WO2009133627A1 - 放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法、装置、プログラム、放射線検出器の校正方法、装置、及び、放射線源 - Google Patents
放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法、装置、プログラム、放射線検出器の校正方法、装置、及び、放射線源 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to an evaluation method, apparatus, program, radiation detector calibration method, apparatus, and radiation source for charged particle energy emitted from a radiation source, and in particular, charged particles in a radiation source that have been conventionally ignored.
- Charged particle energy evaluation method, apparatus and program capable of evaluating charged particle energy with high accuracy in consideration of energy loss lost when passing through, and radiation detector calibration method and apparatus using them And to radiation sources.
- charged particles (helium nuclei or electrons) 8 constituting alpha rays or beta rays passing through the material 6 lose energy in the material 6 due to the interaction with the material 6. ( ⁇ E), and this loss ⁇ E is proportional to the mass and thickness t of the material.
- radioisotope hereinafter simply referred to as an isotope
- Radiation sources eg, 137 Cs, 207 Bi, 109 Cd, 110 mAg, and 90 Sr
- That emit single energy such as internal conversion electrons and beta rays, protect the isotope from trauma. Covered with a membrane. Thin films have also been used to reduce energy loss in charged particle films. For this reason, various studies and experiments have been conducted on the assumption that energy loss in the thin film is negligible.
- FIG. 2 shows an example of the thin film beta ray source 10.
- 12 is an isotope made of, for example, 137 Cs
- 14 is a thin film made of, for example, aluminum.
- the radiation source 10 is, for example, a radiation comprising a scintillation detector (scintillator and light conversion device), a semiconductor detector, a gas detector, or the like. It was measured with the detector 20.
- a radiation comprising a scintillation detector (scintillator and light conversion device), a semiconductor detector, a gas detector, or the like. It was measured with the detector 20.
- the present invention has been made based on such knowledge, and it is an object to correctly evaluate the energy of a radiation source in consideration of energy loss in a radiation source that has been ignored in the past. It is an invention that may rewrite the history of energy assessment from sources.
- the energy loss lost when the charged particle passes through the radiation source is reduced in consideration of the emission direction of the charged particle and the generation source.
- the traveling direction of the charged particles can be set in all directions to increase accuracy.
- the energy loss is expressed as a charged particle distribution function F (E) and It can obtain
- the energy loss is calculated for each internally converted electron, beta ray, and gamma ray from each shell, and a distribution function F k (E) due to energy loss in the radiation source is obtained individually, and each emission rate ⁇ k is obtained . It can be determined in consideration.
- the radiation source can be a thin film radiation source, a beta ray source, or an alpha ray source.
- the present invention also includes a step of reducing energy loss lost when the charged particles pass through the radiation source in consideration of the emission direction and the source of the charged particles.
- a computer program for evaluating charged particle energy is provided.
- the evaluation in the conventional evaluation apparatus in which the evaluation program of the charged particle energy emitted from the radiation based on the conventional method based on the conventional method is written to the storage unit in a non-rewritable manner and the processing unit of the program is provided. It can be set as a computer program for correcting.
- the computer program is written in the storage unit so that the evaluation program for the charged particle energy emitted from the radiation based on the conventional method is rewritable and is written in the conventional evaluation apparatus having the processing unit of the program. It can be a computer program.
- the present invention is also an evaluation apparatus for evaluating the energy of charged particles emitted from a radiation source, and generates an energy loss lost when the charged particles pass through the radiation source, along with the emission direction of the charged particles. It is an object of the present invention to provide an apparatus for evaluating the energy of charged particles emitted from a radiation source.
- the correction means may include a conversion table of energy loss according to the type and shape of the radiation source.
- the present invention also provides a radiation detector calibration method characterized by using a radiation source whose charged particle energy has been evaluated by the above-described evaluation method.
- the present invention also provides a radiation detector calibration apparatus including the evaluation apparatus.
- the present invention also provides a radiation detector calibration apparatus in which the computer program for correcting and correcting the charged energy is installed.
