JPH01134291A - シンチレーション式線量率計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はシンチレータを用いた放射線の線量率計であり
、特に実時間で１ｃｍ−深部ｔＩｆｆｉ当量（率）又は
実効線量当量（率）を実用的に評価・測定するためのシ
ンチレーション式線量率計に関する。

［従来の技術］ 近年、健康管理を始め医療の分野において、Ｘ線撮影、
Ｘ線断層撮影（ＣＴ）あるいは放射線照射による癌治療
が盛んになり、放射線利用が大きな役割を果している。

また、検体検査等におけるトレーサとしての利用や工業
利用等にＲ１（放射性同位元素）等の放射性物質が用い
られており、放射線とのかかわりが多くなっている。

更に、原子力発電は国内の総使用電力の約２７％を供給
しており、今後その比率は大きくなることが予想される
一方、核燃料物質の生産や、核分裂生成物（Ｆ　Ｐ）の
処理が益々重要となっている。

このように、医療分野、工業生産分野において、またエ
ネルギ政策上で放射線は必要不可欠となっており、今後
とも日常生活に身近に感じられる存在である。一方、放
射線利用に伴い、放射線安全管理が益々重要となり、こ
のためには放射線測定が確実、簡便、経済的に実施され
なければならない。

このような放射線安全管理や防護に関しては、国際放射
線防護委員会（ＩＣＲＰ）の勧告に基づいて行われてお
り、我が国においても、このＩＣＲＰの勧告に基づいて
Ｒ１等による放射線障害防止法（以下障害防止法とする
）が設けられ、これに規定された許容量を満たしている
かの判定のために放射線の測定が行われ、これによって
安全確保が図られている。

【発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、放射線安全管理は放射線医学の研究や科
学の進歩とともに変化し、ＩＣＲＰ勧告も逐次改新され
、我が国内法も適宜克己しゃ変更が行なわれており、最
近またその基準が大幅に改新されようとしている。

すなわち、放射線単位のＳＩ単位への変更、実効線量当
量の導入、許容を限度と読み替える変更等が行われよう
としている。

この中でも、特に実効線量当量の導入に対する対応が必
要であり問題となる。この線量当量は身体表面や身体深
部における線量を考慮しており、放射線のエネルギによ
って線量が異なることを評価した値である。

すなわち、第７図にはγ線、Ｘ線において、線量一定の
場合の各エネルギに対する実効線量当量及び１ｅａ−深
部線量当量を考慮した線量当量換算曲線（横軸に放射線
のエネルギを、縦軸に一定の照射線ＯＲに対する線量当
゛量の線量率比をとる）が示されており、実効線量当量
の換算曲線（実効線量当量指標）１００では約８０ｋｅ
Ｖに、１０１−深部線量当量換算曲線（１ｃｎ深部線量
当量指標）ｌｏｔでは約６０ｋｅＶにピークがあり、そ
れら以上のエネルギの放射線に対しては線量比（ｒａｍ
／Ｒ）１．０に近づく指標曲線となっている。

従って、放射線の空間線量と同時にエネルギが分かって
いる場合は、実効線量当量指標及びＩＣｌ３深部線量当
量指標により、実質的な線量当量を算定することができ
るが、この算定は煩雑である。

そして、エネルギ自体が正確に判定できないこともあっ
て、従来では線量当量はレントゲン単位で計った測定値
をエネルギに関係なく直接レム値（ｒｏｍ）に読み替え
ていることが多かった。

しかしながら、障害防止法の改正によれば、放射線量を
より適切に評価し、正確な線量での放射線管理を行う方
針であり、またこのような実質的な線量での測定・表示
が即座にできれば便利である。

このような事情から、エネルギにより生体に与える影響
を考慮した線量の換算関係を処理する機能を有し、かつ
このような実質的な線量として、例えば実効線量当量又
は１ｃａ＋−深部線量当量を容易に測定・評価し、これ
を測定器上で直読できる装置の要請があった。

本発明は、このような要請に応えるシンチレーションカ
ウンタに関するものであり、まずシンチレーションカウ
ンタ構造とその特性を第８図及び第９図に基づいて説明
する。

