JP4394966B2 - 放射線検出器 - Google Patents

Description

この発明は、放射線検出器に関する。

下記の特許文献１には、ガンマ線のソースを検出する手持ち式の医療用放射線検出器が開示されている。
特開平２−１９８３８５号

手持ち式の放射線検出器を用いた放射性同位元素濃度の測定では、通常、検出器によって取得された測定値の大小に応じて濃度を単純に判断する。しかし、放射能が分布した領域内で放射能が集中している箇所を特定することは、測定値の大小だけからでは困難なことが多い。

そこで、本発明は、放射能が集中している箇所を容易に特定できる放射線検出器を提供することを課題とする。

本発明の放射線検出器は、放射線を検出して検出信号を生成する検出部と、その検出信号を受け取り、所定の単位時間あたりの放射線計数値と等価な基礎データを取得するデータ取得部と、その基礎データの最大値の記憶開始を指示する開始信号を入力するための測定開始指示部と、開始信号に応答して基礎データの最大値を記憶する記憶部と、基礎データに対する閾値を指定する情報を入力するための閾値入力部と、基礎データを閾値と比較し、基礎データが閾値を超えるときに所定の報知制御信号を生成するデータ処理部と、報知制御信号に応答して所定の報知を実行する報知部と、記憶部に記憶された最大値を用いて閾値を算出する閾値演算部と、を備え、閾値演算部は、閾値Ｃｔを次の式Ｃｔ＝ｎ×Ｃｍ（ここで、Ｃｍは最大値であり、係数ｎは０＜ｎ≦１を満たす）にしたがって算出し、係数ｎを指定する情報が閾値入力部を用いて入力されるように構成されている。
また、本発明の放射線検出器は、放射線を検出して検出信号を生成する検出部と、その検出信号を受け取り、所定の単位時間あたりの放射線計数値と等価な基礎データを取得するデータ取得部と、その基礎データの最大値の記憶開始を指示する開始信号を入力するための測定開始指示部と、開始信号に応答して基礎データの最大値を記憶する記憶部と、基礎データに対する閾値を指定する情報を入力するための閾値入力部と、基礎データを閾値と比較し、基礎データが閾値を超えるときに所定の報知制御信号を生成するデータ処理部と、報知制御信号に応答して所定の報知を実行する報知部と、最大値の記憶停止を指示する停止信号を入力するための測定停止指示部と、を備え、記憶部は、停止信号に応答して最大値の記憶を停止するとともに、測定開始指示部および測定停止指示部として単一のスイッチを備え、スイッチの操作に応じて開始信号または停止信号が入力されるように構成されている。

本発明の放射線検出器では、報知部に報知を実行させるか否かを決定する閾値をユーザが指定できる。より高い閾値のもとで報知が実行される領域ほど、高い放射能濃度を有している。閾値を徐々に上昇させながら本発明の放射線検出器を用いて被測定領域を繰り返しスキャンすると、報知が実行される領域が徐々に狭まる。したがって、コントラスト（濃度勾配）の低い放射能分布を測定する場合でも、閾値を適切に上昇させながらスキャンを繰り返すことにより、放射能の集中している箇所を容易に特定できる。

この放射線検出器は、記憶部に記憶された最大値を用いて上記の閾値を算出する閾値演算部をさらに備えていてもよい。閾値演算部は、上記の閾値Ｃｔを次の式Ｃｔ＝ｎ×Ｃｍ
（ここで、Ｃｍは基礎データの最大値であり、係数ｎは０＜ｎ≦１を満たす）にしたがって算出してもよい。係数ｎを指定する情報は、閾値入力部を用いて入力されてもよい。

この放射線検出器は、最大値の記憶停止を指示する停止信号を入力するための測定停止指示部をさらに備えていてもよい。記憶部は、停止信号に応答して最大値の記憶を停止してもよい。

この放射線検出器は、測定開始指示部および測定停止指示部として単一のスイッチを備えていてもよい。スイッチの操作に応じて開始信号または停止信号が入力されてもよい。

検出部は、検出信号としてパルス信号を生成してもよい。データ取得部は、そのパルス信号を計数し、単位時間あたりのパルス信号の計数値を反映した値を基礎データとして取得してもよい。

