JP6433517B2 - 放射線測定装置および放射線測定方法 - Google Patents
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Description
図1はこの発明の各実施の形態による放射線測定装置の概略構成図である。この発明による放射線測定装置は、放射線を検出する検出部1、増幅部2、波高演算部3、スペクトル整形部4、逆問題演算部5、ピーク推定部6、表示部7から構成される。
増幅部2は、検出部1からの出力されたパルス信号11を増幅してパルス信号11aを出力する。
波高演算部3は、増幅部2が出力するパルス信号11aを入力して、検出部1が検出した放射線によるパルス波高分布12を作成する。
スペクトル整形部4は、検出部1の物理特性を基に作成したフィルタを波高演算部3が作成したパルス波高分布12に重畳させて模擬的な整形パルス波高分布12aを出力する。
逆問題演算部5は、スペクトル整形部4の出力する整形パルス波高分布12aに対して検出部1に基づく応答関数で逆問題演算を行い放射線のエネルギースペクトル5aを出力する。
ピーク推定部6は、逆問題演算部5が出力する放射線のエネルギースペクトル5aから、検出部1が検出した放射線9がもつ本来のエネルギーを推定したエネルギースペクトル6aを出力する。
表示部7は、ピーク推定部6で得られた検出部1が検出した放射線のエネルギースペクトルを表示する。
図2はこの発明における検出部での放射線検出器に入射した放射線によるパルス信号の出力を説明するための概念図である。検出部1は、図2に示すように、放射線9の中でも主にγ線を検出することが可能な放射線検出器1aを含む。検出部1は、放射線検出器1aの放射線9に対して感度のある有感部8に入射する放射線9の付与するエネルギーによって生成される電子10が作り出すパルス信号11を増幅部2へ出力する。
さらに図7にはこの発明に係るパルス波高分布に統計的なばらつきが少ない場合の概念図、図8にはこの発明に係るパルス波高分布に統計的なばらつきが大きい場合の概念図を示す。
放射線検出器1aの物理特性を基に設計されるフィルタとは、放射線検出器1aに入射した放射線9に対応して発生する電子10が作り出すパルス信号11の統計的なばらつきを放射線検出器1aに入射する放射線9のエネルギーで関数化したものである。
また、放射線検出器1aが半導体式の場合、放射線9によって発生した電子10と正孔29により、パルス信号11を発生させる。これらの発生した電子10の数により、放射線検出器1が出力するパルス信号11の波高値の統計的なばらつきは正規分布に従うことが一般的に知られている。
σ:標準偏差
N:電子数
E:放射線のエネルギー
G:フィルタの関数
M:実パルス波高分布
m:パルス波高分布の付与エネルギーの分割数
波高演算部3で作成したパルス波高分布12は、下記式(5)で示すように、実パルス波高分布M、検出器の応答関数R、放射線のエネルギースペクトルSとして表すことができ、検出部1の放射線検出器1aに入射する放射線が付与するエネルギーによって決定されるが、図6の17,18,19で示すように、入射する放射線のもつエネルギーが異なる場合は、放射線検出器1aの有感部8に付与されるエネルギーも異なるために、複数の異なるエネルギーをもつ放射線を検出した場合、それぞれのパルス波高分布12が重畳したものとなる。
ここで、放射線検出器の応答関数Rは、入射する放射線のエネルギー毎に検出部1の放射線検出器1aへ付与するパルス波高分布12をそれぞれ格納したものとなる。
S=R-1・M (6)
F=G・R・S (7)
G・S=R-1・F (8)
M:実パルス波高分布
R:放射線検出器の応答関数
S:放射線のエネルギースペクトル
F:整形パルス波高分布(フィルタを掛けたパルス波高分布)
G:フィルタの関数
実施の形態2は、スペクトル整形部4が有するフィルタの定義が上述の実施の形態1と異なっている。その他の部分については基本的に上述の実施の形態1と同じである。
ここで、式(3)に用いるフィルタの関数は、式(10)に示す標準偏差がエネルギー分解能に基づくものからなるローレンツ分布で定義される。
実施の形態3は、スペクトル整形部4が有するフィルタの定義が上述の実施の形態1と異なっている。その他の部分については基本的に上述の実施の形態1と同じである。
