JP2004170122A - ガンマ線卓越入射方向の弁別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガンマ線の一平面における卓越入射方向（装置を垂直に設置した場合には水平方向からの入射方向）を求めることが出来る方法を提供する。
【解決手段】外部から入射するガンマ線の卓越した一方向を円筒形のガンマ線検出部を用いて求めるガンマ線卓越入射方向の弁別方法において、該検出部の角度応答に方向依存性を持たせ、かつ該検出部の周りを回転して位置を変更しうるように構成された遮蔽体を、該検出部に被せ、ついで該遮蔽体を一定角度回転させ、その都度測定した複数回の計測値の差異より卓越入射方向を求めることを特徴とするガンマ線卓越入射方向の弁別方法。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガンマ線卓越入射方向の弁別方法に関し、特にガンマ線の一平面における卓越入射方向（装置を垂直に設置した場合には水平方向からの入射方向）を求める方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、狭い視野内における入射方向を弁別する方法が開発されている。また、医療分野においては被検者の周囲に多数の検出器を配置し、それらの検出器で放射線の入射方向を弁別し、体内臓器あるいはガン組織の形状把握に用いられている。
【０００３】
しかしながら、前記の狭い視野内の入射方向弁別器では、全方向からの情報を入手するためには多数回の測定を繰り返すか、多数個の測定器を用いる必要があり、測定時間または多額の購入資金が必要となる。また、医学分野で使用されている測定器系は外部から入射してくる放射線を対象とすることはできない。
【０００４】
一方、これまでの環境放射線の測定器は方向依存性の無い測定器が理想的な測定器と考えられ、測定地点の線量率を正しく求めるものとして開発されてきたこともあり、放射線の入射方向に関する情報を効率よく取得する方法は開発されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような現状を省みて、より詳細な環境放射線レベルの研究を押し進めるに当たっては放射線の入射方向に関する情報を入手することが大変重要であるとの考えに基づき検討されたものであり、比較的短時間に、容易にガンマ線の入射方向情報を求めることができる方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外部から入射するガンマ線の卓越した一方向を求めるように、円筒形検出部に特定の形状の遮蔽体を被せ、検出部の角度応答に方向依存性を持たせ、その遮蔽体の位置を変更した複数回の測定により、卓越したガンマ線の入射方向を求めるようにしたものである。本発明によるガンマ線卓越入射方向の弁別方法によれば短時間の測定によりガンマ線の卓越入射方向を求めることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明は、外部から入射するガンマ線の卓越した一方向を円筒形のガンマ線検出部を用いて求めるガンマ線卓越入射方向の弁別方法であり、該検出部の角度応答に方向依存性を持たせ、かつ該検出部の周りを回転して位置を変更しうるように構成された遮蔽体を、該検出部に被せ、ついで該遮蔽体を一定角度回転させ、その都度測定した複数回の計測値の差異より卓越入射方向を求めるものである。この回転は手作業で行なっても、遠隔操作によりモータでゆっくり回転させながら自動計測させてもよい。この測定は計数率、または計数率およびエネルギースペクトルの両方について行なうのが好適である。この測定値に基づいて、計数率の差異または特定のエネルギー領域の計数率の差異を用いて卓越入射方向を求めることができる。
【０００９】
上記のように、遮蔽体を一定角度回転させてその都度測定する際に、たとえば９０度毎に回転させたときには、合計４回の計測回数を行い、それぞれの計数率をＡ， Ｂ， Ｃ， Ｄとし、（Ａ−Ｃ）／（（Ｂ−Ｄ）， （Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ）を計算して卓越入射方向が求められうる。
【００１０】
本発明のガンマ線卓越入射方向の弁別方法において好適に用いられる弁別器は、外部から入射するガンマ線の卓越した一方向を求めるガンマ線卓越入射方向弁別器であり、円筒形のガンマ線検出部、および該検出部に被せて該検出部の角度応答に方向依存性を持たせうる遮蔽体を備え、該遮蔽体は該検出部の周りを回転して位置を変更しうるように構成されてなる。円筒形のガンマ線検出部は、通常の市販ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いるのが好適である。そのサイズとしては、たとえば１インチ（２．５ｃｍ）×１インチ（２．５ｃｍ）φのシンチレータを用い、計数率を計測するシステム、または３インチ（７．６ｃｍ）×３インチ（７．６ｃｍ）φのシンチレータを用い、計数率およびエネルギースペクトルを計測するシステム、を採用したものが使用される。
