JP4131912B2 - 放射線測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線測定装置に係わり、特に放射線の線量当量の出力安定化を図った放射線測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放射線測定装置１は図１２に示すように構成されている。この放射線測定装置１およびこの放射線測定装置１を用いた放射線の線量当量の算出について説明する。
【０００３】
従来、放射線測定装置１は、放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線のエネルギを算出する検出エネルギ算出手段と、検出された放射線エネルギから重み付け演算を行い、入射した放射線のエネルギを算出する入射エネルギ算出手段と、所定時間の入射エネルギを積算する積算手段とを具備する。
【０００４】
放射線測定装置１を用いて、放射線の線量当量を算出する場合、入射する放射線のエネルギに応じた重み付け演算を行うことで、放射線の線量当量は算出される。放射線測定装置１に入射した放射線は、放射線検出手段としての放射線検出器２で検出され、検出した放射線に応じた電気信号を出力する。出力された電気信号は、検出エネルギ算出手段としてのプリアンプ３および波高分析器４で増幅および波高分析、波高弁別される。波高弁別された電気信号は、入射エネルギ算出手段としての重み付け演算器５で、波高、すなわち、エネルギに応じて重み付け演算される。この重み付け演算によって、入射エネルギが算出される。重み付け演算された電気信号は、積算手段としての積算器６で所定時間、積算され、放射線測定装置１から出力される。
【０００５】
放射線検出器２が検出する放射線のエネルギは、入射する放射線のエネルギと必ずしも一致しない。これは、放射線検出器２が必ずしも入射してきた放射線のエネルギに対して１００％検出できるとは限らないからである。入射してきた放射線のエネルギに対して放射線エネルギを検出する確率（以下、検出効率とする）は、エネルギの高低で変化する。従って、入射した放射線エネルギの算出時は、放射線検出器２で検出したエネルギに応じて、すなわち、検出効率に応じた重み付け演算が必要となる。
【０００６】
また、放射線検出効率は、放射線のエネルギが高くなるに伴い、低下する。これは、放射線のエネルギが高くなるに伴い、放射線の物質透過率が上昇するためである。このため、放射線測定装置１の検出可能な放射線エネルギの範囲を広くする程、放射線検出器２の体積、特に、放射線検出器２が有する放射線センサの放射線入射方向に対する長さが必要になる。換言すれば、放射線検出器２の体積が大きい程、高いエネルギを有する放射線に対しての出力が安定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示される放射線測定装置１において、装置小型化、コンパクト化等の要求により、放射線検出器２の体積が小さい場合、すなわち、放射線センサが放射線入射方向に対して短い場合、測定対象とする放射線エネルギ範囲内であっても、全ての放射線を検出することが困難となる。例えば、放射線検出器２の検出効率は、測定対象とする放射線エネルギ範囲内において、最低エネルギでは、ほぼ１００％検出されるが、最高エネルギでは１％程度になることがある。
【０００８】
入射した放射線のエネルギを算出する重み付け演算は、検出したエネルギに応じた検出効率が加味される。従って、前記のように、測定対象とする放射線エネルギ範囲内において、放射線検出器２が最低エネルギでは、ほぼ１００％、最高エネルギでは１％程度の検出効率の場合、最高エネルギ側の放射線の重み付けが、最低エネルギ側の放射線の重み付けに対して数桁程度大きくなる。このため、最高エネルギ側の放射線が入射した時には、放射線測定装置１の出力が不安定になってしまう。
【０００９】
放射線測定装置１の出力は、積算器６での積算時間を長くすることで、安定させることができるが、積算時間を長くすると応答速度が損なわれてしまう。このように、放射線測定装置１の出力安定化と応答速度はトレードオフの関係となっている。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく、安定した出力を得られる放射線測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放射線測定装置は、上述した課題を解決するために、請求項１記載のように、放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線のエネルギを算出する検出エネルギ算出手段と、検出された放射線のエネルギの算出結果に重み付け演算を行い、入射した放射線のエネルギを算出する入射エネルギ算出手段と、所定時間の入射エネルギを積算する積算手段とを具備する放射線測定装置において、入射する放射線の検出効率と時定数との積が所定の一定値となる複数のフィルタを有し、前記複数のフィルタはそれぞれ異なる時定数を有し、測定の際、前記入射エネルギ算出手段が入射する放射線のエネルギを算出した結果に基づいて入射する放射線の測定に適した時定数を有する一のフィルタを選択するように構成されるフィルタ回路をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
このような放射線測定装置は、応答速度を損なうことなく安定した出力を得ることができる。
【００１４】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項２に記載のように、前記フィルタが、その出力は放射線が入射してからの経過時間の関数で表され、当該関数を経過時間まで積分して得られた値がフィルタ出力と同一となるように構成されることを特徴とする。
【００１５】
このような放射線測定装置は、出力を応答要求に適した経過時間の関数で出力することにより複雑な応答要求を満たすことができる。
【００１６】
さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項３に記載のように、前記フィルタ回路が、アナログフィルタおよびディジタルフィルタの少なくとも一方で形成されることを特徴とする。
【００１７】
このような放射線測定装置は、入射したエネルギの放射線検出効率に応じた時定数のアナログフィルタを複数設けることで検出効率に応じた時定数のフィルタを容易に実現できる。また、入射したエネルギの放射線検出効率に応じたディジタルフィルタを設けることで検出効率に応じた時定数のフィルタを実現できると共に、フィルタの変更等を容易化できる。
【００１８】
一方、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項４に記載したように、それぞれ異なる時定数を有する複数個の前記フィルタ回路と、放射線強度の変化を監視する放射線強度監視手段と、前記放射線強度監視手段が監視した放射線強度の変化に応じて前記フィルタ回路の中から最適な一のフィルタ回路を選択するフィルタ回路選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
このような放射線測定装置は、フィルタ回路選択手段にてフィルタ回路群の中から適切なフィルタ回路を選択することによって、放射線場の変化に対しても、単一のフィルタ回路では実現できない安定した出力を実現することができる。
【００２０】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項５に記載したように、それぞれ異なる時定数を有する複数個の前記フィルタ回路と、放射線強度の変化を監視する放射線強度監視手段と、前記放射線強度監視手段が監視した放射線強度の変化に応じて前記フィルタ回路の出力を重み付けして出力するフィルタ回路重み付け演算手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
このような放射線測定装置は、異なる時定数のフィルタ群の出力を、放射線場の変化に応じて複数のフィルタ出力を重み付けして出力することにより、単一のフィルタでは実現できない安定した出力を実現することができる。
【００２２】
さらにまた、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項６に記載したように、前記放射線強度監視手段は、入射した放射線強度と計数率との関係から計数率の変化を監視し、放射線強度の変化を算出することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線測定装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２４】
