WO2014081034A1 - 放射線測定器 - Google Patents

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WO2014081034A1
WO2014081034A1 PCT/JP2013/081684 JP2013081684W WO2014081034A1 WO 2014081034 A1 WO2014081034 A1 WO 2014081034A1 JP 2013081684 W JP2013081684 W JP 2013081684W WO 2014081034 A1 WO2014081034 A1 WO 2014081034A1
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WO
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dose
semiconductor sensor
radiation
detection
scintillator member
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/081684
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English (en)
French (fr)
Inventor
明仁 山口
押切 恵介
小林 祐介
Original Assignee
日立アロカメディカル株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00Details of radiation-measuring instruments

Definitions

  • the present invention relates to a radiation measuring instrument, and more particularly to a radiation measuring instrument that detects radiation using a plurality of detection methods in combination.
  • a survey meter is a device that measures radiation emitted from radioactive substances (surface contaminants) adhering to the surface of a human body or other objects, radiation existing in the environment, and the like. Examples of radiation to be detected include ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, and neutron rays.
  • a general survey meter detects gamma rays.
  • fixed installation type survey meters are also known.
  • the personal dosimeter is carried by a person who needs exposure management, such as a worker who performs work in a radioactive material handling facility.
  • Monitoring posts are installed at geographical measurement points and constantly measure environmental radiation.
  • a first detection method using a scintillator member and a second detection method using a semiconductor sensor are known.
  • a scintillator member and a photomultiplier tube are used.
  • PMT photomultiplier Tube
  • the second detection method uses a semiconductor sensor (sometimes called a photodiode or an optical sensor). When radiation enters a depletion layer in a semiconductor sensor, an electrical signal is generated due to the radiation.
  • the semiconductor sensor is inferior to the photomultiplier tube in detection performance, it is inexpensive, lightweight, and compact, so if a scintillator member and a semiconductor sensor are combined, an inexpensive, lightweight, and compact radiation measuring device can be constructed. It is possible. In such a combination, when radiation is incident on the scintillator member, light is produced there and the light is detected by the semiconductor sensor, thereby producing an electrical signal.
  • this detection method is referred to as “indirect detection method”
  • the detection pulse output from the semiconductor sensor in the indirect detection method is referred to as “indirect detection pulse”.
  • the sensitivity can be increased by, for example, about 100 times compared to the direct detection method.
  • the scintillator member generally has a volume larger than the volume of the sensitive part of the semiconductor sensor.
  • the lower limit of the detectable dose range can be lowered to 0.01 ⁇ Sv / h, for example.
  • the upper limit of the detectable dose range is, for example, 100 ⁇ Sv / h.
  • the lower limit of the detectable dose range is, for example, 1 ⁇ Sv / h, and in this method, radiation cannot be detected properly when the dose level is low.
  • the upper limit of the detectable dose range is, for example, 100 mSv / h, and measurement can be performed up to a considerably high dose level.
  • both detection methods have advantages and disadvantages from the viewpoint of measurement range.
  • the direct detection method charges are directly generated by the incidence of radiation, so that the peak value of the direct detection pulse output from the semiconductor sensor is large, for example, 10 times the peak value of the indirect detection pulse.
  • Patent Document 1 discloses a radiation measuring instrument having a scintillator member and a semiconductor sensor.
  • a semiconductor sensor is disposed on the front side, and a scintillator member is disposed on the rear side.
  • the scintillator member is provided to adjust the energy sensitivity characteristic of the semiconductor sensor.
  • Patent Document 1 does not describe discrimination processing between indirect detection pulses and direct detection pulses. In particular, Patent Document 1 does not describe switching the detection method (or calculation method) in accordance with the dose level.
  • FIG. 4 of Patent Document 1 it is described that a plurality of semiconductor sensors are provided on a plurality of surfaces of a cubic scintillator member. As described above, the scintillator member has an energy sensitivity characteristic. It is only for adjusting.
  • Patent Document 2 also discloses a radiation measuring instrument having a scintillator member and a semiconductor sensor.
  • a scintillator member is disposed on the front side as viewed from the radiation incident side, and a semiconductor sensor is disposed on the rear side.
  • FIG. 3 of Patent Document 2 discloses a pulse width discriminator for discriminating between indirect detection pulses and direct detection pulses.
  • the pulse width discriminator is for counting only indirect detection pulses, excluding direct detection pulses.
  • FIG. 5 of Patent Document 2 discloses that low energy radiation and high energy radiation are separately counted using a scintillator member and a semiconductor sensor.
  • Patent Document 2 does not describe switching the detection method in accordance with the dose level.
  • Patent Document 3 also discloses a radiation measuring instrument having a scintillator member and a semiconductor sensor. However, Patent Document 3 does not describe processing for discriminating between indirect detection pulses and direct detection pulses. In particular, there is no description about switching the detection method depending on the dose level.
  • Patent Document 4 discloses a radiation measuring instrument having a scintillator member and two semiconductor detectors. In the radiation measuring instrument, the coincidence processing of detection signals is executed using two semiconductor detectors. That is, only the indirect detection method is implemented.
  • Patent Document 5 discloses a survey meter having a main body and a tip portion bent with respect to the main body. A detection unit having a plurality of semiconductor sensors is provided in the tip of the survey meter. However, the scintillator member is not provided in the detection part.
  • An object of the present invention is to provide a radiation measuring instrument capable of accurately detecting radiation from a low dose to a high dose.
  • an object of the present invention is to improve the performance of the composite detection unit by arranging a scintillator member and a semiconductor sensor constituting the composite detection unit with an appropriate positional relationship in a radiation measurement apparatus including the composite detection unit. .
  • a radiation measuring instrument includes a scintillator member and a semiconductor sensor provided adjacent to the scintillator member, and outputs an indirect detection pulse by incidence of radiation on the scintillator member.
  • a composite detection unit that outputs a detection pulse directly by radiation incident on the semiconductor sensor; and a discrimination unit that discriminates the indirect detection pulse and the direct detection pulse by discrimination processing of the detection pulse output from the composite detection unit;
  • a selection unit that selects a dose calculation method based on reference dose information obtained from at least one of the indirect detection pulse and the direct detection pulse, and the indirect detection according to the dose calculation method selected by the selection unit
  • a dose calculator for calculating output dose information based on one or both of the pulse and the direct detection pulse; Including the.
  • the composite detection unit includes a scintillator member and a semiconductor sensor. It is a detection unit that supports both the indirect detection method and the direct detection method.
  • the scintillator member When radiation enters the scintillator member, light is generated there, and the light is detected by the semiconductor sensor. As a result, an indirect detection pulse is output from the semiconductor sensor.
  • an indirect detection pulse is output from the semiconductor sensor.
  • an electric charge is generated and a detection pulse is directly output from the semiconductor sensor. That is, an indirect detection pulse and a direct detection pulse are output as a detection pulse (detection signal) from the composite detection unit in a state where both are mixed.
  • the semiconductor sensor is a detector that detects light and radiation, and includes a photodiode or the like.
  • the discriminating unit discriminates between the indirect detection pulse and the direct detection pulse based on the difference in their properties. In that case, the discrimination processing is executed using a difference in peak values, a difference in frequency characteristics, and the like.
  • the dose calculation unit has a selection unit, and the selection unit selects a dose calculation method suitable for the current dose situation based on the reference dose information. For example, in the case of a low dose, a dose calculation method corresponding to an indirect detection method with relatively high sensitivity is selected. On the other hand, in the case of a high dose, a dose calculation method corresponding to a direct detection method with few counting problems is selected.
  • the dose calculation unit calculates the output dose information based on one or both of the indirect detection pulse and the direct detection pulse. Therefore, according to the said structure, a low dose to a high dose can be measured with high accuracy.
  • the reference dose information is information that is referred to when selecting a dose calculation method, and is the same information as the output calculation information or different information. In order to accurately determine the dose situation, it is desirable to use dose information calculated based on direct detection pulses with few problems of counting down as dose reference information. In that case, if the time constant for smoothing is switched by the user or automatically, the calculation conditions of the reference dose information will change accordingly, so the reference dose information is set under the condition that the time constant is constant. It is desirable to calculate.
  • the reference dose information may be calculated based on both the count value (or dose rate) obtained by counting the indirect detection pulses and the count value (or dose rate) obtained by counting the direct detection pulses.
  • the selection unit selects a low dose calculation method based on the indirect detection pulse as the dose calculation method when the reference dose information indicates a low dose lower than the first dose. Since the indirect detection method is more sensitive than the direct detection method, a calculation method corresponding to the indirect detection method is selected in a low dose situation.
  • the selection unit selects a high dose calculation method based on the direct detection pulse as the dose calculation method when the reference dose information indicates a high dose higher than the second dose.
  • the direct detection method is less prone to counting down than the indirect detection method, that is, it is possible to detect even in the case of a high dose, and therefore a calculation method corresponding to the direct detection method is selected in a high dose situation.
  • the second dose may be the same as the first dose, but desirably the second dose is higher than the first dose.
  • the selection unit applies both the indirect detection pulse and the direct detection pulse as the dose calculation method when the reference dose information indicates an intermediate dose between the first dose and the second dose.
  • Select the calculation method for intermediate dose based on. If the two detection methods are immediately switched with a predetermined dose as a boundary, problems such as discontinuity in output dose information occur. Therefore, two detection methods are used in combination.
  • the intermediate dose calculation method is a method of calculating the output dose information by weighted addition processing of the first dose information based on the indirect detection pulse and the second dose information based on the direct detection pulse. It is also possible to perform weighted addition processing over the entire measurement range, and it is also possible to perform weighted addition processing over intermediate to high doses.
  • the smoothing time constant is preferably common to the two calculation methods. However, it may be configured so that the time constant can be individually set for each calculation method exceptionally.
  • the reference dose information is dose information calculated based on the direct detection pulse.
  • the direct detection method cannot accurately measure in the case of a low dose, but it is possible to judge the low dose situation itself from the dose information obtained based on the measurement. In addition, the counting down problem is unlikely to occur. Therefore, it is desirable to use dose information calculated based on the direct detection pulse as reference dose information.
  • the dose information calculated based on the indirect detection pulse may also be referred to.
  • only dose information calculated based on the indirect detection pulse may be referred to.
  • the reference dose information is dose information calculated separately from the output dose information, and is dose information calculated based on the direct detection pulse in accordance with a condition that a smoothing time constant is a constant value. .
  • the time constant determines the time width of smoothing, and the response of the indicated value (output dose information) changes when the time constant is switched. Since the content of dose information changes when the time constant is switched, it is desirable to set the time constant when calculating the reference dose information to a constant value so as not to be affected by such switching.
  • the fixed value may be configured to be switchable as necessary.
  • the discrimination unit discriminates the indirect detection pulse and the direct detection pulse based on a peak value of the detection pulse.
  • the discriminating unit discriminates the indirect detection pulse and the direct detection pulse based on a frequency characteristic of the detection pulse.
  • the selection unit automatically selects a dose calculation method based on the reference dose information in the automatic selection mode, and selects a dose calculation method designated by the user in the manual selection mode.
  • a radiation measuring instrument includes a scintillator member and a semiconductor sensor provided adjacent to the scintillator member, and outputs an indirect detection pulse upon incidence of radiation on the scintillator member.
  • a composite detection unit that directly outputs a detection pulse by the incidence of radiation on the sensor; a calculation unit that calculates dose information based on the indirect detection pulse and the direct detection pulse; a tip portion housing the composite detection unit;
  • Semiconductor sensors are arranged side by side.