- the present invention also provides a radiation source characterized by being evaluated by the above evaluation method.
- the charged particle energy is evaluated with high accuracy in consideration of energy lost when the charged particles pass through the radiation source, which has been ignored in the past. It becomes possible to do. Therefore, it is possible to calibrate the energy of the radiation detector with high accuracy by re-evaluating the energy of not only the radiation sources to be released in the future but also the radiation sources already on the market.
- the present invention is an important invention that may overturn various types of radiation data that have been measured so far, and may become a new international standard for radiation measurement. Therefore, it may be necessary to review the energy of the radiation source invented in the past and the conversion rate of the radiation detector.
- the isotope 12 used for calibration is fixed with two upper and lower aluminum vapor-deposited polyester films ( ⁇ 1 mg / cm 2 ) 14. This film is 3 mm in terms of thickness. How to consider the energy loss of charged particles in the film is an important key for correct calibration.
- isotope 12 itself that discharges charged particles has a volume, as shown in FIG. 4, it is necessary to consider the energy loss due to itself.
- isotopes are distributed within a thickness of ⁇ 4 nm and an area of ⁇ 5 mm 2 . The energy loss due to the thickness direction is negligibly small, but the loss due to the area direction needs to be considered.
- t is the area mass of the substance
- z is the number of charges of the charged particles
- ⁇ is the relative velocity of the charged particles
- m 0 V 0 2 0.511 MeV
- K 0.37.
- Equation (1) Equation (1) calculated only in an ideal situation where the material is perpendicularly incident on the material. It is well known in the industry that equation (1) does not match the results obtained in practice. This is also for the above reason.
- the energy loss in the radiation source is estimated by simulation considering the radiation angle and radiation position of the charged particle on the isotope.
- simulation is performed on the assumption that charged particles are uniformly distributed in the isotope 12 and emitted in the 4 ⁇ direction.
- FIG. 6 is an energy spectrum of 625.6 keVK internal conversion electrons emitted from a radiation source.
- the K-shell internal conversion electrons that were single energy have a distribution as a function of energy as shown in FIG. 6 due to energy loss in the isotope itself and in the thin film.
- this distribution is expressed as F (E). It can also be easily confirmed that the peak position is shifted to the low energy side by about 1 keV due to energy loss.
- the radiation detector when dealing with charged particles emitted from a radiation source, the radiation detector can be used correctly without considering (1) that the emitted charged particles are not monoenergetic and (2) have an energy distribution. The performance of can not be evaluated.
- 137 Cs isotopes mainly emit internal conversion electrons from the K shell, L1 shell, L2 shell, and L3 shell. They are emitted at energies of 625.6 keV, 655.9 keV, 656.3 keV, and 656.6 keV, respectively. Therefore, each internal conversion electron is superimposed in a narrow energy region. As shown in the decay diagram of FIG. 7, a plurality of radiations (beta rays and gamma rays) are emitted from the 137 Cs isotope in the same manner as the internal conversion electrons.
- analysis is performed in consideration of not only the main charged particles but also internal conversion electrons, beta rays, and gamma rays from each superposed shell. I have to.
- a distribution function F k (E) due to energy loss in the radiation source is individually obtained for a radiation group (internal conversion electrons, beta rays, gamma rays, etc.), and each emission rate ⁇ k (internal conversion rate). , Energy calibration and detector performance evaluation.
- Equation (3) the result obtained by the measurement can be expressed by the following equation using Equation (3).
- k indicates the number of various radiations to be emitted.
- Example 10 As an example, a radiation group emitted from a 137 Cs and 207 Bi thin film radiation source was measured using a plastic scintillator (6 ⁇ 6 ⁇ 1 cm 3 ), and detection evaluated using the equation (4) The results of the resolution of the instrument are shown in FIGS.
- the process of the present embodiment performs the radiation source simulation described above in step S1, and converts the data input in step S2 into the energy loss obtained by the radiation source simulation in step S3. This is done by determining the energy in step S4 and determining the resolution.
