JP4914844B2 - 線量率測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、原子力関連設備敷地内またはその周辺地域に設置される環境モニタリングポストあるいは可搬型ポスト等として導入され、単位時間当たりの放射線の量である線量率を測定する線量率測定装置に関するものである。

従来の放射線測定装置のうち、検出パルスの波高に基づいて線量率等を求める装置の線量率を求める手段として、マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）により放射線エネルギースペクトルを取得し、そのスペクトルの各チャンネルエネルギーに対応したエネルギー換算係数（Ｇ（Ｅ）関数）を各チャンネルカウント数に乗じることによって得る（Ｇ（Ｅ）関数法）方法、あるいは、検出パルスの波高を弁別する波高弁別器の弁別閾値を所定パターンにしたがって時間的に変化させることにより、検出パルスが波高弁別器の後段の計数器に入力される確率を、その波高に応じて調整する方式であるディスクリミネーションバイアスドモジュレーション法（ＤＢＭ法）があった。
Ｇ（Ｅ）関数法、ＤＢＭ法は、ともに別々の特徴を備えており、通常、各装置型式によりいずれかを採用するが、両方を備える場合には、ＭＣＡおよびＤＢＭ回路を備える必要がある（特許文献１参照）。

特開２００４−１０８７９６号公報（第４〜５頁、図１）

特許文献１に示される従来の放射線測定装置は、高線量率場における線量率指示値の低下に対処する案を提供しているが、線量率演算を供する方法としては、Ｇ（Ｅ）関数法またはＤＢＭ法のいずれかを選択して採用する。
また、ＤＢＭ法の波高弁別閾値の時間変化パターンは、アナログ回路によるものであり、Ｇ（Ｅ）関数法のメリットとＤＢＭ法のメリットを共用するために、両ユニットまたは回路を備える放射線測定装置を用意しても、Ｇ（Ｅ）関数法はアナログ−デジタル変換し、ＤＢＭはパルス計数をアナログで行なうため、信号レベルを調整する必要が出てくる。

ＭＣＡによるＧ（Ｅ）関数法のみを適用した放射線測定装置では、人工核種の出現を常時管理し、瞬時に判定できる通過率を求めることができず、また通過率を求めるにはマルチチャンネルアナライザのほかに、ＤＢＭ方式にて線量率を演算する回路ユニットを設ける必要があるという問題点があった。
また、ＭＣＡによるＧ（Ｅ）関数法のみを適用した放射線測定装置では、線量率誤差を一般的な方法として標準偏差で管理することとしている。この場合、パルスカウント総数が一定値に達すると線量率値を更新するようにすると、各パルスの線量率に寄与する重みは、Ｇ（Ｅ）関数の違いだけ異なるため、線量率データを標準偏差一定方式で簡単に管理できなくなり、さらに、人工核種の出現等により、特定チャンネルのカウント数が著しく増加すると線量率誤差が大きくなるという問題点があった。

また、ＤＢＭ回路によるＤＢＭ法のみを適用した放射線測定装置では、検出パルスの波高を弁別する波高弁別器の弁別閾値を所定パターンにしたがって時間的に変化させることにより、波高弁別器の後段の計数器に入力されないパルスが存在するため、ＤＢＭ法により求められた線量率の信頼性は、確率に寄与する。このため、計数率の低い場、放射線エネルギーが低い場は、間引き率が大きくなり、線量率の信頼性が低下するという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、Ｇ（Ｅ）関数法とＤＢＭ法の２つの方法のメリットを合わせもつＭＣＡ機能を有する線量率測定装置を得ることを目的にしている。

この発明に係わる線量率測定装置においては、放射線の入射に対しアナログパルスを出力する放射線検出器、この放射線検出器の出力するアナログパルスをデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換器、各チャンネルに対応する弁別閾値電圧を格納したチャンネルメモリ、チャンネルを一定時間ごとにスキャニングしながら、チャンネルメモリを参照して、弁別閾値電圧を超えるデジタル値をチャンネルごとにカウントするマルチチャンネルスケーリング機能を有するマルチチャンネルアナライザ機能部、及びこのマルチチャンネルアナライザ機能部の出力に基づき、放射線の線量率を演算する線量率演算部を備えたものである。

この発明は、以上説明したように、放射線の入射に対しアナログパルスを出力する放射線検出器、この放射線検出器の出力するアナログパルスをデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換器、各チャンネルに対応する弁別閾値電圧を格納したチャンネルメモリ、チャンネルを一定時間ごとにスキャニングしながら、チャンネルメモリを参照して、弁別閾値電圧を超えるデジタル値をチャンネルごとにカウントするマルチチャンネルスケーリング機能を有するマルチチャンネルアナライザ機能部、及びこのマルチチャンネルアナライザ機能部の出力に基づき、放射線の線量率を演算する線量率演算部を備えたので、マルチチャンネルアナライザ機能部で、ディスクリミネーションバイアスドモジュレーション法の効果を得ることができる。