検出部は、検出信号として電荷を生成してもよい。データ取得部は、検出部から単位時間にわたって受け取った総電荷量を反映する値を基礎データとして取得してもよい。

本発明の放射線検出器によれば、コントラストの低い放射能分布を測定する場合でも、放射能が集中している箇所を容易に特定できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態は、手持ち式のコードレス型放射線検出器１００に関する。図１は放射線検出器１００を示す平面図である。図１に示されるように、放射線検出器１００は、細長いハウジング１と、ハウジング１の先端から延びる放射線検出部２から構成されている。

ハウジング１は、その中心軸の周りにほぼ対称な形状を有する中空体である。ハウジング１は、放射線検出器１００のユーザによって把持されるハンドル１０と、ハンドル１０の先端に接続された胴部１２を有する。胴部１２には、放射線検出に関する様々な情報を表示するための表示装置１４と、放射線検出器１００を使用するためにユーザによって操作される操作部１５が設けられている。

放射線検出部２は、ハウジング１の先端から突出する細長い円筒状の支持部材２０と、支持部材２０の先端に取り付けられた放射線検出プローブ部２２を有する。支持部材２０の基端は、ハウジング１の先端部の中央に接続されている。プローブ部２２は、放射線検出素子（図示せず）とコリメータ（図示せず）を含んでいる。放射線検出素子は、飛来してくる放射線フォトンを受け取ると、その放射線フォトンの持つ物理情報に応じて電気的な検出信号を生成する。検出信号としては、例えば、放射線フォトンの持つエネルギーに応じた波高値を持つパルス信号や、放射線フォトンの数やエネルギーに応じた電荷（電流）が挙げられる。また、放射線検出素子は、半導体素子であってもよいし、放射線の入射によって発光するシンチレータとその発光を検出する光電変換器との組み合わせであってもよい。コリメータは、望まない方位から放射線検出素子に向かって飛来する放射線を遮断し、それにより放射線検出器の指向性を高める。

図２は放射線検出器１００の機能ブロック図である。図２に示されるように、放射線検出器１００は放射線検出部２に加えて、制御部３０および出力部３２を有している。制御部３０および出力部３２、ならびにこれらの駆動電源（図示せず）は、放射線検出器１００の胴部１２およびハンドル１０に含まれている。

制御部３０は、データ取得部３４、最大値記憶部３６、閾値演算部３８、データ処理部４０および操作部１５を含んでいる。

データ取得部３４は、プローブ部２２に内蔵された放射線検出素子に電気的に接続された信号処理回路である。以下、本実施形態においては、検出信号がパルス信号である場合について記載する。データ取得部３４は、放射線検出素子から検出信号としてパルス信号を受け取り増幅する前置増幅器と、そのパルス信号をさらに増幅する主増幅器を含んでいる。データ取得部３４は、主増幅器によって増幅されたパルス信号（以下、「増幅パルス信号」と呼ぶ）から所望の波高値以上の増幅パルス信号を選別する波高弁別器をさらに含んでいる。波高弁別器は、増幅パルス信号の波高値を所定の計数識別閾値と比較する。この計数識別閾値は、増幅パルス信号から所望の波高値以上の増幅パルス信号を選別するために使用される。波高弁別器は、計数識別閾値以上の成分を増幅パルス信号から選別して出力パルス信号を生成する。データ取得部３４は、波高弁別器の出力パルス信号を計数するスケーラをさらに含んでいる。放射線検出部２によって生成された検出信号は、このようにして計数される。データ取得部３４は、所定の単位時間あたりの検出信号の計数値に対応した出力信号を所定の時間間隔で繰り返し生成し、それらの出力信号を出力部３２、最大値記憶部３６およびデータ処理部４０に送る。この出力信号レベルは、所定の単位時間あたりの放射線計数値と等価である。なお、放射線計数値は、検出部に入射した放射線の強度を反映している。以下では、単位時間あたりの放射線計数値と等価なデータを「基礎データ」と呼ぶことにする。