  • the composite detection unit is disposed in the front end portion of the housing, and radiation is detected by the composite detection unit.
  • the composite detection unit includes a scintillator member and a semiconductor sensor. They are arranged side by side in the direction perpendicular to the main direction in the tip portion.
  • the orthogonal direction is, for example, the left-right direction or the thickness direction. Since the scintillator member and the semiconductor sensor are in a side-by-side relationship when viewed from the main direction, it is possible to prevent one from being hidden behind the other, so that unnecessary sensitivity reduction can be avoided.
  • the main direction is the direction in which the tip portion faces, and is preferably the direction of extension of the tip portion.
  • the main direction is recognized by the user, and the main direction is naturally adjusted to the direction to be measured by the user.
  • the sensitivity characteristics of the composite detector may be approximately uniform over all directions. Even in such a case, since the main direction is naturally adjusted to the direction to be measured, the semiconductor sensor may be hidden behind the scintillator member, and there is a possibility that the sensitivity may be lowered by the direct detection method. Can be reduced.
  • a plurality of semiconductor sensors may be provided for a single scintillator member. It is also possible to use a plurality of scintillator members.
  • the indirect detection method and the direct detection method can be effectively functioned to improve the measurement accuracy.
  • the tip portion has the main direction, a left-right direction orthogonal to the main direction, and a thickness direction orthogonal to the main direction and the left-right direction, and the scintillator member and the semiconductor sensor are They are arranged side by side in the thickness direction. If laminated in the thickness direction, the characteristics can be made uniform in the left-right direction. Even if the characteristics are non-uniform in the thickness direction, the thickness direction is the vertical direction, so that there is little problem due to non-uniform characteristics in the thickness direction.
  • the tip portion has a form spreading in the main direction and the left-right direction
  • the scintillator member has a form spreading in the main direction and the left-right direction.
  • the scintillator member can be arranged by efficiently using a finite space in the tip portion, that is, the detection sensitivity of the scintillator member can be increased.
  • the main body portion has a central axis direction in which the main body portion extends, and a display for displaying the dose information is provided on the front side of the main body portion, and the main portion of the tip portion is provided.
  • the direction is inclined to the rear surface side of the main body portion with respect to the central axis direction, and the semiconductor sensor is provided below the scintillator.
  • the orientation and position of the radiation measuring device are usually determined so that the main direction is directed to the measurement object.
  • the measurement object extends to the lower side of the main direction (for example, when measuring the floor surface or the ground).
  • the semiconductor sensor is disposed on the upper side of the scintillator member, the semiconductor sensor is likely to enter the shadow of the scintillator member.
  • the semiconductor sensor is provided below the scintillator member, the problem that the semiconductor sensor is hidden behind the scintillator member can be avoided. Since the display is provided on the front side of the main body, the radiation measuring instrument is normally held by the user so that the display surface of the display faces upward. Radiation measurement is performed on the object while observing the display surface of the display.
  • a light-shielding film is provided on the outer surface of the scintillator member except for the light passage region, and the light receiving surface of the semiconductor sensor is bonded to the light passage region.
  • a configuration for completely making the inside of the tip part a dark room may be adopted.
  • FIG. 1 It is a top view which shows the radiation measuring device which concerns on 1st Embodiment. It is a perspective view of the radiation measuring device shown in FIG. It is a figure which shows the structure of the front-end
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a radiation measuring instrument according to the present invention
  • FIG. 1 is a top view thereof.
  • This radiation measuring instrument is a device that measures radiation from a measurement object, radiation existing in the environment, and the like.
  • the measurement object include structures, soils, natural objects, and human bodies.
  • ⁇ rays are measured. For example, it is a gamma ray emanating from Cs-137.
  • the radiation measuring instrument has a built-in battery and is configured as a portable device. In this embodiment, it is possible to hold the radiation measuring instrument with one hand and operate the radiation measuring instrument in the gripped state.
  • the radiation measuring instrument has three sections from the front end side to the rear end side, and specifically includes a front end portion 10, an intermediate portion 12, and a grip portion 14.
  • the intermediate part 12 has a display part 18 on its upper surface.
  • the display unit 18 is composed of a liquid crystal display or the like.
  • the intermediate portion 12 has a flat shape that spreads in the X direction that is the front-rear direction and the Y direction that is the left-right direction, that is, has a flat plate shape.
  • the thickness is, for example, 17.5 mm.
  • the thickness can be selected from the range of 10 to 25 mm.
  • the radiation measuring instrument has a hollow housing as a case.
  • the housing includes a tip portion, an intermediate portion, and a grip portion corresponding to the tip portion 10, the intermediate portion 12, and the grip portion 14.
  • the intermediate portion and the grip portion constitute a main body portion.
  • the front end portion 10 is integrally connected to the front side of the intermediate portion 12 via the bent portion 11. As will be described later, the distal end portion 10 constitutes an inclined portion inclined toward the lower surface side of the intermediate portion 12. As shown in the drawing, the distal end portion 10 has a shape extending in the left-right direction, and at the same time has a flat shape extending in both the main direction, which will be described later, and the left-right direction (Y direction). .
  • the thickness of the distal end portion 10 (that is, the thickness in the direction orthogonal to both the left and right directions and the main measurement direction) is, for example, 20 mm. It is also possible to select the thickness within a range of 15 to 30 mm, for example.
  • the composite detection unit 16 is provided inside the tip 10 (more specifically, inside the tip of the housing).
  • the composite detection unit 16 includes a scintillator member and a semiconductor sensor, as will be described later.
  • the distal end surface 10A of the distal end portion 10 is a detection surface, which constitutes a surface substantially orthogonal to the main direction. As shown in FIG. 1, the distal end portion 10 has a slightly tapered shape when viewed from above.
  • the grip portion 14 is a portion that is gripped by the user's hand, and has a constricted shape when viewed from above.
  • the grip part 14 has a flat shape spreading in the X direction and the Y direction, like the intermediate part 12, that is, it has a flat plate shape.
  • the width W3 in the Y direction at the front edge of the grip portion 14 is the largest, and when the width is observed from there to the rear end direction, the width once becomes W1 at the intermediate portion, and then widens again from there, and the width at the rear edge is W2. It has become. That is, as described above, the grip portion 14 has a constricted shape when viewed from above. As a result, the grip portion 14 can be easily grasped, and the problem that the display portion 18 is concealed by the hand when the grip portion 14 is grasped is solved or reduced.
  • An operation unit 20 is provided on the upper surface of the grip unit 14, more specifically, on the rear side of the display unit 18.
  • the operation unit 20 is configured by three push buttons. For example, when gripping the grip portion 14 with the right hand, the palm is applied to the right side surface of the grip portion 14, the thumb is applied to the upper surface of the grip portion 14, and the remaining four fingers are gripped. Is hooked on the left side surface of the grip portion 14. In this state, the operation unit 20 is operated with the thumb.
  • FIG. 1 shows the X direction and the Y direction.
  • the Z direction is defined as the direction orthogonal to the direction.
  • the Z direction is the thickness direction of the intermediate portion 12 and the grip portion 14.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the radiation measuring instrument shown in FIG.
  • the radiation measuring instrument has the front end portion 10, the intermediate portion 12, and the grip portion 14 from the front end to the rear end.
  • the distal end surface of the distal end portion 10 constitutes a detection surface 10A, which is a plane intersecting the main direction.
  • the main direction is the direction in which the distal end portion 10 is facing, and this is the extending direction of the distal end portion 10.
  • the main direction is the direction in which the calibration is performed (that is, the direction in which the calibration radiation source is installed at the time of calibration), or the direction with the highest sensitivity.
  • Reference numeral 22 denotes a USB port.
  • Reference numeral 24 denotes a battery case cover. In the present embodiment, it is possible to charge the battery via the USB port.
  • FIG. 3 shows a right side view of the radiation measuring instrument.
  • Reference numeral 26 denotes a central axis that passes through the center of the intermediate portion and the grip portion.
  • the x direction is the central axis direction of the tip 10, that is, the main direction.
  • the left-right direction orthogonal to the x direction is the y direction, which coincides with the Y direction.
  • the z direction that is the thickness direction of the tip 10 is defined.
  • the tip portion 10 has a shape that spreads in the x direction and the y direction. As described above, the distal end portion 10 is inclined toward the rear surface side of the main body of the radiation measuring instrument.
  • the inclination angle (intersection angle) of the main direction x with respect to the central axis 26 is represented by ⁇ .
  • the angle ⁇ is desirably set within a range of 10 to 60 degrees, particularly desirably within a range of 15 to 45 degrees, and is set to 30 degrees in the present embodiment.
  • the thickness of the intermediate portion and the grip portion in the Z direction is, for example, 17.5 mm
  • the thickness in the direction perpendicular to the central axis 102 at the tip portion is, for example, 20 mm.
  • Each numerical value given in this specification is only an example. In any case, it is desirable to configure a radiation measuring apparatus that can be easily grasped with one hand and can be operated with only one hand.
  • a composite detection unit 16 is provided in the distal end portion 10.
  • the substrate 28 is disposed on the bottom surface in the distal end portion 10.
  • the substrate 28 has a flat plate shape extending in the x direction and the y direction, and particularly extends in the x direction.
  • a semiconductor sensor 30 is mounted on the upper surface of the tip of the substrate 28.
  • a block-like scintillator member 32 is disposed on the semiconductor sensor 30.
  • the material of the scintillator member 32 is CsI, for example.
  • a light shielding film is provided on the surface of the scintillator member 32 except for the light passage region. It prevents the entry of light from the outside and reflects the light from the inside.
  • the light receiving surface of the semiconductor sensor 30 is in close contact with the light passage region of the scintillator member 32.
  • Optical grease as a light guide member is introduced between both surfaces.
  • the scintillator member 32 has, for example, a size of 40 mm in the y direction, 10 mm in the x direction, and 5 mm in the z direction, and has a flat plate shape like the internal space of the distal end portion 10.
  • an elastic member or a spacer member (not shown) is provided between the scintillator member 32 and the ceiling surface.
  • the substrate 28 is connected to a main substrate on which a liquid crystal display and a microcomputer are mounted via a flexible substrate.
  • the scintillator member 32 and the semiconductor sensor 30 are arranged side by side. That is, the scintillator member 32 and the semiconductor sensor 30 are arranged in the thickness direction orthogonal to the main direction, that is, the z direction. In other words, the semiconductor sensor 30 is provided below the scintillator member 32.
  • the radiation from the object 34 for example, ⁇ rays from radioactive cesium
  • some of the radiation 36 directly enters the scintillator member 32 among the radiation having a traveling direction parallel to the main direction.
  • some of the radiation 38 directly enters the semiconductor sensor 30 among the radiation having a traveling direction parallel to the main direction.
  • the object 34 is usually present more on the lower side than on the upper side in the main direction, and the radiations 40A and 40B flying from the lower side in the main direction pass through the thin substrate 28 but cannot pass through the scintillator member 32. Instead, it reaches the semiconductor sensor 30 directly. The same can occur when measuring floors, ground, walls, and the like.
  • a semiconductor sensor on the upper side of the scintillator member 32, in such a case, the semiconductor sensor is hidden behind the scintillator member 32 when viewed from the radiation 40 ⁇ / b> A, 40 ⁇ / b> B from the lower side, and the detection sensitivity is high. May decrease. Therefore, it is desirable to provide the semiconductor sensor 30 on the lower surface side of the scintillator member 32 as in the configuration shown in FIG.