図において、測定されるγ線、Ｘ線は、直径２インチ程
度のＮａ　Ｉ　（Ｔｊり　、　Ｃｓ　Ｉ　（ＴＪり等か
ら成るシンチレータ１０により光電変換される。

このシンチレータ１０は厚さ０．１＋＋ａ＋のアルミニ
ウム（Ａ１）容器１２と厚さ０．５ｆｆ１ｍの石英ガラ
ス板１４とでキャンニングされ、これにより外部からの
光を遮光するばかシンチレータの潮解を防ぐ作用をして
いる。そして、前記石英ガラス板１４には光電子増倍管
１６がシリコンオイル等を介在させて光学的に接続され
ており、シンチレータ１０からの光信号を電気信号に変
換するとともに、１個の電子を例えば１０７個の電子に
増倍した電気パルスに変換している。また、この電気パ
ルスを計測するための前置増幅器１８が光電子増倍管１
６に接続され、これらの構成部材は電気的あるいは磁気
的遮蔽をするプローブ容′ｒｉ２０に収納されている。

そして、前記前置増幅′ａ１８からの信号は、プローブ
容器２０の外に設けられた処理回路部２２にケーブル２
４を介して供給されており、この処理回路部２２は波高
弁別器、直線増幅器、レートメータ、高圧電源等から成
り、これらの回路にてパルス数から放射線量を求めるこ
とができる。

また、このパルス波高から放射線エネルギをも求めるこ
とも行なわれるが、これは従来装置では困難である。

すなわち、エネルギ情報を与えるパルスはシンチレータ
１０内で放射線により起こる光電効果によるものを主体
として得られるが、これらの作用はエネルギ領域で異な
る現象を生じ、低いエネルギ領域では光電効果、中程度
の領域ではコンプトン効果、高い領域では電子対生成の
寄与が高くなる。そして、これらを総合すると、放射線
線量率の少ない状態での測定では、エネルギ情報を得る
光電効果によるパルスが極端に少なくなるなどの問題が
あり、エネルギ検出は困難である。従って、実効線量当
量を求めるため、放射線量とエネルギとの測定を同時に
行い、演算処理することは現在のシンチレーション式Ｑ
装置では困難である。

強いて挙げれば、ＤＢＭ（重み付）方式により実効線量
当量を求めようとする装置があるが、これは線量率の低
い部分の計測ができないし、装置が大型化する等の問題
がある。

次に、従来装置におけるエネルギ依存性（一定照射線量
におけるエネルギと測定値の関係）が第９図に示されて
おり、これに基づいて実効線量当量について検討する。

すなわち、第８図のアルミニウム容器１２かない場合は
曲線７００に示されるように、低エネルギ領域ではレン
トゲンに対する線量率の比（ｒａｍ／Ｒ）は極めて大き
な値となり、厚さ１ｇ１Ｃ１２のアルミニウム容器（前
記１２）で覆われる場合は曲線７０１１厚さ１００μ値
のベリリウム（Ｂｅ）容器で覆われている場合は曲線７
０２で示されるものとなる。

この図から明らかなように、第７図の線量当量換算曲線
と比較すると、５０〜１００　ｋｅＶ範囲では計数感度
が１０倍〜１００倍も高くなり、一方高いエネルギ領域
では急激に上昇するものとなっている。従って、このよ
うなシンチレーシジンカウンタでは実効線量当量の測定
は困難である。