[第１実施形態]
本発明に係る放射線測定装置の第１実施形態を図１〜３を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る放射線測定装置１０の第１実施形態を示す構成概要図である。この放射線測定装置１０は、放射線の線量当量を測定する際、入射された放射線を放射線検出手段としての放射線検出器１１で検出し、検出エネルギ算出手段１２で検出した放射線のエネルギを算出する。検出した放射線のエネルギの算出結果から入射エネルギ算出手段１３で入射した放射線のエネルギが算出される。入射した放射線のエネルギの算出結果は、出力安定化手段１４を介して、積算手段としての積算器１５に入力される。積算器１５は、入射された放射線エネルギをを所定時間積算して、入射した放射線の線量当量を算出する。放射線測定装置１０の出力は、入射エネルギ算出手段１３と積算手段としての積算器１５の間に出力安定化手段１４を介することで、応答速度が損なわれることなく安定に出力される。
【００２６】
放射線測定装置１０の各部を具体的に説明する。
【００２７】
放射線検出器１１は、例えば、カドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）およびカドミウムジンクテルライド（ＣＺＴ）等の放射線センサを有する。放射線検出器１１に入射した放射線は、放射線センサで検出され、検出した放射線のエネルギに応じた電気信号に変換される。
【００２８】
検出エネルギ算出手段１２は、入力された電気信号の波高を求めることで、放射線測定装置１０に入力された放射線のエネルギを算出する。このエネルギ算出手段１２は、プリアンプ１７と、波高分析器１８とを備える。入力された電気信号はプリアンプ１７で増幅され、波高分析器１８で電気信号の波高分析および波高弁別が行われる。
【００２９】
入射エネルギ算出手段１３は、電気信号の波高、すなわち、検出された放射線のエネルギに応じて、重み付け演算を行い、入射した放射線の算出を行う。重み付け演算は、入射エネルギ算出手段１３に備えられる重み付け演算器１９で行われる。
【００３０】
図２を用いて、重み付け演算器１９の重み付け演算を説明する。図２は、放射線の入射エネルギに対する検出効率および重み付け係数の関係を示す図である。
【００３１】
入射エネルギＥ１、Ｅ２、Ｅ３（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３）の放射線が入射した場合、入射エネルギと検出効率ｅｆとの関係は、図２（Ａ）のように、エネルギの増加と共に低下していく関係にある。従って、放射線の入射エネルギと線量当量演算のための重み付け係数Ｇ（Ｅ）との関係は、図２（Ｂ）のように、検出効率の低下に伴って、重み付け係数を大きくする。ここでは、Ｇ（Ｅ３）＜Ｇ（Ｅ２）＜Ｇ（Ｅ１）として、重み付け演算がなされる。
【００３２】
図１に示される出力安定化手段１４は、第１のフィルタ回路２１を備えている。この第１のフィルタ回路２１は、入射した放射線の検出効率に応じた時定数、具体的には検出効率が減少するに伴い、増加するような時定数を有する少なくとも１個以上、例えば３個のフィルタ２２，２３，２４を有し、これらのフィルタ２２，２３，２４が並列に接続される。また、これらのフィルタ２２，２３，２４は、それぞれ時定数が異なり、τ１，τ２，τ３の時定数を有する。出力安定化手段１４は、入射エネルギ算出手段１３で算出された入射エネルギの算出結果に基づき、３個のフィルタのうち適切な時定数を有する１個のフィルタを選択する。
【００３３】
第１のフィルタ回路２１において、フィルタの２２，２３，２４時定数τ１，τ２，τ３は、例えば、各々の検出効率に反比例するように設定される。例えば、入射した放射線のエネルギＥ１，Ｅ２，Ｅ３に対する放射線の検出効率がそれぞれｅｆ１，ｅｆ２，ｅｆ３であり、選択されるフィルタがフィルタ２２、フィルタ２３、フィルタ２４であるとする。この時、フィルタ２２，２３，２４の時定数τ１，τ２，τ３は、各々の検出効率ｅｆ１，ｅｆ２，ｅｆ３に対して反比例するように形成される。すなわち、フィルタ２２，２３，２４の時定数τ１，τ２，τ３は検出効率ｅｆ１，ｅｆ２，ｅｆ３と、
【数１】
τ１×ｅｆ１＝τ２×ｅｆ２＝τ３×ｅｆ３
の関係を有するように形成される。
【００３４】
一方、第１のフィルタ回路２１が備えるフィルタ２２，２３，２４の出力特性について、図３を用いて説明する。
【００３５】
図３は放射線測定装置１０に放射線が入射してからの経過時間とフィルタ出力との関係を示す図である。図３によれば、フィルタ出力は入射エネルギＥの放射線が入射した時の重み付け係数がＧ（Ｅ）とすると、一定値Ｇ（Ｅ）／τ（０≦ｔ≦τ）に設定される。すなわち、放射線の入射エネルギＥ１，Ｅ２，Ｅ３に対するフィルタ２２，２３，２４の各々のフィルタ出力は、Ｇ（Ｅ１）／τ１，Ｇ（Ｅ２）／τ２，Ｇ（Ｅ３）／τ３となる。
【００３６】
積算器１５は、出力安定化手段１４から出力された放射線入射エネルギを所定時間、積算した後、放射線測定装置１０の出力として出力する。
【００３７】
放射線測定装置１０は検出効率に応じた時定数のフィルタ２２，２３，２４を有する第１のフィルタ回路２１を備える出力安定化手段１４によって、線量当量算出の際に、検出効率の高い放射線に対しては早い応答、検出効率の低い放射線に対しては遅い応答が得られ、応答速度を損なうことなく、出力の安定状態を保持できる。
【００３８】
第１実施形態によれば、放射線測定装置１０の出力を安定させる出力安定化手段１４として、検出効率に応じた時定数の異なるフィルタ２２，２３，２４を並列に接続した第１のフィルタ回路２１を備えることで、線量当量算出の際に、検出効率の高い放射線に対しては早い応答、検出効率の低い放射線に対しては遅い応答が得られる。従って、放射線測定装置１０の応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００３９】
[第２実施形態]
本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態を図４〜７を参照して説明する。
【００４０】
図４にこの実施形態を示す放射線測定装置１０Ａの構成概要図を示す。図４に示される放射線測定装置１０Ａは、出力安定化手段１４Ａに第２のフィルタ回路２６を備えている。この放射線測定装置１０Ａは、出力安定化手段１４Ａに第２のフィルタ回路２６を備えている点以外は、図１に示される放射線測定装置１０と異ならないので、放射線測定装置１０と同じ構成部品には同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図４に示される放射線測定装置１０Ａは、放射線の線量当量算出の際、図１に示される放射線測定装置１０と同様に、放射線検出器１１と、検出エネルギ算出手段１２と、入射エネルギ算出手段１３と、出力安定化手段１４Ａと、積算器１５とを経て線量当量が出力される。
【００４２】
出力安定化手段１４Ａは、第２のフィルタ回路２６として、フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間の関数（以下、フィルタ出力関数とする）で表されるように設定されたフィルタ２７，２８，２９を有し、これらのフィルタ２７，２８，２９が並列に接続される。
【００４３】
図５に第２のフィルタ回路２６が有するフィルタ２７のフィルタ出力と放射線が入射してからの経過時間との関係を示す。図５によれば、フィルタ２７のフィルタ出力関数は、例えば、（Ｇ（Ｅ１）／τ１）×ｅ−ｔ／τ１（０≦ｔ）で表され、フィルタ２７の時定数τ１は、フィルタ２２と同様に検出効率ｅｆ１に反比例した大きさに設定される。このように設定されたフィルタ２７は、応答速度を損なうことなく、より複雑な応答要求を満たすことができる。尚、フィルタ２８，２９においても、フィルタ２７と同様にして、フィルタ出力関数および時定数が設定される。
【００４４】
フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間の関数で表され、フィルタの時定数が検出効率に反比例するように形成されたフィルタ２７，２８，２９を有する第２のフィルタ回路２６において、アナログフィルタおよびディジタルフィルタの少なくともどちらか一方で形成された第２のフィルタ回路２６の具体例を図６および図７を用いて説明する。
【００４５】