  • a detection pulse (indirect detection pulse) is output from the semiconductor sensor 30.
  • a detection pulse (direct detection pulse) is output from the semiconductor sensor 30.
  • the direct detection pulse has a peak value that is, for example, 10 times that of the indirect detection pulse.
  • a sensitivity that is 100 times that of the direct detection method can be obtained.
  • light emission may be caused by radiation that has penetrated the semiconductor sensor 30 and entered the scintillator member 32
  • detection pulses may be produced by radiation that has penetrated the scintillator member 32 and entered the semiconductor sensor 30.
  • a filter member may be provided to adjust energy sensitivity and the like in the indirect detection method and the direct detection method.
  • the composite detection unit 16 can be arranged by effectively utilizing the finite space inside thereof, and in particular, the scintillator member 32 is as large as possible. Since a thing can be arrange
  • the displayed measurement values are a dose rate (for example, an air dose rate), a dose equivalent rate, and the like. However, an integrated dose, an integrated dose equivalent, etc. may be displayed.
  • the form of the radiation measuring instrument shown in FIGS. 1 to 3 is similar to the form of a remote controller attached to a television or audio equipment. However, such a remote controller is generally not directed toward the floor surface or directed above the wall surface, but is generally directed in the horizontal direction.
  • the radiation measuring instrument of the present embodiment measures, for example, radiation contamination on the floor surface, radiation contamination on the upper surface of the wall surface, etc., and the bent form as described above is provided so that such measurement can be easily performed. It has been adopted. That is, for example, when the detection surface is directed to the floor surface, the display surface of the display unit naturally faces the user side.
  • the angle formed by the display surface and the line of sight can be made relatively large, so that the visibility of the display surface can be improved.
  • the display surface is exposed while the grip portion is gripped, and it is also easy to capture the tip and the target portion in the same line of sight. The advantage is that the surface can be observed.
  • the radiation measuring instrument of the present embodiment can be used not only when measuring a specific object but also when measuring an air dose rate. As described above, the radiation measuring instrument according to this embodiment is compact and very convenient to use.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a first configuration example of the composite detection unit described with reference to FIG.
  • a plurality of electronic components are mounted on the flat substrate 28, and a flat semiconductor sensor 30 is disposed on the top surface of the tip portion.
  • the semiconductor sensor 30 is a photodiode. Other sensors may be used.
  • a part of the upper surface is a light incident portion (sensitive portion), but in FIG. 4, the entire upper surface of the semiconductor sensor 30 is depicted as a sensitive portion.
  • a block or flat scintillator member 32 is disposed above the semiconductor sensor 30.
  • a central portion on the lower surface is a light transmission region 42, and a sensitive portion of the semiconductor sensor 30 is bonded thereto.
  • Reference numeral 44 represents radiation incident along the main direction (x direction).
  • FIG. 5 is a block diagram showing the radiation measuring instrument according to the first embodiment.
  • the composite detection unit 16 includes the semiconductor sensor 30 and the scintillator member 32 that are stacked in the vertical direction as described above, and radiation is incident on the semiconductor sensor 30 and the scintillator member 32 (see, for example, reference numerals 46 and 48).
  • Reference numeral 50 denotes light generated by radiation incident on the scintillator member 32.
  • the semiconductor sensor 30 receives light from the scintillator member 32, the semiconductor sensor 30 outputs a detection pulse (indirect detection pulse). Further, when radiation is directly incident on itself to generate charges, a detection pulse (direct detection pulse) is output.
  • Those detection pulses (detection signals) are transmitted through the same signal line and amplified by the amplifier 52.
  • the amplified detection pulse is input in parallel to the first wave height discrimination circuit 54 and the second wave height discrimination circuit 56.
  • the first wave height discriminating circuit 54 is a circuit that discriminates a detection pulse having a peak value equal to or higher than a first threshold value (first cut level) shown in FIG. 6 later.
  • detection pulses include indirect detection pulses and direct detection pulses.
  • the peak value of the direct detection pulse is, for example, about 10 times larger than the peak value of the indirect detection pulse.
  • the first cut level is set for noise removal. Since the indirect detection method is about 100 times more sensitive than the direct detection method, most of the detection pulses exceeding the first cut level are indirect detection pulses.
  • the second wave height discriminating circuit 56 is a circuit that discriminates detection pulses having a crest value equal to or higher than a second threshold (second cut level).
  • the second cut level is a level higher than the peak value of the indirect detection pulse, and is set to a level at which the direct detection pulse can be discriminated.
  • Such two cut levels are set by the threshold setting unit 58.
  • the indirect detection pulse and the direct detection pulse are discriminated using the difference in the pulse peak value.
  • the first counting circuit 60 is a circuit that counts the detection pulses output from the first wave height discrimination circuit 54, and the count value can be regarded as the count value of the indirect detection pulse. Of course, the count value of the detection pulse may be directly subtracted therefrom.
  • the second counting circuit 62 is a circuit that counts the detection pulses output from the second wave height discrimination circuit 56, and the count value is the count value of the direct detection pulses.
  • the dose calculation unit 64 calculates the first dose rate based on the first count value by the first count circuit 60 and calculates the second dose rate based on the second count value by the second count circuit 62. As will be described later, an intermediate dose rate is calculated by weighting and adding the first dose rate and the second dose rate as necessary.
  • the selection unit 66 is a module that selects a dose calculation method based on the current dose rate as reference dose information. When it is determined that the current dose rate is within the low dose rate range (when it is determined that the dose is low), the selection unit 66 selects a dose rate based on the first count value, which is the output dose. The information is displayed on the display 68 as information.
  • the selection unit 66 selects a dose rate based on the first count value, and this is displayed as the output dose information on the display 68. To be displayed.
  • the selection unit 66 when it is determined that the current dose rate is in the intermediate dose rate range (when it is determined that the dose is medium), the first unit based on the first count value is used. The second dose rate based on the dose rate and the second count value is weighted and added according to the current dose rate, and an intermediate dose rate as a result of the addition is displayed on the display 68 as output dose information. .
  • the smoothing degree (response characteristic) is determined according to the time constant selected by the user or automatically.
  • the dose rate as the reference dose information is calculated based on the direct detection pulse, more specifically, based on the second count value. However, in that case, a fixed value is given as a time constant. As a result, even if the condition for calculating the output dose information changes due to the change of the time constant, the selection condition or calculation condition of the selection unit 66 does not change accordingly.
  • the control unit 70 performs operation control of each component shown in FIG. 5, and an input device 72 is connected to the control unit 70.
  • the block indicated by reference numeral 74 including the control unit 70 is configured by, for example, a microcomputer.
  • FIG. 6 shows the spectrum 76 of the indirect detection pulse and the spectrum 78 of the direct detection pulse when the composite detection unit is irradiated with ⁇ -rays emitted from Cs-137.
  • the horizontal axis of the graph indicates the peak value of the pulse output from the amplifier, and the vertical axis of the graph indicates the count value, that is, the count value.
  • the peak value of the indirect detection pulse is low, but the counting efficiency thereof is high, that is, a high count value is obtained as a whole.
  • the spectrum 78 the peak value of the direct detection pulse is high, but the counting efficiency is low.
  • a first cut level 80 for noise removal is set, and a second cut level 82 for directly extracting a detection pulse is set.
  • the indirect detection pulse is dominant, and the direct detection pulse can be virtually ignored.
  • Reference numeral 80A indicates a peak value range for a pulse that can be detected by the first peak value discrimination circuit
  • reference numeral 82A indicates a peak value range for a pulse that can be detected by the second peak value discrimination circuit.
  • FIG. 7 shows a detection characteristic 92 of the indirect detection method and a detection characteristic 93 of the direct detection method.
  • the horizontal axis of the graph indicates the field dose, and the vertical axis of the graph indicates the count rate. Focusing on the detection characteristic 92, linearity is recognized in the section 90 from the dose (0.1 ⁇ Sv / h) indicated by reference numeral 84 to the boundary dose (10 ⁇ Sv / h) indicated by reference numeral 88, but from the boundary dose 88 to reference numeral 86. In the section 91 up to the dose (1 mSv / h) shown in FIG.
  • the selection unit 66 selects the detection method (that is, the calculation method) from the above viewpoint. As a result, wide range measurement can be realized with a simple configuration.
  • FIG. 8 shows detection characteristics 92 and 93 as shown in FIG.
  • a section 98 indicates a section (a section from a dose indicated by reference numeral 84 to a dose indicated by reference numeral 96) in which the dose rate calculated by the indirect detection method is substantially used, and a section 100 is determined by the direct detection method.
  • the section (the section from the dose shown by the reference numeral 94 to the dose shown by the reference numeral 86) in which the calculated dose rate is practically used is shown.
  • the direct detection method it is possible to perform measurement over the dose indicated by reference numeral 86, for example, up to 100 mSv / h.
  • An overlapping section 102 exists between the section 98 and the section 100, and weighted addition processing is applied there.
  • the overlapping section 102 can be referred to as an intermediate dose rate section between the low dose rate section and the high dose rate section.
  • the overlapping section 102 is an example, and may be appropriately determined according to the characteristics of the detection unit.
  • FIG. 9 illustrates two weighting functions.
  • the horizontal axis indicates the current dose, and the vertical axis indicates the weight (weight value).
  • the weighting function 106 specifies the weight k1 to be multiplied with the dose rate S1 calculated by the indirect detection method, and the weight changes from 1.0 to 0 in the overlapping section 102 as the dose rate increases. is doing.
  • the weighting function 108 specifies the weight k2 to be multiplied to the dose rate S2 calculated by the indirect detection method, and the weight changes from 0 to 1.0 as the dose rate increases in the overlapping section 102. is doing. All functions show a weight of 0.5 at the midpoint of the overlapping section 102 (see reference numeral 104).
  • the lower limit of the overlapping section 102 is indicated by C1, and the upper limit thereof is indicated by C2.
  • the dose rate S3 is separately calculated based on the count value obtained by the direct detection method under the condition of a constant time constant. ing.
  • the following weighted addition is executed in the overlapping section 102.
  • S4 is the dose rate after weighted addition.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an operation example of the radiation measuring apparatus according to the first embodiment shown in FIG. This flowchart particularly shows the operation of the dose calculation unit shown in FIG.
  • S10 the above-described dose rates S1, S2, and S3 are calculated.
  • S12 it is determined which section the current dose rate corresponds to based on the dose rate S3. If the dose rate S3 is equal to or less than the threshold value C1, it is determined that the dose is low, and the dose rate S1 is selected as an instruction value in S14. That is, the dose rate S1 calculated based on the indirect detection method is displayed in S20.
  • the dose rate S3 is higher than the threshold value C2 in S12, it is determined that the dose is high, and the dose rate S2 is selected as an instruction value in S16 and displayed in S20. That is, in the case of a high dose, the dose rate S2 based on the direct detection method is displayed.
  • the dose rate S3 is higher than the threshold value C1 and lower than or equal to the threshold value C2 in the determination of S12, it is determined as an intermediate dose, and the dose rate S4 as the weighted addition value is selected as the instruction value in S18.
  • the In S20 the dose rate S4 obtained by the weighted addition process is displayed.
  • S22 it is determined whether or not the above processing is repeated. If so, each step after S10 is repeatedly executed.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the radiation measuring instrument according to the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the detection pulse output from the amplifier 52 is sent to the first window processing circuit 110 and the second window processing circuit 112 in parallel.