発明の目的 本発明は前記従来の問題点に鑑みなされたちのであり、
その目的は、生体に与える影響を考慮した実質的な線量
を容易に測定し表示できるシンチレーション式線量率計
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明に係るシンチレーシ
ョン式線量率計は、低エネルギ領域において実効線量当
量又は１ｃｍ−深部線量当量で評価した換算曲線に対応
した所定のピークを有する感度特性で放射線を検出する
第１の入射窓をシンチレータに設けた第１の検出部と、
この第１の検出部で得られた検出値のうち中エネルギか
ら高エネルギの領域の放射線を主に検出する厚さの第２
の入射窓をシンチレータに設けた第２の検出部と、前記
第１の検出部と第２の検出部との出力差を演算する差演
算器と、を有し、実効線量当量又は１ｃＩＩ−深部線量
当量を実時間で測定表示することを特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、第１の検出部では低エネルギ領域
において実効線量当量あるいは１ｃｍ−深部線量当量を
考慮した所定のピークを有する線量率として計測され、
これが低エネルギ領域での実効線量当量とされる。また
、第２の検出部では第１の検出部のシンチレータ部で低
エネルギ領域の放射線が除去された放射線を入射し、所
定のエネルギ領域から高エネルギ領域において、第１の
検出器で過剰に計数した分を測定する。従って、差演算
器にて第１の検出部と第２の検出部との出力差を演算す
ることにより、エネルギの相違等により生体に与える影
響を考慮した前記換算曲線に対応した線量率を測定表示
することが可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には第１実施例であるシンチレーション式線量率
計の概略構成が示され、第２図には検出部の外観が示さ
れており、本発明において特徴的なことは、検出器自体
の構成でエネルギに依有する実効線量当量あるいは１ｃ
＋ａ−深部線量当量を測定できるようにしたことである
。

すなわち、本発明は第１の検出部２６と第２の検出部２
８を設けており、第１の検出部２６はシンチレータ部３
０と光電子増倍管３６と前置増幅器３８とから構成され
ている。前記シンチレータ部３０は、円板形状７５＋ａ
φＸ２５ａ＋ｎのＮａＩ（Ｔ１）シンチレータ３２．ア
ルミニウム容器１２−１．石英ガラス板１４−１及び第
１の入射窓３４から成り、この第１の入射窓３４は厚さ
約ｌｌｌ１ｇ／ｃｍ２のアルミニウム板に厚さ約１００
μ■のベリリウム（Ｂ　ｅ）から成る円形小部分を、第
２図に示されるように、全体の面積の１００分の１程度
に散在させて形成する。

この第１の入射窓３４によれば、低エネルギ領域の放射
線を従来の遮蔽板よりも大きなレベルで検出することに
なり、前記第９図に示されている線量率比を示す曲線を
第５図に示される曲線３００まで、つまり５０〜６０ｋ
ｅＶ近傍のエネルギピーク領域の線量率を１／２０程度
に下げることができ、これによりＩＣｌｌ１−深部線量
当量の換算曲線１０１に近づけることができる。

また同時に、第９図において約１０３ｋｏＶに存在して
いた曲線谷を、第５図に示されるように、約４００〜５
００　ｋｃＶのエネルギ位置にまでシフトさせることが
できる。

なお、この第１の入射窓３４は前述のような特性ををす
るものであればよく、例えばアルミニウムの厚さを３０
１１１ｇ／ｃｆｆ１２程度まで薄くすることにより、同
様の効果を得ることが可能である。

次に、第２の検出部２８について説明する。これは、シ
ンチレータ部４０と光電子増倍管４６と前置増幅器４８
とから構成される。そして、前記シンチレータ部４０は
第１の検出部２６のシンチレータ３２の半円の大きさと
されたシンチレータ４２）アルミニウム遮蔽板１２−２
．石英ガラス板１４−２及び第２の入射窓４４から成り
、この第２の入射窓４４は第１の検出部２６のシンチレ
ータ部３０で低エネルギの放射線が吸収・除去された放
射線を更に遮蔽し、第５図の曲線３０１で示されるよう
に、３００　ｋｅＶ程度のエネルギ領域から高い領域に
向けて線量率が増加する厚さとする。

従って、第２の検出部２８で検出される放射線は高いエ
ネルギ領域のみの放射線となり、前記曲線３００で示さ
れる第１の検出部２６の出力から曲線３０１で示される
第２の検出部２８の出力を差し引くことにより、曲線１
００で示される線量率を得ることができる。

なお、実施例では前記第２の検出部２８のシンチレータ
部４０を第１の検出部２６のシンチレータ部３０の後端
に設けたが、両者を並設して第２の入射窓４４を曲線３
０１となるような厚さのものとすることもできる。

そして、前記第１の検出部２６と第２の検出部２８の両
者の出力差を演算する差演算器５０が設けられ、この差
演算器の５０の出力は処理回路部２２に供給される構成
となっている。

