JP5943874B2

JP5943874B2 - 放射能測定装置

Info

Publication number: JP5943874B2
Application number: JP2013098715A
Authority: JP
Inventors: 英輔板津
Original assignee: セイコー・イージーアンドジー株式会社
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: JP2014219280A

Description

この発明は、放射能測定装置に関する。

従来、放射線検出器によって検出された放射線のエネルギースペクトルの全吸収ピークのピーク面積をコベル法または関数適合法などによって算出する際に、このエネルギースペクトルにおいてピーク領域およびベース領域を適宜に設定する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００８−８３０３７号公報特開２０１２−２３７６１８号公報

ところで、上記従来技術に係る方法によれば、ピーク領域およびベース領域を適切に設定して、ピーク面積の算出精度を向上させることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、試料から放出される放射線のエネルギースペクトルの全吸収ピークのピーク面積の算出精度を向上させ、試料の放射能の測定精度を向上させることが可能な放射能測定装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る放射能測定装置は、試料から放出される放射線を検出する放射線検出器（例えば、実施形態での放射線検出器１５）と、前記放射線検出器の検出効率の情報を記憶する記憶手段（例えば、実施形態での検出効率記憶部３４）と、前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルのピーク領域および該ピーク領域周辺のベース領域を、領域設定用スペクトルのピークの位置、幅、および高さ、またはベースの位置および幅の情報に基づいて設定し、設定した前記ピーク領域および前記ベース領域に基づいて前記ピーク領域のピーク面積を算出するピーク面積算出手段（例えば、実施形態でのピーク探索部４２およびピーク面積算出部４３）と、前記ピーク面積算出手段によって算出された前記ピーク面積と、前記記憶手段に記憶された前記検出効率の情報と、を用いて、前記試料の放射能分析を行なう分析手段（例えば、実施形態での放射能分析部４４）と、前記試料の類似試料から放出される放射線を過去に前記放射線検出器によって検出して得たエネルギースペクトルの検出データを記憶する疑似試料スペクトル記憶部と、少なくとも前記疑似試料スペクトル記憶部に記憶されている前記エネルギースペクトルの検出データによって、前記領域設定用スペクトルを生成する領域設定用スペクトル生成手段（例えば、実施形態での領域設定用スペクトル生成部４１）と、を備える。

（２）上記（１）に記載の放射能測定装置では、前記領域設定用スペクトル生成手段は、過去に生成した前記領域設定用スペクトルに今回に前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルを積算することによって今回の前記領域設定用スペクトルを生成し、前記ピーク面積算出手段は、前記今回の前記領域設定用スペクトルに基づいて前記ピーク領域および前記ベース領域を設定してもよい。

上記（１）に記載の態様に係る放射能測定装置によれば、放射線検出器による過去の検出によって得られた領域設定用スペクトルは、ピーク面積の算出対象であるエネルギースペクトルに比べて統計量が大きいので、ピーク領域およびベース領域を適切に設定することができる。これによって、試料から放出される放射線のエネルギースペクトルの全吸収ピークのピーク面積の算出精度を向上させ、試料の放射能の測定精度を向上させることができる。

さらに、上記（２）の場合、放射線検出器による過去の検出によって得られた領域設定用スペクトルに、ピーク面積の算出対象であるエネルギースペクトルを積算して、新たに領域設定用スペクトルを設定することから、より一層、ピーク領域およびベース領域を適切に設定することができる。

本発明の実施形態に係る放射能測定装置の構成図である。本発明の実施形態に係る放射能測定装置の処理装置の構成図である。本発明の実施形態に係る放射能測定装置によって設定されたベース領域と、本発明の実施形態の比較例でのベース領域とを示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る放射能測定装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態による放射能測定装置１０は、図１に示すように、入力装置１１と、出力装置１２と、処理装置１３と、波高分析装置１４と、放射線検出器１５と、電源１６と、を備えている。
入力装置１１は、例えば操作者の入力操作に応じた信号を出力する各種のスイッチおよびキーボードなどを備え、操作者の入力操作に応じた各種の指令信号を処理装置１３へ送信する。
出力装置１２は、例えばスピーカおよび表示装置などを備え、処理装置１３から受信した各種の情報を出力する。

波高分析装置１４は、例えばマルチチャンネルアナライザであって、放射線検出器１５から出力される出力信号パルスの波高分布、つまり波高値に応じて設定された複数のチャンネル毎の計数値を算出する。例えば、試料から放出された放射線のエネルギーに応じた波高値を有する出力信号パルスが放射線検出器１５から出力されると、波高分析装置１４は放射線検出器１５の出力信号パルスの波高分布として、エネルギースペクトルを作成する。
放射線検出器１５は、例えばゲルマニウムなどの半導体検出器であり、試料から放出される放射線（例えば、γ線やＸ線など）を検出する。放射線検出器１５は、電源１６から電力が供給されている。

