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JP7569296B2 - Radioactivity measuring device and method - Google Patents
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Description

本発明は、放射線や放射能を測定する装置と方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring radiation and radioactivity.

放射線や放射能を測定する従来の技術の例は、特許文献1-3に記載されている。 Examples of conventional technology for measuring radiation and radioactivity are described in Patent Documents 1-3.

特許文献1には、環境中に管理対象放射性物質とそれ以外の放射性物質が混在する場合であっても、管理対象放射性物質に起因する放射能汚染を短時間に計測して評価する放射線計測方法が記載されている。この方法では、測定対象にアレイ状のシンチレータ板を対向させて設置し、計数率の分布図形を観察することで、放射能の汚染状態が分かる。 Patent Document 1 describes a radiation measurement method that quickly measures and evaluates radioactive contamination caused by controlled radioactive substances, even when controlled and other radioactive substances are mixed in the environment. In this method, an array of scintillator plates is placed opposite the measurement target, and the state of radioactive contamination can be determined by observing the distribution diagram of the counting rate.

特許文献2には、測定対象物の深さ方向の放射能強度分布を高精度に測定可能な放射能測定装置が記載されている。この装置は、一列に配列された複数の放射線検出部を備え、測定対象中に挿し込まれて、深さ方向に対するエネルギー応答関数を求めることで、特定の深さ方向から入射した放射線とそれ以外の方向から入射した放射線を識別する。特定の深さ方向以外の方向から入射した放射線は、検出部に到達するまでに測定対象を長く通るため遮蔽されるか、コンプトン散乱によってエネルギーが低くなる。特許文献2に記載された装置は、この現象を利用して、エネルギー分布の応答から深さ方向の放射能強度分布を測定する。 Patent Document 2 describes a radioactivity measuring device that can measure the radioactivity intensity distribution in the depth direction of a measurement object with high accuracy. This device has multiple radiation detection units arranged in a row, and is inserted into the measurement object to determine an energy response function with respect to the depth direction, thereby distinguishing between radiation incident from a specific depth direction and radiation incident from other directions. Radiation incident from a direction other than the specific depth direction passes through the measurement object for a long distance before reaching the detection unit, and is therefore blocked, or its energy is reduced by Compton scattering. The device described in Patent Document 2 utilizes this phenomenon to measure the radioactivity intensity distribution in the depth direction from the response of the energy distribution.

特許文献3には、溶融燃料の表面近くの放射線量を高精度に測定する放射線測定装置が記載されている。この装置は、検出器案内管と、検出器案内管の外周を覆い中性子を遮へいする中性子遮へい被膜と、検出器案内管の中空部に配置される中性子検出器を備え、測定対象からの放射線量を高感度で検出する。 Patent Document 3 describes a radiation measuring device that measures the amount of radiation near the surface of molten fuel with high precision. This device is equipped with a detector guide tube, a neutron shielding coating that covers the outer periphery of the detector guide tube to shield against neutrons, and a neutron detector placed in the hollow part of the detector guide tube, and detects the amount of radiation from the measurement target with high sensitivity.

特開2016-151454号公報JP 2016-151454 A 特開2020-109371号公報JP 2020-109371 A 特開2016-121896号公報JP 2016-121896 A

対象とする領域に存在する対象とする放射性物質から放出された放射線を測定するために、放射能測定装置には、特定の方向に存在する特定の放射性物質から放出された放射線を検出できることが求められる。また、放射能測定装置は、狭隘部で放射線や放射能を測定するのに用いられることがある。狭隘部での測定に用いられる放射能測定装置は、小型で軽量であるのが好ましい。 To measure radiation emitted from a target radioactive material present in a target area, a radioactivity measuring device is required to be able to detect radiation emitted from a specific radioactive material present in a specific direction. Radioactivity measuring devices may also be used to measure radiation or radioactivity in narrow spaces. It is preferable that a radioactivity measuring device used for measurements in narrow spaces is small and lightweight.

従来の放射能測定装置では、特定の方向から放出された放射線を、特定の方向以外の方向から放出された放射線と区別するために、放射線の遮蔽材やコリメータが用いられている。しかし、放射能測定装置は、遮蔽材やコリメータを備えると、サイズが大きくなり重量が増加して狭隘部での測定が困難になるので、好ましくない。 Conventional radiation measuring devices use radiation shielding materials and collimators to distinguish radiation emitted from a specific direction from radiation emitted from other directions. However, equipping a radiation measuring device with shielding materials and collimators is not preferable because it increases the size and weight of the device, making it difficult to perform measurements in narrow spaces.

本発明の目的は、対象とする領域に存在する対象とする放射性物質から放出された放射線を、それ以外の放射性物質から放出された放射線と区別して測定できる、軽量かつ小型の放射能測定装置と、この放射能測定装置を用いた放射能測定方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a lightweight and compact radioactivity measuring device that can measure radiation emitted from a target radioactive material present in a target area and distinguish it from radiation emitted from other radioactive materials, and a radioactivity measuring method using this radioactivity measuring device.

本発明による放射能測定装置は、1次元に配置された複数の検出素子を備えて放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器を移動させる動作制御部と、データ処理部と判定部を備える処理装置とを備える。前記データ処理部は、前記検出素子が検出した放射線から、前記検出素子ごとに放射線エネルギーのエネルギースペクトルを作成し、前記エネルギースペクトルを用いて、前記放射線の種類を識別して前記放射線を放出する核種を特定し、前記放射線の種類と前記核種を特定する前記放射線エネルギーごとに、前記検出素子についての計数率の分布を作成する。前記判定部は、前記計数率の分布を基に、前記放射線の線源の位置を推定する。 The radioactivity measuring device according to the present invention comprises a radiation detector having a plurality of detection elements arranged in one dimension to detect radiation, an operation control unit that moves the radiation detector, and a processing device having a data processing unit and a determination unit. The data processing unit creates an energy spectrum of radiation energy for each detection element from the radiation detected by the detection elements, uses the energy spectrum to identify the type of radiation and specify the nuclide emitting the radiation, and creates a count rate distribution for the detection elements for each radiation energy that identifies the type of radiation and the nuclide. The determination unit estimates the position of the source of the radiation based on the count rate distribution.

本発明による放射能測定方法は、本発明による放射能測定装置を用い、前記検出素子が並んでいる方向を長さ方向とし、前記放射線検出器を、前記長さ方向が測定対象とする領域である対象領域の表面に垂直になるように前記対象領域に接近させて、前記放射線検出器で前記放射線を検出して、前記線源の位置を推定する。 The radioactivity measurement method according to the present invention uses the radioactivity measurement device according to the present invention, defines the direction in which the detection elements are arranged as the length direction, brings the radiation detector close to the target area, which is the area to be measured, so that the length direction is perpendicular to the surface of the target area, detects the radiation with the radiation detector, and estimates the position of the radiation source.

本発明によると、対象とする領域に存在する対象とする放射性物質から放出された放射線を、それ以外の放射性物質から放出された放射線と区別して測定できる、軽量かつ小型の放射能測定装置と、この放射能測定装置を用いた放射能測定方法を提供することができる。 The present invention provides a lightweight and compact radioactivity measuring device that can measure radiation emitted from a target radioactive material present in a target area and distinguish it from radiation emitted from other radioactive materials, and a radioactivity measuring method using this radioactivity measuring device.

本発明の実施例1による放射能測定装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a radioactivity measuring device according to a first embodiment of the present invention. 放射線検出器の構成の例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a radiation detector. 放射線検出器の別の構成の例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of another configuration of a radiation detector. 本発明の実施例1による放射能測定方法のフローチャートの例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of a flowchart of a radioactivity measuring method according to the first embodiment of the present invention. エネルギースペクトルの一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of an energy spectrum. 計数率の分布の一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of count rate distribution. 計数率の分布の別の一例を示す図。FIG. 13 is a graph showing another example of the distribution of count rates. 計数率の分布の別の一例を示す図。FIG. 13 is a graph showing another example of the distribution of count rates. 計数率の分布の別の一例を示す図。FIG. 13 is a graph showing another example of the distribution of count rates. 3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定する方法のフローチャートの例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of a flowchart of a method for estimating the position distribution and amount of radioactivity of a radiation source in a three-dimensional space. 3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定する別の方法のフローチャートの例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of a flowchart of another method for estimating the position distribution and amount of radiation of a radiation source in a three-dimensional space.