なお、前記第１及び第２の検出部２６．２８の側部には
厚さ１ｃａ＋の鉛遮蔽板５２が設けられ、これらの各構
成部材はプローブ容器５４内に収容されている。

以上が１０Ｉｌ−深部線量当量を測定する場合の構成で
あるが、実効線量当量を測定する場合には、前記第１の
入射窓３４に被せるように厚さ１ｃｍのプラスチック板
から成る実効線量当量用の遮蔽板キャップ５６を設ける
。

次に、第１の実施例とシンチレータ部の構成を異にする
本発明の第２実施例を第３図及び第４図に基づいて説明
する。

第２実施例は側方向に対する感度も考慮して方向依存性
を改善したことを特徴とし、第３図のシンチレータ部６
０に示されるように、前記第１の入射窓３４をシンチレ
ータの前面と側面に配設し、側方向からの放射線をも検
出する構成とする。そして、これと同時に、第２の検出
部２８のシンチレータ部６２についても第２の入射窓４
４を側面に設け、このシンチレータ部６２を第１の検出
部２６におけるシンチレータ部６０内に収納して両者を
ほぼ同軸上に配置する。

これによれば、側方向からの放射線についても感度よく
検出することができ、方向依存性のない生物学的効果を
考慮した正確なａｌｌＪ定が可能となる。

実施例は以上の構成から成り、以下にその作用を説明す
る。なお、説明の都合上、第１実施例及び第２実施例共
に同一の測定量を検出しているものとする。

まず、第１の検出部２６では低エネルギ領域の放射線を
、特に３〜１０　”　ｋｃＶの領域の放射線を第１の入
射窓３４にて比較的多量通過させて、従来の線量率より
最大で１００倍程度高い線量率として測定する。従って
、低エネルギ領域の生物学的効果を第３図のように、４
　ｋｃｖ近傍のにピークのある曲線３００とするとかで
きる。

しかし、この第１の検出部２６のみであると曲線３００
から理解されるように、高いエネルギになるに従って線
量率が極めて多くなる。そこで、この多くなった線ｍ率
を除去するために第２の検出部２８が設けられる。

すなわち、この第２の検出部２８では第１の検出部２６
のシンチレータ部３０（６０）で低エネルギ領域の放射
線が除去された放射線を入射し、第２の入射窓４４で所
定のエネルギ領域、実施例では３００　ｋｅＶ程度以上
の高エネルギの領域の放射線のみを通過させる。そうす
ると、曲線３０１のような線量率曲線が得られる。

そして、前記第１の検出部２６と第２の検出部２８で得
られた検出値は前置増幅器３８及び４８にて増幅され、
前置増幅器３８及び４８の出力は差演算器５０に供給さ
れる。この差演算器５０では第１の検出部２６の前置増
幅器３８の出力から第２の検出部２８の前置増幅器４８
の出力を差引き、その差出力を処理回路部２２に供給す
る。従って、第５図に示されるように、曲線３００から
曲線３０１を差引いた曲線１０１にて示される線ｍ率の
放射線測定が達成できることになる。

この曲線１０１は、第７図に示した換算曲線と同じとな
り、従って１０１１−深部線量当量の線量率が即座に求
められ、この線量率を直読できることが理解される。

以上は１ｅａ−深部線量当量測定の場合の作用であるが
、実効線量当量を求める場合は、実効線量当量用の遮蔽
板キャップ５６を披せて放射線の測定を行うことになる
。１ｃａ＋−深部線量の場合は、散乱線等の影響により
実効線量よりも線量が高くなることが知られており、前
記遮蔽板キャップ５６はこの線量差を補正するために用
いられ、従ってこの遮蔽板キャップ５６を通過した放射
線量を実効線量当量とみなすことができる。

