JP3563922B2

JP3563922B2 - 放射線測定装置

Info

Publication number: JP3563922B2
Application number: JP15908697A
Authority: JP
Inventors: 弘中岡; 明憲岩本
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH116876A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所、核燃料施設、病院などの放射線取扱施設で用いられる放射線測定装置に関し、特にβ線とγ線（Ｘ線を含むフォトンの意として用いる）とが混在している状態においてβ線及びγ線の線量又は線量当量を演算する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線取扱施設で従事する作業者の被曝管理上の要請から各種の線量計（線量当量計）が実用化されている。β線の線量を測定するβ線測定器においては、半導体検出器などで構成されるβセンサの検出面が例えば薄いアルミナイズドマイラで覆われている。これは静電気シールド及び光遮蔽のための部材として機能する。
【０００３】
なお、特公平７−１３０５号公報及び特開平７−１２９３９号公報には、互いに異なるエネルギー感度特性をもった複数のγセンサを備え、各計数値に基づいて入射γ線（Ｘ線）のエネルギーを推定し、かかる推定エネルギーに基づいて感度補正を行う放射線測定装置が開示されている。
【０００４】
ところで、β線とγ線が混在している測定環境下において、上記のようにβセンサでβ線を測定しようとすると、同時にγ線の測定も行われてしまうことになる。すなわち、γ線（Ｘ線）は一般にβ線よりも透過力が強いために上記の薄いアルミナイズドマイラなどは簡単に透過してしまい、β線と共にγ線も検出される。このため、β線とγ線が混在している場所では、β線のみの線量や線量当量を演算するのが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、特開平９−２１８８０号公報では、βセンサに混入したγ線の計数値をγセンサを利用して推定し、それをβセンサの計数値から減算することによって、β線のみの計数値を求める放射線測定装置が開示されている。この装置では、１つのβセンサと互いにエネルギー感度特性が異なる３つのγセンサとが設けられ、γセンサの計数値比から混入γ線のエネルギーが推定されている。そして、その推定エネルギーからγ線に対するβセンサの感度とγ線量とが推定され、これらによってβセンサに混入したγ線の計数値が推定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２１８８０号公報に記載された装置において、γ線とともに高エネルギーβ線が存在すると、その高エネルギーβ線がγセンサで計数されてしまい、その結果、混入γ線の計数値を見誤る可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、β線とγ線の混在場において、β線又はγ線のみの線量や線量当量を正確に演算することができる放射線測定器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、互いに異なるエネルギー感度特性をもった複数のβセンサと互いに異なるエネルギー感度特性をもった複数のγセンサとを有する検出部と、前記複数のγセンサの計数値を基準として、前記βセンサに混入した混入γ線の計数値を推定し、更に、前記βセンサの計数値から前記混入γ線の計数値を減算することにより仮β計数値を演算する仮β計数値演算手段と、前記複数のβセンサの計数値を基準として、前記γセンサに混入した混入β線の計数値を推定し、更に、前記γセンサの計数値から