本発明による放射能測定装置は、1次元に配置された複数の検出素子を備える放射線検出器を備え、検出素子が検出した放射線から検出素子ごとにエネルギースペクトルを作成する。このエネルギースペクトルから、放射線の種類(例えば、中性子とガンマ線)を識別し、放射線を放出する核種を特定し、放射線エネルギーごとに(すなわち、放射線の種類と核種ごとに)検出素子についての計数率の分布を作成する。本発明による放射能測定装置は、この計数率の分布を基に放射線の線源の位置を推定するので、対象とする領域に存在する対象とする放射性物質から放出された放射線を、それ以外の放射性物質から放出された放射線と区別して測定できる。 The radioactivity measuring device according to the present invention is equipped with a radiation detector having multiple detection elements arranged in one dimension, and creates an energy spectrum for each detection element from the radiation detected by the detection elements. From this energy spectrum, the type of radiation (e.g., neutrons and gamma rays) is identified, the nuclide emitting the radiation is specified, and a count rate distribution for the detection elements is created for each radiation energy (i.e., for each type of radiation and nuclide). The radioactivity measuring device according to the present invention estimates the position of the radiation source based on this count rate distribution, so that radiation emitted from the target radioactive material present in the target area can be measured separately from radiation emitted from other radioactive materials.

本発明による放射能測定装置は、遮蔽材やコリメータを備えないので、従来の放射能測定装置と比べて軽量で小型である。このため、本発明による放射能測定装置を用いると、狭隘部での測定を容易に実行することができる。 The radiation measuring device according to the present invention does not include a shielding material or a collimator, and is therefore lighter and smaller than conventional radiation measuring devices. Therefore, when using the radiation measuring device according to the present invention, measurements can be easily performed in narrow spaces.

以下、本発明の実施例による放射能測定装置と放射能測定方法を、図面を用いて説明する。 Below, a radioactivity measuring device and a radioactivity measuring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例による放射能測定装置の構成を示す図である。本実施例による放射能測定装置は、放射線検出器10、アーム91、動作制御部90、測定信号処理部20、処理装置100、物体観測装置70、距離計80、及び入出力装置60を備える。処理装置100は、データ処理部30、判定部40、及び入出力部50を備える。本実施例による放射能測定装置は、測定物体2に存在する、測定対象とする放射性物質の計測に用いられる。測定物体2は、例えば、構造物や、容器に収容された物体である。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of a radioactivity measuring device according to this embodiment. The radioactivity measuring device according to this embodiment includes a radiation detector 10, an arm 91, an operation control unit 90, a measurement signal processing unit 20, a processing device 100, an object observation device 70, a range finder 80, and an input/output device 60. The processing device 100 includes a data processing unit 30, a judgment unit 40, and an input/output unit 50. The radioactivity measuring device according to this embodiment is used to measure radioactive materials to be measured that are present in a measurement object 2. The measurement object 2 is, for example, a structure or an object housed in a container.

本実施例による放射能測定装置は、測定物体2の中の測定対象とする領域(以下、対象領域3と呼ぶ)に存在する、測定対象とする放射性物質(以下、対象放射性物質4aと呼ぶ)から放出された放射線1aを、それ以外の放射性物質4b、4cから放出された放射線1b、1cと区別して測定できる。それ以外の放射性物質4b、4cには、例えば、対象領域3に存在する、対象放射性物質以外の放射性物質や、対象領域3以外に存在する対象放射性物質や、対象領域3以外に存在する、対象放射性物質以外の放射性物質が含まれる。 The radioactivity measuring device according to this embodiment can measure radiation 1a emitted from a radioactive material to be measured (hereinafter referred to as target radioactive material 4a) present in a region to be measured (hereinafter referred to as target region 3) in the measurement object 2, while distinguishing it from radiation 1b, 1c emitted from other radioactive materials 4b, 4c. The other radioactive materials 4b, 4c include, for example, radioactive materials other than the target radioactive material present in the target region 3, target radioactive materials present outside the target region 3, and radioactive materials other than the target radioactive material present outside the target region 3.

放射線検出器10は、長尺型の放射線検出器であり、1次元に(直線状に)配置された複数の検出素子10a~10fを備え、放射線を検出する。図1には、一例として6個の検出素子10a~10fを備える放射線検出器10を示しているが、放射線検出器10が備える検出素子の数は、任意に定めることができる。検出素子10a~10fは、放射線を検出して電気信号(例えば電圧値)に変換する素子であり、例えばシンチレータ素子または半導体素子で構成することができる。 The radiation detector 10 is a long-type radiation detector that includes multiple detection elements 10a-10f arranged one-dimensionally (linearly) to detect radiation. While FIG. 1 shows the radiation detector 10 including six detection elements 10a-10f as an example, the number of detection elements included in the radiation detector 10 can be determined arbitrarily. The detection elements 10a-10f are elements that detect radiation and convert it into an electrical signal (e.g., a voltage value), and can be composed of, for example, scintillator elements or semiconductor elements.

以下では、放射線検出器10において複数の検出素子10a~10fが並んでいる方向を、放射線検出器10の長さ方向と呼ぶ。また、放射線検出器10がその長さ方向に沿って向かう方向を、放射線検出器10の前方と呼ぶ。放射線検出器10の前方の方向に垂直な方向を、放射線検出器10の側方と呼ぶ。 In the following, the direction in which the multiple detection elements 10a to 10f are lined up in the radiation detector 10 is referred to as the length direction of the radiation detector 10. The direction in which the radiation detector 10 faces along its length direction is referred to as the front of the radiation detector 10. The direction perpendicular to the front direction of the radiation detector 10 is referred to as the side of the radiation detector 10.

放射線検出器10は、気中環境において、対象領域3に存在する対象放射性物質4aから放出された放射線を検出する。対象放射性物質4aは、例えば、管理対象の放射性物質であり、核燃料を含めることができる。対象放射性物質4aが核燃料である場合には、放射線検出器10は、高速中性子と特定の核種(例えば、Eu-154、Cs-137、Cs-134)が放出するガンマ線を、測定対象の放射線として検出する。 The radiation detector 10 detects radiation emitted from a target radioactive material 4a present in a target region 3 in an air environment. The target radioactive material 4a is, for example, a radioactive material to be managed, and can include nuclear fuel. When the target radioactive material 4a is nuclear fuel, the radiation detector 10 detects fast neutrons and gamma rays emitted by specific nuclides (e.g., Eu-154, Cs-137, Cs-134) as the radiation to be measured.

アーム91は、放射線検出器10に連結しており、放射線検出器10を移動させる。 The arm 91 is connected to the radiation detector 10 and moves the radiation detector 10.

動作制御部90は、アーム91を制御して放射線検出器10を移動させる。放射線検出器10が対象領域3を測定して対象放射性物質4aから放出された放射線を検出するときには、動作制御部90は、アーム91を制御して放射線検出器10を対象領域3に接近させる。 The operation control unit 90 controls the arm 91 to move the radiation detector 10. When the radiation detector 10 measures the target area 3 and detects radiation emitted from the target radioactive material 4a, the operation control unit 90 controls the arm 91 to move the radiation detector 10 closer to the target area 3.

測定信号処理部20は、放射線検出器10の検出素子10a~10fのそれぞれが得た電気信号から、放射線検出器10の測定に関するデータを抽出する。測定に関するデータには、例えば、検出素子10a~10fを特定する番号(検出素子ID)、放射線を検出した時刻(測定時刻)、及び測定した電気信号の値(例えば電圧値)が含まれる。 The measurement signal processing unit 20 extracts data related to the measurement of the radiation detector 10 from the electrical signals obtained by each of the detection elements 10a to 10f of the radiation detector 10. The measurement data includes, for example, a number (detection element ID) that identifies the detection elements 10a to 10f, the time when the radiation was detected (measurement time), and the value of the measured electrical signal (for example, a voltage value).