実施の形態１．
この発明は、単位時間当たりの放射線の量である線量率を求める手段としてパルス波高分析機能（ＰＨＡ）を備えるマルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）に、このＭＣＡが保有するエネルギー換算係数（Ｇ（Ｅ）関数）と同等のパターンをもつディスクリ電圧（弁別閾値電圧）またはバイアス電圧を超える検出器パルスをカウントするマルチチャンネルスケーリング機能（ＭＣＳ）を持たせることにより、ディスクリミネーションバイアスドモジュレーション法（ＤＢＭ法）に類似した効果を得るようにしたものである。
以下、実施の形態１について、図１〜図７を用いて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による線量率測定装置の全体を示すブロック図である。
図１において、検出器１は、放射線の入射に対し、センサーが発光して、放射線の１入射に対し、１つの電気的パルスを出力する。プリアンプ２は、検出器１の信号が極めて微弱な信号であるため、後段のケーブルにおいて電圧降下やノイズの侵入によって信号に影響を受けないように予め信号増幅をしておく。メインアンプ４は、検出器信号を処理しやすいように増幅する。信号処理部５は、メインアンプ４の出力信号から線量率を算出する等の処理をする。メモリ表示装置６は、信号処理部５の演算結果を記憶媒体に保存したり、表示したりする。
図１の信号処理部５は、マルチチャンネルアナライザ機能部５２を有し、このマルチチャンネルアナライザ機能部５２は、図２のようなパルス波高分析（ＰＨＡ（Ｐｕｌｓｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ａｎａｌｙｚｅｒ））機能と、図３のようなマルチチャンネルスケーリング機能（ＭＣＳ）を有している。つまり、図４のような構成である。

図２は、この発明の実施の形態１による線量率測定装置のＧ（Ｅ）関数を有する信号処理部を示すブロック図である。
図２において、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）５１は、メインアンプ４の出力信号をデジタル信号に変換する。マルチチャンネルアナライザ機能部５２は、パルス波高分析機能（ＰＨＡ）を有し、パルス波高分析機能（ＰＨＡ）は、入力されるデジタル波高値を、その波高値に対応したチャンネルに割り当てて（チャンネルごとにカウントして）、放射線エネルギースペクトルを出力する。
チャンネルメモリ５３は、マルチチャンネルアナライザ機能部５２がもつ各チャンネルに対応するＧ（Ｅ）関数の数値を格納している。線量率演算部５４は、マルチチャンネルアナライザ機能部５２が出力するスペクトル情報と、チャンネルメモリ５３から与えられるＧ（Ｅ）関数とを基にした演算を行い、線量率を算出する。

なお、市販のマルチチャンネルアナライザは、アナログ−デジタル変換器５１、マルチチャンネルアナライザ機能部５２、チャンネルメモリ５３、線量率演算部５４の全部または一部を内蔵しているが、ここではマルチチャンネルアナライザの主機能であるエネルギースペクトルを生成する機能をマルチチャンネルアナライザ機能部５２と称し、その他の機能は信号処理部５内に存在するとした。
また、図１及び図２は、線量率測定装置全体の説明のために簡単に表したものであり、実際の線量率測定装置の構成は、図１及び図２の構成にオプション装置が備わっていたり、一部が存在しなかったり、一部または全部が一体に成っていたりする。

図３は、この発明の実施の形態１による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。
図３において、信号処理部５内のハードウェアは図２と同一であるが、マルチチャンネルアナライザ機能部５２を、マルチチャンネルスケーリング機能（ＭＣＳ）とし、チャンネルメモリ５３の記憶データをＧ（Ｅ）関数ではなく、しきい値電圧であるディスクリ電圧データとしている。また、線量率演算部５４は、Ｇ（Ｅ）関数法ではなく、換算乗数を乗じる簡単な演算を行う。
マルチチャンネルスケーリング機能（ＭＣＳ）は、本来、ドウェルタイムごとにチャンネルを切替えつつ、ドウェルタイム内で一つのチャンネルに入力されるパルスをカウントするものであるが、図３では、ディスクリ電圧を超える波高のパルスのみをカウントするようにしている。

図４は、この発明の実施の形態１による線量率測定装置のＧ（Ｅ）関数とディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。
図４において、５、５１〜５４は図２におけるものと同一のものであるが、図４では、ＭＣＡ機能部５２とチャンネルメモリ５３と線量率演算部５４が、マルチチャンネルアナライザのＧ（Ｅ）関数方式とＤＢＭ方式を併用できるようになっている。線量率演算部５４ａは、Ｇ（Ｅ）関数の演算、線量率演算部５４ｂは、ＤＢＭの演算を行う。

図５は、この発明の実施の形態１による線量率測定装置のメモリに記憶されるＧ（Ｅ）関数およびディスクリ電圧のグラフを示す図である。
図５において、横軸はマルチチャンネルアナライザチャンネル、縦軸はＧ（Ｅ）関数（ｎＧｙ／ｈ／ｃｐｍ）及びディスクリ値（Ｖ）である。ディスクリ電圧値グラフ１２は、マルチチャンネルアナライザ機能部５２のチャンネルによって異なり、Ｇ（Ｅ）関数グラフ１１と同様のグラフ形状をしている。

図６は、この発明の実施の形態１による線量率測定装置のディスクリ電圧のグラフとパルス波高の比較を示す図である。
図６において、横軸は時間、縦軸はディスクリ値（Ｖ）である。図６では、ディスクリ電圧値グラフ１２と、時間１５ａ、１６ａにおける入力デジタルパルスのパルス波高１５ｂ、１６ｂが示されている。