- an example of an evaluation apparatus for carrying out the present invention is to correct an energy loss corresponding to the type and shape of a radiation source obtained by a data input device 40 and a radiation source simulation.
- the storage device includes an energy conversion table (hereinafter simply referred to as a conversion table) 42 and a data correction device 44 that corrects data input from the data input device 40 using the conversion table 42.
- FIG. 52 is a detection unit comprising a scintillation detector, a semiconductor detector, a gas detector, etc.
- 54 is a detection signal interface for sending a detection signal such as an electrical signal output from the detection unit 52 in a form suitable for the subsequent stage
- Reference numerals 56 and 64 denote processing units including CPUs 56A and 64A and ROMs 56B and 64B, 58 and 66 are output interfaces
- 68 is a computer program.
- the computer program 68 is a program for correcting the evaluation value output from the output interface 58 of the conventional evaluation apparatus 50 based on the technique of the present invention.
- FIG. 72 is a detection unit comprising a scintillation detector, a semiconductor detector, a gas detector, etc.
- 74 is a detection signal interface for sending detection of electrical signals etc. output from the detection unit 72 in a form suitable for the subsequent stage, 76
- a processing unit including a CPU 76A and a ROM 76B, 78 an output interface, and 82 a computer program.
- the computer program 82 can be created in advance according to a program written in 76B, such as a program for rewriting all or part of the program written in the ROM 76B, or an additional writing program.
- a computer program 82 can be created so that a conventional computer program is read into a PC and rewritten on the PC.
- the processing is easy and fast. It is also possible to correct the evaluation by a method other than the conversion table such as a method of calculating using a calculation formula.
- the radiation source to be evaluated is not limited to the thin film beta source, and can be similarly applied to a source having another shape and a source of another nuclide.