【００１１】
上記の遮蔽体は、該検出部に被せて該検出部の角度応答に方向依存性を持たせうるものであり、該検出部の周りを回転して位置を変更しうるように構成されている。そして、この遮蔽体は、上記の方向依存性を有するために側部の一部に切欠きを有する円筒形であるのが好適である。このような切欠きの形状は、一側方からみて、一回転中に開口面積が最大値から最小値へとなだらかに減少し、続いてなだらかに増加して元の最大値へ復帰する形状が入射方向弁別能力が向上する点で好ましい。あるいは、円筒を斜めに切断してできる形状のような開口面積を構成するように多数の穴を開けた形状、またはこれらに類する形状であってもよい。また、遮蔽体の形状はシンチレータに被せて回転可能な筒形をなすが、厚みの一定な円筒形のものがデータ処理が容易なのでより好ましい。厚みが一定でない筒形のものを採用する場合は、予め既知の放射線源を対象に回転位置による入力値変化のデータ取りをしておき、それを基に実際の測定時に得られるデータを補正する。
【００１２】
ここで、本発明に好適に用いられる弁別器の１態様を図面とともにさらに詳細に説明する。図１は、このようなガンマ線卓越入射方向弁別器を示す概略図である。図１において、検出部１はその検出部を遮蔽体２（三角形の切欠きを有する）に覆われた状態を示す。通常の使用条件としてガンマ線卓越入射方向弁別器は図１に示すように検出部支持台４に検出部固定棒５の固定用金具６を用いて、また水平計７と水平調節ネジ８により垂直に固定され、水平方向からの卓越入射方向を求める。検出部１からの出力は線量率のみを求める場合にはレートメータ９に、エネルギースペクトルも求める場合には波高弁別器１０に接続されるものとする。
【００１３】
検出部は１インチ（２．５ｃｍ）×１インチ（２．５ｃｍ）φのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータや３インチ（７．６ｃｍ）×３インチ（７．６ｃｍ）φのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いるのが一般的であるが、他のサイズの検出部も使用することができる。検出部の設置方向を再現性あるものとするため、方位決定用に磁石１１を支持台に取り付け、設置方向の目安とする。
【００１４】
図１に示すように検出部の固定棒５は固定金具６で固定され、上部の遮蔽体２を回転したときに移動しないようにした。また、遮蔽体２の回転位置を正確に定めるため、固定位置のマーク３を設けるとともに、固定位置において安定させる。
【００１５】
図２は遮蔽体２をはずした場合の検出部１の構造を示す。検出部１の上部には遮蔽体２を回転させるための回転軸１２、ボールベアリング受け口１３が取り付けられている。また支持台４への固定するための検出部固定棒５も取り付けられている。
【００１６】
図３には遮蔽体２の形状と展開図が示してある。展開図は検出部１が３インチ（７．６ｃｍ）×３インチ（７．６ｃｍ）φの場合を示しており、プラスαと記載されている寸法はシンチレータの被覆材の厚みを考慮し、サイズを若干大きくした部分を示す。１４は遮蔽体回転軸１２の支持具、そして１５は遮蔽体回転軸１２の受け口を示す。
【００１７】
遮蔽体２の三角形の切欠き部分は被複に包まれた内部のシンチレータの位置に上下関係が丁度重なるようにする。遮蔽体２の形状を三角形ではなく若干曲率を持たせることにより角度弁別分解能が改善されるが、その効果はあまり大きくないため、単純な三角形のままでよい。遮蔽体２の厚みは対象とするガンマ線のエネルギーにより異なるものとなるが、通常の使用では鉛厚で２ｃｍが適当である。標準的なシンチレータとしてアルミニウムで被覆された１インチ（２．５ｃｍ）×１インチ（２．５ｃｍ）φまたは３インチ（７．６ｃｍ）×３インチ（７．６ｃｍ）φのＮａＩ（Ｔｌ）を使用する。
【００１８】
遮蔽体２を一定角度回転させ、その都度計測した複数回の計測結果の差異より卓越入射方向を求める方法を採用しているため、回転角度を小さくし、計測回数を増やせば入射方向をより精度高く求めることができるが、実用性を考え、ここでは９０度回転毎に計測する方法を説明する。
【００１９】
図４は本発明方法において、弁別器によるガンマ線の各入射方向に対する４回の計測のレスポンスを示す。４回の測定は９０度ずつ位相がずれた状態を示している。ここで数百ｋｅＶ以下の低エネルギーガンマ線に対するレスポンスとして、ガンマ線の入射方向から見た遮蔽体２のない部分の断面積を、数ＭｅＶ以上のエネルギーガンマ線に対するレスポンスとして、ガンマ線の入射方向から見た時の検出部の内部通過可能長さで重みを付けた遮蔽体２のない部分の積分値を用いた。両者の値はともに遮蔽体２がない場合の値に規格化した時の割合として示してある。高エネルギーのレスポンスが若干大きく振幅する傾向を示している。