図６は、放射線測定装置１０Ａの第２のフィルタ回路２６において、ＲＣフィルタ２７Ａ，２８Ａ，２９Ａを適用した第２のフィルタ回路（以下、アナログフィルタ回路とする）２６Ａの構成概要図を示す。ＲＣフィルタ２７Ａは、少なくとも１個以上の抵抗（Ｒ）と、少なくとも１個以上のコンデンサ（Ｃ）とを有する回路であり、例えば、図６に示されるＲＣフィルタ２７Ａは、１個の抵抗（Ｒ１）と、１個のコンデンサ（Ｃ１）とを有する。この場合、ＲＣフィルタ２７Ａの時定数τ１は抵抗値Ｒ１（Ω：オーム）とコンデンサＣ１の電荷容量値Ｃ１（Ｆ：ファラド）との積、すなわち、Ｒ１Ｃ１となるため、検出効率に応じたフィルタの時定数τ１を容易に設定できる。従って、ＲＣフィルタ２７Ａ，２８Ａ，２９Ａを有するアナログフィルタ回路２６Ａは、検出効率に応じたフィルタの時定数τ１，τ２，τ３を容易に設定できる。
【００４６】
一方、図７は、放射線測定装置１０Ａの第２のフィルタ回路２６において、ディジタルフィルタ２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂを適用した第２のフィルタ回路（以下、ディジタルフィルタ回路とする）２６Ｂの構成概要図を示す。ディジタルフィルタ２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂは、各々のフィルタパラメータを設定することで、フィルタ出力関数を自在に設定できる。従って、フィルタの設定だけではなく、フィルタの変更も容易化できる。
【００４７】
第２実施形態によれば、放射線測定装置１０Ａの出力を安定させる出力安定化手段１４Ａとして、フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間の関数で表され、例えば、フィルタの時定数が検出効率に反比例するように形成されたフィルタ２７，２８，２９を有する第２のフィルタ回路２６を備えることで、線量当量算出の際に、応答速度を損なうことなく、より複雑な応答要求を満たすことができる。尚、フィルタ出力関数は上記のものに限定されない。フィルタ出力の最終値、すなわち、フィルタ関数を経過時間まで積分して得られる値がフィルタ出力と同一であれば、その他の指数関数、単調減少の１次関数等でも良い。
【００４８】
また、第２のフィルタ回路２６において、フィルタ２７，２８，２９をアナログフィルタ２７Ａ，２８Ａ，２９Ａを適用したアナログフィルタ回路２６Ａで構成することで、例えば、検出効率に反比例するように形成された時定数のフィルタを容易に実現できる。一方、フィルタ２７，２８，２９をディジタルフィルタ２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂを適用したディジタルフィルタ回路２６Ｂで構成することで、例えば、検出効率に反比例するように形成された時定数のフィルタを容易にを実現できると共にフィルタの変更等も容易化できる。
【００４９】
[第３実施形態]
本発明の第３実施形態を図８〜図１０を参照して説明する。
【００５０】
図８に本実施形態を示す放射線測定装置１０Ｂの構成概要図を示す。放射線測定装置１０Ｂは出力安定化手段１４Ｂに第３のフィルタ回路３１と、フィルタ回路選択手段３２と、放射線強度監視手段３３とを備える。この放射線測定装置１０Ｂは、出力安定化手段１４Ｂに第３のフィルタ回路３１と、フィルタ回路選択手段３２と、放射線強度監視手段３３とを備える点以外は、図１に示される放射線測定装置１０と異ならないので、放射線測定装置１０と同じ構成部品には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図８に示される放射線測定装置１０Ｂは、入射する放射線の線量当量を算出する際、図１に示される放射線測定装置１０と同様にして放射線の線量当量の算出を行う。この放射線測定装置１０Ｂは、放射線のエネルギおよび強度の時間変化（以下、放射線場の変化とする）に対しても出力を安定させる出力安定化手段１４Ｂを備える。
【００５２】
出力安定化手段１４Ｂに備えられる第３のフィルタ回路３１は、異なる時定数を有する複数個、例えば、２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂとを備える。第１のフィルタ回路フィルタ２１Ｂのフィルタ２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂの時定数は、第１のフィルタ回路フィルタ２１Ａのフィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａの時定数に対して各々ｋ（以下、このｋを時定数倍率とする）倍に設定される。つまり、これらのフィルタの時定数をフィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａがτａ，τａ’，τａ”，フィルタ２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂがτｂ，τｂ’，τｂ” （但し、ａ≠ｂ）とすれば、フィルタ２２Ｂの時定数τｂ＝ｋτａとなり、フィルタ２３Ｂの時定数τｂ’＝ｋτａ’となる。尚、ｋは０より大きい正の定数とする（但し、１を除く）。
【００５３】
図９に第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂが備えるフィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａおよび２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂのフィルタ出力と時定数の関係を示す。
【００５４】
図９に例示される第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂのフィルタ出力と時定数の関係では、フィルタ２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂの時定数が、フィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａの時定数よりも大きく設定されている。すなわち、時定数倍率ｋはｋ＞１で設定されている。
【００５５】
フィルタ回路選択手段３２は２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂから放射線強度の変化に応じて、適切な時定数を有する第１のフィルタ回路２１Ａまたは第１のフィルタ回路２１Ｂを選択する。フィルタの選択手段３２は、放射線場の変化が大きい際には時定数の短いフィルタを有するフィルタ回路２１Ａを選択し、フィルタ回路２１Ａの中から入射した放射線エネルギに対して最適な時定数のフィルタ１個を選択する。
【００５６】
一方、放射線場の変化が小さい際には時定数の長いフィルタを有するフィルタ回路２１Ｂを選択し、フィルタ回路２１Ｂの中から入射した放射線エネルギに対して最適な時定数のフィルタ１個を選択する。
【００５７】
放射線強度監視手段３３は、放射線強度の変化を監視し、フィルタ回路選択手段３２がフィルタを選択するための情報、すなわち、放射線強度の変化の大小を判断する。
【００５８】
図１０を用いて放射線強度監視手段３３の放射線強度の変化の監視について説明する。図１０は放射線強度と入射した放射線の計数率との関係を示す説明図である。放射線強度監視手段３３は、入射した放射線の計数率と放射線強度の関係をあらかじめ求めておき、得られた計数率の変化から放射線強度の変化を算出する。
【００５９】
第３実施形態によれば、放射線測定装置１０Ｂの出力を安定させる出力安定化手段１４Ｂとして、例えば、フィルタ出力が検出効率に反比例するように形成されたフィルタを有する第１のフィルタ回路２１を異なる時定数倍率に設定し、複数個を並列接続して備える第３のフィルタ回路３１と、放射線強度の変化に対して適切な時定数のフィルタ回路を選択するフィルタ回路選択手段３２と、放射線強度の変化の大小を監視する放射線強度監視手段３３とを備えることで、線量当量算出の際に放射線場の変化に対しても入力に対して追従の良い出力を実現し、応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００６０】
[第４実施形態]
本発明の第４実施形態を図１１を参照して説明する。図１１に本実施形態を示す放射線測定装置１０Ｃの構成概要図を示す。放射線測定装置１０Ｃは、出力安定化手段１４Ｃに第３のフィルタ回路３１と、放射線強度監視手段３３と、フィルタ回路重み付け演算手段３５とを備えている。
【００６１】