データ処理部30は、放射線検出器10の測定に関するデータを測定信号処理部20から受け取り、電気信号の値(電圧値)を放射線エネルギーに換算して、検出素子10a~10fごとに放射線エネルギーのヒストグラムを作成する。データ処理部30は、このようにしてエネルギースペクトル(後述する図4)を検出素子10a~10fごとに作成する。 The data processing unit 30 receives data related to the measurement of the radiation detector 10 from the measurement signal processing unit 20, converts the electrical signal value (voltage value) into radiation energy, and creates a histogram of radiation energy for each of the detection elements 10a to 10f. In this way, the data processing unit 30 creates an energy spectrum (see FIG. 4, described later) for each of the detection elements 10a to 10f.

データ処理部30は、作成したエネルギースペクトルのエネルギー情報を用いて、放射線検出器10が測定した放射線を中性子とガンマ線に分ける。中性子からは、高速中性子が抽出される。ガンマ線は、エネルギー情報により、放出する核種が特定される。データ処理部30は、放射線の種類と核種を特定する特定の放射線エネルギーごとに、検出素子10a~10fについての計数率の分布(後述する図5A-図5D)を作成する。この特定のエネルギーは、対象放射性物質4aが放出する放射線のエネルギーであり、予め定めることができる。計数率の分布は、放射線検出器10における検出位置についての計数率の分布を示し、特定のエネルギーごとに、すなわちガンマ線を放出する核種のそれぞれと高速中性子とに対して作成される。 The data processing unit 30 separates the radiation measured by the radiation detector 10 into neutrons and gamma rays using the energy information of the created energy spectrum. Fast neutrons are extracted from the neutrons. The nuclide that emits the gamma rays is identified by the energy information. The data processing unit 30 creates a count rate distribution (FIGS. 5A-5D, described later) for the detection elements 10a-10f for each specific radiation energy that identifies the type of radiation and the nuclide. This specific energy is the energy of the radiation emitted by the target radioactive material 4a, and can be determined in advance. The count rate distribution indicates the distribution of count rates for the detection positions in the radiation detector 10, and is created for each specific energy, i.e., for each nuclide that emits gamma rays and for fast neutrons.

物体観測装置70は、測定物体2と対象領域3とこれらを含む空間を観測する装置である。物体観測装置70は、例えば、測定物体2と対象領域3の形状、測定物体2と対象領域3の表面状態、及び放射線検出器10と対象領域3との位置関係を観測することができる。物体観測装置70は、例えば、光学カメラや点群取得装置(例えば、レーザーやLiDARを利用した装置)で構成することができる。 The object observation device 70 is a device that observes the measurement object 2, the target area 3, and the space that includes them. The object observation device 70 can observe, for example, the shapes of the measurement object 2 and the target area 3, the surface conditions of the measurement object 2 and the target area 3, and the positional relationship between the radiation detector 10 and the target area 3. The object observation device 70 can be configured, for example, with an optical camera or a point cloud acquisition device (for example, a device that uses a laser or LiDAR).

距離計80は、放射線検出器10と対象領域3の表面との距離を測定する装置である。物体観測装置70が距離計80の役割を果たすこともできる。 The range finder 80 is a device that measures the distance between the radiation detector 10 and the surface of the target area 3. The object observation device 70 can also function as the range finder 80.

判定部40は、物体観測装置70の観測結果や、距離計80(または物体観測装置70)が測定した距離を基に、アーム91の位置や姿勢を決定する。さらに判定部40は、データ処理部30が作成した計数率の分布を基に、放射線検出器10が検出した放射線の線源の位置を推定するとともに、対象領域3に存在する対象放射性物質4aが放出した放射線から、対象領域3に存在する対象放射性物質4aの量(放射能量)を推定する。判定部40は、対象領域3に規定量以上の放射能量が存在するか否かを判定することもできる。 The determination unit 40 determines the position and attitude of the arm 91 based on the observation results of the object observation device 70 and the distance measured by the rangefinder 80 (or the object observation device 70). Furthermore, the determination unit 40 estimates the position of the source of the radiation detected by the radiation detector 10 based on the count rate distribution created by the data processing unit 30, and estimates the amount (amount of radioactivity) of the target radioactive material 4a present in the target area 3 from the radiation emitted by the target radioactive material 4a present in the target area 3. The determination unit 40 can also determine whether or not a specified amount of radioactivity is present in the target area 3.

入出力部50は、入出力装置60に接続され、測定信号処理部20、データ処理部30、判定部40、入出力部50、物体観測装置70、距離計80、及び動作制御部90が得た処理結果やデータや情報を入出力装置60に表示する。例えば、入出力部50は、データ処理部30が作成したエネルギースペクトルや計数率の分布を入出力装置60に表示する。また、入出力部50は、ユーザーが入出力装置60で入力した情報(例えば、放射能測定装置に対する指示や、測定に関わるパラメータ)を入力する。 The input/output unit 50 is connected to the input/output device 60, and displays the processing results, data, and information obtained by the measurement signal processing unit 20, data processing unit 30, judgment unit 40, input/output unit 50, object observation device 70, rangefinder 80, and operation control unit 90 on the input/output device 60. For example, the input/output unit 50 displays the energy spectrum and counting rate distribution created by the data processing unit 30 on the input/output device 60. The input/output unit 50 also inputs information input by the user on the input/output device 60 (for example, instructions for the radioactivity measuring device and parameters related to the measurement).

入出力装置60は、ディスプレイ61、マウス62、及びキーボード63のうち少なくとも1つを備える。例えば、ディスプレイ61は、エネルギースペクトルと計数率の分布のうち少なくとも一方を表示し、マウス62とキーボード63は、測定に関わるパラメータをユーザーが入力するのに用いられる。ディスプレイ61は、ユーザーが入力した情報や、測定信号処理部20が抽出した測定に関するデータを表示することもできる。 The input/output device 60 includes at least one of a display 61, a mouse 62, and a keyboard 63. For example, the display 61 displays at least one of an energy spectrum and a counting rate distribution, and the mouse 62 and the keyboard 63 are used by the user to input parameters related to the measurement. The display 61 can also display information input by the user and data related to the measurement extracted by the measurement signal processing unit 20.

本実施例による放射能測定装置は、放射線検出器10が対象領域3から離れるほど、検出素子10a~10fの間での検出値の差が小さくなり、検出素子10a~10fの位置による放射線エネルギーの違い(検出位置による放射線エネルギーの違い)を把握しづらくなる。このため、放射線検出器10と対象領域3との距離は、対象領域3の大きさ(対象領域3の表面の大きさ)に対して、小さい方が望ましい。 In the radioactivity measuring device according to this embodiment, the difference in detection values between the detection elements 10a to 10f decreases as the radiation detector 10 moves away from the target area 3, making it more difficult to grasp the difference in radiation energy due to the position of the detection elements 10a to 10f (the difference in radiation energy due to the detection position). For this reason, it is desirable for the distance between the radiation detector 10 and the target area 3 to be small relative to the size of the target area 3 (the size of the surface of the target area 3).

本実施例による放射能測定装置は、気中環境だけではなく、水中でも使用可能である。本実施例による放射能測定装置を用いて水中で放射性物質を計測する場合には、水中での中性子やガンマ線の遮蔽を考慮する必要がある。 The radioactivity measuring device according to this embodiment can be used not only in an air environment but also underwater. When using the radioactivity measuring device according to this embodiment to measure radioactive materials underwater, it is necessary to take into consideration the shielding of neutrons and gamma rays underwater.

図2Aと図2Bは、放射線検出器10の構成の例を示す図である。図2Aと図2Bには、一例として、検出素子としてシンチレータ素子201を備える放射線検出器10を示している。 Figures 2A and 2B are diagrams showing an example of the configuration of a radiation detector 10. As an example, Figures 2A and 2B show a radiation detector 10 that includes a scintillator element 201 as a detection element.