- the radiation detector to be calibrated is not limited to the plastic scintillator.
- It can be used for evaluation of charged particle energy emitted from radiation sources and calibration of radiation detectors.
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Abstract
放射線源から放出される荷電粒子エネルギーを評価する際に、放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失分を、荷電粒子の放出方向と発生源を考慮して減じることで、放射線源から放出される荷電粒子エネルギーを高精度に評価する。これにより、放射線検出器のエネルギーの校正、絶対量測定及び解像度測定を高精度で行なうことが可能となる。
Description
本発明は、放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法、装置、プログラム、放射線検出器の校正方法、装置、及び、放射線源に係り、特に、従来無視されていた、放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失を考慮して、荷電粒子エネルギーを高精度で評価することが可能な荷電粒子エネルギーの評価方法、装置、プログラム、これらを利用した放射線検出器の校正方法、装置、及び、放射線源に関する。
通常、図1に例示する如く、物質6中を通過する、アルファ線やベータ線を構成する荷電粒子(ヘリウム原子核又は電子)8は、物質6との相互作用により、物質6中でエネルギーを損失(ΔE)し、この損失ΔEは物質の質量及び厚さtに比例する。
一方、近年、理学、生物、化学、及び医学、その他の分野において、放射線検出器の校正や生物実験等のために、放射線源の使用が日々増加している。又、これらの研究及び実験での結果に基づき、他の放射線量やエネルギーの比較等が行われている。そのため、放射性同位元素(ラジオアイソトープ:以下、単にアイソトープと称する)から放出される粒子のエネルギー・量の見積を精度よく行う必要がある。
単一エネルギーである内部転換電子やベータ線等の荷電粒子を放出する放射線源(例えば、137Cs、207Bi、109Cd、110mAg、及び90Sr…等)は、アイソトープを外傷から保護するために膜で覆われている。又、荷電粒子の膜中でのエネルギー損失を減らすために薄膜が用いられてきた。そのため、薄膜中でのエネルギーの損失が無視できると仮定の基、様々な研究及び実験が行われてきた。
図2に、薄膜ベータ線源10の一例を示す。図2において、12は、例えば137Csでなるアイソトープ、14は、例えばアルミニウムでなる薄膜である。
従来は、図3に示す如く、この線源10からそのまま100%のエネルギーEが出たものとして、例えば、シンチレーション検出器(シンチレータと光変換装置)や半導体検出器やガス検出器等からなる放射線検出器20で測定していた。
しかしながら、発明者の研究の結果、図4及び図5に示す如く、実際には線源10中で、荷電粒子8の発生場所13と放出方向に応じて、線源10を出るまでにエネルギーΔEを失うことが判明した。
従来、特開2004-221082に記載されているように、放射線源からの放射線の放射率を調節したり、特開2006-275664に記載されているように、線源変動の影響を緩和したり、特開2007-263804に記載されているように、測定対象物の放射線量を精度良く測定する試みは種々なされているが、放射線源内のエネルギー損失に着目したものは、皆無であった。
本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、従来無視されてきた放射線源中でのエネルギー損失を考慮して、線源のエネルギーを正しく評価することを課題とするもので、線源から放出されるエネルギー評価の歴史を塗り替える可能性がある発明である。
本発明は、放射線源から放出される荷電粒子エネルギーを評価する際に、放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失分を、荷電粒子の放出方向と発生源を考慮して減じるようにして、前記課題を解決したものである。
ここで、前記荷電粒子の進行方向を全方向に設定して精度を高めることができる。
又、前記エネルギー損失分を、各殻からの内部転換電子、ベータ線、ガンマ線に対して、個々に放射線源中でのエネルギー損失による分布関数Fk(E)を求め、各放出率τkを考慮して求めることができる。
又、前記放射線源を、薄膜放射線源、ベータ線源又はアルファ線源とすることができる。