前記遮蔽板キャップ５６を通過した後は、前記１０Ｉｌ
−深部の場合の作用と同様であり、この場合は、第４図
に示されるように、第１の検出部２６の出力は曲線４０
０、第２の検出部２８の出力は曲線４０１となり、従っ
て差演算器５０の出力は曲線１００となる。これは前記
第７図に示した実効線量当量における換算曲線と同一と
なり、生体に対する影響を考慮した実効線量当量となる
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、低エネルギ領域
ではその実効線量当量又は１ｃＩｍ−深部線量当量を考
慮した測定を第１の検出部で行い、また高エネルギ領域
では第２の検出部にてその領域のみの放射線測定を行い
、この第２の検出部出力を第１の検出部出力から差引い
て実効線量当量又は１ｃａ＋−深部線量当量の測定を行
うようにしたので、シンチレーション式の線量率計にお
いて、測定器の上で生体に与える影響を考慮した線ご率
を直読することができる。

また、線量率計自体の構成で実効線量当量などの測定が
可能となり、従来行っていた換算のための作業が不必要
となり、使いやすい便利なｎ１定器を提供することがで
きる。

更に、本発明の線量率計によりＩＣＲＰの勧告に基づく
法改正に応じた測定が可能となり、国民生活の安全のた
めに貢献できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシンチレーション式線量率計の第
１実施例の概略を示す構成図、第２図は第１図の線量率
計の外観を示す斜視図、第３図は本発明の第２実施例の
概略を示す構成図、 第４図は第３図の線量率計の外観を示す斜視図、第５図
は本発明における１ｃａ＋−深部線量当量測定の作用を
説明するグラフ図（横軸は対数目盛）、第６図は本発明
における実効線量当量測定の作用を説明するグラフ図（
横軸は対数目盛）、第７図は実効線量当量及びＩＣｌ１
−深部線量当量を考慮した放射線量率を求めるための換
算曲線を示すグラフ図（横軸は対数目盛）、 第８図は従来のシンチレーションカウンタの構成図、 第９図は第８図の装置において各種の遮蔽板を用いて低
エネルギ領域の放射線測定を行った場合の照射線量に対
する線量当量の線量率比を示すグラフ図（横軸は対数目
盛）である。 １０．３２．４２　　・・・　シンチレータ１６．３６
．４６　　・・・　光電子増倍管１８．３８．４８　　
・・・　前置増幅器２２　・・・　処理回路部 ２６　・・・　第１の検出部 ２８　・・・　第２の検出部 ３０．４０．６０．６２　・・・　シンチレータ部３４
　・・・　第１の入射窓 ４４　・・・　第２の入射窓 ５０　・・・　差演算器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）低エネルギ領域において実効線量当量又は１ｃｍ
   −深部線量当量で評価した換算曲線に対応した所定のピ
   ークを有する感度特性で放射線を検出する第１の入射窓
   をシンチレータに設けた第１の検出部と、この第１の検
   出部で得られた検出値のうち中エネルギから高エネルギ
   の領域の放射線を主に検出する厚さの第２の入射窓をシ
   ンチレータに設けた第２の検出部と、前記第１の検出部
   と第２の検出部との出力差を演算する差演算器と、を有
   し、実効線量当量又は１ｃｍ−深部線量当量を実時間で
   測定表示することを特徴とするシンチレーション式線量
   率計。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の線量率計において、
   第１の入射窓は全体をアルミニウム板とし、これにベリ
   リウム板から成る小部分を散在させて形成したことを特
   徴とするシンチレーション式線量率計。
3. （３）特許請求の範囲（１）又は（２）記載の線量率計
   において、第２の入射窓を第１の検出部のシンチレータ
   部の裏面に配置したことを特徴とするシンチレーション
   式線量率計。
4. （４）特許請求の範囲（１）又は（２）記載の線量率計
   において、前記第１の入射窓及び第２の入射窓をシンチ
   レータの前面及び側面に配設し、かつ第２の検出部のシ
   ンチレータ部を第１の検出部のシンチレータ部内に収納
   して両者をほぼ同軸上に配置したことを特徴とするシン
   チレーション式線量率計。
5. （５）特許請求の範囲（１）記載の線量率計において、
   第１及び第２の検出部を２個以上の検出部に置き換え、
   各検出部の出力差を演算して忠実に実効線量当量又は１
   ｃｍ−深部線量当量を評価することを特徴とするシンチ
   レーション式線量率計。