前記混入β線の計数値を減算することにより仮γ計数値を演算する仮γ計数値演算手段と、前記仮β計数値演算手段及び前記仮γ計数値演算手段の２回目以後の演算に際し、前記βセンサの計数値として前回の演算で求められた仮β計数値を利用させ、前記γセンサの計数値として前回の演算で求められた仮γ計数値を利用させる置換手段と、前記所定の判定条件が満たされた場合に、前記仮β計数値及び前記仮γ計数値を真の値とみなす判定手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の望ましい態様では、前記判定手段は、前記仮β計数値の繰り返し演算において繰り返し算出される推定γ線量が一定範囲内に収束した場合に、前記仮β計数値及び前記仮γ計数値を真の値とみなすことを特徴とする。
【００１０】
上記構成において、混入γ線の計数値を推定する場合には、γセンサの計数値の相互比によってγエネルギーが推定され、そのγエネルギーに基づいてγセンサのγ感度が推定され、γセンサの計数値とγ感度とからγ線量（推定γ線量）が推定される。そして、γエネルギーに基づいてβセンサのγ感度が推定され、βセンサのγ感度とγ線量とから混入γ線の計数値が推定される。次に、βセンサの計数値から混入γ線の計数値を減算すれば仮β計数値を求められる。なお、仮γ線量を求める場合にも同様の手法が適用される。
【００１１】
１回目の演算においては、仮β計数値演算手段及び仮γ計数値演算手段は実際の計数値に基づいて演算を行うが、２回目以後の演算時には、算出された仮β計数値及び仮γ計数値に基づいて演算を行う。このように１回の測定ごとに、演算を繰り返し行うことによって、推定精度の向上を期待できる。よって、例えば繰り返し算出されるγ線量の収束を目安として誤差が少なくなったことを判定できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき図面を用いて説明する。
【００１３】
図１には、本発明に係る放射線測定装置の好適な実施形態が示されており、その図１は全体構成を示すブロック図である。この放射線測定装置は、放射線取扱い施設等で従事する作業者に装着して用いられる線量計（線量当量計）を構成するものである。もちろん、この放射線測定装置をエリアサーベイメータ等の他の装置に適用させることもできる。
【００１４】
図１において、検出部１０は、この実施形態において、２つのβセンサ１２，１３と、３つのγセンサ１４，１６，１８と、で構成される。各センサ１２，１３，１４，１６，１８はそれぞれ半導体検出器で構成される。βセンサ１２の放射線検出面は、アルミナイズドマイラ膜２０で覆われており、これによって静電気シールド及び光遮蔽がなされている。βセンサ１３の放射線検出面は、例えば２ｍｍ程度の樹脂フィルタ２１で覆われている。すなわち、２つのβセンサ１２，１３は互いにエネルギー感度特性が異なる。
【００１５】
３つのγセンサ１４，１６，１８も、それぞれ互いに異なるエネルギー感度特性を有する。このため、各γセンサ１４，１６，１８の放射線検出面には、互いに異なるフィルタ２２，２４，２６が配置されている。ここで、フィルタ２２は例えば厚さ１ｍｍのエポキシ樹脂層で構成され、フィルタ２４は例えば厚さ０．４ｍｍのチタン（Ｔｉ）で構成され、フィルタ２６は、例えば０．５ｍｍの鉛（Ｐｂ）で構成される。これらのフィルタ２２，２４，２６は、β線に対しては遮蔽作用を有し、γ線を通過させる。但し、フィルタ２２及び２４は高エネルギーβ線に対してある程度の感度を有する。本実施形態において、フィルタ２６は高エネルギーβ線に対して実質的に感度をもっていない。
【００１６】
一方、上述したβセンサ１２の放射線検出面に設けられているアルミナイズドマイラ膜２０はβ線及びγ線の双方を通過させる。また、フィルタ２１も同様である。よって、βセンサ１２においてはβ線とγ線の双方が検出され、３つのγセンサ１４，１６（場合により１８）では、γ線及び高エネルギーβ線が検出される。