処理装置１３は、通信部２１と、記憶部２２と、演算部２３と、を備えている。
通信部２１は、処理装置１３と波高分析装置１４との間の各種の信号の送受信をおこなう。
記憶部２２は、図２に示すように、疑似試料スペクトル記憶部３１と、バックグラウンドスペクトル記憶部３２と、領域情報記憶部３３と、検出効率記憶部３４と、を備えている。
演算部２３は、領域設定用スペクトル生成部４１と、ピーク探索部４２と、ピーク面積算出部４３と、放射能分析部４４と、を備えている。

疑似試料スペクトル記憶部３１は、例えば定量対象試料に対する測定が実行されていないタイミングなどで定量対象試料に類似した試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトルの検出データと、過去に定量対象試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトルの検出データと、を記憶する。
バックグラウンドスペクトル記憶部３２は、例えば定量対象試料に対する測定が実行されていないタイミングなどでバックグラウンドを放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトルの検出データを記憶する。
領域情報記憶部３３は、後述する領域設定用スペクトル生成部４１によって生成された領域設定用スペクトルから得られたピーク（全吸収ピーク）およびベースの情報を記憶する。
検出効率記憶部３４は、予め作成された放射線検出器１５の検出効率、つまり放射線（例えば、γ線やＸ線など）の全吸収ピーク効率のエネルギー依存性のデータ、を記憶する。

領域設定用スペクトル生成部４１は、疑似試料スペクトル記憶部３１およびバックグラウンドスペクトル記憶部３２に記憶されたエネルギースペクトルの検出データ、または複数の検出データを積算して得られた積算データによって、領域設定用スペクトルを生成する。領域設定用スペクトル生成部４１は、領域設定用スペクトルにピーク探索のための所定のフィルタ処理などを実行するとともに、放射能の定量分析に必要とされるデータ（例えば、核種の半減期、核種から放出される放射線のエネルギーおよび放出率など）のデータに基づいて領域設定用スペクトルを分析する。これによって、ピーク（全吸収ピーク）の位置、幅、および高さなどの情報と、ピーク周辺のバックグラウンドに相当するベースの位置および幅などの情報とを設定する。

なお、領域設定用スペクトル生成部４１は、疑似試料スペクトル記憶部３１およびバックグラウンドスペクトル記憶部３２に記憶された複数のエネルギースペクトルと、今回に定量対象試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトル（つまり、後述するピーク面積の算出対象となるエネルギースペクトル）と、を積算することによって領域設定用スペクトルを生成してもよい。

また、領域設定用スペクトル生成部４１は、疑似試料スペクトル記憶部３１またはバックグラウンドスペクトル記憶部３２に、定期的に一定の検出時間などで検出された複数の時系列を成すエネルギースペクトルが記憶されている場合には、これらのエネルギースペクトルのうちの所定数を移動加算して領域設定用スペクトルを生成してもよい。この場合には、バックグラウンドの変動や各種装置の性能変化などに起因するスペクトル形状の経時変化に対応して、適切なベース領域を設定することができる。

ピーク探索部４２は、定量対象試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトルにおいて、ピーク探索のための所定のフィルタ処理など実行するとともに、領域情報記憶部３３に記憶されている領域設定用スペクトルから得られたピーク（全吸収ピーク）およびベースの情報を用いて、ピーク（全吸収ピーク）領域と、ピーク領域周辺のバックグラウンド領域に相当するベース領域と、を設定する。
例えば、ピーク探索部４２は、ピーク領域に正規分布関数などの関数を適合する場合に、領域設定用スペクトルから得られたピークの位置、幅（ピークの範囲や半値幅など）、および高さなどの情報を用いる。また、ピーク探索部４２は、ピーク領域に関数を適合する場合に、定量対象試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトルに対して、ピーク探索のための所定のフィルタ処理など実行して得られたピークの位置に、領域設定用スペクトルから得られたピークの位置を追加してもよい。

また、ピーク探索部４２は、領域設定用スペクトルから得られるピークの幅（ピークの範囲や半値幅など）と、放射線検出器１５による放射線の検出時の計数率または波形整形時間との対応関係を、エネルギー毎に把握しておいてもよい。この場合には、例えば高濃度の定量対象試料の測定時などにおいて、計数率に依存する適切なピーク領域を設定することができる。

また、ピーク探索部４２は、定量対象試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトルの検出時間が短いことに起因して、領域設定用スペクトルから得られたピークの情報の一部のみが探索可能となる場合には、ピークの情報の全てが探索されたものと仮定してもよい。この場合には、エネルギースペクトルの検出時間に依存するバックグラウンドピークの出現に起因するピーク領域の変動を防止することができる。

ピーク面積算出部４３は、ピーク探索部４２によって設定されたピーク領域およびベース領域に基づいて、コベル法または関数適合法などによって、バックグラウンドに相当するベース領域による連続領域をピーク領域から差し引くことによって、ピーク領域の面積（ピーク面積）を算出する。また、ピーク面積算出部４３は、ピーク探索部４２によって設定されたベース領域に基づいて、ピーク面積の検出限界値を算出する。
放射能分析部４４は、ピーク面積算出部４３によって算出されたピーク面積と、検出効率記憶部３４に記憶されている放射線検出器１５の検出効率と、を用いて定量対象試料に含まれる放射能量を算出する。