図７は、この発明の実施の形態１による線量率測定装置のディスクリ電圧およびパルス波高の合成値とディスクリレベルの比較を示す図である。
図７において、横軸は時間、縦軸はディスクリ値（Ｖ）である。図７は、ディスクリ値を一定として、チャンネルメモリ５３の記憶しているデータをバイアス電圧とした、変調バイアス電圧値グラフ１３を示している。さらに図７には、時間１７ａ、１８ａにおける入力デジタルパルスのパルス波高１７ｂ、１８ｂが示されている。

次に、線量率測定装置の動作について、図１および図２を用いて説明する。
検出器１より、１つの放射線に対して出力された電気パルス信号は、プリアンプ２、さらにメインアンプ４で増幅されて、信号処理部５に入力される。信号処理部５内では、アナログ−デジタル変換器５１でデジタル値に変換され、マルチチャンネルアナライザ機能部５２にてエネルギースペクトルデータとし、チャンネルメモリ５３のＧ（Ｅ）関数とともに線量率演算部５４にて線量率が算出される。この線量率は、メモリ表示装置６の表示部にて表示され、メモリ表示装置６の記録媒体あるいは記録計に記録される。

次に、線量率演算部５４にて行なう演算について説明する。
チャンネルメモリ５３のＧ（Ｅ）関数は、１カウントに対する線量率の係数で表され、当該チャンネルのカウント数に当該Ｇ（Ｅ）関数を積算すると、線量率が得られる。
マルチチャンネルアナライザ機能部５２には、検出器１が出力するパルス波高に対して１０００チャンネル程度から８０００チャンネル程度まで、装置によりさまざまであるが、固定チャンネル数を所有している。そのチャンネル数と同数のＧ（Ｅ）関数をもち、ｉ番目のチャンネルのＧ（Ｅ）関数をＧｉ、同チャンネルの計数率（単位時間当たりのカウント数）をＮｉ、線量率をＤとして、
Ｄ＝Σｉ （Ｇｉ×Ｎｉ）
のように表わされる。一定時間間隔毎にカウントを各チャンネルに蓄積し、線量率演算部５４にて、線量率を演算してメモリ表示装置６に出力する線量率演算方式をＧ（Ｅ）関数方式と呼んでいる。

次に、図３の動作について説明する。
信号処理部５内では、アナログ−デジタル変換器５１で、入力されたアナログ−パルスはデジタル値に変換され、マルチチャンネルアナライザ機能部５２に入力される。マルチチャンネルアナライザ機能部５２は、マルチチャンネルスケーリング機能であるので、入力されるパルスは、エネルギー値に関係なく、すべて同じチャンネルでカウントされる。ただし、カウントされるチャンネルは、時間とともに移動し、概ね１チャンネル目から１０００チャンネル目までを１秒程度で移動する。
ここで、１チャンネル目から１０００チャンネル目までの移動時間は、数マイクロ秒から数秒までを予め設定できる。１チャンネルあたりにカウントされる時間（次のチャンネルに移動するまでの時間）は、一般にドウェルタイムと呼ばれる。各チャンネルで、ドウェルタイムだけ蓄積されたら、線量率演算部５４にカウント値を出力するが、各チャンネルでカウントするパルスは、各チャンネルで所持しているディスクリ電圧値を超えたものに限る。

このディスクリ電圧値は、図５に示すように、マルチチャンネルアナライザ機能部５２のチャンネルによって異なり、Ｇ（Ｅ）関数と同様のグラフ形状をしている。図５には、判り易くするため、粗いステップで表しているが、実際にはチャンネルは、１０００以上に分割されているので、ほとんど滑らかなグラフとなっている。
このようなディスクリ電圧値グラフ１２が形成されており、なおかつドウェルタイムをもって、カウントするチャンネルは、高速でスキャンされるため、スキャンするチャンネルに対応したディスクリ電圧値も時間的にドウェルタイムで移動するので、時間変調のディスクリ電圧値ができる。
マルチチャンネルアナライザ機能部５２に入力されるパルスは、Ｇ（Ｅ）関数の重み付けをもった確率で通過して線量率演算部５４に出力されることになる。
ここで、Ｇ（Ｅ）関数の重み付けをもった確率で通過とは、例えば、図６に示すように、Ｇ（Ｅ）関数グラフ１１と同一の形状の変調ディスクリ電圧値１２を、時間１５ａに入力したパルス１５ｂは、通過するが、同じ波高値をもつパルス１６ｂが時間１６ａのタイミングで入力された場合は、カウントされないということである。
線量率演算部５４に入力されたパルス数は、一定値を乗じて線量率として算出される。当該線量率は、メモリ表示装置６の表示部にて表示され、メモリ表示装置６の記録媒体あるいは記録計に記録される。

ＤＢＭ方式は、古くから導入されており、メインアンプ４の出力パルスに対して、Ｇ（Ｅ）関数と同一の形状をもった時間的に変化するディスクリ電圧値にかけて、確率的にディスクリ電圧値を通過したパルスに対して、定数倍して線量率を求める方式である。本発明は、これをマルチチャンネルアナライザに付加的に備えるマルチチャンネルスケーリング機能を活用して実現する。
マルチチャンネルスケーリング機能は、短半減期核種の測定で用いられ、マルチチャンネルスケーリング機能のドウェルタイムを短くできる長所を活かして、短半減期核種の時間的推移を調べるのに適している。このマルチチャンネルスケーリング機能のチャンネル移動機能（チャンネルスキャニング機能）をＤＢＭのディスクリ電圧の変化に利用したものである。