  • the first window processing circuit 110 is a circuit that extracts a detection pulse to which a peak value belongs in the first window, and more specifically, a circuit that extracts an indirect detection pulse.
  • the second window processing circuit 112 is a circuit that extracts a detection pulse to which a peak value belongs in the second window, and more specifically, a circuit that extracts a detection pulse directly. In this way, the detection pulses are individually taken out by the two windows set for the spectrum, and counting for each is performed in the first counting circuit 60 and the second counting circuit 62.
  • the window setting unit 114 sets the first window and the second window.
  • FIG. 12 shows the spectra 76 and 78 shown in FIG.
  • Reference numeral 116 denotes a first window.
  • the lower limit of the first window 116 is indicated by reference numeral 120, and the upper limit thereof is indicated by reference numeral 122.
  • the first window 116 is set to include the upper peak in the spectrum 76.
  • the second window 118 is set for the spectrum 78, and its lower limit is indicated by reference numeral 124, and its upper limit is indicated by reference numeral 126.
  • the second window 118 is set in a high dose section where the spectrum 76 is not substantially included, and is set at a higher level than the first window 116.
  • the pulse to which the peak value belongs in the first window 116 can be regarded as an indirect detection pulse
  • the pulse to which the peak value belongs in the second window 118 is It can be regarded as a direct detection pulse. Therefore, there is an advantage that each detection pulse can be extracted with higher accuracy than in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the radiation detector according to the third embodiment. The same components as those shown in FIG.
  • the detection pulse output from the amplifier 52 is sent to the first frequency filter circuit 128 and the second frequency filter circuit 130 in parallel.
  • the first frequency filter circuit 128 is a circuit having a filter characteristic that matches the frequency characteristic of the indirect detection pulse, that is, a frequency filter that extracts the indirect detection pulse.
  • the second frequency filter circuit 130 is a circuit having a filter characteristic that matches the frequency characteristic of the direct detection pulse, and the second frequency filter circuit 130 can directly extract the detection pulse.
  • the first counting circuit 60 counts the indirect detection pulses as in the first embodiment shown in FIG. 5, and the second counting circuit 62 counts the detection pulses directly.
  • the characteristic setting unit 132 sets the frequency characteristics of the first frequency filter circuit 128 and the second frequency filter circuit 130.
  • Various filters such as a band-pass filter, a low-pass filter, and a high-pass filter can be used as the filter circuits 128 and 130.
  • FIG. 14 shows an indirect detection pulse waveform 134 and a direct detection pulse waveform 136.
  • the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis indicates the peak value.
  • the indirect detection pulse 134 has a gentle rise and spreads in the time axis direction.
  • the direct detection pulse 136 has a steep rise, and its pulse width is very narrow.
  • the level of each waveform is normalized in FIG.
  • the two detection pulses are discriminated using the difference between the frequency characteristics of the two detection pulses as described above. A combination of both frequency discrimination and peak value discrimination may be used.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a second configuration example of the composite detection unit.
  • two semiconductor sensors 138 and 140 are arranged side by side in the left-right direction (y direction).
  • a single scintillator block 32 is disposed above the semiconductor sensors 138 and 140.
  • Reference numerals 142 and 144 denote light passage areas, that is, sensor joint areas.
  • An arrow 44 conceptually indicates the arrival of radiation from the main direction.
  • the composite detection unit 16 ⁇ / b> A includes two semiconductor sensors 138 and 140 and a single scintillator member 32.
  • Reference numerals 150 and 152 denote ⁇ rays directly incident on the semiconductor sensors 138 and 140, respectively.
  • Reference numeral 146 indicates ⁇ rays directly incident on the scintillator member 32.
  • the ⁇ rays generate light 148 that is detected by the two semiconductor sensors 138 and 140.
  • the detection signal output through the amplifier 154 is input to the coincidence counting circuit 158 and the adding circuit 160 in parallel.
  • the detection pulse output through the amplifier 156 is also input to the coincidence circuit 158 and the adder circuit 160.
  • the coincidence circuit 158 performs coincidence processing on two input detection signals, that is, executes processing for outputting a detection pulse only when two detection pulses are obtained simultaneously. As a result, it is possible to extract a detection pulse, that is, an indirect detection pulse when the ⁇ -ray 146 is incident on the scintillator member 32.
  • a first discriminating circuit 162 may be further provided at the subsequent stage of the coincidence counting circuit 158 so that, for example, a detection pulse equal to or higher than the cut energy may be taken out.
  • the addition circuit 160 executes a process of adding two input detection pulses on the time axis, and the detection pulse detected therefrom is input to the second discrimination circuit 164.
  • the second discrimination circuit 164 is configured as a circuit that directly detects a detection pulse. In that case, it is possible to employ a wave height discrimination method or a frequency discrimination method. According to the configuration shown in FIG. 16, the detection accuracy or detection sensitivity of each detection pulse can be increased.
  • FIG. 17 shows a third configuration example of the composite detection unit.
  • the composite detection unit 16B includes a semiconductor sensor 30 disposed on the substrate 28, a scintillator member 32 disposed on the upper side, and a second semiconductor sensor 166 disposed on the upper side. That is, the composite detection unit 16B is provided with semiconductor sensors not only on the lower side of the scintillator member 32 but also on the upper side, and these semiconductor sensors 30 and 166 are arranged side by side in a direction orthogonal to the main direction. According to such a configuration, it is possible to increase the upper detection sensitivity in the direct detection method.