最大値記憶部３６は、データ取得部３４から基礎データを継続的に受け取り、それらの基礎データにおける最大値を記憶する。この最大値は閾値演算部３８に送られる。

閾値演算部３８は、基礎データの最大値を用いて検出音閾値を算出する。この検出音閾値は、検出音を鳴らすか否かを判別するために使用されるもので、請求項中の閾値に該当する。検出音閾値の算出に使用される数式は後述する。閾値演算部３８は、算出した検出音閾値をデータ処理部４０へ送る。

データ処理部４０は、データ取得部３４に電気的に接続されており、データ取得部３４から基礎データを受け取る。データ処理部４０は、閾値演算部３８から送られる検出音閾値を基礎データと比較して、検出音を鳴らすか否かを判定する。データ処理部４０は、検出音を鳴らすと判定すると、報知制御信号を出力部３２内の音声出力装置４２に送り、音声出力装置４２に検出音を鳴らさせる。一方、検出音を鳴らさないと判定されたときは、音声出力装置４２に報知制御信号は送られない。

操作部１５は、基礎データの最大値の測定を開始および停止する信号を入力するために操作される最大値測定指示部１６と、検出音閾値を指定する情報を入力するために操作される閾値入力部１８とを有している。最大値測定指示部１６は、最大値の測定の開始を指示する開始信号を入力するための測定開始ボタン１６ａと、その測定の停止を指示する停止信号を入力するための測定停止ボタン１６ｂを含んでいる。閾値入力部１８は、検出音閾値の算出に使用される係数（後述する）を上昇させる信号を入力するための係数増加ボタン１８ａ、その係数を低減する信号を入力するための係数減少ボタン１８ｂ、および検出音閾値の指定の開始および終了を指示する信号を入力するための閾値設定ボタン１８ｃを含んでいる。

出力部３２は、表示装置１４および音声出力装置４２を含んでいる。表示装置１４は、データ取得部３４から基礎データを順次に受け取り、その基礎データが示す単位時間あたりの計数値を表示する。音声出力装置４２は、単位時間あたりの計数値が検出音閾値を超えていることを報知する装置であり、データ処理部４０からの報知制御信号に応答して検出音を鳴らす。

以下では、図３および図４を参照しながら、放射線検出器１００を用いて放射能濃度の高い箇所を特定する方法を説明する。図３はこの方法を概略的に示す説明図であり、図４はこの方法のフローチャートである。

図３（ａ）は放射能が分布している被測定領域５０を示している。ユーザは、以下の手順により、被測定領域５０のなかで放射能が集中している箇所を特定する。まず、領域５０から飛来する放射線の単位時間あたりの最大計数値を測定する。そのためにユーザは、放射線検出器１００の検出開始ボタン１６ａを押して開始信号を入力する（ステップＳ４０２）。これにより、放射線検出器１００が最大値測定モードに設定される。このように、検出開始ボタン１６ａの押し下げに応じて、最大値記憶部３６は基礎データの最大値、すなわち単位時間あたりの最大計数値を記憶するように設定される。

次に、図３（ｂ）に示されるように、ユーザは放射線検出プローブ部２２を被測定領域５０内で動かして、被測定領域５０の全体をスキャンする（ステップＳ４０４）。これに応じて、データ取得部３４は、被測定領域５０の全体にわたって放射線を測定し、単位時間あたりの計数値と等価な基礎データを最大値記憶部３６に順次に送る。

最大値記憶部３６は、基礎データの最大値を記憶する（ステップＳ４０６）。最大値記憶部３６は、比較回路を含んでおり、データ取得部３４から受け取った基礎データをすでに記憶されている基礎データと比較する。受け取った基礎データが、記憶されている基礎データよりも大きい場合、最大値記憶部３６は、その記憶内容をその受け取った基礎データに更新する。これにより、基礎データの最大値が最大値記憶部３６内に保持される。

ユーザは、被測定領域５０の全体のスキャンが終了したら、測定停止ボタン１６ｂを押して停止信号を入力する（ステップＳ４０８）。これに応じて、放射線検出器１００の最大値測定モードが解除される。最大値記憶部３６は、その記憶内容を更新しないように設定され、基礎データの最大値の記憶を停止する。また、最大値記憶部３６に記憶された最大値が表示装置１４に送られる。表示装置１４は、その最大値を単位時間あたりの最大計数値として表示する（ステップＳ４１０）。