放射線検出器10は、1次元に(直線状に)並ぶ複数のシンチレータ素子201と、光センサ203を備える。1つのシンチレータ素子201に対して、1つの光センサ203が設けられる。シンチレータ素子201と光センサ203の数は、任意に定めることができる。 The radiation detector 10 includes a plurality of scintillator elements 201 arranged one-dimensionally (linearly) and a light sensor 203. One light sensor 203 is provided for each scintillator element 201. The number of scintillator elements 201 and light sensors 203 can be determined arbitrarily.

図2Aに示す放射線検出器10では、光センサ203は、放射線検出器10の内部に設置されている。図2Bに示す放射線検出器10では、光センサ203は、放射線検出器10の外部に設置されており、光ファイバー204によってシンチレータ素子201に光学接続されている。なお、図2Bでは、図を簡略化するために、シンチレータ素子201のそれぞれに接続された光センサ203を、1つの光センサ203で代表して描いている。 In the radiation detector 10 shown in FIG. 2A, the optical sensor 203 is installed inside the radiation detector 10. In the radiation detector 10 shown in FIG. 2B, the optical sensor 203 is installed outside the radiation detector 10 and is optically connected to the scintillator elements 201 by optical fibers 204. Note that in FIG. 2B, in order to simplify the drawing, the optical sensors 203 connected to each scintillator element 201 are depicted as being represented by a single optical sensor 203.

検出素子であるシンチレータ素子201は、例えばNaI、CsI、及びCeBr3などの、任意の材料で構成することができる。放射線検出器10が中性子を測定する場合には、Li-6やCl-35などの中性子断面積が大きい元素を含んだ中性子検出用シンチレータ素子で構成すると、中性子とガンマ線の両方をこれらを識別しながら計測可能である。検出素子は、シンチレータ素子201ではなく、例えばCZT、CdTe、及びGeなどの半導体素子で構成することもできる。 The scintillator element 201, which is the detection element, can be made of any material, such as NaI, CsI, and CeBr3. When the radiation detector 10 measures neutrons, if it is made of a neutron detection scintillator element containing an element with a large neutron cross section, such as Li-6 or Cl-35, it can measure both neutrons and gamma rays while distinguishing between them. Instead of the scintillator element 201, the detection element can also be made of a semiconductor element, such as CZT, CdTe, and Ge.

光センサ203は、例えば、光電子増倍管、シリコンフォトダイオード、及びアバランシェフォトダイオードで構成することができる。なお、検出素子を半導体素子で構成する場合には、光センサ203の代わりに電極を設置する。 The optical sensor 203 can be configured, for example, with a photomultiplier tube, a silicon photodiode, and an avalanche photodiode. If the detection element is configured with a semiconductor element, an electrode is installed instead of the optical sensor 203.

放射線検出器10は、シンチレータ素子201の周囲に、反射材や遮光材で構成されたカバー202を備えることができる。放射線検出器10は、カバー202を備えなくてもよく、検出素子が半導体素子で構成されている場合にはカバー202が不要である。 The radiation detector 10 may include a cover 202 made of a reflective material or a light-shielding material around the scintillator element 201. The radiation detector 10 may not include the cover 202, and the cover 202 is not necessary if the detection element is made of a semiconductor element.

また、放射線検出器10は、光センサ203の光量による飽和を防ぐため、シンチレータ素子201と光センサ203の間にライトガイドを備え、ライトガイドで分散させた光を光センサ203が検出してもよい。 In addition, to prevent saturation of the optical sensor 203 due to the amount of light, the radiation detector 10 may be provided with a light guide between the scintillator element 201 and the optical sensor 203, and the optical sensor 203 may detect the light dispersed by the light guide.

放射線検出器10は、放射線を検出した検出素子の信号を検出素子ごとに識別できて、放射線が検出された位置(放射線を検出した検出素子の位置)を1次元で特定できれば、図2Aと図2Bに示す構成を備えなくてもよく、任意の構成を備えることができる。 The radiation detector 10 does not have to have the configuration shown in Figures 2A and 2B and can have any configuration as long as the signal from the detection element that detected the radiation can be identified for each detection element and the position where the radiation was detected (the position of the detection element that detected the radiation) can be identified in one dimension.

図3は、本実施例による放射能測定方法のフローチャートの例を示す図である。本実施例による放射能測定方法では、本実施例による放射能測定装置を用いて、対象領域3(図1)に存在する対象放射性物質4aから放出された放射線1aを測定し、対象領域3における放射能量を推定する。 Figure 3 is a diagram showing an example of a flowchart of the radioactivity measurement method according to this embodiment. In the radioactivity measurement method according to this embodiment, the radioactivity measurement device according to this embodiment is used to measure radiation 1a emitted from a target radioactive material 4a present in a target area 3 (Figure 1), and the amount of radioactivity in the target area 3 is estimated.

ステップ301で、物体観測装置70は、測定物体2についての情報(例えば、測定物体2の形状や表面状態)を取得し、測定物体2をN個の対象領域3に分割する。以下では、分割されたN個の対象領域3を、対象領域3の番号を示す添え字iを用いて、Ω(1≦i≦N)と表す。物体観測装置70は、N個の対象領域Ωのそれぞれの大きさや位置を任意に定めることができる。 In step 301, the object observation device 70 acquires information about the measurement object 2 (e.g., the shape and surface condition of the measurement object 2) and divides the measurement object 2 into N target regions 3. Hereinafter, the N divided target regions 3 are represented as Ω i (1≦i≦N) using the subscript i indicating the number of the target region 3. The object observation device 70 can arbitrarily determine the size and position of each of the N target regions Ω i .

ステップ302で、動作制御部90は、i番目の対象領域3(対象領域Ω)を選ぶ。なお、番号iの初期値は1である。 In step 302, the operation control unit 90 selects the i-th target region 3 (target region Ω i ).

ステップ303で、動作制御部90は、アーム91を制御して放射線検出器10を長さ方向に沿って移動させ、放射線検出器10の長さ方向が対象領域Ωの表面に垂直になるように、放射線検出器10を対象領域Ωに接近させる。ステップ303の処理により、放射線検出器10は、その長さ方向が対象領域Ωの表面に垂直になるように配置される。なお、対象領域Ωの表面に垂直とは、厳密に垂直でなくてもよく、垂直とみなせる状態も含む。 In step 303, the operation control unit 90 controls the arm 91 to move the radiation detector 10 along the length direction, and brings the radiation detector 10 closer to the target region Ω i so that the length direction of the radiation detector 10 is perpendicular to the surface of the target region Ω i . By the processing of step 303, the radiation detector 10 is positioned so that its length direction is perpendicular to the surface of the target region Ω i . Note that "perpendicular to the surface of the target region Ω i" does not have to be strictly perpendicular, and also includes a state that can be regarded as perpendicular.

ステップ304で、放射線検出器10は、対象領域Ωに対する測定を実施する。放射線検出器10は、検出素子10a~10fのそれぞれにおいて、放射線との相互作用で生じた誘起電流による電圧の上昇を検出する。なお、この測定は、ユーザーが指定した測定回数や測定時間に基づいて終了することができる。 In step 304, the radiation detector 10 performs a measurement on the target region Ω i . The radiation detector 10 detects a voltage rise caused by an induced current generated by interaction with radiation in each of the detection elements 10a to 10f. This measurement can be ended based on the number of measurements and the measurement time designated by the user.

ステップ305で、測定信号処理部20は、放射線検出器10の測定に関するデータ(例えば、検出素子ID、測定時刻、及び測定した電圧値)を検出素子10a~10fから取得し、これらのデータを検出素子10a~10fごとに記録する。 In step 305, the measurement signal processing unit 20 acquires data related to the measurement of the radiation detector 10 (e.g., detection element ID, measurement time, and measured voltage value) from the detection elements 10a to 10f, and records this data for each of the detection elements 10a to 10f.