  • FIG. 18 shows a fourth configuration example of the composite detection unit.
  • the composite detection unit 16C includes a block-shaped scintillator member 168.
  • Reference numeral 178 indicates a casing at the tip.
  • a semiconductor sensor 170 is provided on the lower surface side of the scintillator member 168, and a semiconductor sensor 172 is provided on the upper surface side thereof.
  • a semiconductor sensor 174 is provided on the right side surface of the scintillator member 168, and a semiconductor sensor 176 is provided on the left side surface. That is, the semiconductor sensors 170, 172, 174, and 176 are provided on the four side surfaces that face in the direction orthogonal to the main direction, respectively. According to such a configuration, particularly in the direct detection method, there is an advantage that the detection sensitivity can be enhanced in all surrounding directions.
  • the coincidence counting method may be applied or the addition method may be applied as necessary.
  • the semiconductor sensor has two functions of light detection and radiation detection, the cost can be reduced and the size can be reduced as compared with the case where these functions are configured by separate detectors.
  • the semiconductor sensor is provided at least on the lower side of the scintillator member, and the possibility that the semiconductor sensor is hidden behind the scintillator member when the bent tip is directed to the object can be reduced.
  • the advantage is that the direct detection method can be realized with high sensitivity.
  • the tip portion has a flat shape, and the scintillator member has a flat shape accordingly, so that the space efficiency in the tip portion can be increased, and The detection sensitivity in the indirect detection method can be increased.

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Abstract

 放射線測定器は、本体と、本体に対して傾斜した先端部と、を有する先端部内には複合検出部が設けられる。複合検出部は、基板上に設けられた半導体センサと、その上に接合されたシンチレータ部材と、からなるものである。先端部が向く方向である主方向に直交する方向すなわちz方向に半導体センサとシンチレータ部材とが並んで配置されている。これにより、半導体センサ及びシンチレータ部材のそれぞれに対して直接的に放射線が入射する確率を高められる。特に、シンチレータ部材の下側に半導体センサが設けられているので、下方から飛来する放射線に対して半導体センサがシンチレータ部材の後に隠れてしまうことがない。

Description

放射線測定器
 本発明は放射線測定器に関し、特に、複数の検出方式を併用して放射線の検出を行う放射線測定器に関する。
 放射線測定器として、サーベイメータ、個人線量計、モニタリングポスト等が知られている。サーベイメータは、人体その他の物体の表面上に付着した放射性物質(表面汚染物)から出る放射線、環境中に存在する放射線、等を測定する装置である。検出対象となる放射線として、γ線、β線、α線及び中性子線があげられる。一般的なサーベイメータはγ線を検出する。可搬型サーベイメータの他、固定設置型サーベイメータも知られている。個人線量計は、放射性物質取扱施設において作業を行う作業者等の被曝管理が必要な者に携帯されるものである。モニタリングポストは、地理上の測定点に設置され、環境放射線を常時測定するものである。
 放射線測定器における検出方式として、従来から、シンチレータ部材を利用した第1検出方式、及び、半導体センサを利用した第2検出方式が知られている。第1検出方式においては、一般に、シンチレータ部材と、光電子増倍管(PMT: Photomultiplier Tube)と、が利用される。シンチレータ部材に放射線が入射すると、シンチレータ部材内で光が発生する。つまり放射線が光に変換される。その光が光電子増倍管に到達すると、そこで光が電気信号に変換される。第2検出方式は、半導体センサ(フォトダイオードや光センサと称される場合もある)を用いるものである。半導体センサ中の空乏層に放射線が入射すると、それに起因して電気信号が生じる。
 第1検出方式の実施に当たり、光電子増倍管に代えて半導体センサを利用することも可能である。半導体センサは、光電子増倍管に比べて、検出性能が劣るものの、安価で、軽量かつ小形なので、シンチレータ部材と半導体センサとを組み合わせれば、安価で、軽量かつ小形の放射線測定器を構成することが可能である。そのような組み合わせにおいて、放射線がシンチレータ部材に入射すると、そこで光が生じて、その光が半導体センサで検出され、それにより電気信号が生じる。以下、この検出方式を「間接検出方式」といい、間接検出方式において半導体センサから出力される検出パルスを「間接検出パルス」という。一方、半導体センサに対して放射線が直接的に入射した場合、そこで電荷が生じて、それが電気信号として出力される。以下、この検出方式を「直接検出方式」といい、直接検出方式において半導体センサから出力される検出パルスを「直接検出パルス」という。整理すると、間接検出方式では、まず放射線が光に変換され、次にその光が電気信号に変換される。直接検出方式では、放射線が電気信号に直接的に変換される。
 間接検出方式によれば、直接検出方式に比べて、感度(計数効率)を例えば100倍程度高められる。一般にシンチレータ部材は、半導体センサが有する有感部分の体積よりも、大きな体積を有するからである。具体的には、検出可能な線量範囲の下限を例えば0.01μSv/hまで引き下げることができる。もっとも、間接検出方式の場合、線量レベルが高くなると、複数の検出パルスが互いに連なり、これにより数え落としの問題が生じる。検出可能な線量範囲の上限は例えば100μSv/hである。
 一方、直接検出方式において、検出可能な線量範囲の下限は例えば1μSv/hであり、その方式では線量レベルが低い場合に放射線を適切に検出できなくなる。但し、直接検出方式によれば、検出可能な線量範囲の上限が例えば100mSv/hとなり、かなり高い線量レベルまで測定を行える。
 以上のように両検出方式には、測定レンジの観点から、一長一短が認められる。直接検出方式の場合、放射線の入射によって直接的に電荷が生じるので、半導体センサから出力される直接検出パルスの波高値は大きくなり、例えば、間接検出パルスの波高値の10倍にもなる。
 特許文献1には、シンチレータ部材と半導体センサとを有する放射線測定器が開示されている。その放射線測定器においては、放射線入射側から見て、前側に半導体センサが配置されており、後側にシンチレータ部材が配置されている。半導体センサでは、そこに入射した放射線の他、シンチレータ部材で生じた光も検出されている。但し、特許文献1において、シンチレータ部材は半導体センサのエネルギー感度特性を調整するために設けられているものである。特許文献1には間接検出パルスと直接検出パルスの弁別処理は記載されていない。特に、特許文献1には、線量レベルの大小に応じて検出方式(あるいは演算方式)を切り替えることについては記載されていない。なお、特許文献1の図4には、立方体状のシンチレータ部材が有する複数の面に対して複数の半導体センサを設けることが記載されているが、上記のように、そのシンチレータ部材はエネルギー感度特性を調整するためのものに過ぎない。
 特許文献2にも、シンチレータ部材と半導体センサとを有する放射線測定器が開示されている。その放射線測定器においては、放射線入射側から見て前側にシンチレータ部材が配置されており、後側に半導体センサが配置されている。それ以外の配置方法については同文献に記載されていない。特許文献2の図3には、間接検出パルスと直接検出パルスとを識別するためのパルス幅弁別器が開示されている。しかし、そのパルス幅弁別器は直接検出パルスを除外して間接検出パルスだけを計数するためのものである。特許文献2の図5には、シンチレータ部材と半導体センサとを利用して、低エネルギー放射線と高エネルギー放射線とを別々に計数することが開示されている。しかし、特許文献2には線量レベルの大小に応じて検出方式を切り替えることについては記載されていない。
 特許文献3にも、シンチレータ部材と半導体センサとを有する放射線測定器が開示されている。しかし、特許文献3には、間接検出パルスと直接検出パルスとを弁別する処理は記載されていない。とりわけ、線量レベルの大小に応じて検出方式を切り替えることについては記載されていない。
 特許文献4には、シンチレータ部材と2つの半導体検出器とを有する放射線測定器が開示されている。その放射線測定器では、2つの半導体検出器を用いて検出信号の同時計数処理が実行されている。つまり、間接検出方式だけが実施されている。特許文献5には、本体とそれに対して屈曲した先端部とを有するサーベイメータが開示されている。そのサーベイメータの先端部内には、複数の半導体センサを有する検出部が設けられている。しかし、その検出部にはシンチレータ部材が設けられていない。
特開2001-4754号公報 特開2001-194460号公報 特開2002-62359号公報 特開2003-57346号公報 特許第5042383号明細書
 安価で、軽量かつ小形の放射線測定機を実現することが望まれている。そのような観点から、シンチレータ部材と半導体センサとを組み合わせて検出部(複合検出部)を構成することが望まれる。そのような組み合わせによれば、複合検出部の出力信号として、間接検出方式による間接検出パルスと、直接検出方式による直接検出パルス、の両者を得られる。しかしながら、従来においては、2つの検出方式を活用したワイドレンジ測定までは実現されていない。また、そのような測定を実現するすためのシンチレータ部材と半導体センサの最適配置についても未だ提案がなされていない。
 本発明の目的は、低線量から高線量までにわたって精度良く放射線を検出できる放射線測定器を提供することにある。あるいは、本発明の目的は、複合検出部を備えた放射線測定装置において、複合検出部を構成するシンチレータ部材と半導体センサとを適切な位置関係をもって配置して複合検出部の性能を高めることにある。
 (1)後述する実施形態に係る放射線測定器は、シンチレータ部材と前記シンチレータ部材に隣接して設けられた半導体センサとを有し、前記シンチレータ部材への放射線の入射により間接検出パルスを出力し、前記半導体センサへの放射線の入射により直接検出パルスを出力する複合検出部と、前記複合検出部から出力された検出パルスの弁別処理により、前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスを弁別する弁別部と、前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスの内の少なくとも一方から求められる参照線量情報に基づいて線量演算方法を選択する選択部を有し、当該選択部によって選択された線量演算方法に従って前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスの内の一方又は両方に基づいて出力線量情報を演算する線量演算部と、を含む。
 上記構成において、複合検出部はシンチレータ部材と半導体センサとを含む。それは間接検出方式及び直接検出方式の両方式に対応した検出部である。シンチレータ部材へ放射線が入射すると、そこで光が発生し、その光が半導体センサで検出される。これにより半導体センサから間接検出パルスが出力される。一方、半導体センサへ放射線が直接的に入射すると、そこで電荷が生じて、半導体センサから直接検出パルスが出力される。すなわち、検出パルス(検出信号)として、複合検出部から、間接検出パルス及び直接検出パルスが、両者混ざった状態で、出力される。半導体センサは、光及び放射線を検出する検出器であり、フォトダイオード等により構成される。弁別部は、間接検出パルスと直接検出パルスとをそれらの性質の違いに基づいて弁別するものである。その場合、波高値の違い、周波数特性の違い、等を利用して弁別処理が実行される。線量演算部は選択部を有し、その選択部は参照線量情報に基づいてその時点での線量状況に相応しい線量演算方法を選択する。例えば、低線量の場合には、相対的に感度が高い間接検出方式に対応する線量演算方法が選択される。一方、高線量の場合には、数え落としの問題が少ない直接検出方式に対応する線量演算方法が選択される。このように選択された線量演算方法に従って、線量演算部が、間接検出パルス及び直接検出パルスの内の一方又は両方に基づいて、出力線量情報を演算する。よって、上記構成によれば、低線量から高線量までを高精度に測定できる。