【００１７】
各センサ１２，１３，１４，１６，１８と演算部２８との間には、センサ側から、プリアンプ３０，弁別器３２及びカウンタ３４が設けられている。ここで、プリアンプ３０はセンサから出力された信号に対して増幅を行い、弁別器３２はその増幅された信号に対して所定波高値以下のノイズを除去し、カウンタ３４は弁別された信号（パルス）の計数を行う。
【００１８】
演算部２８は、例えばマイクロコンピュータ等で構成され、その演算部２８には、βセンサ１２のカウント値（計数値）Ｃβ_１ ^（０）と、βセンサ１３のカウント値Ｃβ_２ ^（０）と、γセンサ１４のカウント値Ｃγ_１ ^（０）と、γセンサ１６のカウント値Ｃγ_２ ^（０）と、γセンサ１８のカウント値Ｃγ_３ ^（０）と、がそれぞれ入力されている。
【００１９】
また、この演算部２８には、βセンサ用γ感度テーブル３６、γセンサ用β感度テーブル４１、βセンサ用β感度テーブル３８、γセンサ用γ感度テーブル４０、γエネルギー推定テーブル４２、βエネルギー推定テーブル４３、線量当量換算係数テーブル４４、表示器４６及びプリンタ４８がそれぞれ接続されている。
【００２０】
図２には、βセンサ用γ感度テーブル３６が有する感度特性が示されている。図２に示すグラフの横軸はγ線エネルギーＥγであり、縦軸はレスポンス（相対感度）を示している。このようにβセンサ１２は、γ線エネルギーＥγに対して異なる感度を有する。なお、図２には、βセンサのγ線に対するレスポンスが示されており、感度（絶対感度）は、このレスポンスに対してレスポンス１での感度を乗算することにより求められる。
【００２１】
図４には、γセンサ用β感度テーブル４１が有する感度特性が示されている。図４に示すグラフの横軸はβエネルギーＥβであり、縦軸は感度を示している。
図１に示したβセンサ用β感度テーブル３８には、βセンサ１２，１３のβ線に対する感度が格納されており、後述するようにβ計数値から直接的に線量を求めるためには、線量当量に換算するためのβ感度が格納される。一方、β計数値からβ線量を求め、そのβ線量からβ線の線量当量を求める場合には、線量演算のための感度と、その求められた線量から線量当量を求めるための係数とが格納される。
【００２２】
γセンサ用γ感度テーブル４０には、この実施形態において、各γセンサ１４，１６，１８のγ線に対するエネルギー感度特性が格納されている。後述するように、このγ感度テーブルは、少なくともγ線量の演算に当たって利用されるγセンサについて格納しておく必要がある。
【００２３】
γエネルギー推定テーブル４２には、図３に示すような関数が格納されている。図３に示すグラフの横軸はγ線エネルギーＥγであり、その縦軸は計数値比を示している。図３における２００は、計数値Ｃγ_２と計数値Ｃγ_１の比を示しており、２０２は計数値Ｃγ_３と計数値Ｃγ_１の比を示している、具体的なγ線エネルギーの推定方法については、後述する。
【００２４】
βエネルギー推定テーブル４３には、図５に示すような関数が格納されている。図５に示すグラフの横軸はβ線エネルギーＥβであり、その縦軸は計数値比を示している。図５のグラフは、センサ１３の計数値をセンサ１２の計数値で割った比率を示している。
【００２５】
図１の線量当量換算係数テーブル４４は、γ線エネルギー及びβ線エネルギーに対する線量当量換算係数を格納したものであり、その線量当量換算係数は、γ線及びβ線に関して線量当量を求める際に参酌され、この実施形態では、その線量当量換算係数テーブル４４に１ｃｍ線量当量、３ｍｍ線量当量及び７０μｍ線量当量のそれぞれの線量当量換算係数が格納されている、なお、β線による７０μｍ線量当量とγ線による７０μｍ線量当量は加算されて、７０μｍ線量当量として表示器４６に表示される。この他、表示器４６にはγ線による１ｃｍ線量当量や同じくγ線による３ｍｍ線量当量等が表示される。