なお、以上では、図３に基づいて、マルチチャンネルスケーリング機能をＤＢＭ方式に活用することについて述べたが、図４のようにして、マルチチャンネルアナライザのＧ（Ｅ）関数方式とＤＢＭ方式を併用して同時に使用すると、両方式の長所を選択して線量率測定管理を実施することが可能となる。

以上の説明では、変調ディスクリ電圧値１２と入力デジタルパルスの比較について述べたが、ディスクリ値を一定として、チャンネルメモリ５３の記憶しているデータをバイアス電圧としても差し支えなく、この場合には、図７に示すように、入力デジタルパルスと変調バイアス電圧値１３を合算したものが、一定としたディスクリ電圧を超えるかどうかという判定であってもよい。
図７の例では、時間１７ａに入力したパルス１７ｂは通過しないが、パルス１７ｂと同じ波高値をもつパルス１８ｂが時間１８ａのタイミングで入力された場合は、カウントされるということである。

実施の形態１によれば、マルチチャンネルアナライザを導入した線量率測定装置においても、ＤＢＭ方式と同等な演算機能をマルチチャンネルアナライザが本来持っている機能を活用することにより実現できる。
このため、コスト低減の効果のほか、Ｇ（Ｅ）関数方式と同一のデジタルパルス信号をＧ（Ｅ）関数とは異なる方式のＤＢＭ方式にても評価できるので、比較評価を可能とすることで、線量率評価への信頼性の向上につながるという効果がある。
また、言うまでもなく、ＭＣＡ機能のＰＨＡ機能によるＧ（Ｅ）関数方式による線量率も出力することができる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。
図８において、５、５１〜５３は図３におけるものと同一のものである。図８では、図３の線量率演算部５４に代えて、信号演算部５５を設け、通貨率及び線量率を演算し、線量率データ及び通過率データを出力する。

実施の形態２について、図８を用いて説明する。
実施の形態１では、図３のように、マルチチャンネルアナライザ機能部５２に入力されたデジタルパルスが、チャンネルメモリ５３のディスクリ電圧値を超えたものの数をカウントして、線量率演算部５４にて、パルス数に一定値を乗じて線量率として算出する場合について述べたが、実施の形態２は、マルチチャンネルアナライザ機能部５２にてディスクリ電圧値を超えたものは個数情報ではなく、ディスクリ電圧値を超えたか否かの情報を含んで、すべての入力パルスについてマルチチャンネルアナライザ機能部５２から出力されても実施の形態１と同等の効果を奏するほか、通過率もリアルタイムで算出することができるようにした。
マルチチャンネルアナライザ機能部５２から、ディスクリ電圧値を超えたか否かの情報を含んで信号演算部５５に入力されると、入力された全パルス数とディスクリ電圧値を超えたパルス数を別々にカウントして、（ディスクリ電圧値を超えたパルス数）／（入力された全パルス数）を求め、通過率を得る。
また、実施の形態１と同様に、ディスクリ電圧値を超えたパルス数に一定値を乗じて線量率として算出する。

通過率を求めることで、検出器１が発電所由来の人工放射性核種の影響を受けたかどうかがわかる。原子力発電所由来の人工放射線核種の放射線平均エネルギーは、バックグランドの自然放射線核種放射線のそれに比べて低いものである。検出器１が発電所由来の人工放射性核種の影響を受けると、放射線の平均エネルギーは低くなり、通過率も低下する。
また、核医学診断のＲＩ（Ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ）投与患者の影響でも通過率は低下する。また、降雨でも自然由来の放射線の影響を受けて線量率は高くなるが、自然由来の放射線の平均エネルギーは高いため、通過率は一般的に上昇するので、線量率の上昇が人工放射線核種によるものかどうかを区別できるという利点がある。

実施の形態２によれば、ＤＢＭ機能を供与するマルチチャンネルスケーリング機能からの出力は、波高デジタル値の情報も含むので、実施の形態１で示されたＤＢＭ方式による線量率評価値のほかに、通過率データをリアルタイムで得ることができるという効果を奏する。
このため、瞬時に線量率の増加を検知するだけでなく、同時に線量率増加の要因が自然由来核種によるものか人工核種によるものかを判断する材料を提供することができる。
また、言うまでもなく、ＭＣＡ機能のＰＨＡ機能によるＧ（Ｅ）関数方式による線量率も出力することができる。

実施の形態３．
実施の形態３について、図９を用いて説明する。
図９は、この発明の実施の形態３による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。
図９において、５、５２〜５４は図３におけるものと同一のものである。図９では、信号処理部５に、アナログ変換器５６と信号合成器５７とアナログ弁別器５８を設けている。検出器信号は、信号合成器５７に入力され、アナログ弁別器５８を介してＭＣＡ機能部５２に入力される。チャンネルメモリ５３のディスクリ電圧値（バイアス電圧）がスキャンされて得られたスキャン電圧は、アナログ変換器５６にてアナログデータに変換され、信号合成器５７にて入力された検出器信号と合成され、アナログ弁別器５８にて一定のディスクリレベル（弁別閾値電圧）にかけられる。