 参照線量情報は、線量演算方法を選択する際に参照される情報であり、出力演算情報と同一の情報又はそれとは異なる情報である。線量状況を的確に判断するために、数え落としの問題が少ない直接検出パルスに基づいて演算される線量情報を線量参照情報として用いるのが望ましい。その場合、平滑化用の時定数がユーザーによって又は自動的に切り替えられると、それに応じて参照線量情報の演算条件が変動してしまうので、時定数を一定とする条件の下で参照線量情報を演算するのが望ましい。間接検出パルスの計数によって求められた計数値(又は線量率)及び直接検出パルスの計数によって求められた計数値(又は線量率)の両方に基づいて、参照線量情報が演算されてもよい。
 選択された線量演算方法に対応する弁別回路、計数回路及び演算モジュールだけを動作させて、選択されなかった線量演算方法に対応する弁別回路、計数回路及び演算モジュールを休止状態とするようにしてもよい。あるいは、選択された線量演算方法によらずに、複数の弁別回路、複数の計数回路及び複数の演算モジュールを並列的に動作させ、それによって得られた複数の線量情報の中から実際に出力する線量情報(出力演算情報)を選択するようにしてもよい。なお、演算された複数の線量情報を並列的に出力する構成を採用することも可能である。線量演算方法の選択は、参照線量情報に基づいて自動的に実行される。但し、線量演算方法をマニュアルで選択できるように構成してもよい。
 望ましくは、前記選択部は、前記参照線量情報が第1線量より低い低線量を示した場合に前記線量演算方法として前記間接検出パルスに基づく低線量用演算方法を選択する。間接検出方式は直接検出方式よりも高感度であるため、低線量状況においては間接検出方式に対応する演算方法が選択される。
 望ましくは、前記選択部は、前記参照線量情報が第2線量よりも高い高線量を示した場合に前記線量演算方法として前記直接検出パルスに基づく高線量用演算方法を選択する。直接検出方式は間接検出方式よりも数え落としの問題が生じにくいので、つまり高線量の場合でも検出可能であるので、高線量状況においては直接検出方式に対応する演算方法が選択される。第2線量が第1線量と同一であってもよいが、望ましくは、第2線量は第1線量よりも高い。
 望ましくは、前記選択部は、前記参照線量情報が前記第1線量と前記第2線量との間の中間線量を示した場合に前記線量演算方法として前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスの両方に基づく中間線量用演算方法を選択する。所定の線量を境として2つの検出方式を直ちに切り替えると、出力線量情報の不連続等の問題が生じる。そこで、2つの検出方式を併用するものである。
 望ましくは、前記中間線量用演算方法は、前記間接検出パルスに基づく第1線量情報及び前記直接検出パルスに基づく第2線量情報の重み付け加算処理により前記出力線量情報を演算する方法である。測定レンジの全体にわたって重み付け加算処理を行うことも可能であり、中間線量から高線量までにわたって重み付け加算処理を行うことも可能である。平滑化用の時定数については2つの演算方法において共通としておくのが望ましい。但し、例外的に演算方法ごとに個別的に時定数を設定できるように構成してもよい。
 望ましくは、前記参照線量情報は、前記直接検出パルスに基づいて演算される線量情報である。直接検出方式では低線量の場合に精度良く測定を行えないが、それに基づいて求められる線量情報から、低線量状況それ自体を判断することは可能である。しかも数え落とし問題が生じにくい。よって、直接検出パルスに基づいて演算される線量情報を参照線量情報として利用するのが望ましい。もちろん、間接検出パルスに基づいて演算される線量情報を併せて参照するようにしてもよい。あるいは、低線量状況が明らかな場合には間接検出パルスに基づいて演算される線量情報だけを参照するようにしてもよい。
 望ましくは、前記参照線量情報は、前記出力線量情報とは別に演算される線量情報であり、平滑化用時定数を一定値とする条件に従って前記直接検出パルスに基づいて演算される線量情報である。時定数は平滑化の時間幅を定めるものであり、それを切り替えると、指示値(出力線量情報)の応答性が変化する。時定数が切り替えられると線量情報の内容が変化してしまうため、そのような切り替えの影響を受けないように、参照線量情報を演算する場合における時定数を一定値としておくのが望ましい。もちろん、その一定値を必要に応じて切り替え可能に構成してもよい。
 望ましくは、前記弁別部は、前記検出パルスの波高値に基づいて前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスを弁別する。望ましくは、前記弁別部は、前記検出パルスの周波数特性に基づいて前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスを弁別する。望ましくは、前記選択部は、自動選択モードにおいて前記参照線量情報に基づいて線量演算方法を自動的に選択し、手動選択モードにおいてユーザーによって指定された線量演算方法を選択する。
 (2)本発明に係る放射線測定器は、シンチレータ部材と前記シンチレータ部材に隣接して設けられた半導体センサとを有し、前記シンチレータ部材への放射線の入射により間接検出パルスを出力し、前記半導体センサへの放射線の入射により直接検出パルスを出力する複合検出部と、前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスに基づいて線量情報を演算する演算部と、前記複合検出部を収容した先端部分とそれに連なる本体部分とを有するハウジングと、を含み、前記先端部分は当該先端部分が向く方向である主方向を有し、前記先端部分内において前記主方向に対して直交する方向に前記シンチレータ部材と前記半導体センサとが並んで配置されている。
 上記構成によれば、ハウジングにおける先端部分内に複合検出部が配置されており、その複合検出部によって放射線が検出される。複合検出部はシンチレータ部材と半導体センサとからなる。それらは先端部分内において、主方向に直交する方向に並んで配置される。直交方向は、例えば、左右方向又は厚み方向である。主方向から見て、シンチレータ部材及び半導体センサが横並びの関係にあるので、一方が他方の裏側に隠れることを防止できるから、不必要な感度低下を回避できる。主方向は先端部分が向く方向であり、それは望ましくは先端部分の伸長方向である。一般に、主方向はユーザーにおいて意識されるものであり、ユーザーによって測定したい方向へ主方向が自然に合わせられる。もっとも、複合検出器の感度特性が全方位にわたっておよそ均一であってもよい。そのような場合でも、主方向が測定したい方向へ自然に合わせられるから、シンチレータ部材の後側に半導体センサが隠れてしまって、直接検出方式で感度が低下してしまうという問題が生じる可能性を低減できる。単一のシンチレータ部材に対して複数の半導体センサを設けるようにしてもよい。また複数のシンチレータ部材を利用することも可能である。
 以上のように、上記構成によれば、特にユーザーによって操作される可搬型放射線測定器において、間接検出方式及び直接検出方式をそれぞれ有効に機能させて測定精度を高められる。
 望ましくは、前記先端部分は、前記主方向と、前記主方向に直交する左右方向と、前記主方向及び前記左右方向に直交する厚み方向と、を有し、前記シンチレータ部材と前記半導体センサは前記厚み方向に並んで配置される。厚み方向の積層であれば左右方向において特性を均一化できる。厚み方向において特性が非均一となっても、その厚み方向は上下方向であるから、厚み方向において特性が非均一となることによる問題はあまり生じない。
 望ましくは、前記先端部分は前記主方向及び前記左右方向に広がった形態を有し、前記シンチレータ部材は前記主方向及び前記左右方向に広がった形態を有する。この構成によれば、先端部分内の有限なスペースを効率的に利用してシンチレータ部材を配置でき、つまりシンチレータ部材の検出感度を高められる。
 望ましくは、前記本体部分は当該本体部分が伸長する方向である中心軸方向を有し、前記本体部分の前面側には前記線量情報が表示される表示器が設けられ、前記先端部分の前記主方向は前記中心軸方向に対して前記本体部分の後面側へ傾斜し、前記半導体センサは前記シンチレータの下側に設けられる。
 特定の測定対象物が決まっている場合、通常、その測定対象物に対して主方向が向くように、放射線測定器の姿勢及び位置が定められる。その場合、測定対象物の形態にもよるが、主方向の下側にまで測定対象物が及んでいるような状況が多い(例えば床面や地面を測定する場合)。そのような場合、シンチレータ部材の上側に半導体センサを配置すると、半導体センサがシンチレータ部材の影に入りやすくなる。これに対して、シンチレータ部材の下側に半導体センサを設ければ、半導体センサがシンチレータ部材の後に隠れてしまう問題を回避できる。なお、本体部分の前面側に表示器が設けられているので、通常、表示器の表示面が上側を向くように放射線測定器がユーザーによって把持される。表示器の表示面を観察しながら対象物に対する放射線測定が実施される。
 望ましくは、前記シンチレータ部材の外表面には光通過領域を除いて遮光膜が設けられ、前記光通過領域に対して前記半導体センサの受光面が接着される。遮光膜に加えて、先端部の内部を完全に暗室とするための構成を採用してもよい。
第1実施形態に係る放射線測定器を示す平面図である。 図1に示した放射線測定器の斜視図である。 図1に示した放射線測定器の先端部の構造を示す図である。 複合検出部の第1構成例を示す斜視図である。 第1実施形態に係る放射線測定器を示すブロック図である。 間接検出方式でγ線を検出した場合に得られるスペクトルと直接検出方式でγ線を検出した場合に得られるスペクトルとを示し、且つ、それらのスペクトルに対して設定される2つのカットレベルを示す図である。 間接検出方式での検出特性と直接検出方式での検出特性とを示し、且つ、それらの検出特性に対して設定される2つの区間を示す図である。 間接検出方式での検出特性と直接検出方式での検出特性とを示し、且つ、それらの検出特性に対して設定される2つの区間及び重み付け処理区間を示す図である。 間接検出方式で測定された線量と直接検出方式で測定された線量とに対して適用される2つの重み付け関数を示す図である。 図1に示した放射線測定器の動作例を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る放射線測定器を示すブロック図である。 間接検出方式でγ線を検出した場合に得られるスペクトルと直接検出方式でγ線を検出した場合に得られるスペクトルとを示し、且つ、それらのスペクトルに対して設定される2つのウインドウを示す図である。 第3実施形態に係る放射線測定器を示すブロック図である。 間接検出パルスの波形と直接検出パルスの波形とを示す図である。 複合検出部の第2構成例を示す斜視図である。 複合検出部の第2構成例を採用した場合における信号処理回路の例を示す図である。 複合検出部の第3構成例を示す斜視図である。 複合検出部の第4構成例を示す斜視図である。
 以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
 図1には、本発明に係る放射線測定器の好適な実施形態が示されており、図1はその上面図である。この放射線測定器は、測定対象物からの放射線、環境中に存在する放射線、等を測定する装置である。測定対象物としては、構造物、土壌、自然物、人体等をあげることができる。本実施形態においてはγ線が測定されている。例えば、それはCs-137から出るγ線である。
 図1において、放射線測定器はバッテリを内蔵し、可搬型の装置として構成されている。本実施形態においては、放射線測定器を片手で把持して、その把持状態で放射線測定器の操作を行うことが可能である。放射線測定器は、先端側から後端側にかけて3つの区間を有し、具体的には、先端部10、中間部12及びグリップ部14を有する。中間部12は、その上面に表示部18を有している。表示部18は液晶表示器等により構成されている。中間部12は、前後方向であるX方向及び左右方向であるY方向に広がった平べったい形態を有しており、すなわち平板形を有している。その厚みは例えば17.5mmである。例えば、その厚さを10~25mmの範囲内から選択することもできる。
 放射線測定器はケースとしての中空のハウジングを有している。ハウジングは、上記の先端部10、中間部12及びグリップ部14に対応して、先端部分、中間部分及びグリップ部分からなる。中間部分とグリップ部分とにより本体部分が構成される。
 中間部12の前側には、屈曲部11を介して、先端部10が一体的に連結されている。先端部10は、後に説明するように、中間部12の下面側へ傾斜した傾斜部を構成している。先端部10は、図示されるように、左右方向に伸長した形態を有し、同時に、後述する主方向と、左右方向(Y方向)の両方向にわたって広がった平べったい形態を有している。先端部10の厚さ(すなわち左右方向と主測定方向の両方向に直交する方向の厚さ)は、例えば20mmである。その厚さを例えば15~30mmの範囲内において選択することも可能である。
 先端部10の内部(より具体的にはハウジングにおける先端部分の内部)には複合検出部16が設けられている。本実施形態においては、複合検出部16は、後に説明するように、シンチレータ部材及び半導体センサを有している。先端部10の先端面10Aは検出面であり、それは主方向に対してほぼ直交した面を構成している。先端部10は、図1に示されるように、上方から見て、若干ながら先細の形状を有している。
 グリップ部14はユーザーの手によって把持される部分であり、それは、上方から見て、くびれ形状を有している。グリップ部14は、中間部12と同様に、X方向及びY方向に広がった平べったい形態を有し、つまり、それは平板状の形態を有している。グリップ部14の前縁におけるY方向の幅W3が最も大きく、そこから後端方向へその幅を観察すると、中間部分において一旦その幅がW1となり、そこからまた広がって後縁においてその幅はW2となっている。すなわち、上述したように、グリップ部14は、上方から見て、くびれた形状を有している。これによりグリップ部14が掴み易くなっており、またグリップ部14を掴んだ状態において表示部18が手によって隠蔽されてしまう問題が解消又は軽減されている。