放射線測定装置１０Ｃは、出力安定化手段１４Ｃに第３のフィルタ回路３１と、放射線強度監視手段３３と、フィルタ回路重み付け演算手段３５とを備える点以外は、図１に示される放射線測定装置１０と異ならない。また、出力安定化手段１４Ｃは、図８に示される放射線測定装置１０Ｂが備える出力安定化手段１４Ｂに対して、フィルタ回路選択手段３２ではなく、フィルタ回路重み付け演算手段３５を備える点以外は異ならない。このため、放射線測定装置１０および放射線測定装置１０Ｂと同じ構成部品には同じ符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図１０に示される放射線測定装置１０Ｃは、第３の実施形態を示す放射線測定装置１０Ｂと同様に放射線場の変化に対しても出力を安定させる出力安定化手段１４Ｃを備える。
【００６３】
出力安定化手段１４Ｃは入射エネルギ算出手段１３からの出力を第３のフィルタ回路３１を通して、フィルタ回路重み付け演算手段３５に入力し、重み付け演算後、積算手段としての積算器１５へ出力する。
【００６４】
フィルタ回路重み付け演算手段３５は、第３のフィルタ回路３１が備える２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂの両方からの出力が入力される。フィルタ回路重み付け演算は、第１のフィルタ回路２１Ａの出力と、第１のフィルタ回路２１Ｂの出力とを両者の加算比率を可変させて加算することで行う。また、２個の第１フィルタ回路２１Ａ，２１Ｂに対する加算比率は合計で１００％に設定され、第３のフィルタ回路３１の入力値と出力値が同じとなるよう形成される。
【００６５】
２個の第１フィルタ回路２１Ａ，２１Ｂの加算比率は、放射線強度監視手段３３で監視している放射線強度の変化の大小に応じて変化させる。より具体的には、第３のフィルタ回路３１が備える２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂに対し、放射線場の変化が大きい際には時定数の短いフィルタを有するフィルタ回路２１Ａの加算比率を、例えば９０％と大きくし、他方のフィルタ回路２１Ｂの加算比率を、例えば１０％と小さくする。一方、放射線場の変化が小さい際には時定数の長いフィルタを有するフィルタ回路２１Ｂの加算比率を、例えば９０％と大きくし、他方のフィルタ回路２１Ａの加算比率を、例えば１０％と小さくする。
【００６６】
図１０に示される放射線測定装置１０Ｃは、出力安定化手段１４Ｃのフィルタ回路重み付け演算手段３５で第３のフィルタ回路３１に備えられるフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂの加算比率を変化させることで、線量当量算出の際に、放射線場の変化に対しても入力に対して追従の良い出力を実現し、応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００６７】
第４実施形態によれば、放射線測定装置１０Ｃの出力を安定させる出力安定化手段１４Ｃとして、フィルタ出力が検出効率に反比例するように形成されたフィルタを有する第１のフィルタ回路２１を異なる時定数倍率に設定し、複数個を並列接続して備える第３のフィルタ回路３１と、放射線強度の変化の大小を監視する放射線強度監視手段３３と、放射線場の変化に対して複数の第１のフィルタ回路に重み付けを行うフィルタ回路重み付け演算手段３５とを備えることで、線量当量算出の際に、放射線場の変化に対しても入力に対して追従の良い出力を実現し、応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００６８】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る放射線測定装置では、出力安定化手段を備え、この出力安定化手段として、入射する放射線の検出効率に応じた時定数を有し、出力が一定値のフィルタを有する第１のフィルタ回路を設けることで、放射線の線量当量算出の際に、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく安定した出力が得られる。
【００６９】
また、前記出力安定化手段として、フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間との関数で表わされるフィルタを有する第２のフィルタ回路を設けることで、線量当量算出の際に多様な応答を実現し、かつ、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく安定した出力が得られる。一方、第２のフィルタ回路をアナログフィルタおよびディジタルフィルタの少なくとも一方を有する構成とすることで、フィルタ出力の多様な応答の実現およびフィルタの変更が容易となる。
【００７０】
さらに、前記出力安定化手段として、複数の第１のフィルタ回路を有する第３のフィルタ回路と、フィルタ回路選択手段と、放射線強度監視手段とを設けることで、線量当量算出の際に放射線場の変化に対しても入力に対して、追従の良い出力を実現し、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく安定した出力が得られる。尚、フィルタ選択回路の代わりにフィルタ回路重み付け演算手段を用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図２】（Ａ）は放射線の入射エネルギと検出効率との関係を示す説明図、（Ｂ）は放射線の入射エネルギと重み付け係数との関係を示す説明図。
【図３】（Ａ）は放射線の入射エネルギＥ１で適用されるフィルタの場合、（Ｂ）は放射線の入射エネルギＥ２で適用されるフィルタの場合、（Ｃ）は入射した放射線の入射エネルギＥ３で適用されるフィルタの場合における放射線が入射してからの経過時間とフィルタ出力との関係を示す説明図。
【図４】本発明の第２実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図５】本発明の第２実施形態を示す放射線測定装置に備えられる第２のフィルタ回路のフィルタにおいてフィルタ出力と経過時間の関係を示す説明図。
【図６】アナログフィルタを適用した第２のフィルタ回路の構成概要図。
【図７】ディジタルフィルタの適用した第２のフィルタ回路の構成概要図。
【図８】本発明の第３実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図９】本発明の第３実施形態を示す放射線測定装置に備えられる第３フィルタ回路において、並列接続されたフィルタ回路のフィルタ出力と経過時間の関係を示す説明図。
【図１０】放射線強度と計数率の関係を示す説明図。
【図１１】本発明の第４実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図１２】従来の放射線測定装置の構成概要図。
【符号の説明】
１０ 放射線測定装置
１１ 放射線検出器（放射線検出手段）
１２ 検出エネルギ算出手段
１３ 入射エネルギ算出手段
１４ 出力安定化手段
１５ 積算器（積算手段）
１７ プリアンプ
１８ 波高分析器
１９ 重み付け演算器
２１ 第１のフィルタ回路
２２ 入射エネルギＥ１に対して適用される時定数τ１を有する出力一定のフィルタ
２３ 入射エネルギＥ２に対して適用される時定数τ２を有する出力一定のフィルタ
２４ 入射エネルギＥ３に対して適用される時定数τ３を有する出力一定のフィルタ
２６ 第２のフィルタ回路
２７ 入射エネルギＥ１に対して適用される出力が入射してからの経過時間で変化するフィルタ
２８ 入射エネルギＥ２に対して適用される出力が入射してからの経過時間で変化するフィルタ
２９ 入射エネルギＥ３に対して適用される出力が入射してからの経過時間で変化するフィルタ
３１ 第３のフィルタ回路
３２ フィルタ回路選択手段
３３ 放射線強度監視手段
３５ フィルタ回路重み付け演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線測定装置に係わり、特に放射線の線量当量の出力安定化を図った放射線測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放射線測定装置１は図１２に示すように構成されている。この放射線測定装置１およびこの放射線測定装置１を用いた放射線の線量当量の算出について説明する。
【０００３】
従来、放射線測定装置１は、放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線のエネルギを算出する検出エネルギ算出手段と、検出された放射線エネルギから重み付け演算を行い、入射した放射線のエネルギを算出する入射エネルギ算出手段と、所定時間の入射エネルギを積算する積算手段とを具備する。
【０００４】