ステップ306で、データ処理部30は、検出素子10a~10fが検出した放射線から、検出素子10a~10fごとに放射線エネルギーのエネルギースペクトル(図4)を作成する。具体的には、データ処理部30は、検出素子10a~10fが測定した電圧値を放射線エネルギーに換算して、検出素子10a~10fごとに放射線エネルギーのヒストグラム(すなわち、図4のエネルギースペクトル)を作成する。そして、データ処理部30は、エネルギースペクトルを用いて、放射線検出器10が測定した放射線の種類を識別して放射線を放出する核種を特定する。具体的には、データ処理部30は、エネルギースペクトルのピークを検出し、放射線検出器10が測定した放射線から高速中性子とガンマ線を抽出し、ガンマ線を放出する核種(例えば、Eu-154、Cs-137、Cs-134)を特定する。 In step 306, the data processing unit 30 creates an energy spectrum (FIG. 4) of radiation energy for each of the detection elements 10a to 10f from the radiation detected by the detection elements 10a to 10f. Specifically, the data processing unit 30 converts the voltage values measured by the detection elements 10a to 10f into radiation energy, and creates a histogram of radiation energy (i.e., the energy spectrum in FIG. 4) for each of the detection elements 10a to 10f. The data processing unit 30 then uses the energy spectrum to identify the type of radiation measured by the radiation detector 10 and specify the nuclide that emits the radiation. Specifically, the data processing unit 30 detects the peak of the energy spectrum, extracts fast neutrons and gamma rays from the radiation measured by the radiation detector 10, and specifies the nuclide that emits gamma rays (e.g., Eu-154, Cs-137, Cs-134).

ステップ307で、データ処理部30は、抽出した高速中性子とガンマ線に対応するエネルギーごとに、検出素子10a~10fについての計数率の分布(図5A-図5D)を作成する。この計数率の分布は、抽出した高速中性子と、抽出したガンマ線を放出する核種のそれぞれに対して作成され、放射線が検出された位置(放射線を検出した検出素子の位置)に対する計数率の分布を示す図、すなわち検出素子の位置によって計数率がどのように異なるかを示す図である。 In step 307, the data processing unit 30 creates a distribution of count rates (FIGS. 5A-5D) for the detection elements 10a-10f for each energy corresponding to the extracted fast neutrons and gamma rays. This count rate distribution is created for each of the nuclides that emit the extracted fast neutrons and gamma rays, and is a diagram showing the distribution of count rates relative to the position where the radiation was detected (the position of the detection element that detected the radiation), that is, a diagram showing how the count rate differs depending on the position of the detection element.

ステップ307で、判定部40は、この計数率の分布を基にして、放射線検出器10の長さ方向に垂直な面内における線源の位置を推定することができる。この線源の位置は、高速中性子と、ガンマ線を放出する核種のそれぞれに対して推定される。計数率の分布を用いてこの線源の位置を推定する方法については、後述する。 In step 307, the determination unit 40 can estimate the position of the radiation source in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the radiation detector 10 based on the distribution of the count rates. The position of the radiation source is estimated for each of fast neutrons and nuclides that emit gamma rays. A method for estimating the position of the radiation source using the distribution of the count rates will be described later.

判定部40は、高速中性子とガンマ線を放出する特定の核種とに対して線源の位置を推定することで、対象領域Ωにおいて放出された高速中性子の計数率と、対象領域Ωに存在する特定の核種から放出されたガンマ線の計数率を求めることができる。すなわち、判定部40は、対象領域3(Ω)に存在する対象放射性物質4aから放出された放射線1aを、それ以外の放射線1b、1cと区別することができる。 The determination unit 40 can estimate the position of the radiation source for fast neutrons and a specific nuclide that emits gamma rays, thereby determining the count rate of fast neutrons emitted in the target region Ω i and the count rate of gamma rays emitted from a specific nuclide present in the target region Ω i . In other words, the determination unit 40 can distinguish radiation 1a emitted from a target radioactive material 4a present in the target region 3 (Ω i ) from other radiation 1b and 1c.

ステップ308で、判定部40は、対象領域Ωにおける放射能量を推定する。但し、放射線検出器10の長さ方向に平行な方向の線源の位置(すなわち、測定物体2の深さ方向の線源の位置)は、計数率の分布を用いて推定するのが困難である。そこで、判定部40は、放射線が物体中で減衰することを利用して、深さに対する放射能量を推定する。 In step 308, the determination unit 40 estimates the amount of radioactivity in the target region Ω i . However, it is difficult to estimate the position of the radiation source in a direction parallel to the length direction of the radiation detector 10 (i.e., the position of the radiation source in the depth direction of the measurement object 2) using the distribution of count rates. Therefore, the determination unit 40 estimates the amount of radioactivity with respect to depth by utilizing the attenuation of radiation in an object.

対象領域3(Ω)に存在する可能性がある対象放射性物質4aに対する放射能量Aは、従来知られているように、式(1)で表される。
A≦4π(r+d)/aεCedμ (1)
式(1)において、rは対象領域3の表面と放射線検出器10との距離であり、dは対象領域3の深さ方向の位置であり、aは任意の定数であり、εは対象放射性物質4aに対する放射線検出器10の固有感度であり、Cは対象放射性物質4aに対する放射線検出器10で得られた計数率であり、μは対象領域3を含む測定物体2での減衰係数である。減衰係数μは、測定物体2の組成と密度と放射線のエネルギーから一意に決定される。測定物体2の組成と密度には、予め分かっている値を用いたり、物体観測装置70(例えば、光学カメラや点群取得装置)などを用いて予め計測して推定した値を用いたりすることができる。
The amount of radioactivity A for the target radioactive material 4a that may be present in the target region 3 (Ω i ) is expressed by the formula (1), as is conventionally known.
A≦4π(r 2 + d 2 )/ aεCedμ (1)
In formula (1), r is the distance between the surface of the target region 3 and the radiation detector 10, d is the position in the depth direction of the target region 3, a is an arbitrary constant, ε is the inherent sensitivity of the radiation detector 10 to the target radioactive material 4a, C is the count rate obtained by the radiation detector 10 for the target radioactive material 4a, and μ is the attenuation coefficient in the measurement object 2 including the target region 3. The attenuation coefficient μ is uniquely determined from the composition and density of the measurement object 2 and the energy of the radiation. For the composition and density of the measurement object 2, values that are known in advance can be used, or values that are estimated by measuring in advance using an object observation device 70 (for example, an optical camera or a point cloud acquisition device) can be used.

判定部40は、式(1)を用いて、対象領域Ωに存在する対象放射性物質4aの放射能量Aを推定する。式(1)からは、測定物体2の深さ方向の位置dに対する放射能量Aの上限値(最大値)が求められる。従って、判定部40は、対象領域Ωに存在する対象放射性物質4aの放射能量Aの上限値を推定することができる。 The determination unit 40 estimates the amount of radioactivity A of the target radioactive material 4a present in the target region Ωi using formula (1). From formula (1), the upper limit (maximum value) of the amount of radioactivity A for the position d in the depth direction of the measurement object 2 can be obtained. Therefore, the determination unit 40 can estimate the upper limit of the amount of radioactivity A of the target radioactive material 4a present in the target region Ωi .

判定部40は、式(1)を用いる代わりに、対象領域Ωの深さ方向の位置dまで線源位置を変えながら計測し、放射能換算係数を用いて計数率から換算することで、対象領域Ωに存在する対象放射性物質4aの放射能量Aを推定してもよい。 Instead of using formula (1), the determination unit 40 may perform measurements while changing the radiation source position up to a position d in the depth direction of the target region Ωi , and estimate the amount of radioactivity A of the target radioactive material 4a present in the target region Ωi by converting the counting rate using a radioactivity conversion coefficient.

ステップ309で、判定部40は、ステップ308で推定した、対象領域Ωに存在する対象放射性物質4aの放射能量Aが、予め定められた規定量以上であるか否かを判定する。放射能量Aが規定量未満である場合には、ステップ310の処理が実行される。 In step 309, the judgment unit 40 judges whether or not the amount of radioactivity A of the target radioactive material 4a present in the target region Ωi estimated in step 308 is equal to or greater than a predetermined specified amount. If the amount of radioactivity A is less than the specified amount, the process of step 310 is executed.

放射能量Aが規定量以上である場合には、番号iを1つ増やして(i=i+1)、ステップ302に戻る。そして、動作制御部90は、番号iが1つ増えたi番目の対象領域Ωを対象領域3とし、放射線検出器10は、対象領域Ωに対する測定を実施する。 If the amount of radioactivity A is equal to or greater than the specified amount, the number i is incremented by 1 (i=i+1) and the process returns to step 302. Then, the operation control unit 90 sets the i-th target region Ω i , whose number i has been incremented by 1, as target region 3, and the radiation detector 10 performs measurement on the target region Ω i .

