放射線の内部をドリフトしている時におけるα線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時他線種計数値と、正電荷が前記放射線検知部の内部をドリフトしている時における前記α線以外の放射線による前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時他線種計数値との変換係数を格納している変換情報記憶部と、
を有する放射線計測装置において、
負電荷ドリフト電源部が、前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で前記負電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する負電荷ドリフト電圧印加ステップ、及び、正電荷ドリフト電源部が、前記放射線の入射時に前記放射線検知部内部で前記正電荷をドリフトさせる電圧を前記放射線検知部に印加する正電荷ドリフト電圧印加ステップが実行され、
計数値記録部が、前記正電荷のドリフト時に、前記放射線検知部によって観測される前記電気パルスの計数値である正電荷ドリフト時計数値を記録するとともに、前記負電荷のドリフト時において、α線による計数値が略０となる時間領域で、前記放射線検知部によって観測される前記電気パルスの計数値である負電荷ドリフト時計数値を記録する計数値記録ステップと、
変換演算部が、前記変換情報記憶部に格納されている前記変換係数を基に、観測された前記負電荷ドリフト時計数値から、前記正電荷ドリフト時他線種計数値を演算する変換ステップと、
減算部が、観測された前記正電荷ドリフト時計数値から、演算された前記正電荷ドリフト時他線種計数値を減算する減算ステップと、
を実行することを特徴とする放射線計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019210487A JP7257312B2 (ja) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | 放射線計測装置、放射線計測システム及び放射線計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019210487A JP7257312B2 (ja) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | 放射線計測装置、放射線計測システム及び放射線計測方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021081358A JP2021081358A (ja) | 2021-05-27 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019210487A Active JP7257312B2 (ja) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | 放射線計測装置、放射線計測システム及び放射線計測方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005098741A (ja) | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Hitachi Ltd | 漏えい検出方法 |
| JP2010276519A (ja) | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Hitachi Ltd | 荷電粒子測定装置およびその測定方法 |
| JP2011185803A (ja) | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置および核医学診断装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1764066B1 (de) * | 1967-03-29 | 1971-08-05 | Lenia Fisitscheskij I Im P N L | Kernstrahlungsdetektor aus Diamant und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JPH053337A (ja) * | 1990-11-28 | 1993-01-08 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出装置及び半導体放射線検出器並びにその製造方法 |
| US5940460A (en) * | 1997-09-15 | 1999-08-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Solid state neutron detector array |
-
2019
- 2019-11-21 JP JP2019210487A patent/JP7257312B2/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005098741A (ja) | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Hitachi Ltd | 漏えい検出方法 |
| JP2010276519A (ja) | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Hitachi Ltd | 荷電粒子測定装置およびその測定方法 |
| JP2011185803A (ja) | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置および核医学診断装置 |
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