次に、ユーザは閾値設定ボタン１８ｃを押す（ステップＳ４１２）。これにより、検出音を鳴らすか否かを判別する検出音閾値をユーザが設定できるようになる。ユーザは、係数増加ボタン１８ａおよび係数減少ボタン１８ｂを操作して係数ｎ（０＜ｎ≦１）を指定する情報を入力し、それによって検出音閾値を指定する（ステップＳ４１４）。係数増加ボタン１８ａおよび係数減少ボタン１８ｂが１回押されるごとに、係数ｎが所定の刻み値で増減する。

係数ｎが決まったら、ユーザは閾値設定ボタン１８ｃを再び押し、検出音閾値の設定を完了する（ステップＳ４１６）。閾値演算部３８は、検出音閾値を以下の式にしたがって算出する。

Ｃｔ＝ｎ×Ｃｍ （１）
ここで、Ｃｔは検出音閾値であり、Ｃｍは最大値記憶部３６に記憶された基礎データの最大値であり、ｎはユーザによって指定される上記の係数である。

閾値演算部３８は、閾値設定ボタン１８ｃの２回目の押し下げに応答して最大値記憶部３６から最大値Ｃｍを読み取り、係数増加ボタン１８ａおよび係数減少ボタン１８ｂを用いて指定された係数ｎを用いて上記（１）式の計算を行う。算出された検出音閾値Ｃｔはデータ処理部４０に送られる。なお、本発明者の経験によれば、初回の閾値の算出で使用されるｎの値は１／４が好ましい。

次に、ユーザは、放射線検出プローブ部２２を被測定領域５０内で動かして、被測定領域５０の全体を再びスキャンする（ステップＳ４１８）。これに応じてデータ処理部４０には、データ取得部３４から基礎データが送られる。データ処理部４０は、この基礎データを、ステップＳ４１６で算出された検出音閾値と比較する。データ処理部４０は、基礎データが検出音閾値を超えるときは、報知制御信号を音声出力装置４２に送り、検出音を鳴らさせる。一方、基礎データが検出音閾値以下のときは、データ処理部４０は報知制御信号を生成せず、したがって検出音は鳴らない
ユーザは、被測定領域５０内で検出音が鳴る領域５１を特定する（ステップＳ４２０）。検出音閾値が適切に設定されていれば、図３（ｃ）に示されるように、検出音が鳴る領域５１は被測定領域５０よりも狭くなる。

この後、ユーザは、ステップＳ４１２以降の処理を繰り返す。すなわち、ユーザは、閾値設定ボタン１８ｃを押して（ステップＳ４１２）、検出音閾値を再指定する（ステップＳ４１４）。このときユーザは、検出音閾値が高くなるように、係数増加ボタン１８ａを押して係数ｎを増加する。この後、ユーザは閾値設定ボタン１８ｃを押して検出音閾値を確定する（ステップＳ４１６）。続いて、放射線検出プローブ部２２を領域５１内で動かして、領域５１の全体をスキャンし（ステップＳ４１８）、検出音が鳴る領域５２を特定する（ステップＳ４２０）。ステップＳ４１４で検出音閾値が上昇したので、図３（ｄ）に示されるように、検出音が鳴る領域５２は領域５１よりも狭くなる。

このような手順を繰り返すことにより、被測定領域５０内において検出音が鳴る領域を領域５１→領域５２→領域５３と徐々に小さくできる。より高い閾値のもとで検出音が鳴る領域ほど、高い放射能濃度を有している。したがって、ステップＳ４１２〜Ｓ４１８の手順を繰り返すことにより、放射能が集中している箇所を特定できる。