図１０は、この発明の実施の形態３による線量率測定装置の信号処理部のディスクリ電圧及びパルス波高の合成値とディスクリレベルの比較を示す図である。
図１０において、横軸は時間、縦軸はディスクリ値（Ｖ）であり、時間１９ａに入力したアナログパルス１９ｂと、時間２０ａに入力されたアナログパルス２０ｂが示されている。

実施の形態１及び実施の形態２では、マルチチャンネルアナライザ機能部５２に入力されたデジタルパルスが、チャンネルメモリ５３のディスクリ電圧値を超えたものの数をカウントして線量率として算出する場合について述べたが、そこでは、入力デジタルパルスとディスクリ電圧値を比較しながらマルチチャンネルスケーリング機能を活用していたので、本来のマルチチャンネルスケーリング機能のナノ秒から数マイクロ秒の処理速度を確保できない。
このため、実施の形態３では、マルチチャンネルスケーリング機能を次のようにした。マルチチャンネルスケーリング機能をもつマルチチャンネルアナライザ機能部５２の入力パルスをアナログとして処理速度を確保し、チャンネルメモリ５３は、実施の形態１及び実施の形態２と同様に使用する場合についてのものである。

マルチチャンネルスケーリング機能のチャンネルスキャンは、チャンネルメモリ５３内のディスクリ電圧値データにも行なう。そのスキャン電圧をアナログ変換器５６にてアナログデータに変換し、信号合成器５７にて入力された検出器信号と合成して、アナログ弁別器５８にて一定のディスクリレベルにかける。
図１０のディスクリ電圧の例では、時間１９ａに入力したアナログパルス１９ｂは通過しないが、パルス１９ｂと同じ波高値をもつパルス２０ｂが、時間２０ａのタイミングで入力された場合は、カウントされるということである。パルス２０ｂのように、ディスクリを超えたものだけが、マルチチャンネルアナライザ機能部５２に入力され、線量率演算部５４で、線量率を算出される。

実施の形態３によれば、実施の形態１および実施の形態２と同様に、ＤＢＭ方式およびＧ（Ｅ）関数方式による線量率を得るが、デジタル変換器を通す必要がなく、マルチチャンネルスケーリング機能をディスクリメモリと関連付けさせることなく、マルチチャンネルスケーリング機能の本来の機能を動作させればよいので、信号処理機能を遅延させる要因がなくなり、短半減期の核種を測定する場合の線量率測定装置として適用できるという効果を奏する。

実施の形態４．
実施の形態４について、図１１を用いて説明する。
図１１は、この発明の実施の形態４による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。
図１１において、５、５１〜５３、５５は図８におけるものと同一のものである。図１１では、信号処理部５にスキャン周期演算部５９を設け、信号演算部５５の出力から、線量率に逆比例する周期を演算し、マルチチャンネルスケーリング機能のチャンネルスキャニング機能のスキャニング周期を制御する。

実施の形態２では、マルチチャンネルスケーリング機能にて通過率をリアルタイムで算出する場合について述べたが、線量率が突然上昇し、その上昇させる要因が極めて短時間で取り除かれた場合、通過率がチャンネルスキャニング機能のスキャニング周期によって有意に変動する。
実施の形態４は、これを防止するために、信号処理部５にスキャン周期演算部５９を導入して、線量率に逆比例する周期を算出し、マルチチャンネルスケーリング機能のチャンネルスキャニング機能のスキャニング周期を制御するようにした。
この周期制御により、ディスクリ電圧またはバイアス電圧の変調１周期の変化に対し、マルチチャンネルアナライザ機能部５２に入力されるパルスの数が、線量率の高低に関わらず、ほぼ一定となる。
すなわち、ディスクリ変調あるいはバイアス変調の周波数を線量率の増加に伴って増大させることで、線量率の大きさによらず、ディスクリ変調あるいはバイアス変調の変調周期あたりの入力パルス数が一定になるようにして、ディスクリ通過率測定を均等に行なうようにする。

実施の形態４によれば、実施の形態２と同様に、ＤＢＭ方式およびＧ（Ｅ）関数方式による線量率及び通過率を得るが、マルチチャンネルスケーリングのスキャニングを線量率に応じて加減速し、バイアス電圧スキャニング周期あたりの入力パルス数を一定になるようにスキャニング周期を制御することで、瞬間的に捕らえた線量率上昇要因においても通過率の過渡的な変動がなく、誤認の恐れのない線量率測定装置を提供できるという効果を奏する。

実施の形態５．
実施の形態５について、図１２を用いて説明する。
図１２は、この発明の実施の形態５による線量率測定装置のＧ（Ｅ）関数とディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。
図１２において、５、５１〜５３は図４におけるものと同一のものである。図１２では、図４の演算部５４ａが演算部５４になり、図４の演算部５４ｂに代えて、データレジスタ５Ａを設け、ＭＣＡ機能部（ＭＣＳ）の出力であるチャンネルごとのカウント値を記憶させ、このカウント値の合計が一定数になるごとに、線量率演算部５４にリセット信号を出力するようにした。