例えば、図３（Ａ），（Ｂ）には、本実施形態の放射能測定装置１０によるピーク領域およびベース領域と、比較例でのピーク領域およびベース領域との一例を示した。
比較例は、少なくとも本実施形態の放射能測定装置１０から疑似試料スペクトル記憶部３１、バックグラウンドスペクトル記憶部３２および領域設定用スペクトル生成部４１を省略したものである。この比較例では、領域設定用スペクトルは用いられず、定量対象試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトル（つまり、ピーク面積の算出対象となるエネルギースペクトル）自体からピーク領域およびベース領域が設定される。例えば、ピーク領域の中心位置から高エネルギー側および低エネルギー側に所定エネルギーだけずれた位置にベース領域が設定されている。
図３（Ｂ）に示す比較例による^１３４Ｃｓのγ線のピーク領域に対するベース領域は、定量対象試料を放射線検出器１５によって検出して得られたエネルギースペクトルの計数が十分ではないことに起因して、ピークとしては検出されていない^２１４Ｂｉのγ線のピーク領域に重畳している。これによって、実際のバックグラウンドよりも過大なベース領域が設定されおり、このベース領域に基づく^１３４Ｃｓのγ線のピーク領域のピーク面積は過小となり、実際よりも過小な放射能量（例えば、実際よりも１５％程度小さい放射能量など）が算出されてしまうという問題が生じる。
これに対して、図３（Ａ）に示す本実施形態の放射能測定装置１０による^１３４Ｃｓのγ線のピーク領域に対するベース領域は、十分に大きな計数の領域設定用スペクトルから得られたピーク（全吸収ピーク）およびベースの情報に基づいて、他の核種のγ線のピーク領域とは重畳しないように設定されている。これによって、バックグラウンドに相当する適切なベース領域が設定されており、このベース領域に基づく^１３４Ｃｓのγ線のピーク領域のピーク面積は適切であり、定量対象試料の放射能量が精度良く算出される。

上述したように、本実施の形態による放射能測定装置１０によれば、放射線検出器１５による過去の検出によって得られた領域設定用スペクトルは、ピーク面積の算出対象であるエネルギースペクトルに比べて統計量が大きいので、ピーク領域およびベース領域を適切に設定することができる。これによって、定量対象試料から放出される放射線のエネルギースペクトルの全吸収ピークのピーク面積の算出精度を向上させ、定量対象試料の放射能の測定精度を向上させることができる。さらに、ピーク面積の算出対象であるエネルギースペクトルの検出時間の大小によってベース領域が変動することを防止し、ピーク面積およびピーク面積の検出限界値を安定的に算出することができる。
さらに、放射線検出器１５による過去の検出によって得られた領域設定用スペクトルに、ピーク面積の算出対象であるエネルギースペクトルを積算して、新たに領域設定用スペクトルを設定することによって、より一層、ピーク領域およびベース領域を適切に設定することができる。

なお、上述した実施形態において、放射線検出器１５をゲルマニウムなどの半導体検出器としたが、これに限定されず、シンチレーション検出器などの他の検出器であってもよい。

１０…放射能測定装置１１…入力装置１２…出力装置（入出力手段）１３…処理装置１４…波高分析装置１５…放射線検出器１６…電源２１…通信部２２…記憶部２３…演算部３１…疑似試料スペクトル記憶部３２…バックグラウンドスペクトル記憶部３３…領域情報記憶部３４…検出効率記憶部（記憶手段）４１…領域設定用スペクトル生成部（領域設定用スペクトル生成手段）４２…ピーク探索部（ピーク面積算出手段）４３…ピーク面積算出部（ピーク面積算出手段）４４…放射能分析部（分析手段）

Claims

試料から放出される放射線を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器の検出効率の情報を記憶する記憶手段と、
前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルのピーク領域および該ピーク領域周辺のベース領域を、領域設定用スペクトルのピークの位置、幅、および高さ、またはベースの位置および幅の情報に基づいて設定し、設定した前記ピーク領域および前記ベース領域に基づいて前記ピーク領域のピーク面積を算出するピーク面積算出手段と、
前記ピーク面積算出手段によって算出された前記ピーク面積と、前記記憶手段に記憶された前記検出効率の情報と、を用いて、前記試料の放射能分析を行なう分析手段と、
前記試料の類似試料から放出される放射線を過去に前記放射線検出器によって検出して得たエネルギースペクトルの検出データを記憶する疑似試料スペクトル記憶部と、
少なくとも前記疑似試料スペクトル記憶部に記憶されている前記エネルギースペクトルの検出データによって、前記領域設定用スペクトルを生成する領域設定用スペクトル生成手段と、
を備えることを特徴とする放射能測定装置。
前記領域設定用スペクトル生成手段は、過去に生成した前記領域設定用スペクトルに今回に前記放射線検出器によって検出された前記放射線のエネルギースペクトルを積算することによって今回の前記領域設定用スペクトルを生成し、
前記ピーク面積算出手段は、前記今回の前記領域設定用スペクトルに基づいて前記ピーク領域および前記ベース領域を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射能測定装置。