以下では、放射線検出器１００の利点を説明する。放射線検出器１００では、検出音を鳴らすか否かを決定する閾値をユーザが指定できる。閾値を徐々に上昇させながら被測定領域内でのスキャンを繰り返し、検出音の鳴る領域を徐々に狭めることで、放射能の集中している箇所を特定できる。閾値は、放射線の最大計数値と等価な基礎データの最大値と係数ｎとを用いて算出される。したがって、閾値の決定のためにバックグラウンドの計数値を取得する必要はない。実際の放射線計測の現場では、様々な要因からバックグラウンド計数値が多い場合があり、その場合、バックグラウンド計数値の取り方はユーザによってまちまちである。このため、バックグラウンド計数値を用いて閾値を算出すると、適切な閾値が得られず、測定精度が低下する可能性がある。バックグラウンド計数値を使用しない本実施形態では、ユーザによるバックグラウンドの取得方法の違いに測定精度が影響されない。この結果、コントラスト（濃度勾配）の低い放射能分布を測定する場合でも、閾値を徐々に上昇させることにより、放射能が集中している箇所を容易かつ正確に特定できる。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

上記実施形態では、基礎データが検出音閾値を超えたことが、音声出力装置４２から発する検出音によって報知される。しかし、報知部は音声出力装置に限られるものではなく、基礎データが検出音閾値を超えていることを示す他の種類の報知を実行してもよい。例えば、報知部は表示装置１４であってもよい。この場合、データ処理部４０からの報知制御信号に応答して、表示装置１４が所定の報知情報（例えば、文字や図形）を表示してもよい。また、報知部は振動機構であってもよい。この場合、データ処理部４０からの報知制御信号に応答して、振動機構が放射線検出器１００を振動させてもよい。さらに放射線検出器は、基礎データが検出音閾値を超えたときに複数の報知を実行してもよい。

上記実施形態では、被測定領域５０の全体を２回目以降にスキャンするときに、報知部が報知を行う（すなわち、音声出力装置４２が検出音を鳴らす）。しかし、報知部は、被測定領域５０の初回のスキャンのときにも、基礎データの大きさに応じて報知を行なってもよい。この場合、基礎データが大きいほど報知部の出力レベルが高く（例えば、検出音が大きく）なってもよいし、基礎データが大きいほど報知の実行間隔が狭く（例えば、一定の時間間隔で鳴らされる検出音の当該時間間隔が狭く）なってもよい。

上記実施形態では、ユーザが閾値入力部１８を操作して係数ｎを指定することにより、検出音閾値が間接的に指定される。しかし、ユーザが閾値入力部を操作して検出音閾値を直接指定できるようになっていてもよい。また、係数ｎをｎ＝１−ｍ（係数ｍは０≦ｍ＜１を満たす）とし、ユーザが閾値入力部１８を操作して係数ｍを指定してもよい。

上記実施形態では、基礎データの最大値の測定開始および停止を指示する開始信号および停止信号を入力するために別個のボタン１６ａおよび１６ｂが設けられている。しかし、開始信号および停止信号を入力するために単一のスイッチを放射線検出器に設けてもよい。この場合、そのスイッチの操作に応じて開始信号および停止信号のいずれかが入力される。例えば、スイッチをオンオフするたびに開始信号および停止信号が交互に入力され、それに応じて最大値記憶部３６が最大値の記憶を交互に開始および停止してもよい。あるいは、スイッチを押す時間に応じて開始信号および停止信号のいずれかが入力されてもよい。例えば、スイッチを長く押すと測定開始を指示する信号が入力され、スイッチを短く押すと測定停止を指示する信号が入力されるようになっていてもよいし、あるいはその逆であってもよい。また、開始信号を入力するためのスイッチのみを放射線検出器に設け、そのスイッチがオンされてから所定の時間だけ基礎データの最大値が最大値記憶部３６に記憶されてもよい。この場合は、その所定時間が経過するまでに被測定領域全体のスキャンを終える必要がある。

上記実施形態では、係数ｎを指定する情報を入力するための係数指示部として、係数増加ボタン１８ａと係数減少ボタン１８ｂの二つが設けられている。しかし、これらの代わりに、目盛りつまみ等の単一の入力装置が係数指示部として設けられていてもよい。

上記実施形態では、検出音閾値の指定の開始および終了を指示するために単一のボタン１８ｃが設けられている。しかし、検出音閾値の指定の開始および終了を指示するために別個のスイッチが設けられていてもよい。