ステップ310で、ユーザーは、対象領域Ωの放射能量Aが規定量未満であるので、対象領域Ωに対して予め定められた作業を実行する。 In step 310, the user performs a predetermined operation on the region of interest Ω i since the amount of radioactivity A in the region of interest Ω i is less than a specified amount.

ステップ311で、判定部40は、番号iがNに達しているか否か、すなわち全ての対象領域Ω(1≦i≦N)に対してステップ302からステップ309までの処理を実施したか否かを判定する。i=Nになっていなければ、ステップ302からステップ309までの処理は、i=Nになるまで繰り返され、全ての対象領域Ω(1≦i≦N)に対して実施される。番号iがNに達している(i=Nである)場合には、ステップ312にて、放射線の測定と放射能の推定を終了する。 In step 311, the judgment unit 40 judges whether the number i has reached N, i.e., whether the processes from step 302 to step 309 have been performed for all target regions Ω i (1≦i≦N). If i=N is not reached, the processes from step 302 to step 309 are repeated until i=N, and are performed for all target regions Ω i (1≦i≦N). If the number i has reached N (i=N), the radiation measurement and radioactivity estimation are terminated in step 312.

図4は、図3のステップ306でデータ処理部30が作成するエネルギースペクトルの一例を示す図である。データ処理部30は、検出素子10a~10fが測定した電圧値を放射線エネルギーに換算して、検出素子10a~10fごとに放射線エネルギーのヒストグラムを作成することで、検出素子10a~10fごとにエネルギースペクトルを作成する。図4に示すエネルギースペクトルは、1つの検出素子についてのエネルギースペクトルの例である。データ処理部30は、既存の技術を用いて、エネルギースペクトルを作成することができる。 Figure 4 is a diagram showing an example of an energy spectrum created by the data processing unit 30 in step 306 of Figure 3. The data processing unit 30 creates an energy spectrum for each of the detection elements 10a to 10f by converting the voltage values measured by the detection elements 10a to 10f into radiation energy and creating a histogram of radiation energy for each of the detection elements 10a to 10f. The energy spectrum shown in Figure 4 is an example of an energy spectrum for one detection element. The data processing unit 30 can create the energy spectrum using existing technology.

データ処理部30は、エネルギースペクトルのピーク601を検出し、このピーク601を与えるエネルギーについての情報を用いて、放射線を中性子やガンマ線などの線種に区別するとともに、ガンマ線を放出する核種(例えば、Eu-154、Cs-137、Cs-134)を特定する。データ処理部30は、他の放射線検出器が測定した情報などを利用し既存の技術を用いて、エネルギースペクトルから高速中性子を識別することができる。ピーク601を与えるエネルギーについての情報は、予め用意しておいた校正曲線を用いて、検出素子10a~10fが測定した電圧値から算出することができる。 The data processing unit 30 detects a peak 601 in the energy spectrum, and uses information about the energy that gives this peak 601 to distinguish the radiation into types such as neutrons and gamma rays, and to identify nuclides that emit gamma rays (e.g., Eu-154, Cs-137, Cs-134). The data processing unit 30 can use existing technology, such as information measured by other radiation detectors, to identify fast neutrons from the energy spectrum. Information about the energy that gives the peak 601 can be calculated from the voltage values measured by the detection elements 10a to 10f, using a calibration curve prepared in advance.

図5Aと図5Bと図5Cと図5Dは、図3のステップ307でデータ処理部30が作成する計数率の分布の一例を示す図である。データ処理部30は、特定のエネルギーごとに、すなわち、ステップ306で同定したガンマ線を放出する核種のそれぞれと高速中性子ごとに、計数率の分布を作成する。 Figures 5A, 5B, 5C, and 5D are diagrams showing an example of the count rate distribution created by the data processing unit 30 in step 307 of Figure 3. The data processing unit 30 creates a count rate distribution for each specific energy, i.e., for each of the nuclides that emit gamma rays identified in step 306 and for each of the fast neutrons.

この計数率の分布は、放射線検出器10における検出位置についての計数率の分布、すなわち、放射線検出器10の検出素子の位置によって計数率がどのように変化するかを示す。放射線検出器10では、複数の検出素子が1次元に(直線状に)配置されている。図5A-図5Dの分布において、横軸は、放射線検出器10の長さ方向(複数の検出素子が並んでいる方向)における検出素子の位置を示す。なお、図5A-図5Dでは、一例として、放射線検出器10が30個の検出素子を備える場合の計数率の分布を示している。 This count rate distribution shows the distribution of count rates for detection positions in the radiation detector 10, i.e., how the count rate changes depending on the position of the detection elements in the radiation detector 10. In the radiation detector 10, multiple detection elements are arranged one-dimensionally (in a straight line). In the distributions of Figures 5A to 5D, the horizontal axis shows the position of the detection elements in the longitudinal direction of the radiation detector 10 (the direction in which the multiple detection elements are lined up). Note that Figures 5A to 5D show, as an example, the count rate distribution when the radiation detector 10 has 30 detection elements.

放射線検出器10は、測定時には、その長さ方向が対象領域Ωの表面に垂直になるように、対象領域Ωに接近する。図5A-図5Dの分布において最も左の計数率を与える検出素子Eaは、放射線検出器10の検出素子のうち、放射線検出器10の長さ方向において対象領域Ωに最も近い位置にある検出素子である。図5A-図5Dの分布において、右側に位置する検出素子ほど、対象領域Ωから離れた位置にある。例えば、検出素子Ebは、放射線検出器10の長さ方向の中央部に位置する検出素子であり、検出素子Ecは、放射線検出器10の長さ方向において対象領域Ωから最も遠い位置にある検出素子である。 During measurement, the radiation detector 10 approaches the target region Ω i so that its length direction is perpendicular to the surface of the target region Ω i . The detector element Ea that gives the leftmost count rate in the distributions of Figures 5A to 5D is the detector element that is closest to the target region Ω i in the length direction of the radiation detector 10 among the detector elements of the radiation detector 10. In the distributions of Figures 5A to 5D, the detector elements that are located further to the right are located farther from the target region Ω i . For example, the detector element Eb is the detector element that is located in the center of the radiation detector 10 in the length direction, and the detector element Ec is the detector element that is farthest from the target region Ω i in the length direction of the radiation detector 10.

放射線検出器10の検出素子の計数率は、線源からの距離に応じて異なる。このため、計数率の分布は、放射線検出器10と線源との位置関係によって異なる。 The count rate of the detection elements of the radiation detector 10 varies depending on the distance from the radiation source. Therefore, the distribution of the count rates varies depending on the positional relationship between the radiation detector 10 and the radiation source.

図5Aに示す計数率の分布は、線源として図1に示した対象放射性物質4aと放射性物質4cが存在する場合に得られる分布である。この計数率の分布には、最も前方にある検出素子Ea(対象領域Ωに最も近い位置にある検出素子Ea)と、放射線検出器10の長さ方向の中央部にある検出素子(検出素子Ebとその周辺の検出素子)との位置においてピークがある。この計数率の分布に対して、指数関数やガウス関数などを用いた適切なフィッティングをかけてピークを分離することで、図5Bと図5Cに示す計数率の分布を得ることができる。 The count rate distribution shown in Fig. 5A is a distribution obtained when the target radioactive material 4a and radioactive material 4c shown in Fig. 1 are present as radiation sources. This count rate distribution has peaks at the positions of the forward-most detector element Ea (detector element Ea located closest to the target region Ωi ) and the detector elements at the center in the longitudinal direction of the radiation detector 10 (detector element Eb and its surrounding detector elements). By separating the peaks by applying appropriate fitting to this count rate distribution using an exponential function, Gaussian function, or the like, the count rate distributions shown in Fig. 5B and Fig. 5C can be obtained.