【００２０】
環境で遭遇する他の中間のエネルギーのガンマ線に対するレスポンスは図４に示す二つの曲線の中間の値を取るものと予想される。図４に示すように低エネルギーと高エネルギーの入射方向による依存性に大きな差異がないことはエネルギーによらず入射方向が求められることを示している。
【００２１】
図５は４回の計測結果、それぞれをＡ， Ｂ， Ｃ， Ｄとしたときの差の比、即ち（Ａ−Ｃ）／（Ｄ−Ｂ）と（Ｄ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）のガンマ線の入射方向に対する変化を示している。このように２回の計測の差を求めることにより、共通に計測されるバックグラウンドの値をキャンセルすることができる。この場合にも低エネルギーのガンマ線の場合と高エネルギーのガンマ線の場合を示してあるが、両者の差異はあまり大きくなく、入射方向の決定に大きな差は生じないことが示されている。
図４、図５は、円筒形のシンチレータならば検出部のサイズに依存せず同じ結果が得られることを示す。
【００２２】
４回の計測結果をもとに比を求め、図５より卓越ガンマ線の入射方向を求める。このとき、比の値がゼロに近くなると角度弁別能力が悪くなるため、比の絶対値が１より小さい場合にはその逆数を取って、逆数の曲線より角度を読みとることとする。また、比の値だけでは２つの入射方向が求められるので、ＤとＢの大きさの差を補助パラメータとして２つの入射方向のいずれかに決定する。
【００２３】
上記の場合には４回の計数率を用いたが、スペクトル計測がなされた場合には特定エネルギー領域の計測数の差異を用いて同じ計算により入射角度を決定することもできる。そのようにエネルギースペクトルを用いた場合には卓越入射方向からのガンマ線のエネルギーまたは核種を同定することもできる。
【００２４】
本発明のガンマ線卓越入射方向の弁別方法は、もし卓越したガンマ線入射方向が二方向ある場合には本装置ではそれぞれを弁別することはできず、両者の中間の方向を卓越方向と認識する。例えば、汚染源が同時に２方向に存在し、測定地点において同じ計数率を示す場合にはその中間の方向に汚染源が存在すると判定することとなる。このような判定を避けるためには、汚染源が２箇所以上存在すると疑われる場合には、複数の地点で計測し、より計数率が高くなる方向を特定するのが好適である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明方法によると、放射性核種によって汚染された箇所がより迅速に特定できる。また、紛失した放射線源の探索や高線量箇所の判別に大変有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に好適に用いられるガンマ線卓越入射方向弁別器の概略図。
【図２】ガンマ線卓越入射方向弁別器の検出部の構造を示す。
【図３】ガンマ線卓越入射方向弁別器の遮蔽体の構造を示す。
【図４】ガンマ線卓越入射方向弁別器を用いて４方向の計測を行ったときのレスポンス（低エネルギーと高エネルギーのレスポンスを示す）。
【図５】ガンマ線卓越入射方向弁別器を用いて卓越入射角度を決定するためのグラフ。
【符号の説明】
１…検出部
２…遮蔽体
３…遮蔽***置マーカ
４…検出器支持台
５…検出器固定棒
６…固定金具
７…水平計
９…レートメータ
１２…遮蔽体回転軸

Claims (7)

1. 外部から入射するガンマ線の卓越した一方向を円筒形のガンマ線検出部を用いて求めるガンマ線卓越入射方向の弁別方法において、該検出部の角度応答に方向依存性を持たせ、かつ該検出部の周りを回転して位置を変更しうるように構成された遮蔽体を、該検出部に被せ、ついで該遮蔽体を一定角度毎に計測して得たデータの各計測値の差異より卓越入射方向を求めることを特徴とするガンマ線卓越入射方向の弁別方法。
2. 測定が計数率を計測する請求項１記載のガンマ線卓越入射方向の弁別方法。
3. 測定が計数率およびエネルギースペクトルを計測する請求項１記載のガンマ線卓越入射方向の弁別方法。
4. 特定のエネルギー領域の計数率の差異を用いて卓越入射方向を求める請求項３記載のガンマ線卓越入射方向の弁別方法。
5. 遮蔽体が、側部の一部に切欠きを有する円筒形である請求項１記載のガンマ線卓越入射方向の弁別方法。
6. 切欠きが略三角形である請求項５記載のガンマ線卓越入射方向の弁別方法。
7. ９０度毎に回転させて４回の測定回数を行い、それぞれの計数率をＡ， Ｂ， Ｃ， Ｄとし、（Ａ−Ｃ）／（（Ｂ−Ｄ）， （Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ）を計算して卓越入射方向を求める請求項２もしくは３記載のガンマ線卓越入射方向の弁別方法。

Images