マルチチャンネルアナライザ機能部５２は、図４と同様に、パルス波高分析機能とマルチチャンネルスケーリング機能を備えており、パルス波高分析機能は、Ｇ（Ｅ）関数方式にて、実施の形態１で述べたように動作して、線量率を演算する。線量率演算部５４にて線量率１データを算出するのに、データレジスタ５Ａからリセット信号を受け入れる。
データレジスタ５Ａへの入力パルスは、実施の形態１で述べたように、ディスクリ電圧またはバイアス電圧を通過したパルスであるが、このパルスをカウントしたチャンネルごとのカウント値の合計が、一定数になる段階で、データレジスタ５Ａから線量率演算部５４に向けてリセット信号が出力される。線量率演算部５４で、このリセット信号を受け付ければ、線量率を出力して、パルス波高分析機能から受付けるパルス積算は、リセットされる。
このようにして、Ｇ（Ｅ）関数方式にて算出する線量率の演算のリセット制御をマルチチャンネルスケーリング機能によるＤＢＭ方式に委ねることとする。

ＤＢＭ方式のカウント数は、バイアス変調等で通過した後のカウントであるので、線量率Ｄ＝校正定数Ｋ×カウント数Ｎの関係があり、線量率のゆらぎは、δＤ＝ＫδＮとなり、カウント数のゆらぎに比例するが、Ｇ（Ｅ）関数では、
線量率Ｄ＝ΣＧｉ×Ｎｉであり、δＤ＝（ΣＧｉ×δＮｉ）^1/2
となるが、人工放射線核種により、例えば２種類のエネルギーの高計数率ピークが存在すると、
δＤ＝｛（Ｇ１×δＮ１）＋（Ｇ２×δＮ２）｝^1/2
となり、線量率はカウント数のゆらぎδＮ１とδＮ２だけでなく、エネルギーにも依存するため、線量率の揺らぎが変動する。
このため、線量率のゆらぎの管理のみをＤＢＭ方式に委ねることとして、マルチチャンネルアナライザ機能部５２に備えたパルス波高分析機能とマルチチャンネルスケーリング機能の両方を同時に稼動させる。

実施の形態５によれば、実施の形態１〜実施の形態４に寄らずとも、線量率演算は、Ｇ（Ｅ）関数方式で充分な精度の線量率データが得られる。
Ｇ（Ｅ）関数演算だけだと人工放射線核種の出現により、標準偏差を一定にする制御が困難になる場合があったが、マルチチャンネルスケーリング機能により実現するＤＢＭ機能により得られるカウント値をＧ（Ｅ）関数演算のサンプリング量を制御する管理指標として利用することで、本来高精度であるＧ（Ｅ）関数方式による線量率に、いつも標準偏差が一定の線量率測定装置を提供できるという効果を奏する。

実施の形態６．
実施の形態６について、図１３を用いて説明する。
図１３は、この発明の実施の形態６による線量率測定装置のチャンネル選択パターンを有する信号処理部を示すブロック図である。
図１３において、５、５１、５２、５４は図２におけるものと同一のものである。図１３では、信号処理部５にチャンネル選択パターン記憶部５Ｂを設け、パルス波高分析機能（ＰＨＡ）のカウントするチャンネルを時間的に変化させるようにする。

図１４は、この発明の実施の形態６による線量率測定装置のマルチチャンネルスケーリング機能の拡張機能を説明する図である。
図１４において、チャンネル選択パターン記憶部５Ｂの指令によって、パルス波高分析機能にてカウントするチャンネルが時間的に変化する様子を示し、図１４（ａ）は、カウントできるチャンネル２１が全チャンネルである場合、図１４（ｂ）は、ある時間経過後の状態、図１４（ｃ）は、さらに時間経過後の状態で、カウントされない状態が少しずつ増加し、図１４（ｄ）は、さらに時間経過後で、すべてのチャンネルがカウントされない状態を示す図である。それぞれの状態で、カウントできるチャンネル２１と、カウントされないチャンネル２２が示されている。

実施の形態６は、実施の形態１〜実施の形態５で説明したチャンネルメモリ５３の代わりに、チャンネル選択パターン記憶部５Ｂを設け、パルス波高分析機能のカウントするチャンネルを１つではなく、チャンネル選択パターン記憶部５Ｂの指令によって複数に渡って許容し、かつ時間的に許容チャンネルを変更するようにした。これにより、実施の形態１〜実施の形態５と同様のＤＢＭ方式の効果を得る。

図１４に、チャンネル選択パターン記憶部５Ｂの指令によって、パルス波高分析機能にてカウントするチャンネルが時間的に変化する様子を示し、図１４（ａ）は、カウントできるチャンネル２１が全チャンネルにおよぶ場合を示す。ある時間経過後、図１４（ｂ）の状態に移り、この状態では、カウントできるチャンネル２１がほとんどであるが、エネルギーの小さいチャンネルは、カウントされないチャンネル２２となっている。
さらに時間経過後、図１４（ｃ）のカウントされないチャンネル２２が増えた状態を経て、図１４（ｄ）のように推移し、すべてのチャンネルがカウントされないチャンネル２２となる。この後、図１４（ａ）に戻るという周期でカウントチャンネルを変動させる。
各チャンネルのカウントできるチャンネル２１とする時間は、図５に示すＧ（Ｅ）関数値１１に比例するものとする。
なお、上述では、図１４（ａ）⇒図１４（ｂ）⇒図１４（ｃ）⇒図１４（ｄ）⇒図１４（ａ）の順に推移するものとして説明したが、図１４（ａ）⇒図１４（ｂ）⇒図１４（ｃ）⇒図１４（ｄ）⇒図１４（ｃ）⇒図１４（ｂ）⇒図１４（ａ）の順に推移するものとしても何ら差し支えない。