放射線測定装置１を用いて、放射線の線量当量を算出する場合、入射する放射線のエネルギに応じた重み付け演算を行うことで、放射線の線量当量は算出される。放射線測定装置１に入射した放射線は、放射線検出手段としての放射線検出器２で検出され、検出した放射線に応じた電気信号を出力する。出力された電気信号は、検出エネルギ算出手段としてのプリアンプ３および波高分析器４で増幅および波高分析、波高弁別される。波高弁別された電気信号は、入射エネルギ算出手段としての重み付け演算器５で、波高、すなわち、エネルギに応じて重み付け演算される。この重み付け演算によって、入射エネルギが算出される。重み付け演算された電気信号は、積算手段としての積算器６で所定時間、積算され、放射線測定装置１から出力される。
【０００５】
放射線検出器２が検出する放射線のエネルギは、入射する放射線のエネルギと必ずしも一致しない。これは、放射線検出器２が必ずしも入射してきた放射線のエネルギに対して１００％検出できるとは限らないからである。入射してきた放射線のエネルギに対して放射線エネルギを検出する確率（以下、検出効率とする）は、エネルギの高低で変化する。従って、入射した放射線エネルギの算出時は、放射線検出器２で検出したエネルギに応じて、すなわち、検出効率に応じた重み付け演算が必要となる。
【０００６】
また、放射線検出効率は、放射線のエネルギが高くなるに伴い、低下する。これは、放射線のエネルギが高くなるに伴い、放射線の物質透過率が上昇するためである。このため、放射線測定装置１の検出可能な放射線エネルギの範囲を広くする程、放射線検出器２の体積、特に、放射線検出器２が有する放射線センサの放射線入射方向に対する長さが必要になる。換言すれば、放射線検出器２の体積が大きい程、高いエネルギを有する放射線に対しての出力が安定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示される放射線測定装置１において、装置小型化、コンパクト化等の要求により、放射線検出器２の体積が小さい場合、すなわち、放射線センサが放射線入射方向に対して短い場合、測定対象とする放射線エネルギ範囲内であっても、全ての放射線を検出することが困難となる。例えば、放射線検出器２の検出効率は、測定対象とする放射線エネルギ範囲内において、最低エネルギでは、ほぼ１００％検出されるが、最高エネルギでは１％程度になることがある。
【０００８】
入射した放射線のエネルギを算出する重み付け演算は、検出したエネルギに応じた検出効率が加味される。従って、前記のように、測定対象とする放射線エネルギ範囲内において、放射線検出器２が最低エネルギでは、ほぼ１００％、最高エネルギでは１％程度の検出効率の場合、最高エネルギ側の放射線の重み付けが、最低エネルギ側の放射線の重み付けに対して数桁程度大きくなる。このため、最高エネルギ側の放射線が入射した時には、放射線測定装置１の出力が不安定になってしまう。
【０００９】
放射線測定装置１の出力は、積算器６での積算時間を長くすることで、安定させることができるが、積算時間を長くすると応答速度が損なわれてしまう。このように、放射線測定装置１の出力安定化と応答速度はトレードオフの関係となっている。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく、安定した出力を得られる放射線測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放射線測定装置は、上述した課題を解決するために、請求項１記載のように、放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線のエネルギを算出する検出エネルギ算出手段と、検出された放射線のエネルギの算出結果に重み付け演算を行い、入射した放射線のエネルギを算出する入射エネルギ算出手段と、所定時間の入射エネルギを積算する積算手段とを具備する放射線測定装置において、入射する放射線の検出効率と時定数との積が所定の一定値となる複数のフィルタを有し、前記複数のフィルタはそれぞれ異なる時定数を有し、測定の際、前記入射エネルギ算出手段が入射する放射線のエネルギを算出した結果に基づいて入射する放射線の測定に適した時定数を有する一のフィルタを選択するように構成されるフィルタ回路をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
このような放射線測定装置は、応答速度を損なうことなく安定した出力を得ることができる。
【００１４】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項２に記載のように、前記フィルタが、その出力は放射線が入射してからの経過時間の関数で表され、当該関数を経過時間まで積分して得られた値がフィルタ出力と同一となるように構成されることを特徴とする。
【００１５】
このような放射線測定装置は、出力を応答要求に適した経過時間の関数で出力することにより複雑な応答要求を満たすことができる。
【００１６】
さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項３に記載のように、前記フィルタ回路が、アナログフィルタおよびディジタルフィルタの少なくとも一方で形成されることを特徴とする。
【００１７】
このような放射線測定装置は、入射したエネルギの放射線検出効率に応じた時定数のアナログフィルタを複数設けることで検出効率に応じた時定数のフィルタを容易に実現できる。また、入射したエネルギの放射線検出効率に応じたディジタルフィルタを設けることで検出効率に応じた時定数のフィルタを実現できると共に、フィルタの変更等を容易化できる。
【００１８】
一方、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項４に記載したように、それぞれ異なる時定数を有する複数個の前記フィルタ回路と、放射線強度の変化を監視する放射線強度監視手段と、前記放射線強度監視手段が監視した放射線強度の変化に応じて前記フィルタ回路の中から最適な一のフィルタ回路を選択するフィルタ回路選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
このような放射線測定装置は、フィルタ回路選択手段にてフィルタ回路群の中から適切なフィルタ回路を選択することによって、放射線場の変化に対しても、単一のフィルタ回路では実現できない安定した出力を実現することができる。
【００２０】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項５に記載したように、それぞれ異なる時定数を有する複数個の前記フィルタ回路と、放射線強度の変化を監視する放射線強度監視手段と、前記放射線強度監視手段が監視した放射線強度の変化に応じて前記フィルタ回路の出力を重み付けして出力するフィルタ回路重み付け演算手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
このような放射線測定装置は、異なる時定数のフィルタ群の出力を、放射線場の変化に応じて複数のフィルタ出力を重み付けして出力することにより、単一のフィルタでは実現できない安定した出力を実現することができる。
【００２２】
さらにまた、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射線測定装置は、請求項６に記載したように、前記放射線強度監視手段は、入射した放射線強度と計数率との関係から計数率の変化を監視し、放射線強度の変化を算出することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線測定装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２４】
[第１実施形態]
本発明に係る放射線測定装置の第１実施形態を図１〜３を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る放射線測定装置１０の第１実施形態を示す構成概要図である。この放射線測定装置１０は、放射線の線量当量を測定する際、入射された放射線を放射線検出手段としての放射線検出器１１で検出し、検出エネルギ算出手段１２で検出した放射線のエネルギを算出する。検出した放射線のエネルギの算出結果から入射エネルギ算出手段１３で入射した放射線のエネルギが算出される。入射した放射線のエネルギの算出結果は、出力安定化手段１４を介して、積算手段としての積算器１５に入力される。積算器１５は、入射された放射線エネルギをを所定時間積算して、入射した放射線の線量当量を算出する。放射線測定装置１０の出力は、入射エネルギ算出手段１３と積算手段としての積算器１５の間に出力安定化手段１４を介することで、応答速度が損なわれることなく安定に出力される。