本発明は、又、放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失分を、荷電粒子の放出方向と発生源を考慮して減じるステップを含むことを特徴とする、放射線源から放出される荷電粒子エネルギー評価用のコンピュータプログラムを提供するものである。
ここで、前記コンピュータプログラムを、記憶部に従来の方法に基づく放射線から放出される荷電粒子エネルギーの評価プログラムが書き換え不能に書き込まれ、且つそのプログラムの処理部を備えた従来の評価装置における前記評価を修正するためのコンピュータプログラムとすることができる。
この場合、修正プログラムをインストールした修正機を用意し、従来機の出力値を読み取って修正機にマニュアル入力するか、従来機に出力インターフェースのある場合は修正機にライン入力し、修正機の修正プログラムで補正した出力値で正しい値を知ることになる。
あるいは、前記コンピュータプログラムを、記憶部に従来の方法に基づく放射線から放出される荷電粒子エネルギーの評価プログラムが書き換え可能に書き込まれ、且つそのプログラムの処理部を備えた従来の評価装置に書き込むためのコンピュータプログラムとすることができる。
本発明は、又、放射線源から放出される荷電粒子エネルギーを評価するための評価装置であって、放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失分を、荷電粒子の放出方向と発生源を考慮して減じる補正手段を備えたことを特徴とする、放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価装置を提供するものである。
ここで、前記補正手段が、放射線源の種類と形状に応じたエネルギー損失の換算表を含むことができる。
本発明は、又、前記の評価方法で荷電粒子エネルギーが評価された放射線源を用いることを特徴とする放射線検出器の校正方法を提供するものである。
本発明は、又、前記の評価装置を含むことを特徴とする放射線検出器の校正装置を提供するものである。
本発明は、又、前記荷電エネルギー評価修正用のコンピュータプログラムがインストールされたことを特徴とする放射線検出器の校正装置を提供するものである。
本発明は、又、前記の評価方法で評価されたことを特徴とする放射線源を提供するものである。
本発明によれば、荷電粒子が放射線源から放出される際に、従来無視されていた、放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギーを考慮して、荷電粒子エネルギーを高精度で評価することが可能になる。従って、今後発売される放射線源だけでなく、既に市場に出回っている放射線源についても、エネルギーを再評価して、高精度で放射線検出器のエネルギーの校正を行なうことが可能となる。本発明は、これまで測定されてきた各種放射線のデータを覆す可能性がある重要な発明であり、放射線測定の新しい国際標準になり得る可能性がある。従って、過去に発明された放射線源のエネルギーや放射線検出器の変換率の見直しが必要となる可能性がある。
以下、購入した(社団法人日本アイソトープ協会などから)薄膜線源を用いて、放射線検出器(シンチレーション検出器、半導体検出器、ガス検出器など)を高精度で校正する方法を説明する。
[薄膜線源]
先ず、校正に用いるアイソトープ12は、図2に示したように、上下二枚のアルミニウム蒸着ポリエステルフィルム(~1mg/cm2)14で固定されている。このフィルムを、厚さに換算すると~3mmである。この膜中での荷電粒子のエネルギー損失を、いかに考慮するかが正しく校正を行うために重要な鍵となる。
先ず、校正に用いるアイソトープ12は、図2に示したように、上下二枚のアルミニウム蒸着ポリエステルフィルム(~1mg/cm2)14で固定されている。このフィルムを、厚さに換算すると~3mmである。この膜中での荷電粒子のエネルギー損失を、いかに考慮するかが正しく校正を行うために重要な鍵となる。
又、荷電粒子を放出するアイソトープ12自体が体積を持つため、図4に示したように、自身によるエネルギーの損失についても考量する必要がある。一般に使用される放射線源の場合、アイソトープは、厚さ~4nm、面積~φ5 mm2以内に分布している。厚さの方向によるエネルギーの損失は、無視できるほど小さいが、面積方向による損失は考慮する必要がある。
[荷電粒子と物質の相互作用]
荷電粒子と物質の相互作用については、ランダウ達によって計算されてきた。その結果、図1に示した如く、物質6に垂直入射したエネルギーEを持つ荷電粒子8の物質6中でのエネルギー損失のピークの最確値ΔEPは、次の式で与えられる。つまり、このΔEpだけ、物質6中でエネルギーを落とすことになる。
荷電粒子と物質の相互作用については、ランダウ達によって計算されてきた。その結果、図1に示した如く、物質6に垂直入射したエネルギーEを持つ荷電粒子8の物質6中でのエネルギー損失のピークの最確値ΔEPは、次の式で与えられる。つまり、このΔEpだけ、物質6中でエネルギーを落とすことになる。