 グリップ部14の上面には、より具体的には表示部18の後側には、操作部20が設けられている。本実施形態において、操作部20は3つのプッシュボタンによって構成されている。グリップ部14の握り方について説明すると、例えば、右手でグリップ部14を把持する場合、グリップ部14の右側面に手のひらが当てられ、親指がグリップ部14の上面に当てられ、残りの4つの指がグリップ部14の左側面に引っ掛けられる。このような状態で、親指によって操作部20が操作される。もちろん、対象物の位置、対象物の傾き、あるいは、ユーザーの好み等によって、様々な持ち方を採用することが可能である。
 ちなみに、放射線測定器の全体を包み込む弾性部材で構成されたジャケットを設けるのが望ましい。そのようなジャケットによれば、放射線測定器を誤って落下させてしまったような場合においても、放射線測定器の筐体及びその内部の電子部品を保護することが可能となる。そのようなジャケットは着脱自在なものとして構成するのが望ましい。図1にはX方向及びY方向が示されている。それに直交する方向としてZ方向が定義される。Z方向は中間部12及びグリップ部14についての厚み方向である。
 図2には、図1に示した放射線測定器の斜視図が示されている。上述したように、放射線測定器は、先端から後端にかけて、先端部10、中間部12及びグリップ部14を有している。先端部10の先端面は検出面10Aを構成し、それは主方向に対して交差した面である。ここで、主方向は先端部10が向いている方向であり、それは先端部10の伸長方向である。また、本実施形態において、主方向は、校正が行われた方向であり(つまりキャリブレーション時において校正用線源が設置された方向であり)、あるいは最も感度が高い方向である。符号22はUSBポートを示している。符号24はバッテリケースのカバーを示している。本実施形態においては、USBポートを介してバッテリの充電を行うことが可能である。
 図3には、放射線測定器の右側面図が示されている。符号26は、中間部及びグリップ部の中心を通過する中心軸を示している。x方向は、先端部10の中心軸方向であり、つまり主方向である。x方向に直交する左右方向がy方向であり、それはY方向に一致している。x軸とy軸に直交する方向として、先端部10の厚み方向であるz方向が定義される。
 先端部10は、x方向及びy方向に広がった形態を有している。上記のように、先端部10は、放射線測定器の本体の後面側へ傾斜している。中心軸26に対する主方向xの傾斜角度(交差角度)がθで表されている。角度θは望ましくは10~60度の範囲内に設定され、特に望ましくは15~45度の範囲内に設定され、本実施形態においては30度に設定されている。上述したように、中間部及びグリップ部のZ方向の厚さは例えば17.5mmであり、先端部における中心軸102に直交する方向の厚さは例えば20mmである。本願明細書に挙げられている各数値は一例に過ぎない。いずれにしても、片手で容易に把持でき、また片手だけで操作が可能な放射線測定装置を構成するのが望ましい。
 図3において、先端部10内には複合検出部16が設けられている。具体的には、先端部10内の底面上に基板28が配置されている。基板28はx方向及びy方向に広がった平板状の形態を有し、特にx方向に伸長している。基板28の先端部における上面には半導体センサ30が搭載されている。半導体センサ30の上にはブロック状のシンチレータ部材32が配置されている。シンチレータ部材32の材料は例えばCsIである。シンチレータ部材32の下面には光通過領域がある。シンチレータ部材32の表面には、光通過領域を除いて、遮光膜が設けられている。それは外部からの光の進入を阻止し、内部からの光を反射するものである。シンチレータ部材32の光通過領域には半導体センサ30の受光面が密着している。両面間には導光部材としての光学グリスが導入されている。シンチレータ部材32は、例えば、y方向に40mm、x方向に10mm、z方向に5mmの大きさを有し、それは先端部10の内部空間と同様に平板状の形態を有している。シンチレータ部材32の上側には、天井面との間に、図示されていない弾性部材又はスペーサ部材が設けられている。
 基板28には、電子回路が搭載されており、そこには例えばアンプ等のアナログ回路が設けられる。基板28は、フレキシブル基板を介して、液晶表示器やマイコンを搭載したメイン基板に接続される。
 対象物34側から、主方向つまりx方向に沿って先端部10を観察した場合、シンチレータ部材32と半導体センサ30とが横に並んでいる。つまり、シンチレータ部材32と半導体センサ30は、主方向に直交する厚み方向つまりz方向に並んでいる。換言すれば、シンチレータ部材32の下側に半導体センサ30が設けられている。対象物34からの放射線(例えば放射性セシウムからのγ線)の内で、主方向に平行な進行方向をもった放射線の内で一部の放射線36がシンチレータ部材32に対して直接的に入射する。また、主方向に平行な進行方向をもった放射線の内で一部の放射線38が半導体センサ30に対して直接的に入射する。対象物34は、通常、主方向の上側よりも下側により多く存在しており、主方向の下側から飛来する放射線40A,40Bは、薄い基板28を通過するものの、シンチレータ部材32を通過せずに、直接的に半導体センサ30に到達する。床面、地面、壁面等を測定する場合にも同様のことが生じ得る。シンチレータ部材32の上側に半導体センサを配置することも可能であるが、そのような場合には下側からの放射線40A,40Bから見て半導体センサがシンチレータ部材32の後に隠れてしまい、検出感度が低下してしまうおそれがある。そこで、図3に示す構成のように、シンチレータ部材32の下面側に半導体センサ30を設けるのが望ましい。
 放射線がシンチレータ部材に入射すると(例えば符号36参照)、その蛍光作用によって光が生じ、その光が半導体センサ30で検出される。これにより半導体センサ30から検出パルス(間接検出パルス)が出力される。放射線が半導体センサ30の空乏層に入射すると(例えば符号38参照)、その電離作用によって電荷が生じ、これにより半導体センサ30から検出パルス(直接検出パルス)が出力される。直接検出パルスは、間接検出パルスの波高値に比べて、例えば10倍の波高値を有する。本実施形態において、間接検出方式によれば、直接検出方式と比べて、例えば100倍の感度を得られる。ちなみに、半導体センサ30を突き抜けてシンチレータ部材32に入射した放射線により発光が生じることもあり、それとは逆にシンチレータ部材32を突き抜けて半導体センサ30に入射した放射線により検出パルスが生じることもある。間接検出方式及び直接検出方式でのエネルギー感度等を調整するためにフィルタ部材を設けるようにしてもよい。
 本実施形態によれば、先端部がひらべったい形態を有していることを前提として、その内部の有限な空間を有効活用して複合検出部16を配置でき、特に、シンチレータ部材32として、できるだけ大きなものを配置できるから、シンチレータ部材32の検出効率を高められ、また半導体センサ30の感度を高められる。また、2つの検出方式を併用したので、しかも半導体センサを2つの検出方式で共用したので、安価ながら2桁以上のワイドレンジ測定を実現できる。なお、表示される測定値は、線量率(例えば空間線量率)、線量当量率等である。但し、積算線量、積算線量当量等が表示されてもよい。
 図1乃至図3に示した放射線測定器の形態は、テレビやオーディオ機器などに付属しているリモートコントローラの形態に類似している。しかし、そのようなリモートコントローラは、一般に、フロア面に向けたり壁面上方へ向けたりするようなものではなく、概ね水平方向に向けられるものである。その一方、本実施形態の放射線測定器は、例えば床面の放射線汚染や壁面上部の放射線汚染等を測定するものであり、そのような測定を容易に行えるように、上述のような屈曲形態が採用されている。すなわち、例えば床面へ検出面を向けたような場合に、表示部の表示面が自然にユーザー側を向く。それがユーザー側に正対しないとしても、表示面と視線との成す角度を比較的に大きくできるので、表示面の視認性を向上することが可能である。しかも、グリップ部を把持した状態において表示面が露出されており、しかも先端部及び対象部を同じ視線の中に捉えることも容易であるから、測定をしながら対象部位を確認しつつ、更に表示面を観察できるという利点が得られる。もちろん、特定の対象物に対する測定のみならず、空間線量率を測定する場合においても、本実施形態の放射線測定器を利用可能である。以上のように、本実施形態に係る放射線測定器はコンパクトであり、また使い勝手が非常に良い。
 図4は、図3を用いて説明した複合検出部の第1構成例を示す斜視図である。平板状の基板28上には複数の電子部品が搭載されており、その先端部の上面には平板状の半導体センサ30が配置されている。半導体センサ30はフォトダイオードである。他のセンサであってもよい。その上面の一部が光入射部(有感部)であるが、図4においては、半導体センサ30の上面全部が有感部のように描かれている。半導体センサ30の上側には、ブロック状あるいは平板状のシンチレータ部材32が配置される。その下面における中央部が光透過領域42であり、そこに半導体センサ30の有感部が接着される。シンチレータ部材32の表面において、光透過領域42以外は、すべて遮光膜によって覆われている。符号44は主方向(x方向)に沿って入射してくる放射線を表している。
 図5は第1実施形態に係る放射線測定器を示すブロック図である。複合検出部16は、上記のように上下方向に積層された半導体センサ30及びシンチレータ部材32からなり、それに対してそれぞれ放射線が入射する(例えば符号46,48参照)。符号50はシンチレータ部材32への放射線の入射により生じた光を示している。半導体センサ30は、シンチレータ部材32からの光を受光すると、検出パルス(間接検出パルス)を出力する。また、それ自身に直接的に放射線が入射して電荷が生じた場合、検出パルス(直接検出パルス)を出力する。それらの検出パルス(検出信号)は、同じ信号線を通って伝送され、アンプ52において増幅される。増幅後の検出パルスは、第1波高弁別回路54及び第2波高弁別回路56に並列的に入力される。
 第1波高弁別回路54は、後に図6に示す第1閾値(第1カットレベル)以上の波高値をもった検出パルスを弁別する回路である。そのような検出パルスには、間接検出パルス及び直接検出パルスが含まれる。直接検出パルスの波高値は間接検出パルスの波高値よりも例えば10倍程度大きい。第1カットレベルはノイズ除去のために設定されている。間接検出方式の方が直接検出方式よりも100倍程度、感度が高いので、第1カットレベルを超えた検出パルスの内のほとんどが間接検出パルスである。第2波高弁別回路56は、第2閾値(第2カットレベル)以上の波高値を有する検出パルスを弁別する回路である。第2カットレベルは、間接検出パルスの波高値よりも高いレベルであって、直接検出パルスを弁別可能なレベルに設定される。そのような2つのカットレベルは閾値設定器58によって設定される。このように第1実施形態ではパルス波高値の違いを利用して間接検出パルスと直接検出パルスとが弁別されている。
 第1計数回路60は第1波高弁別回路54から出力された検出パルスをカウントする回路であり、そのカウント値は間接検出パルスのカウント値であるとみなせる。もちろん、そこから直接検出パルスのカウント値を減算してもよい。第2計数回路62は第2波高弁別回路56から出力された検出パルスをカウントする回路であり、そのカウント値は直接検出パルスのカウント値である。
 線量演算部64は、第1計数回路60による第1計数値に基づいて第1線量率を演算し、第2計数回路62による第2計数値に基づいて第2線量率を演算する。また後述するように、必要に応じて、第1線量率と第2線量率とを重み付け加算して、中間的な線量率を演算する。選択部66は、参照線量情報としての現状の線量率に基づいて、線量演算方法を選択するモジュールである。選択部66は、現状の線量率が低線量率範囲内にあると判断された場合(低線量であると判断された場合)、第1計数値に基づく線量率を選択し、それが出力線量情報として表示器68に表示されるようにする。選択部66は、現状の線量率が高線量率範囲内にあると判断され場合(高線量である場合)、第1計数値に基づく線量率を選択し、それが出力線量情報として表示器68に表示されるようにする。重み付け加算モードが適用される場合においては、選択部66は、 現状の線量率が中間線量率範囲にあると判断され場合(中線量であると判断され場合)、第1計数値に基づく第1線量率及び第2計数値に基づく第2線量率を現状の線量率に応じて重み付け加算し、その加算結果である中間的な線量率が出力線量情報として表示器68に表示されるようにする。
 線量演算部64がそれぞれの線量率を演算する場合、ユーザー選択された又は自動的に選択された時定数に従って平滑化度合い(応答特性)が定まる。上記参照線量情報としての線量率は、本実施形態において、直接検出パルスに基づいて、より具体的には第2計数値に基づいて、演算されている。但し、その際においては、時定数として固定値が与えられている。これにより、出力線量情報を演算する条件が時定数の変更によって変動しても、それによって選択部66の選択条件や演算条件が変動することはない。制御部70は図5に示される各構成の動作制御を行うものであり、それに対しては入力器72が接続されている。制御部70を含む符号74で示されるブロックは例えばマイコンによって構成される。
 図6は、Cs-137から出るγ線を複合検出部へ照射した場合における、間接検出パルスのスペクトル76と、直接検出パルスのスペクトル78と、を示すものである。グラフの横軸は、アンプから出力されるパルスの波高値を示しており、グラフの縦軸は、カウント値つまり計数値を示している。スペクトル76から理解できるように、間接検出パルスの波高値は低いが、それについての計数効率は高く、つまり全体的に高い計数値が得られている。一方、スペクトル78から理解できるように、直接検出パルスの波高値は高いが、それについての計数効率は低くなっている。
 このような関係を前提として、ノイズ除去のための第1カットレベル80が設定され、また直接検出パルスを抽出するための第2カットレベル82が設定される。第1カットレベル80以上の波高値を有する検出パルスにおいては間接検出パルスが支配的であり、直接検出パルスを事実上無視しうる。符号80Aは、第1波高値弁別回路で検出し得るパルスについての波高値範囲を示しており、符号82Aは、第2波高値弁別回路で検出し得るパルスについての波高値範囲を示している。
 図7には間接検出方式の検出特性92と直接検出方式の検出特性93とが示されている。グラフの横軸は、場の線量を示しており、グラフの縦軸は、計数率を示している。検出特性92に着目すると、符号84で示す線量(0.1μSv/h)から符号88で示す境界線量(10μSv/h)までの区間90においては線形性が認められるが、境界線量88から符号86で示す線量(1mSv/h)までの区間91においては数え落としにより線形性が損なわれ、飽和が生じている。符号86で示す線量(1mSv/h)を超えると、検出特性93が検出特性92を上回る逆転現象さえ生じ得る。これに対して、検出特性93に着目すると、区間90を超えて区間91に至っても概ね線形性が維持されている。更に高線量域では、検出特性93について線形性が若干崩れるとしても、飽和は直ぐには生じない。よって、現在の線量率が低い場合には感度の良い間接検出方式を利用し、現在の線量率が高い場合には数え落とし問題が生じにくい直接検出方式を利用することが望まれる。つまり両方式の利点に着目して両方式を併用するものである。図5に示した第1実施形態においては、以上のような観点から、選択部66が検出方式(つまり演算方法)の選択を行っている。これにより簡易な構成でありながらワイドレンジ測定を実現できる。