【００２６】
放射線測定装置１０の各部を具体的に説明する。
【００２７】
放射線検出器１１は、例えば、カドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）およびカドミウムジンクテルライド（ＣＺＴ）等の放射線センサを有する。放射線検出器１１に入射した放射線は、放射線センサで検出され、検出した放射線のエネルギに応じた電気信号に変換される。
【００２８】
検出エネルギ算出手段１２は、入力された電気信号の波高を求めることで、放射線測定装置１０に入力された放射線のエネルギを算出する。このエネルギ算出手段１２は、プリアンプ１７と、波高分析器１８とを備える。入力された電気信号はプリアンプ１７で増幅され、波高分析器１８で電気信号の波高分析および波高弁別が行われる。
【００２９】
入射エネルギ算出手段１３は、電気信号の波高、すなわち、検出された放射線のエネルギに応じて、重み付け演算を行い、入射した放射線の算出を行う。重み付け演算は、入射エネルギ算出手段１３に備えられる重み付け演算器１９で行われる。
【００３０】
図２を用いて、重み付け演算器１９の重み付け演算を説明する。図２は、放射線の入射エネルギに対する検出効率および重み付け係数の関係を示す図である。
【００３１】
入射エネルギＥ１、Ｅ２、Ｅ３（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３）の放射線が入射した場合、入射エネルギと検出効率ｅｆとの関係は、図２（Ａ）のように、エネルギの増加と共に低下していく関係にある。従って、放射線の入射エネルギと線量当量演算のための重み付け係数Ｇ（Ｅ）との関係は、図２（Ｂ）のように、検出効率の低下に伴って、重み付け係数を大きくする。ここでは、Ｇ（Ｅ３）＜Ｇ（Ｅ２）＜Ｇ（Ｅ１）として、重み付け演算がなされる。
【００３２】
図１に示される出力安定化手段１４は、第１のフィルタ回路２１を備えている。この第１のフィルタ回路２１は、入射した放射線の検出効率に応じた時定数、具体的には検出効率が減少するに伴い、増加するような時定数を有する少なくとも１個以上、例えば３個のフィルタ２２，２３，２４を有し、これらのフィルタ２２，２３，２４が並列に接続される。また、これらのフィルタ２２，２３，２４は、それぞれ時定数が異なり、τ１，τ２，τ３の時定数を有する。出力安定化手段１４は、入射エネルギ算出手段１３で算出された入射エネルギの算出結果に基づき、３個のフィルタのうち適切な時定数を有する１個のフィルタを選択する。
【００３３】
第１のフィルタ回路２１において、フィルタの２２，２３，２４時定数τ１，τ２，τ３は、例えば、各々の検出効率に反比例するように設定される。例えば、入射した放射線のエネルギＥ１，Ｅ２，Ｅ３に対する放射線の検出効率がそれぞれｅｆ１，ｅｆ２，ｅｆ３であり、選択されるフィルタがフィルタ２２、フィルタ２３、フィルタ２４であるとする。この時、フィルタ２２，２３，２４の時定数τ１，τ２，τ３は、各々の検出効率ｅｆ１，ｅｆ２，ｅｆ３に対して反比例するように形成される。すなわち、フィルタ２２，２３，２４の時定数τ１，τ２，τ３は検出効率ｅｆ１，ｅｆ２，ｅｆ３と、
【数１】
τ１×ｅｆ１＝τ２×ｅｆ２＝τ３×ｅｆ３
の関係を有するように形成される。
【００３４】
一方、第１のフィルタ回路２１が備えるフィルタ２２，２３，２４の出力特性について、図３を用いて説明する。
【００３５】
図３は放射線測定装置１０に放射線が入射してからの経過時間とフィルタ出力との関係を示す図である。図３によれば、フィルタ出力は入射エネルギＥの放射線が入射した時の重み付け係数がＧ（Ｅ）とすると、一定値Ｇ（Ｅ）／τ（０≦ｔ≦τ）に設定される。すなわち、放射線の入射エネルギＥ１，Ｅ２，Ｅ３に対するフィルタ２２，２３，２４の各々のフィルタ出力は、Ｇ（Ｅ１）／τ１，Ｇ（Ｅ２）／τ２，Ｇ（Ｅ３）／τ３となる。
【００３６】
積算器１５は、出力安定化手段１４から出力された放射線入射エネルギを所定時間、積算した後、放射線測定装置１０の出力として出力する。
【００３７】
放射線測定装置１０は検出効率に応じた時定数のフィルタ２２，２３，２４を有する第１のフィルタ回路２１を備える出力安定化手段１４によって、線量当量算出の際に、検出効率の高い放射線に対しては早い応答、検出効率の低い放射線に対しては遅い応答が得られ、応答速度を損なうことなく、出力の安定状態を保持できる。
【００３８】
第１実施形態によれば、放射線測定装置１０の出力を安定させる出力安定化手段１４として、検出効率に応じた時定数の異なるフィルタ２２，２３，２４を並列に接続した第１のフィルタ回路２１を備えることで、線量当量算出の際に、検出効率の高い放射線に対しては早い応答、検出効率の低い放射線に対しては遅い応答が得られる。従って、放射線測定装置１０の応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００３９】
[第２実施形態]
本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態を図４〜７を参照して説明する。
【００４０】
図４にこの実施形態を示す放射線測定装置１０Ａの構成概要図を示す。図４に示される放射線測定装置１０Ａは、出力安定化手段１４Ａに第２のフィルタ回路２６を備えている。この放射線測定装置１０Ａは、出力安定化手段１４Ａに第２のフィルタ回路２６を備えている点以外は、図１に示される放射線測定装置１０と異ならないので、放射線測定装置１０と同じ構成部品には同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図４に示される放射線測定装置１０Ａは、放射線の線量当量算出の際、図１に示される放射線測定装置１０と同様に、放射線検出器１１と、検出エネルギ算出手段１２と、入射エネルギ算出手段１３と、出力安定化手段１４Ａと、積算器１５とを経て線量当量が出力される。
【００４２】
出力安定化手段１４Ａは、第２のフィルタ回路２６として、フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間の関数（以下、フィルタ出力関数とする）で表されるように設定されたフィルタ２７，２８，２９を有し、これらのフィルタ２７，２８，２９が並列に接続される。
【００４３】
図５に第２のフィルタ回路２６が有するフィルタ２７のフィルタ出力と放射線が入射してからの経過時間との関係を示す。図５によれば、フィルタ２７のフィルタ出力関数は、例えば、（Ｇ（Ｅ１）／τ１）×ｅ−ｔ／τ１（０≦ｔ）で表され、フィルタ２７の時定数τ１は、フィルタ２２と同様に検出効率ｅｆ１に反比例した大きさに設定される。このように設定されたフィルタ２７は、応答速度を損なうことなく、より複雑な応答要求を満たすことができる。尚、フィルタ２８，２９においても、フィルタ２７と同様にして、フィルタ出力関数および時定数が設定される。
【００４４】
フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間の関数で表され、フィルタの時定数が検出効率に反比例するように形成されたフィルタ２７，２８，２９を有する第２のフィルタ回路２６において、アナログフィルタおよびディジタルフィルタの少なくともどちらか一方で形成された第２のフィルタ回路２６の具体例を図６および図７を用いて説明する。
【００４５】
図６は、放射線測定装置１０Ａの第２のフィルタ回路２６において、ＲＣフィルタ２７Ａ，２８Ａ，２９Ａを適用した第２のフィルタ回路（以下、アナログフィルタ回路とする）２６Ａの構成概要図を示す。ＲＣフィルタ２７Ａは、少なくとも１個以上の抵抗（Ｒ）と、少なくとも１個以上のコンデンサ（Ｃ）とを有する回路であり、例えば、図６に示されるＲＣフィルタ２７Ａは、１個の抵抗（Ｒ１）と、１個のコンデンサ（Ｃ１）とを有する。この場合、ＲＣフィルタ２７Ａの時定数τ１は抵抗値Ｒ１（Ω：オーム）とコンデンサＣ１の電荷容量値Ｃ１（Ｆ：ファラド）との積、すなわち、Ｒ１Ｃ１となるため、検出効率に応じたフィルタの時定数τ１を容易に設定できる。従って、ＲＣフィルタ２７Ａ，２８Ａ，２９Ａを有するアナログフィルタ回路２６Ａは、検出効率に応じたフィルタの時定数τ１，τ２，τ３を容易に設定できる。
【００４６】
一方、図７は、放射線測定装置１０Ａの第２のフィルタ回路２６において、ディジタルフィルタ２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂを適用した第２のフィルタ回路（以下、ディジタルフィルタ回路とする）２６Ｂの構成概要図を示す。ディジタルフィルタ２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂは、各々のフィルタパラメータを設定することで、フィルタ出力関数を自在に設定できる。従って、フィルタの設定だけではなく、フィルタの変更も容易化できる。