ここで、tは物質の面積質量、zは荷電粒子の電荷数、βは荷電粒子の相対速度、m0V0
2 =0.511MeV、K=0.37である。
例えば、137Csアイソトープから、625.6keVのK殻内部転換電子が、放射線源保護用のアルミニウム蒸着ポリエステルフィルム(1mg/cm2)に垂直入射した場合、ΔEp =0.9keVのエネルギー損失がある。(この時点で、放出されている荷電粒子のエネルギーに~1keV程度のズレが生じている。)
しかし実際に、アイソトープから放出される荷電粒子は、全方向(4π方向)に放射される。又、放射されるアイソトープの位置により、エネルギー損失が異なるために、物質に垂直入射した理想的な状況のみで計算されている式(1)では表現することはできない。式(1)が実際に測定で得られた結果と合わないということは、業界では非常によく知られている。これは、上記理由のためでもある。
そこで、アイソトープ上での荷電粒子の放射角と放射位置を考慮したシミュレーションにより、放射線源内でのエネルギー損失を見積もる。
[モンテカルロシミュレーション]
このシミュレーションで重要になるのは、どのような幾何学的な配置で計算を行うかにある。そこで、次の4つの項目を考慮して、式(1)を用い薄膜中でのエネルギー損失を見積る。
このシミュレーションで重要になるのは、どのような幾何学的な配置で計算を行うかにある。そこで、次の4つの項目を考慮して、式(1)を用い薄膜中でのエネルギー損失を見積る。
A)アイソトープ(activity)12の面積・厚さ
B)アイソトープ保護薄膜14の面積・厚さ
C)荷電粒子の放出角
D)荷電粒子の放射位置
B)アイソトープ保護薄膜14の面積・厚さ
C)荷電粒子の放出角
D)荷電粒子の放射位置
ここでは、荷電粒子がアイソトープ12内に一様分布し、且つ4π方向に放出されると仮定してシミュレーションを行う。
例として、137Cs放射線源の幾何学条件(放射線源販売元のデータシート)を忠実に再現し、実際に放射線源外へ放出される単一エネルギーとされる625.6keVのK殻内部転換電子のエネルギースペクトルを求めた。
図6は、放射線源から放出される625.6keVK殻内部転換電子のエネルギースペクトルである。
単一エネルギーであったK殻内部転換電子が、アイソトープ自身と薄膜でのエネルギー損失のために、図6で示すようにエネルギーの関数で分布を持つ。以降、この分布をF(E)と表現する。又、ピークの位置が、エネルギー損失のために1keV程度低エネルギー側へシフトしていることも容易に確認できる。
このため、放射線源から放出される荷電粒子を扱う場合、放出されている荷電粒子が(1)単一エネルギーでないこと、(2)エネルギーの分布を持つことを考慮しなければ、正しく放射線検出器の性能を評価することができない。
[検出器の分解能]
これまで、放射線検出器(シンチレーション検出器(シンチレータと光電変換装置)、半導体検出器、ガス検出器等)の性能を評価する際に、薄膜放射線源から放出される荷電粒子が多々使用されてきた。しかし、図5に示した如く、放出された荷電粒子の膜中でのエネルギー損失による分布を考量しなければ、放射線検出器20の性能(分解能など)を正しく評価することが出来ない。また、薄膜中でのエネルギー損失によるピーク値のズレを考慮せずエネルギー校正を行うと必ず間違いが生ずる。
これまで、放射線検出器(シンチレーション検出器(シンチレータと光電変換装置)、半導体検出器、ガス検出器等)の性能を評価する際に、薄膜放射線源から放出される荷電粒子が多々使用されてきた。しかし、図5に示した如く、放出された荷電粒子の膜中でのエネルギー損失による分布を考量しなければ、放射線検出器20の性能(分解能など)を正しく評価することが出来ない。また、薄膜中でのエネルギー損失によるピーク値のズレを考慮せずエネルギー校正を行うと必ず間違いが生ずる。
[薄膜中でのエネルギーの考慮]
そこで、実際に放射線検出器で得られた結果に対し、シミュレーションで得た荷電粒子のエネルギー損失F(E)を基に開発した下記のR(E)関数により、検出器の性能を高精度で評価する。
そこで、実際に放射線検出器で得られた結果に対し、シミュレーションで得た荷電粒子のエネルギー損失F(E)を基に開発した下記のR(E)関数により、検出器の性能を高精度で評価する。
単一エネルギーEjを持つ場合、F(Ei)はEi=Ejの時のみ有限値であるため、R(E)は、次の従来からのガウス関数になる。
シミュレーションによって得られた荷電粒子の分布関数F(E)と式(3)を用いることにより、薄膜中でのエネルギー損失を考慮した校正を行うことを可能にした。
[放射線源から放出される荷電粒子]
内部転換電子は、原子内のK殻、L殻、M殻などの電子殻からも放出されるために、一つの原子核の励起準位について、何本かの異なったエネルギーを持つ内部転換電子が放出される。そこで、原子核毎の内部転換率を計算することにより、殻と放出率を求める。