【００２６】
次に、図６、図７及び図８を用いて演算部２８の動作について説明する。
【００２７】
図６のＳ１０１において、検出部１０にて放射線が検出される。これによってβセンサ１２の計数値としてＣβ_１ ^（０）が得られ、βセンサ１３の計数値としてＣβ_２ ^（０）が得られ、γセンサ１４，１６，１８の計数値としてそれぞれＣγ_１ ^（０），Ｃγ_２ ^（０），Ｃγ_３ ^（０）が得られる。そして、演算の都合上、以下のように、Ｃβ_１ ^（０）がＣβ_１に置換され、Ｃβ_２ ^（０）がＣβ_２に置換され、Ｃγ_１ ^（０）がＣγ_１に置換され、Ｃγ_２ ^（０）がＣγ_２に置換され、Ｃγ_３ ^（０）がＣγ_３に置換される。
【００２８】
Ｃβ_１ ^（０）→Ｃβ_１
Ｃβ_２ ^（０）→Ｃβ_２
Ｃγ_１ ^（０）→Ｃγ_１
Ｃγ_２ ^（０）→Ｃγ_２
Ｃγ_３ ^（０）→Ｃγ_３
これらの計数値は、各カウンタ３４の出力として演算部２８に取り込まれる。なお、図１に示した実施形態では、３つのγセンサが用いられていたが、互いにエネルギー感度特性が異なる２つ以上のγセンサを用いればγ線のエネルギーを特定することが可能である。
【００２９】
Ｓ１０２において、γ線の計数値Ｃγ_１，Ｃγ_２，Ｃγ_３の相互比に基づいて、入射したγ線のエネルギー（γエネルギー）Ｅγが推定される。このＳ１０２では、図１のγエネルギー推定テーブル４２が参照され、すなわち図３に示した特性に基づいてγ線エネルギーＥγが特定される。具体的には、例えば、いまＣγ_２／Ｃγ_１が０．５であった場合に、特性曲線２００上で計数値比０．５のところを見ると（２０４参照）、その計数値比０．５はγ線エネルギーＥγが３０（ｋｅＶ）に対応することが分かるので（２０６参照）、このような計数値比に基づいてγ線エネルギーＥγを特定する。この場合、γ線エネルギーＥγが比較的小さい場合には、特性２００が利用され、一方そのγ線エネルギーＥγが比較的大きい場合には特性２０２が利用される。なお、エネルギーが異なる複数のγ線が入射した場合には、それらの平均値としてγ線エネルギーＥγが特定されることになる。
【００３０】
Ｓ１０３では、γセンサ用γ感度テーブル４０が参照され、当該γ線エネルギーＥγでの各センサ１４，１６，１８のγ感度Ｓγ_１，Ｓγ_２，Ｓγ_３が特定される。そして、Ｓ１０４では、γセンサ１４の計数値Ｃγ_１をγセンサ１４のγ感度Ｓγ_１で割ることによって、すなわちＣγ_１／Ｓγ_１を実行して、γ線量Ｄγを演算する。すなわち、このＳ１０４では、検出部１０に入射したγ線の線量Ｄγが少なくともいずれかのγ計数値を用いて演算される。
【００３１】
もちろん、３つのγセンサ１４，１６，１８の各計数値Ｃγ_１，Ｃγ_２，Ｃγ_３の全てを用いてγ線量Ｄγを演算することもできる。この場合には、重み付け係数をそれぞれａ１，ａ２，ａ３として、各センサの計数値及び感度から求める線量に対して重み付け加算を行ってγ線量Ｄγを求める。
【００３２】
Ｓ１０５では、Ｓ１０２で求められた入射γ線のエネルギーＥγに基づいて、βセンサ１２，１３における当該γエネルギーＥγでのγ感度Ｓβ_１（γ_），Ｓβ_２（γ_）を特定する。具体的には、図１のβセンサ用γ感度テーブル３６が参照され、すなわち図２に示した感度特性が参照されてγ感度Ｓβ_１（γ_），Ｓβ_２（γ_）が特定される。なお、上述したようにβセンサのγ感度がレスポンスとして表されている場合には、そのレスポンスに所定の係数を乗算することによって感度（絶対感度）を算出する。
【００３３】
なお、このＳ１０５は、Ｓ１０３やＳ１０４と平行して実行させることもでき、図においては便宜上一連のステップとして示されている。
【００３４】