【００４７】
第２実施形態によれば、放射線測定装置１０Ａの出力を安定させる出力安定化手段１４Ａとして、フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間の関数で表され、例えば、フィルタの時定数が検出効率に反比例するように形成されたフィルタ２７，２８，２９を有する第２のフィルタ回路２６を備えることで、線量当量算出の際に、応答速度を損なうことなく、より複雑な応答要求を満たすことができる。尚、フィルタ出力関数は上記のものに限定されない。フィルタ出力の最終値、すなわち、フィルタ関数を経過時間まで積分して得られる値がフィルタ出力と同一であれば、その他の指数関数、単調減少の１次関数等でも良い。
【００４８】
また、第２のフィルタ回路２６において、フィルタ２７，２８，２９をアナログフィルタ２７Ａ，２８Ａ，２９Ａを適用したアナログフィルタ回路２６Ａで構成することで、例えば、検出効率に反比例するように形成された時定数のフィルタを容易に実現できる。一方、フィルタ２７，２８，２９をディジタルフィルタ２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂを適用したディジタルフィルタ回路２６Ｂで構成することで、例えば、検出効率に反比例するように形成された時定数のフィルタを容易にを実現できると共にフィルタの変更等も容易化できる。
【００４９】
[第３実施形態]
本発明の第３実施形態を図８〜図１０を参照して説明する。
【００５０】
図８に本実施形態を示す放射線測定装置１０Ｂの構成概要図を示す。放射線測定装置１０Ｂは出力安定化手段１４Ｂに第３のフィルタ回路３１と、フィルタ回路選択手段３２と、放射線強度監視手段３３とを備える。この放射線測定装置１０Ｂは、出力安定化手段１４Ｂに第３のフィルタ回路３１と、フィルタ回路選択手段３２と、放射線強度監視手段３３とを備える点以外は、図１に示される放射線測定装置１０と異ならないので、放射線測定装置１０と同じ構成部品には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図８に示される放射線測定装置１０Ｂは、入射する放射線の線量当量を算出する際、図１に示される放射線測定装置１０と同様にして放射線の線量当量の算出を行う。この放射線測定装置１０Ｂは、放射線のエネルギおよび強度の時間変化（以下、放射線場の変化とする）に対しても出力を安定させる出力安定化手段１４Ｂを備える。
【００５２】
出力安定化手段１４Ｂに備えられる第３のフィルタ回路３１は、異なる時定数を有する複数個、例えば、２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂとを備える。第１のフィルタ回路フィルタ２１Ｂのフィルタ２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂの時定数は、第１のフィルタ回路フィルタ２１Ａのフィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａの時定数に対して各々ｋ（以下、このｋを時定数倍率とする）倍に設定される。つまり、これらのフィルタの時定数をフィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａがτａ，τａ’，τａ”，フィルタ２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂがτｂ，τｂ’，τｂ” （但し、ａ≠ｂ）とすれば、フィルタ２２Ｂの時定数τｂ＝ｋτａとなり、フィルタ２３Ｂの時定数τｂ’＝ｋτａ’となる。尚、ｋは０より大きい正の定数とする（但し、１を除く）。
【００５３】
図９に第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂが備えるフィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａおよび２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂのフィルタ出力と時定数の関係を示す。
【００５４】
図９に例示される第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂのフィルタ出力と時定数の関係では、フィルタ２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂの時定数が、フィルタ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａの時定数よりも大きく設定されている。すなわち、時定数倍率ｋはｋ＞１で設定されている。
【００５５】
フィルタ回路選択手段３２は２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂから放射線強度の変化に応じて、適切な時定数を有する第１のフィルタ回路２１Ａまたは第１のフィルタ回路２１Ｂを選択する。フィルタの選択手段３２は、放射線場の変化が大きい際には時定数の短いフィルタを有するフィルタ回路２１Ａを選択し、フィルタ回路２１Ａの中から入射した放射線エネルギに対して最適な時定数のフィルタ１個を選択する。
【００５６】
一方、放射線場の変化が小さい際には時定数の長いフィルタを有するフィルタ回路２１Ｂを選択し、フィルタ回路２１Ｂの中から入射した放射線エネルギに対して最適な時定数のフィルタ１個を選択する。
【００５７】
放射線強度監視手段３３は、放射線強度の変化を監視し、フィルタ回路選択手段３２がフィルタを選択するための情報、すなわち、放射線強度の変化の大小を判断する。
【００５８】
図１０を用いて放射線強度監視手段３３の放射線強度の変化の監視について説明する。図１０は放射線強度と入射した放射線の計数率との関係を示す説明図である。放射線強度監視手段３３は、入射した放射線の計数率と放射線強度の関係をあらかじめ求めておき、得られた計数率の変化から放射線強度の変化を算出する。
【００５９】
第３実施形態によれば、放射線測定装置１０Ｂの出力を安定させる出力安定化手段１４Ｂとして、例えば、フィルタ出力が検出効率に反比例するように形成されたフィルタを有する第１のフィルタ回路２１を異なる時定数倍率に設定し、複数個を並列接続して備える第３のフィルタ回路３１と、放射線強度の変化に対して適切な時定数のフィルタ回路を選択するフィルタ回路選択手段３２と、放射線強度の変化の大小を監視する放射線強度監視手段３３とを備えることで、線量当量算出の際に放射線場の変化に対しても入力に対して追従の良い出力を実現し、応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００６０】
[第４実施形態]
本発明の第４実施形態を図１１を参照して説明する。図１１に本実施形態を示す放射線測定装置１０Ｃの構成概要図を示す。放射線測定装置１０Ｃは、出力安定化手段１４Ｃに第３のフィルタ回路３１と、放射線強度監視手段３３と、フィルタ回路重み付け演算手段３５とを備えている。
【００６１】
放射線測定装置１０Ｃは、出力安定化手段１４Ｃに第３のフィルタ回路３１と、放射線強度監視手段３３と、フィルタ回路重み付け演算手段３５とを備える点以外は、図１に示される放射線測定装置１０と異ならない。また、出力安定化手段１４Ｃは、図８に示される放射線測定装置１０Ｂが備える出力安定化手段１４Ｂに対して、フィルタ回路選択手段３２ではなく、フィルタ回路重み付け演算手段３５を備える点以外は異ならない。このため、放射線測定装置１０および放射線測定装置１０Ｂと同じ構成部品には同じ符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図１０に示される放射線測定装置１０Ｃは、第３の実施形態を示す放射線測定装置１０Ｂと同様に放射線場の変化に対しても出力を安定させる出力安定化手段１４Ｃを備える。
【００６３】
出力安定化手段１４Ｃは入射エネルギ算出手段１３からの出力を第３のフィルタ回路３１を通して、フィルタ回路重み付け演算手段３５に入力し、重み付け演算後、積算手段としての積算器１５へ出力する。
【００６４】