図5Bに示す計数率の分布では、計数率は、最も前方にある検出素子Ea(対象領域Ωに最も近い位置にある検出素子Ea)の位置でピークを持ち、検出素子が前方から離れていくにつれて(すなわち、対象領域Ωから離れていくにつれて)次第に減少していく。このような分布は、例えば指数関数を用いて表すことができる。計数率が図5Bに示すような分布を示すと、放射線検出器10に来た放射線の線源が前方にある、すなわち、放射線検出器10は、対象領域Ωから放出された放射線を検出したことになる。従って、計数率が図5Bに示すような分布を示すと、この計数率の分布を与える放射線(この放射線は、特定のエネルギーの放射線である。)は、対象領域Ωから放出された放射線、すなわち、対象領域Ωに存在する対象放射性物質4aから放出された放射線であると推定することができる。 In the count rate distribution shown in Fig. 5B, the count rate has a peak at the position of the detector element Ea located most forward (the detector element Ea located closest to the target region Ω i ), and gradually decreases as the detector element moves away from the front (i.e., moves away from the target region Ω i ). Such a distribution can be expressed, for example, by using an exponential function. When the count rate shows a distribution as shown in Fig. 5B, the source of the radiation that reached the radiation detector 10 is in the front, that is, the radiation detector 10 has detected radiation emitted from the target region Ω i . Therefore, when the count rate shows a distribution as shown in Fig. 5B, it can be estimated that the radiation (this radiation is radiation of a specific energy) that gives this count rate distribution is radiation emitted from the target region Ω i , that is, radiation emitted from the target radioactive material 4a present in the target region Ω i .

図5Cに示す計数率の分布では、計数率は、放射線検出器10の長さ方向の中央部にある検出素子(検出素子Ebとその周辺の検出素子)の位置でピークを持つ。計数率が図5Cに示すような分布を示すと、放射線検出器10に来た放射線の線源が側方にある、すなわち、放射線検出器10は、放射線検出器10の長さ方向に垂直な方向にある位置(対象領域Ωではない領域)から放出された放射線を検出したことになる。従って、計数率が図5Cに示すような分布を示すと、この計数率の分布を与える放射線(この放射線は、特定のエネルギーの放射線である。)は、対象領域Ωではない領域から放出された放射線、すなわち、放射性物質4cから放出された放射線であると推定することができる。 In the count rate distribution shown in Fig. 5C, the count rate has a peak at the position of the detecting element (detecting element Eb and its surrounding detecting elements) located in the center in the longitudinal direction of the radiation detector 10. When the count rate shows a distribution as shown in Fig. 5C, the source of the radiation that reached the radiation detector 10 is on the side, that is, the radiation detector 10 has detected radiation emitted from a position in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the radiation detector 10 (a region other than the target region Ωi ). Therefore, when the count rate shows a distribution as shown in Fig. 5C, it can be estimated that the radiation that gives this count rate distribution (this radiation is radiation of a specific energy) is radiation emitted from a region other than the target region Ωi , that is, radiation emitted from the radioactive material 4c.

計数率が図5Bのような分布(例えば、指数関数的な分布)を示す場合には、放射線の線源が、放射線検出器10の前方にあると推定することができる。放射線検出器10の前方に、対象領域Ωに存在する放射性物質(対象放射性物質4a)と、対象領域Ω以外に存在する放射性物質(対象放射性物質4b)とが存在する場合には、計数率の分布の広がりから、これらを区別することができる。すなわち、計数率の分布の広がりから、放射性物質が、対象領域Ωに存在する対象放射性物質4aであるか、対象領域Ω以外に存在する対象放射性物質4b(測定対象ではない対象放射性物質4b)であるかを識別することができる。 When the counting rate shows a distribution as shown in Fig. 5B (for example, an exponential distribution), it can be estimated that the radiation source is in front of the radiation detector 10. When a radioactive material present in the target region Ωi (target radioactive material 4a) and a radioactive material present outside the target region Ωi (target radioactive material 4b) are present in front of the radiation detector 10, they can be distinguished from the spread of the counting rate distribution. In other words, it can be identified from the spread of the counting rate distribution whether the radioactive material is the target radioactive material 4a present in the target region Ωi or the target radioactive material 4b present outside the target region Ωi (target radioactive material 4b that is not the measurement target).

図5Bに示す計数率の分布において、計数率の分布の広がり702は、計数率の最大値に予め定めた定数(例えば、1/2)を掛けた値を基準値701とし、この基準値701における計数率の分布の幅として求めることができる。 In the count rate distribution shown in FIG. 5B, the spread 702 of the count rate distribution can be calculated as the width of the count rate distribution at a reference value 701, which is calculated by multiplying the maximum count rate by a predetermined constant (e.g., 1/2).

図5Dに示す計数率の分布は、図5Bに示す計数率の分布と同様の分布(例えば、指数関数的な分布)を示しており、放射線検出器10には、放射線検出器10の前方から放射線が来ていることになる。図5Dに示す計数率の分布での計数率の分布の広がり703は、図5Bに示す計数率の分布での計数率の分布の広がり702より大きい。 The count rate distribution shown in FIG. 5D shows a distribution similar to the count rate distribution shown in FIG. 5B (e.g., an exponential distribution), and radiation is coming from the front of the radiation detector 10. The spread 703 of the count rate distribution in the count rate distribution shown in FIG. 5D is greater than the spread 702 of the count rate distribution in the count rate distribution shown in FIG. 5B.

図5Bに示す計数率の分布のように計数率の分布の広がり702が小さいと、放射線は、放射線検出器10の前方の正面、すなわち対象領域Ωから放出されたと推定できる。従って、計数率が図5Bに示すような広がり702が小さい分布を示すと、この計数率を与える放射線(特定のエネルギーの放射線)は、対象領域Ωにある対象放射性物質4aから放出された放射線であると推定することができる。 When the spread 702 of the count rate distribution is small, as in the count rate distribution shown in Fig. 5B, it can be presumed that the radiation is emitted from the front of the radiation detector 10, i.e., from the target area Ωi . Therefore, when the count rate shows a distribution with a small spread 702 as shown in Fig. 5B, it can be presumed that the radiation giving this count rate (radiation of a particular energy) is radiation emitted from the target radioactive material 4a in the target area Ωi .

図5Dに示す計数率の分布のように計数率の分布の広がり703が大きいと、放射線は、放射線検出器10の前方の正面ではなく、対象領域Ωから離れた位置から放出されたと推定できる。従って、計数率が図5Dに示すような広がり703が大きい分布を示すと、この計数率を与える放射線(特定のエネルギーの放射線)は、対象領域Ωにある対象放射性物質4aからの放射線ではなく、対象領域Ω以外に存在する対象放射性物質4bから放出された放射線であると推定することができる。 When the count rate distribution spread 703 is large, such as the count rate distribution shown in Fig. 5D, it can be estimated that the radiation is emitted from a position away from the target region Ωi , rather than from directly in front of the radiation detector 10. Therefore, when the count rate shows a distribution with a large spread 703, such as the count rate distribution shown in Fig. 5D, it can be estimated that the radiation giving this count rate (radiation of a particular energy) is not radiation from the target radioactive material 4a in the target region Ωi , but radiation emitted from the target radioactive material 4b present outside the target region Ωi .

計数率の分布の広がり702、703が大きいか小さいかを判断する閾値は、予め任意に定めることができる。例えば、予めシミュレーションや実験を行って、線源である放射性物質の位置と計数率の分布の広がり702、703との関係について求め、この関係に基づいて上記の閾値を定めることができる。このようにして定めた閾値を用いると、放射性物質が対象放射性物質4aであるか、測定対象ではない放射性物質(例えば、対象領域Ω以外に存在する対象放射性物質4b)であるかを、より正確に識別することができる。 The threshold value for judging whether the spreads 702, 703 of the count rate distribution are large or small can be determined arbitrarily in advance. For example, a relationship between the position of the radioactive material that is the radiation source and the spreads 702, 703 of the count rate distribution can be obtained in advance by performing a simulation or an experiment, and the above threshold value can be determined based on this relationship. By using the threshold value determined in this manner, it is possible to more accurately distinguish whether the radioactive material is the target radioactive material 4a or a radioactive material that is not the measurement target (for example, the target radioactive material 4b that exists outside the target region Ω i ).