Ｓ１０６では、βセンサ１２，１３に入射したγ線（混入γ線）の計数値Ｃβ_１（γ_），Ｃβ_２（γ_）を推定する。具体的には、Ｓ１０４で求められて入射γ線の線量ＤγにＳ１０５で求められたβセンサ１２，１３のγ感度Ｓβ_１（γ_），Ｓβ_２（γ_）を乗算することによって混入γ線の計数値Ｃβ_１（γ_），Ｃβ_２（γ_）を推定する。
【００３５】
Ｓ１０７では、以上のようにして混入γ線の寄与量がＣβ_１（γ_），Ｃβ_２（γ_）として求められたので、実際にβセンサ１２，１３で求められた計数値Ｃβ_１ ^（０），Ｃβ_２ ^（０）から、推定された混入γ線の計数値Ｃβ_１（γ_），Ｃβ_２（γ_）を減算して、β線のみの仮の計数値Ｃβ_１’，Ｃβ_２’を推定する。
【００３６】
Ｃβ_１’＝Ｃβ_１ ^（０）−Ｃβ_１（γ_）
Ｃβ_２’＝Ｃβ_２ ^（０）−Ｃβ_２（γ_）
すなわち、γ線のエネルギーと線量とが上述のようにして算出されたので、そのγ線のエネルギーと線量とからβセンサ１２，１３におけるγ線による計数値分を推定して、それをβセンサ１２，１３のトータルの計数値から減算することにより、β線のみの計数値Ｃβ_１’，Ｃβ_２’を求めている。
【００３７】
以上のＳ１０１〜Ｓ１０７の工程によって、特開平９−２１８８０号に開示された手法と同様の手法で、β線のみの計数値Ｃβ_１’，Ｃβ_２’が推定されているが、高エネルギーβ線が存在している場合、混入γ線の線量の推定に誤差が多くなる。そこで、本実施形態では、Ｓ１０９〜Ｓ１１４において、γ線のみの計数値Ｃγ_１’，Ｃγ_２’，Ｃγ_３’を推定している。Ｓ１０９〜Ｓ１１４は、混入β線を除外する手法に関し、Ｓ１０２〜Ｓ１０７と同様の処理を行うものである。
【００３８】
Ｓ１０９において、βセンサの計数値Ｃβ_１’，Ｃβ_２’の比に基づいて、入射したβ線の平均エネルギー（βエネルギー）Ｅβが推定される。このＳ１０９では、図１のβエネルギー推定テーブル４３が参照され、すなわち図５に示した特性に基づいてβ線エネルギーＥβが特定される。
【００３９】
Ｓ１１０では、βセンサ用β感度テーブル３８が参照され、当該β線エネルギーＥβでの各センサ１２，１３のβ感度Ｓβ_１，Ｓβ_２が特定される。
【００４０】
Ｓ１１１では、βセンサ１２の計数値Ｃβ_１’（Ｓ１０７参照）をβセンサ１２のβ感度Ｓβ_１で割ることによって、すなわちＣβ_１’／Ｓβ_１を実行して、β線量Ｄβを演算する。すなわち、検出部１０に入射したβ線の線量Ｄβが少なくともいずれかのβ計数値を用いて演算される。
【００４１】
もちろん、２つのβセンサ１２，１３の各計数値Ｃβ_１’，Ｃβ_２’の全てを用いてβ線量Ｄβを演算することもできる。この場合には、重み付け係数をそれぞれｂ１，ｂ２として、各センサの計数値及び感度から求める線量に対して重み付け加算を行ってβ線量Ｄβを求める。
【００４２】
Ｓ１１２では、Ｓ１０９で求められた入射β線のエネルギーＥβに基づいて、γセンサ１４，１６，１８における当該βエネルギーＥβでの感度Ｓγ_１（β_），Ｓγ_２（β_），Ｓγ_３（β_）を特定する。具体的には、図１のγセンサ用β感度テーブル４１が参照され、すなわち図４に示した感度特性が参照されてβ感度Ｓγ_１（β_），Ｓγ_２（β_），Ｓγ_３（β_）が特定される。
【００４３】
Ｓ１１３では、γセンサ１４，１６，１８に入射した高エネルギーβ線（混入β線）の計数値Ｃγ_１（β_），Ｃγ_２（β_），Ｃγ_３（β_）を推定する。具体的には、Ｓ１１１で求められた入射β線の線量ＤβにＳ１１０で求められたγセンサ１４，１６，１８の感度Ｓγ_１，Ｓγ_２，Ｓγ_３を乗算することによって、混入β線の計数値Ｃγ_１（β_），Ｃγ_２（β_），Ｃγ_３（β_）を推定する。
【００４４】