内部転換電子は、原子内のK殻、L殻、M殻などの電子殻からも放出されるために、一つの原子核の励起準位について、何本かの異なったエネルギーを持つ内部転換電子が放出される。そこで、原子核毎の内部転換率を計算することにより、殻と放出率を求める。
例えば、137Csアイソトープからは、主にK殻、L1殻、L2殻、L3殻から内部転換電子が主として放出される。それぞれ、625.6keV、655.9keV、656.3keV、656.6keVのエネルギーで放出される。そのため、狭いエネルギー領域で各内部転換電子が重畳する。又、図7の崩壊図が示すように、137Csアイソトープからは、複数の放射線(ベータ線、ガンマ線)も内部転換電子と同様に放出される。
薄膜放射線源を用いて検出器の校正を高精度で行うためには、主である荷電粒子のみならず、重畳している各殻からの内部転換電子やベータ線、ガンマ線を考慮した解析を行わければならない。
本実施形態では、放射線群(内部転換電子及びベータ線、ガンマ線等)に対して個々に線源中でのエネルギー損失による分布関数Fk(E)を求め、各放出率τk(内部転換率、崩壊率)を考慮して、エネルギーの校正及び検出器の性能評価を行う。
ここで、式(3)を用いて、測定で得られた結果を次式で表すことができる。
ここでkは、放出される各種放射線の数を示す。
[実施例]
実施例として137Csと207Bi薄膜放射線源から放出される放射線群を、プラスチックシンチレータ(6×6×1cm3)で測定した際に得られるエネルギースペクトルと、式(4)を用いて評価した検出器の分解能の結果を図8と図9に示す。
実施例として137Csと207Bi薄膜放射線源から放出される放射線群を、プラスチックシンチレータ(6×6×1cm3)で測定した際に得られるエネルギースペクトルと、式(4)を用いて評価した検出器の分解能の結果を図8と図9に示す。
137Csからは、図8に示す如く、K殻625.6keV、L1殻655.9keV、L2殻656.3keV、L3殻656.6keVの内部転換電子と、Q値513.9keVベータ線、661.6keVガンマ線の計6本の放射線が主として放出される。
207Biアイソトープからは、図9に示す如く、K殻975.6keV、L1殻1047.8keV、L2殻1048.4keV、L3殻1050.6keVの内部転換電子群と、K殻481.6keV、L1殻553.8keV、L2殻554.5keV、L3殻556.6keVの内部転換電子群、更に、569.7keV、1063.6keV、1770.2keVのガンマ線の計12本の放射線が主として放出される。
狭い領域に重畳している各放射線と薄膜中でのエネルギー損失を考慮することにより、プラスチックシンチレータのエネルギー分解能は、137Csの625.6keV内部転換電子に対してσ=4.7%、207Biの975.6keV内部転換電子に対してσ=3.8%であることが分かった。
これまでの解析では、線源中でのエネルギー損失を考慮しなかったために、検出器(例えば、プラスチックシンチレータ)の分解能等を悪く見積もっていたことになる。
以下、具体的な実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の処理は、図10に示す如く、ステップS1で、先に説明した線源シミュレーションを行なっておき、ステップS2で入力されたデータを、ステップS3で線源シミュレーションにより得られたエネルギー損失に応じて補正することによって、ステップS4でエネルギーを決定し、解像度を決定することによって行なわれる。
本発明を実施するための評価装置の一例は、図11に示す如く、データ入力装置40と、線源シミュレーションによって求められた、放射線源の種類と形状に応じたエネルギー損失分を補正するためのエネルギー換算表(以下、単に換算表と称する)42の記憶装置と、該換算表42を用いて、データ入力装置40から入力されたデータを補正するデータ補正装置44とから構成される。
記憶部に従来の方法に基づく放射線から放出される荷電粒子エネルギーの評価プログラムが書き換え不能に書き込まれた従来の評価装置50に用いるのに好適な、本発明を実施するための校正装置の一例60の構成を図12に示す。図において、52はシンチレーション検出器、半導体検出器、ガス検出器などからなる検出部、54は、検出部52から出力される電気信号などの検出信号を後段に適した形で送る検出信号インターフェース、56、64は、それぞれ、例えばCPU56A、64AとROM56B、64Bを含む処理部、58、66は出力インターフェース、68はコンピュータプログラムである。コンピュータプログラム68は、従来の評価装置50の出力インターフェース58から出力される評価値を本発明の技術に基づいて修正するプログラムである。