フィルタ回路重み付け演算手段３５は、第３のフィルタ回路３１が備える２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂの両方からの出力が入力される。フィルタ回路重み付け演算は、第１のフィルタ回路２１Ａの出力と、第１のフィルタ回路２１Ｂの出力とを両者の加算比率を可変させて加算することで行う。また、２個の第１フィルタ回路２１Ａ，２１Ｂに対する加算比率は合計で１００％に設定され、第３のフィルタ回路３１の入力値と出力値が同じとなるよう形成される。
【００６５】
２個の第１フィルタ回路２１Ａ，２１Ｂの加算比率は、放射線強度監視手段３３で監視している放射線強度の変化の大小に応じて変化させる。より具体的には、第３のフィルタ回路３１が備える２個の第１のフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂに対し、放射線場の変化が大きい際には時定数の短いフィルタを有するフィルタ回路２１Ａの加算比率を、例えば９０％と大きくし、他方のフィルタ回路２１Ｂの加算比率を、例えば１０％と小さくする。一方、放射線場の変化が小さい際には時定数の長いフィルタを有するフィルタ回路２１Ｂの加算比率を、例えば９０％と大きくし、他方のフィルタ回路２１Ａの加算比率を、例えば１０％と小さくする。
【００６６】
図１０に示される放射線測定装置１０Ｃは、出力安定化手段１４Ｃのフィルタ回路重み付け演算手段３５で第３のフィルタ回路３１に備えられるフィルタ回路２１Ａ，２１Ｂの加算比率を変化させることで、線量当量算出の際に、放射線場の変化に対しても入力に対して追従の良い出力を実現し、応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００６７】
第４実施形態によれば、放射線測定装置１０Ｃの出力を安定させる出力安定化手段１４Ｃとして、フィルタ出力が検出効率に反比例するように形成されたフィルタを有する第１のフィルタ回路２１を異なる時定数倍率に設定し、複数個を並列接続して備える第３のフィルタ回路３１と、放射線強度の変化の大小を監視する放射線強度監視手段３３と、放射線場の変化に対して複数の第１のフィルタ回路に重み付けを行うフィルタ回路重み付け演算手段３５とを備えることで、線量当量算出の際に、放射線場の変化に対しても入力に対して追従の良い出力を実現し、応答速度を損なうことなく、安定した出力が得られる。
【００６８】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る放射線測定装置では、出力安定化手段を備え、この出力安定化手段として、入射する放射線の検出効率に応じた時定数を有し、出力が一定値のフィルタを有する第１のフィルタ回路を設けることで、放射線の線量当量算出の際に、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく安定した出力が得られる。
【００６９】
また、前記出力安定化手段として、フィルタ出力が放射線の入射してからの経過時間との関数で表わされるフィルタを有する第２のフィルタ回路を設けることで、線量当量算出の際に多様な応答を実現し、かつ、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく安定した出力が得られる。一方、第２のフィルタ回路をアナログフィルタおよびディジタルフィルタの少なくとも一方を有する構成とすることで、フィルタ出力の多様な応答の実現およびフィルタの変更が容易となる。
【００７０】
さらに、前記出力安定化手段として、複数の第１のフィルタ回路を有する第３のフィルタ回路と、フィルタ回路選択手段と、放射線強度監視手段とを設けることで、線量当量算出の際に放射線場の変化に対しても入力に対して、追従の良い出力を実現し、放射線検出器の小型化要求および応答速度を犠牲にすることなく安定した出力が得られる。尚、フィルタ選択回路の代わりにフィルタ回路重み付け演算手段を用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図２】（Ａ）は放射線の入射エネルギと検出効率との関係を示す説明図、（Ｂ）は放射線の入射エネルギと重み付け係数との関係を示す説明図。
【図３】（Ａ）は放射線の入射エネルギＥ１で適用されるフィルタの場合、（Ｂ）は放射線の入射エネルギＥ２で適用されるフィルタの場合、（Ｃ）は入射した放射線の入射エネルギＥ３で適用されるフィルタの場合における放射線が入射してからの経過時間とフィルタ出力との関係を示す説明図。
【図４】本発明の第２実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図５】本発明の第２実施形態を示す放射線測定装置に備えられる第２のフィルタ回路のフィルタにおいてフィルタ出力と経過時間の関係を示す説明図。
【図６】アナログフィルタを適用した第２のフィルタ回路の構成概要図。
【図７】ディジタルフィルタの適用した第２のフィルタ回路の構成概要図。
【図８】本発明の第３実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図９】本発明の第３実施形態を示す放射線測定装置に備えられる第３フィルタ回路において、並列接続されたフィルタ回路のフィルタ出力と経過時間の関係を示す説明図。
【図１０】放射線強度と計数率の関係を示す説明図。
【図１１】本発明の第４実施形態を示す放射線測定装置の構成概要図。
【図１２】従来の放射線測定装置の構成概要図。
【符号の説明】
１０ 放射線測定装置
１１ 放射線検出器（放射線検出手段）
１２ 検出エネルギ算出手段
１３ 入射エネルギ算出手段
１４ 出力安定化手段
１５ 積算器（積算手段）
１７ プリアンプ
１８ 波高分析器
１９ 重み付け演算器
２１ 第１のフィルタ回路
２２ 入射エネルギＥ１に対して適用される時定数τ１を有する出力一定のフィルタ
２３ 入射エネルギＥ２に対して適用される時定数τ２を有する出力一定のフィルタ
２４ 入射エネルギＥ３に対して適用される時定数τ３を有する出力一定のフィルタ
２６ 第２のフィルタ回路
２７ 入射エネルギＥ１に対して適用される出力が入射してからの経過時間で変化するフィルタ
２８ 入射エネルギＥ２に対して適用される出力が入射してからの経過時間で変化するフィルタ
２９ 入射エネルギＥ３に対して適用される出力が入射してからの経過時間で変化するフィルタ
３１ 第３のフィルタ回路
３２ フィルタ回路選択手段
３３ 放射線強度監視手段
３５ フィルタ回路重み付け演算手段
Claims (6)
- 放射線を検出する放射線検出手段と、検出された放射線のエネルギを算出する検出エネルギ算出手段と、検出された放射線のエネルギの算出結果に重み付け演算を行い、入射した放射線のエネルギを算出する入射エネルギ算出手段と、所定時間の入射エネルギを積算する積算手段とを具備する放射線測定装置において、
入射する放射線の検出効率と時定数との積が所定の一定値となる複数のフィルタを有し、前記複数のフィルタはそれぞれ異なる時定数を有し、測定の際、前記入射エネルギ算出手段が入射する放射線のエネルギを算出した結果に基づいて入射する放射線の測定に適した時定数を有する一のフィルタを選択するように構成されるフィルタ回路をさらに備えることを特徴とする放射線測定装置。 - 前記フィルタは、その出力は放射線が入射してからの経過時間の関数で表され、当該関数を経過時間まで積分して得られた値がフィルタ出力と同一となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。
- 前記フィルタ回路は、アナログフィルタおよびディジタルフィルタの少なくとも一方で形成されることを特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。
- それぞれ異なる時定数を有する複数個の前記フィルタ回路と、
放射線強度の変化を監視する放射線強度監視手段と、
前記放射線強度監視手段が監視した放射線強度の変化に応じて前記フィルタ回路の中から最適な一のフィルタ回路を選択するフィルタ回路選択手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。 - それぞれ異なる時定数を有する複数個の前記フィルタ回路と、
放射線強度の変化を監視する放射線強度監視手段と、
前記放射線強度監視手段が監視した放射線強度の変化に応じて前記フィルタ回路の出力を重み付けして出力するフィルタ回路重み付け演算手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。 - 前記放射線強度監視手段は、入射した放射線強度と計数率との関係から計数率の変化を監視し、放射線強度の変化を算出することを特徴とする請求項４または５記載の放射線測定装置。
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