Ｓ１１４では、以上のようにして混入β線の寄与量がＣγ_１（β_），Ｃγ_２（β_），Ｃγ_３（β_）として求められたので、以下のように、実際にγセンサ１４，１６，１８で求められた計数値Ｃγ_１ ^（０），Ｃγ_２ ^（０），Ｃγ_３ ^（０）から、推定された混入β線の計数値Ｃγ_１（β_），Ｃγ_２（β_），Ｃγ_３（β_）を減算して、γ線のみの計数値Ｃγ_１’，Ｃγ_２’，Ｃγ_３’を推定する。
【００４５】
Ｃγ_１’＝Ｃγ_１ ^（０）−Ｃγ_１（β_）
Ｃγ_２’＝Ｃγ_２ ^（０）−Ｃγ_２（β_）
Ｃγ_３’＝Ｃγ_３ ^（０）−Ｃγ_３（β_）
図８に示すＳ１１６では、上記のように今回演算されたＤγと前回演算されたＤγとを比較して、演算精度を推定する。ちなみに、上記演算は少なくとも２回実行され、１回目の演算時にはＤγ＝０である。
【００４６】
それらの差分が一定範囲内に入っている場合には、Ｓ１１７において一致を判定する。一方、Ｓ１１７において、一致判定が得られなければ、Ｓ１１９において、計数値が置換される。具体的には、以下のような置換が行われる。
【００４７】
Ｃγ_１’→Ｃγ_１
Ｃγ_２’→Ｃγ_２
Ｃγ_３’→Ｃγ_３
その置き換え後に、上記のＳ１０２からの各工程が繰り返し実行される。
【００４８】
そして、上記の繰り返しにより、Ｓ１１７において一致判定が得られる場合、あるいは所定の上限回数まで演算が実行された場合、その時点のＤγ及びＤβを利用して線量当量が演算される。上記のような繰り返し演算によれば、次第に誤差分を小さくして真の値に近い値を得ることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、β線とγ線が混在している状況において、γ線やβ線の線量や線量当量を正確に演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】βセンサのγ感度を示す特性図である。
【図３】各γセンサの計数値比をγ線エネルギーとの関係で示す特性図である。
【図４】各γセンサのβ感度を示す特性図である。
【図５】各βセンサの計数値比をβ線エネルギーとの関係で示す特性図である。
【図６】装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０検出部、１２，１３ βセンサ、１４，１６，１８ γセンサ、２８演算部、３６ βセンサ用γ感度テーブル、３８ βセンサ用β感度テーブル、４０ γセンサ用γ感度テーブル、４１ γセンサ用β感度テーブル、４２ γエネルギー推定テーブル、４３ βエネルギー推定テーブル。

Claims

互いに異なるエネルギー感度特性をもった複数のβセンサと互いに異なるエネルギー感度特性をもった複数のγセンサとを有する検出部と、
前記複数のγセンサの計数値を基準として、前記βセンサに混入した混入γ線の計数値を推定し、更に、前記βセンサの計数値から前記混入γ線の計数値を減算することにより仮β計数値を演算する仮β計数値演算手段と、
前記複数のβセンサの計数値を基準として、前記γセンサに混入した混入β線の計数値を推定し、更に、前記γセンサの計数値から前記混入β線の計数値を減算することにより仮γ計数値を演算する仮γ計数値演算手段と、
前記仮β計数値演算手段及び前記仮γ計数値演算手段の２回目以後の演算に際し、前記βセンサの計数値として前回の演算で求められた仮β計数値を利用させ、前記γセンサの計数値として前回の演算で求められた仮γ計数値を利用させる置換手段と、
前記所定の判定条件が満たされた場合に、前記仮β計数値及び前記仮γ計数値を真の値とみなす判定手段と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
請求項１記載の装置において、
前記判定手段は、前記仮β計数値の繰り返し演算において繰り返し算出される推定γ線量が一定範囲内に収束した場合に、前記仮β計数値及び前記仮γ計数値を真の値とみなすことを特徴とする放射線測定装置。