記憶部に従来の方法に基づく放射線から放出される荷電粒子エネルギーの評価プログラムが書き換え可能に書き込まれた従来の評価装置60に用いるのに好適な、本発明を実施するための校正装置の一例70の構成を図13に示す。図において、72はシンチレーション検出器、半導体検出器、ガス検出器などからなる検出部、74は検出部72から出力される電気信号などの検出を後段に適した形で送る検出信号インターフェース、76は、例えばCPU76AとROM76Bを含む処理部、78は出力インターフェース、82はコンピュータプログラムである。
コンピュータプログラム82は、ROM76Bに書き込まれているプログラムの全部あるいは一部書き換えプログラム、あるいは追加書き込みプログラムなど76Bに書き込まれているプログラムに応じて予め作成しておくことができる。
また、従来のコンピュータプログラムをPCに読み込み、そのPC上で書き換えるようにコンピュータプログラム82を作成しておくこともできる。
前記実施例においては、いずれも、換算表を用いているので、処理が容易且つ高速である。なお、計算式を用いて計算する方法など換算表以外の方法で評価を修正することも可能である。
又、前記説明においては、モンテカルロシミュレーションを用いていたが、シミュレーションの方法は、これに限定されない。
又、評価対象の放射線源も薄膜ベータ線源に限定されず、他の形状の線源や他の核種の線源にも同様に適用できる。
又、校正対象の放射線検出器もプラスチックシンチレータに限定されない。
放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価、及び、放射線検出器の校正に利用できる。
Claims (15)
- 放射線源から放出される荷電粒子のエネルギーを評価する際に、
放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失分を、荷電粒子の放出方向と発生源を考慮して減じることを特徴とする、放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法。 - 前記荷電粒子の進行方向を全方向に設定することを特徴とする、請求項1に記載の放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法。
- 前記エネルギー損失分を、各殻からの内部転換電子、ベータ線、ガンマ線に対して、個々に放射線源中でのエネルギー損失による分布関数Fk(E)を求め、各放出率τkを考慮して求めることを特徴とする、請求項3に記載の放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法。
- 前記放射線源が、薄膜放射線源であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法。
- 前記放射線源が、ベータ線源又はアルファ線源であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価方法。
- 放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失分を、荷電粒子の放出方向と発生源を考慮して減じるステップを含むことを特徴とする、放射線源から放出される荷電粒子エネルギー評価用のコンピュータプログラム。
- 記憶部に従来の方法に基づく放射線から放出される荷電粒子エネルギーの評価プログラムが書き換え不能に書き込まれ、且つそのプログラムの処理部を備えた従来の評価装置における前記評価を修正するための、請求項7に記載のコンピュータプログラム。
- 記憶部に従来の方法に基づく放射線から放出される荷電粒子エネルギーの評価プログラムが書き換え可能に書き込まれ、且つそのプログラムの処理部を備えた従来の評価装置に書き込むための、請求項7に記載のコンピュータプログラム。
- 放射線源から放出される荷電粒子エネルギーを評価するための評価装置であって、
放射線源内を荷電粒子が通過する際に失われるエネルギー損失分を、荷電粒子の放出方向と発生源を考慮して減じる補正手段を備えたことを特徴とする、放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価装置。 - 前記補正手段が、放射線源の種類と形状に応じたエネルギー損失の換算表を含むことを特徴とする、請求項10に記載の放射線源から放出される荷電粒子エネルギーの評価装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の評価方法で荷電粒子エネルギーが評価された放射線源を用いることを特徴とする放射線検出器の校正方法。
- 請求項10又は11に記載の評価装置を含むことを特徴とする放射線検出器の校正装置。
- 請求項7に記載のコンピュータプログラムがインストールされたことを特徴とする放射線検出器の校正装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の評価方法で、評価されたことを特徴とする放射線源。
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