ここで、例えば、式(3)に用いるフィルタの関数は、上述のエネルギー分解能に基づいて、上述のパルス波高分布を平滑化する単純移動平均法の関数で定義される。ここで、例えば、移動平均法の平滑化幅は、検出部1へ入射する放射線のエネルギーEiを中心に、式(1)によって求まる上述の検出器1aのエネルギー分解能から決まる上限と下限の範囲内の上述のパルス波高分布における測定値を平均化する。
Claims (9)
- 放射線検出器により放射線を検出し検出結果をパルス信号として出力する検出部と、
前記検出部からのパルス信号を増幅する増幅部と、
増幅されたパルス信号のパルス波高をもとにパルス波高分布を演算する波高演算部と、
前記パルス波高分布に前記放射線検出器固有の物理特性に従ったフィルタの関数を掛けてスペクトルを整形し、統計的なばらつきによる正規分布を表現した整形パルス波高分布を求めるスペクトル整形部と、
前記整形パルス波高分布に対して前記放射線検出器の応答関数を用いた逆問題演算を行い検出した放射線のエネルギースペクトルを求める逆問題演算部と、
前記エネルギースペクトルから前記放射線検出器固有の統計的なばらつきを排除したエネルギースペクトルを求めて入射した放射線本来のエネルギーを推定するピーク推定部と、
ピーク推定された前記エネルギースペクトルを表示する表示部と、
を備えた放射線測定装置。 - 前記放射線検出器がシンチレーション式の放射線検出器であり、
前記スペクトル整形部のフィルタが、
放射線によるシンチレーション式の前記放射線検出器へのエネルギー付与については放射線挙動解析を用い、シンチレーション光が電子に変換されるまでの光学特性については光線挙動解析を用い、前記放射線挙動解析および前記光線挙動解析を組み合わせた解析によってシンチレーション式の前記放射線検出器の物理特性を基に設計されたものである請求項1に記載の放射線測定装置。 - 前記放射線検出器が半導体式の放射線検出器であり、
前記スペクトル整形部のフィルタが、
放射線による半導体式の前記放射線検出器へのエネルギー付与については放射線挙動解析を用い、電子正孔対の生成からパルス信号の出力に至るまでの過程については半導体デバイス特性挙動解析を用い、これらの解析を組み合わせた解析によって半導体式の前記放射線検出器の物理特性を基に設計されたものである請求項1に記載の放射線測定装置。 - 前記スペクトル整形部の前記フィルタが、実験に基づく前記放射線検出器のエネルギー分解能を基に正規分布で近似したフィルタである請求項1に記載の放射線測定装置。
- 前記スペクトル整形部の前記フィルタが、放射線のエネルギーの関数として得られる前記放射線検出器のエネルギー分解能を標準偏差とする正規分布形状フィルタである、請求項4に記載の放射線測定装置。
- 前記スペクトル整形部の前記フィルタが、放射線のエネルギーの関数として得られる前記放射線検出器のエネルギー分解能を標準偏差とするローレンツ分布の前記標準偏差を変更するフィルタである請求項4に記載の放射線測定装置。
- 前記スペクトル整形部の前記フィルタが、放射線のエネルギーの関数として得られる前記放射線検出器のエネルギー分解能を標準偏差とするフォークト分布の前記標準偏差を変更するフィルタである請求項4に記載の放射線測定装置。
- 前記スペクトル整形部の前記フィルタが、放射線のエネルギーの関数として得られる前記放射線検出器のエネルギー分解能を標準偏差とし、前記標準偏差に応じて、移動平均法の平滑化幅を変更するフィルタである請求項4に記載の放射線測定装置。
- 放射線検出器により放射線を検出し検出結果をパルス信号として出力し、
増幅された前記パルス信号のパルス波高をもとにパルス波高分布を演算し、
前記パルス波高分布に前記放射線検出器固有の物理特性に従ったフィルタの関数を掛けてスペクトルを整形し、統計的なばらつきによる正規分布を表現した整形パルス波高分布を求め、
前記整形パルス波高分布に対して前記放射線検出器の応答関数を用いた逆問題演算を行い検出した放射線のエネルギースペクトルを求め、
前記エネルギースペクトルから前記放射線検出器固有の統計的なばらつきを排除したエネルギースペクトルを求めて入射した放射線本来のエネルギーを推定し、
ピーク推定された前記エネルギースペクトルを表示部に表示する、
工程を備えた放射線測定方法。
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