上記実施形態では、放射線検出部２からの検出信号がパルス信号として出力され、それが計数される。しかし、放射線検出部２からの検出信号が電荷であり、データ取得部３４が放射線検出部２からの電荷を所定の単位時間にわたって蓄積し、蓄積された総電荷量を反映する値を基礎データとして扱ってもよい。この場合も基礎データは、その単位時間あたりの放射線計数値と等価である。

実施形態の放射線検出器を示す平面図である。 図１に示される放射線検出器の機能ブロック図である。 放射能濃度の高い箇所を特定する方法を概略的に示す説明図である。 放射能濃度の高い箇所を特定する手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ハウジング、２…放射線検出部、１０…ハンドル、１２…胴部、１５…操作部、１６…最大値測定指示部、１６ａ…測定開始ボタン、１６ｂ…測定停止ボタン、１８…閾値入力部、１８ａ…係数増加ボタン、１８ｂ…係数減少ボタン、１８ｃ…閾値設定ボタン、２０…支持部材、２２…放射線検出プローブ部、３０…制御部、３２…出力部、３４…データ取得部、３６…最大値記憶部、３８…閾値演算部、４０…データ処理部、４２…音声出力装置、１００…放射線検出器。

Claims (6)

1. 放射線を検出して検出信号を生成する検出部と、
   前記検出信号を受け取り、所定の単位時間あたりの放射線計数値と等価な基礎データを取得するデータ取得部と、
   前記基礎データの最大値の記憶開始を指示する開始信号を入力するための測定開始指示部と、
   前記開始信号に応答して前記最大値を記憶する記憶部と、
   前記基礎データに対する閾値を指定する情報を入力するための閾値入力部と、
   前記基礎データを前記閾値と比較し、前記基礎データが前記閾値を超えるときに所定の報知制御信号を生成するデータ処理部と、
   前記報知制御信号に応答して所定の報知を実行する報知部と、
   前記記憶部に記憶された前記最大値を用いて前記閾値を算出する閾値演算部と、
   を備え、
   前記閾値演算部は、前記閾値Ｃｔを次の式
   Ｃｔ＝ｎ×Ｃｍ
   （ここで、Ｃｍは前記最大値であり、係数ｎは０＜ｎ≦１を満たす）
   にしたがって算出し、
   前記係数ｎを指定する情報が前記閾値入力部を用いて入力される放射線検出器。
2. 前記最大値の記憶停止を指示する停止信号を入力するための測定停止指示部をさらに備え、
   前記記憶部は、前記停止信号に応答して前記最大値の記憶を停止する、
   請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記測定開始指示部および前記測定停止指示部として単一のスイッチを備え、前記スイッチの操作に応じて前記開始信号または前記停止信号が入力される請求項２に記載の放射線検出器。
4. 放射線を検出して検出信号を生成する検出部と、
   前記検出信号を受け取り、所定の単位時間あたりの放射線計数値と等価な基礎データを取得するデータ取得部と、
   前記基礎データの最大値の記憶開始を指示する開始信号を入力するための測定開始指示部と、
   前記開始信号に応答して前記最大値を記憶する記憶部と、
   前記基礎データに対する閾値を指定する情報を入力するための閾値入力部と、
   前記基礎データを前記閾値と比較し、前記基礎データが前記閾値を超えるときに所定の報知制御信号を生成するデータ処理部と、
   前記報知制御信号に応答して所定の報知を実行する報知部と、
   前記最大値の記憶停止を指示する停止信号を入力するための測定停止指示部と、
   を備え、
   前記記憶部は、前記停止信号に応答して前記最大値の記憶を停止するとともに、
   前記測定開始指示部および前記測定停止指示部として単一のスイッチを備え、前記スイッチの操作に応じて前記開始信号または前記停止信号が入力される放射線検出器。
5. 前記検出部は、前記検出信号としてパルス信号を生成し、
   前記データ取得部は、前記パルス信号を計数し、前記単位時間あたりの前記パルス信号の計数値を反映した値を前記基礎データとして取得する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の放射線検出器。
6. 前記検出部は、前記検出信号として電荷を生成し、
   前記データ取得部は、前記検出部から前記単位時間にわたって受け取った総電荷量を反映する値を前記基礎データとして取得する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の放射線検出器。

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