実施の形態６によれば、実施の形態１〜実施の形態５で説明したマルチチャンネルスケーリング機能により実現されるＤＢＭ機能は、チャンネルメモリ５３のディスクリ電圧またはバイアス電圧値によって可能になるものであるが、ディスクリ電圧またはバイアス電圧値が無くとも、パルス波高分析機能を複数チャンネルでカウントするように拡張して、また複数チャンネルの選択を時間的に変動させることで、ディスクリ電圧またはバイアス電圧値によるＤＢＭと同様の効果を得ることができる。
このように、信号処理部５を簡素化することができるので、コストメリットのある線量率測定装置を提供できるという効果を奏する。

実施の形態７．
実施の形態７について、図１５を用いて説明する。
図１５は、この発明の実施の形態７による線量率測定装置のパルス波高分析機能を有する信号処理部を示すブロック図である。
図１５において、５、５１、５２、５４は図１３におけるものと同一のものである。図１５では、線量率演算部５４に高機能を持たせている。

図１５は、チャンネルメモリ５３やチャンネル選択パターン記憶部５Ｂがなく、マルチチャンネルアナライザ機能部５２は、パルス波高分析機能のみを持つ通常のマルチチャンネルアナライザである。図１５では、線量率演算部５４に高機能を持たせることで、前述のＤＢＭ方式の効果をもたらすことができる。
線量率演算部５４に入力されるデータは、１パルスごとにマルチチャンネルアナライザ機能部５２で割り当てられたチャンネル数を持っている。これを線量率演算部５４がカウントするかどうかは、時間的に変動するカウント受入範囲により決定される。ここで、このカウント受入チャンネルの変化は、図１４と同一の変化をするものとする。

上記の機能を有する線量率演算部５４としては、パソコンやシーケンサといった高速処理ユニットが適当である。

実施の形態７によれば、実施の形態６で述べたＤＢＭ機能は、パルス波高分析機能により実現するが、マルチチャンネルアナライザ機能部５２がパルス波高分析機能のみを有する場合で、線量率演算部５４が線量率を演算するときに、演算にかかるチャンネルを選択し、さらに選択チャンネルを時間的に変動させることで、ＤＢＭ機能と同等の効果を得る。
また、線量率演算部５４を拡張することにはなっても、マルチチャンネルアナライザ機能部５２にマルチチャンネルスケーリング機能を有しなくとも、また、実施の形態６のようなチャンネル選択パターン記憶部５Ｂを備えなくとも、ＤＢＭ機能を得るというコストメリットのある線量率測定装置を提供できるという効果を奏する。

なお、実施の形態１〜実施の形態５の説明では、マルチチャンネルアナライザにマルチチャンネルスケーリング機能が搭載されている場合について述べたが、ＤＢＭ機能のみを適用する場合は、マルチチャンネルアナライザの代わりに、マルチチャンネルスケーリング機能のみのユニットであるマルチチャンネルスケーラを用いるものでもよく、これによっても同様の効果を期待することができる。

この発明の実施の形態１による線量率測定装置の全体を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による線量率測定装置のＧ（Ｅ）関数を有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による線量率測定装置のＧ（Ｅ）関数とディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による線量率測定装置のメモリに記憶されるＧ（Ｅ）関数およびディスクリ電圧のグラフを示す図である。 この発明の実施の形態１による線量率測定装置のディスクリ電圧のグラフとパルス波高の比較を示す図である。 この発明の実施の形態１による線量率測定装置のディスクリ電圧およびパルス波高の合成値とディスクリレベルの比較を示す図である。 この発明の実施の形態２による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３による線量率測定装置の信号処理部のディスクリ電圧及びパルス波高の合成値とディスクリレベルの比較を示す図である。 この発明の実施の形態４による線量率測定装置のディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５による線量率測定装置のＧ（Ｅ）関数とディスクリ電圧を有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６による線量率測定装置のチャンネル選択パターンを有する信号処理部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６による線量率測定装置のマルチチャンネルスケーリング機能の拡張機能を説明する図である。 この発明の実施の形態７による線量率測定装置のパルス波高分析機能を有する信号処理部を示すブロック図である。