 ところで、ある境界線量率において検出方式を突然に切り替えると、その切り替え時に線量率に段差が生じる等の問題が生じやすい。そのような問題に対処するために本実施形態では既に説明した重み付け加算処理を適用している。これについて図8を用いて説明する。
 図8においては、図7に示した通りの検出特性92,93が示されてる。区間98は、間接検出方式で演算された線量率が実質的に利用される区間(符号84で示す線量から符号96で示す線量までの区間)を示しており、区間100は、直接検出方式で演算された線量率が実質的に利用される区間(符号94で示す線量から符号86で示す線量までの区間)を示している。但し、直接検出方式であれば、符号86で示す線量を超えて例えば100mSv/hまでにわたって測定を行うことが可能である。区間98と区間100との間には重複区間102が存在し、そこにおいて重み付け加算処理が適用される。その重複区間102は、低線量率区間と高線量率区間との間の中間線量率区間と称することができる。もちろん、重複区間102は一例であり、検出部の特性に応じて適宜定めればよい。
 図9には2つの重み付け関数が例示されている。横軸は現在の線量を示しており、縦軸は重み(重み値)を示している。重み付け関数106は、間接検出方式によって演算された線量率S1に対して乗算される重みk1を特定するものであり、重複区間102において線量率の上昇に伴って重みが1.0から0まで変化している。重み付け関数108は、間接検出方式によって演算された線量率S2に対して乗算される重みk2を特定するものであり、重複区間102において線量率の上昇に伴って重みが0から1.0まで変化している。重複区間102の中間点(符号104参照)においてはいずれの関数も重み0.5を示している。重複区間102の下限がC1で示されており、その上限がC2で示されている。なお、本実施形態においては、上記の通り、上記の線量率S1,S2の他、時定数一定の条件の下で、直接検出方式により得られた計数値に基づいて線量率S3が別途演算されている。
 本実施形態では、重複区間102内において以下の重み付け加算が実行される。S4は重み付け加算後の線量率である。
   S4=k1*S1+k2*S2  …(1)
 すなわち、現在の線量率S3に基づいて区間ごとに以下のような線量率が選択される。
   低線量区間 :S1
   中間線量区間:S4
   高線量区間 :S2       …(2)
 図10には図5に示した第1実施形態に係る放射線測定器の動作例がフローチャートとして示されている。このフローチャートは特に図5に示した線量演算部の動作を示すものである。S10においては、上述した線量率S1,S2,S3が演算される。S12においては、線量率S3に基づいて、現在の線量率がどの区間に該当するかが判断される。線量率S3が閾値C1以下であれば低線量であると判断され、S14において指示値として線量率S1が選択される。すなわち間接検出方式に基づいて演算された線量率S1がS20において表示される。
 一方、S12において、線量率S3が閾値C2よりも高い場合、高線量であると判断され、S16において指示値として線量率S2が選択され、それがS20において表示される。すなわち高線量の場合には直接検出方式に基づく線量率S2が表示されることになる。
 他方、S12の判定において、線量率S3が閾値C1よりも高く且つ閾値C2以下である場合には、中間線量であると判断され、S18において指示値として重み付け加算値としての線量率S4が選択される。そしてS20において重み付け加算処理によって得られた線量率S4が表示される。S22においては以上の処理を繰り返すか否かが判断され、繰り返す場合にはS10以降の各工程が繰り返し実行される。
 図11には、第2実施形態に係る放射線測定器の構成がブロック図として示されている。なお、図5に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
 図11に示す第2実施形態においては、アンプ52から出力される検出パルスが第1ウインドウ処理回路110及び第2ウインドウ処理回路112に対して並列的に送られている。第1ウインドウ処理回路110は第1ウインドウ内に波高値が属する検出パルスを抽出する回路であり、より詳しくは間接検出パルスを抽出する回路である。第2ウインドウ処理回路112は第2ウインドウ内に波高値が属する検出パルスを抽出する回路であり、より詳しくは直接検出パルスを抽出する回路である。このように、スペクトルに対して設定された2つのウインドウによって個別的に検出パルスが取り出され、それぞれについての計数が第1計数回路60及び第2計数回路62において実施される。ウインドウ設定器114は第1ウインドウ及び第2ウインドウを設定するものである。以下に、各ウインドウの具体例について説明する。
 図12には、図6に示したスペクトル76,78が示されている。符号116は第1ウインドウを示しており、第1ウインドウ116の下限が符号120で示され、その上限が符号122で示されている。第1ウインドウ116はスペクトル76における上側のピークを含むように設定されている。第2ウインドウ118はスペクトル78に対して設定されるものであり、その下限が符号124で示されており、その上限が符号126で示されている。第2ウインドウ118はスペクトル76が実質的に含まれないような高線量区間内に設定されており、第1ウインドウ116よりも高いレベルに設定されている。
 このように2つのウインドウ116,118を設定すれば、第1ウインドウ116内に波高値が属するパルスは間接検出パルスであるとみなすことができ、また第2ウインドウ118内に波高値が属するパルスは直接検出パルスであるとみなすことができる。よって、第1実施形態よりもより高精度に各検出パルスの抽出を行えるという利点が得られる。
 図13には第3実施形態に係る放射線検出器の構成がブロック図として示されている。図5に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
 アンプ52から出力された検出パルスが第1周波数フィルタ回路128及び第2周波数フィルタ回路130に並列的に送られている。第1周波数フィルタ回路128は、間接検出パルスが有する周波数特性に合致したフィルタ特性を有する回路であり、すなわち間接検出パルスを抽出する周波数フィルタである。第2周波数フィルタ回路130は直接検出パルスが有する周波数特性に合致したフィルタ特性を有する回路であり、この第2周波数フィルタ回路130によって直接検出パルスを抽出することが可能である。第1計数回路60は図5に示した第1実施形態と同様に間接検出パルスの計数を行うものであり、第2計数回路62は直接検出パルスの計数を行うものである。特性設定器132は第1周波数フィルタ回路128及び第2周波数フィルタ回路130の周波数特性を設定するものである。各フィルタ回路128,130としてバンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等の各種のフィルタを用いることが可能である。
 図14には間接検出パルスの波形134と直接検出パルスの波形136とが示されている。横軸は時間軸であり、縦軸は波高値を示している。図示されるように、間接検出パルス134はなだらかな立ち上がりを有し、時間軸方向に広がっている。これに対し、直接検出パルス136は急峻な立ち上がりを有し、そのパルス幅は非常に狭くなっている。ちなみに図14において各波形のレベルは規格化されている。このように2つの検出パルスの周波数特性の違いを利用して2つの検出パルスの弁別を行うのが上述した第3実施形態である。周波数弁別と波高値弁別の両者を組み合わせて利用するようにしてもよい。
 図15には複合検出部の第2構成例が斜視図として示されている。基板28上には2つの半導体センサ138,140が左右方向(y方向)に並んで配置されている。それらの半導体センサ138,140の上側に単一のシンチレータブロック32が配置される。符号142,144は光通過領域すなわちセンサ接合領域を示している。矢印44は主方向からの放射線の飛来を概念的に示している。
 図15に示された複合検出部16Aを用いて2つの検出パルスの抽出を行う場合には例えば図16に示すような回路構成を採用することが可能である。図16において、複合検出部16Aは2つの半導体センサ138,140と単一のシンチレータ部材32とで構成されている。符号150,152はそれぞれの半導体センサ138,140に直接的に入射されたγ線を示している。符号146はシンチレータ部材32に対して直接的に入射されたγ線を示している。そのγ線により光148が生じ、それが2つの半導体センサ138,140において検出される。アンプ154を通過して出力された検出信号は同時計数回路158及び加算回路160に並列的に入力されている。同様に、アンプ156を通過して出力された検出パルスも同時計数回路158及び加算回路160に入力されている。同時計数回路158は、入力される2つの検出信号に対して同時計数処理を実行し、すなわち2つの検出パルスが同時に得られた場合にのみ検出パルスを出力する処理を実行する。これによってシンチレータ部材32においてγ線146が入射した場合における検出パルスすなわち間接検出パルスを取り出すことが可能である。同時計数回路158の後段に更に第1弁別回路162を設け、例えばカットエネルギー以上の検出パルスを取り出すようにしてもよい。
 加算回路160は、入力される2つの検出パルスを時間軸上において加算する処理を実行しており、そこから検出された検出パルスが第2弁別回路164に入力されている。第2弁別回路164は直接検出パルスを検出する回路として構成されている。その場合においては波高弁別方式又は周波数弁別方式を採用することが可能である。図16に示した構成によれば、それぞれの検出パルスの検出精度あるいは検出感度を高めることが可能である。
 図17には複合検出部の第3構成例が示されている。複合検出部16Bは、基板28上に配置された半導体センサ30、その上側に配置されるシンチレータ部材32、及び、その上側に配置される2つ目の半導体センサ166を有している。すなわち複合検出部16Bは、シンチレータ部材32の下側のみならず上側にも半導体センサを設けたものであり、それらの半導体センサ30,166は主方向に直交する方向に並んで配置されている。このような構成によれば直接検出方式において上方の検出感度を高めることが可能である。
 図18には複合検出部の第4構成例が示されている。複合検出部16Cは、ブロック状のシンチレータ部材168を有している。なお符号178は先端部分のケーシングを示している。シンチレータ部材168の下面側には半導体センサ170が設けられ、その上面側には半導体センサ172が設けられている。更にシンチレータ部材168の右側面には半導体センサ174が設けられ、左側面には半導体センサ176が設けられている。すなわち主方向に直交する方向に向いた4つの側面にそれぞれ半導体センサ170,172,174,176が設けられている。このような構成によれば、特に直接検出方式において、周囲全方向にわたって検出感度を高められるという利点が得られる。複数の半導体センサが設けられる場合、上述したように、必要に応じて、同時計数方式を適用してもよく、また加算方式を適用してもよい。
 以上説明した放射線測定器によれば、間接検出方式及び直接検出方式を上手く利用してワイドレンジ測定を実現することが可能である。特に半導体センサが光検出及び放射線検出の2つの機能を有しているため、それらの機能を別々の検出器で構成する場合に比べてコストを低減でき、小型化も図れる。本実施形態においては、シンチレータ部材の少なくとも下側に半導体センサが設けられており、屈曲した先端部を対象物に向けた場合において、半導体センサがシンチレータ部材の後に隠れてしまう可能性を低減できるから、直接検出方式を高感度で実現できるという利点が得られる。上記実施形態においては、先端部が平べったい形態を有しており、それに合わせてシンチレータ部材が平べったい形態を有しているから、先端部内のスペース効率を高めることができ、また間接検出方式における検出感度を高められる。

Claims (5)

  1.  シンチレータ部材と前記シンチレータ部材に隣接して設けられた半導体センサとを有し、前記シンチレータ部材への放射線の入射により間接検出パルスを出力し、前記半導体センサへの放射線の入射により直接検出パルスを出力する複合検出部と、
     前記間接検出パルス及び前記直接検出パルスに基づいて線量情報を演算する演算部と、
     前記複合検出部を収容した先端部分とそれに連なる本体部分とを有するハウジングと、
     を含み、
     前記先端部分は当該先端部分が向く方向である主方向を有し、
     前記先端部分内において前記主方向に対して直交する方向に前記シンチレータ部材と前記半導体センサとが並んで配置された、
     ことを特徴とする放射線測定器。
  2.  請求項1記載の放射線測定器において、
     前記先端部分は、前記主方向と、前記主方向に直交する左右方向と、前記主方向及び前記左右方向に直交する厚み方向と、を有し、
     前記シンチレータ部材と前記半導体センサは前記厚み方向に並んで配置された、
     ことを特徴とする放射線測定器。
  3.  請求項2記載の放射線測定器において、
     前記先端部分は前記主方向及び前記左右方向に広がった形態を有し、
     前記シンチレータ部材は前記主方向及び前記左右方向に広がった形態を有する、
     ことを特徴とする放射線測定器。
  4.  請求項3記載の放射線測定器において、
     前記本体部分は当該本体部分が伸長する方向である中心軸方向を有し、
     前記本体部分の前面側には前記線量情報が表示される表示器が設けられ、
     前記先端部分の前記主方向は前記中心軸方向に対して前記本体部分の後面側へ傾斜し、
     前記半導体センサは前記シンチレータの下側に設けられた、
     ことを特徴とする放射線測定器。
  5.  請求項1記載の放射線測定器において、
     前記シンチレータ部材の外表面には光通過領域を除いて遮光膜が設けられ、
     前記光通過領域に対して前記半導体センサの受光面が接着された、
     ことを特徴とする放射線測定器。
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