符号の説明

１ 検出器、２ プリアンプ、４ メインアンプ、５ 信号処理部、
６ メモリ表示装置、１１ Ｇ（Ｅ）関数グラフ、
１２ デジタルディスクリ電圧値グラフ、１３ デジタルバイアス電圧値グラフ、
１４ アナログ−バイアス電圧、１５ａ、１５ｂパルスの入力時間、
１５ｂ 変調ディスクリ電圧値を通過するデジタルパルス例、
１６ａ １６ｂパルスの入力時間、
１６ｂ 変調ディスクリ電圧値を通過しないデジタルパルス例、
１７ａ １７ｂパルスの入力時間、
１７ｂ 一定ディスクリ電圧値を通過しないデジタルパルス例、
１８ａ １８ｂパルスの入力時間、
１８ｂ 一定ディスクリ電圧値を通過するデジタルパルス例、
１９ａ １９ｂパルスの入力時間、
１９ｂ 一定ディスクリ電圧値を通過しないアナログ−パルス例、
２０ａ ２０ｂパルスの入力時間、
２０ｂ 一定ディスクリ電圧値を通過するアナログ−パルス例、
２１ カウントできるチャンネル、２２ カウントされないチャンネル、
５１ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、
５２ マルチチャンネルアナライザ機能部、５３ チャンネルメモリ、
５４ 線量率演算部、５４ａ 線量率演算部のうちＧ（Ｅ）関数方式にて演算する回路、
５４ｂ 線量率演算部のうちＤＢＭ方式にて演算する回路、
５５ 信号演算部、５６ アナログ変換器、５７ アナログ信号合成器、
５８ アナログ弁別器。

Claims (7)

1. 放射線の入射に対しアナログパルスを出力する放射線検出器、この放射線検出器の出力するアナログパルスをデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換器、各チャンネルに対応する弁別閾値電圧を格納したチャンネルメモリ、上記チャンネルを一定時間ごとにスキャニングしながら、上記チャンネルメモリを参照して、上記弁別閾値電圧を超える上記デジタル値を上記チャンネルごとにカウントするマルチチャンネルスケーリング機能を有するマルチチャンネルアナライザ機能部、及びこのマルチチャンネルアナライザ機能部の出力に基づき、上記放射線の線量率を演算する線量率演算部を備えたことを特徴とする線量率測定装置。
2. 上記マルチチャンネルスケーリング機能は、上記弁別閾値電圧を超える上記デジタル値のカウントに加えて、上記弁別閾値電圧を超えないデジタル値を上記チャンネルごとにカウントし、上記弁別閾値電圧を超える上記デジタル値に上記弁別閾値電圧を超えないデジタル値を加えた値に対する上記弁別閾値電圧を超える上記デジタル値の割合である通過率を演算できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の線量率測定装置。
3. 放射線の入射に対しアナログパルスを出力する放射線検出器、各チャンネルに対応するバイアス電圧を格納したチャンネルメモリ、このチャンネルメモリの上記チャンネルに対応するバイアス電圧をアナログ信号に変換するアナログ変換器、このアナログ変換器により変換されたアナログ信号を上記放射線検出器の出力するアナログパルスと合成する信号合成器、この信号合成器により出力される合成信号を所定の弁別閾値電圧により弁別するアナログ弁別器、上記チャンネルを一定時間ごとにスキャニングしながら、上記スキャニング中のチャンネルに対応するように上記アナログ弁別器により弁別された上記合成信号を上記チャンネルごとにカウントするマルチチャンネルスケーリング機能を有するマルチチャンネルアナライザ機能部、及びこのマルチチャンネルアナライザ機能部の出力に基づき、上記放射線の線量率を演算する線量率演算部を備えたことを特徴とする線量率測定装置。
4. 上記線量率に逆比例する周期を演算するスキャン周期演算部を備え、
   上記スキャン周期演算部の出力に応じて、上記マルチチャンネルスケーリング機能の上記チャンネルをスキャニングする周期を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の線量率測定装置。
5. 上記マルチチャンネルスケーリング機能によって上記チャンネルごとにカウントされたカウント値を格納するレジスタを備え、
   上記マルチチャンネルアナライザ機能部は、上記アナログ・デジタル変換器により変換されたデジタル値の波高に対応したチャンネルに割り当てて放射線エネルギースペクトルを出力するパルス波高分析機能を有し、
   上記線量率演算部は、上記レジスタに格納された上記カウント値の合計が一定数になるごとに、上記パルス波高分析機能の出力に基づく上記線量率の演算を行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の線量率測定装置。
6. 放射線の入射に対しアナログパルスを出力する放射線検出器、この放射線検出器の出力するアナログパルスをデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換器、このアナログ・デジタル変換器により変換されたデジタル値の波高に対応したチャンネルに割り当てて放射線エネルギースペクトルを出力するパルス波高分析機能を有するマルチチャンネルアナライザ機能部、及びこのマルチチャンネルアナライザ機能部の出力に基づき、上記放射線の線量率を演算する線量率演算部を備え、
   上記パルス波高分析機能は、上記デジタル値をカウントするチャンネル範囲を時間により変動させるようにしたことを特徴とする線量率測定装置。
7. 放射線の入射に対しアナログパルスを出力する放射線検出器、この放射線検出器の出力するアナログパルスをデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換器、このアナログ・デジタル変換器により変換されたデジタル値の波高に対応したチャンネルに割り当てて放射線エネルギースペクトルを出力するパルス波高分析機能を有するマルチチャンネルアナライザ機能部、及びこのマルチチャンネルアナライザ機能部の出力に基づき、上記放射線の線量率を演算する線量率演算部を備え、
   上記線量率演算部は、上記パルス波高分析機能により上記デジタル値をカウントするチャンネル範囲を時間により変動させるように上記線量率を演算することを特徴とする線量率測定装置。

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