放射線検出器10は、その長さ方向が対象領域Ωの表面に垂直になるように配置できない場合がある。このような場合には、物体観測装置70(例えば、光学カメラや点群取得装置)で放射線検出器10の対象領域Ωに対する位置や姿勢を求め、この位置や姿勢の影響を計数率の分布の広がりに誤差として含める。この誤差を考慮して裕度を持たせて基準値701と閾値を設定することで、放射性物質が対象放射性物質4aであるか否かを、より正確に推定することができる。 There are cases where the radiation detector 10 cannot be disposed so that its length direction is perpendicular to the surface of the target region Ω i . In such cases, the position and orientation of the radiation detector 10 with respect to the target region Ω i are obtained by an object observation device 70 (for example, an optical camera or a point cloud acquisition device), and the influence of this position and orientation is included as an error in the spread of the counting rate distribution. By setting the reference value 701 and the threshold value with a margin of error in consideration of this error, it is possible to more accurately estimate whether a radioactive material is the target radioactive material 4a.

以上説明したように、データ処理部30は、図3のステップ306で、図4のエネルギースペクトルを用いて、対象放射性物質4aから放出された放射線を特定し、ステップ307で、図5A-図5Dの計数率の分布を作成する。判定部40は、ステップ307で、図5A-図5Dの計数率の分布を用いて、データ処理部30が特定した放射線が対象領域Ωに存在する放射性物質から放出された放射線1aか否かを識別する。 As described above, the data processing unit 30 identifies radiation emitted from the target radioactive material 4a using the energy spectrum in Fig. 4 in step 306 in Fig. 3, and creates the count rate distribution of Fig. 5A to Fig. 5D in step 307. The determination unit 40 uses the count rate distribution of Fig. 5A to Fig. 5D in step 307 to identify whether the radiation identified by the data processing unit 30 is radiation 1a emitted from a radioactive material present in the target region Ωi .

図3のフローチャートに示す放射能測定方法では、放射線検出器10の長さ方向に垂直な面内、すなわち2次元空間における線源の位置分布を推定することで、対象領域Ωにおける放射能量を推定する。以下では、図6と図7を用いて、3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定する方法を説明する。 In the radioactivity measurement method shown in the flowchart of Fig. 3, the amount of radioactivity in the target region Ωi is estimated by estimating the position distribution of the radiation source in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the radiation detector 10, i.e., in two-dimensional space. Below, a method for estimating the position distribution and amount of radioactivity of the radiation source in three-dimensional space will be described with reference to Figs. 6 and 7.

図6は、本実施例による放射能測定方法において、3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定する方法のフローチャートの例を示す図である。図6に示すフローチャートは、図3に示すフローチャートにおいて、ステップ313とステップ314の処理が加わっている。以下では、図6に示すフローチャートについて、図3に示すフローチャートと異なる点を主に説明する。 Figure 6 is a diagram showing an example of a flowchart of a method for estimating the position distribution and amount of radioactivity of a radiation source in three-dimensional space in the radioactivity measurement method according to this embodiment. The flowchart shown in Figure 6 adds the processes of steps 313 and 314 to the flowchart shown in Figure 3. The following mainly describes the differences between the flowchart shown in Figure 6 and the flowchart shown in Figure 3.

図6に示す方法では、放射線検出器10は、その長さ方向と対象領域Ωの表面とが斜めになる複数の角度にて、対象領域Ωに対する測定を実施して放射線を検出する。放射線検出器10が対象領域Ωの表面に対して斜めに傾き、複数の傾斜角度で測定すると、対象領域Ωの深さ方向について測定値が変化する。この測定値の変化を利用すると、(三角測量の原理と同様にして)対象領域Ωの深さ方向の線源の分布を推定し、3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定することができる。放射線検出器10は、動作制御部90によって、その長さ方向が対象領域Ωの表面に対して斜めに傾くことができる。 In the method shown in Fig. 6, the radiation detector 10 detects radiation by performing measurements on the target region Ω i at multiple angles at which its length direction is inclined relative to the surface of the target region Ω i . When the radiation detector 10 is inclined obliquely relative to the surface of the target region Ω i and measures at multiple inclination angles, the measured values change in the depth direction of the target region Ω i . By utilizing this change in the measured values, it is possible to estimate the distribution of the radiation source in the depth direction of the target region Ω i ( similar to the principle of triangulation) and estimate the position distribution and amount of radioactivity of the radiation source in three-dimensional space. The radiation detector 10 can be inclined obliquely in its length direction relative to the surface of the target region Ω i by the operation control unit 90.

ステップ313で、動作制御部90は、ステップ303で放射線検出器10を対象領域Ωに接近させた後、アーム91を制御して放射線検出器10を対象領域Ωの表面に対して角度θだけ傾ける。角度θ(1≦k≦M)は、任意に定められた複数(M個)の角度のうちの1つを示す。 In step 313, the operation control unit 90, after having brought the radiation detector 10 close to the target region Ωi in step 303, controls the arm 91 to tilt the radiation detector 10 by an angle θk with respect to the surface of the target region Ωi . The angle θk (1≦k≦M) indicates one of a plurality of (M) arbitrarily determined angles.

ステップ307で、判定部40は、放射線検出器10が角度θだけ傾いた測定について計数率の分布を作成し、この計数率の分布から、3次元空間における線源の位置分布を推定する。 In step 307, the determination unit 40 creates a count rate distribution for measurements in which the radiation detector 10 is tilted at an angle θ k, and estimates the position distribution of the radiation source in three-dimensional space from this count rate distribution.

ステップ314で、判定部40は、角度θの添え字kがMに達しているか否か、すなわち全ての角度θ(1≦k≦M)に対してステップ313とステップ304からステップ307までの処理を実施したか否かを判定する。k=Mになっていなければ、ステップ313とステップ304からステップ307までの処理は、k=Mになるまで繰り返される。すなわち、放射線検出器10は、複数の角度θ(1≦k≦M)について測定する。kがMに達している(k=Mである)場合には、ステップ308の処理が実施される。 In step 314, the determination unit 40 determines whether the subscript k of the angle θ k has reached M, i.e., whether the processes of step 313 and steps 304 to 307 have been performed for all angles θ k (1≦k≦M). If k=M is not reached, the processes of step 313 and steps 304 to 307 are repeated until k=M. That is, the radiation detector 10 performs measurements for a plurality of angles θ k (1≦k≦M). If k has reached M (k=M), the process of step 308 is performed.

ステップ308で、判定部40は、放射線検出器10が傾いて測定した結果と式(1)を基に、対象領域Ωとその周辺を含む3次元空間における放射能量Aを推定する。対象領域Ωとその周辺は、ボクセル空間で表現できる。判定部40は、複数の角度θについて放射線検出器10が測定した結果と式(1)を用いて放射能量A(対象放射性物質4aの放射能量Aの上限値)を求め、求めた放射能量Aをボクセル値に与えていくことで、対象領域Ωとその周辺を含む3次元空間における放射能量Aを推定することができる。放射能量Aをボクセル値に与える方法には、任意の方法を用いることができ、例えば、逆投影法(BP法、Back projection)、フィルタ補正逆投影法(FBP法、Filtered back projection)、及び最尤推定-期待値最大化法(MLEM法、maximum likelihood-expectation maximization)を用いることができる。 In step 308, the determination unit 40 estimates the amount of radiation A in a three-dimensional space including the target region Ω i and its periphery based on the results of the tilted measurement by the radiation detector 10 and formula (1). The target region Ω i and its periphery can be expressed in a voxel space. The determination unit 40 obtains the amount of radiation A (the upper limit value of the amount of radiation A of the target radioactive material 4a) using the results of the measurement by the radiation detector 10 for a plurality of angles θ k and formula (1), and assigns the obtained amount of radiation A to the voxel values, thereby estimating the amount of radiation A in a three-dimensional space including the target region Ω i and its periphery. Any method can be used to assign the amount of radiation A to the voxel values, and for example, the back projection method (BP method), the filtered back projection method (FBP method), and the maximum likelihood-expectation maximization method (MLEM method) can be used.

図7は、本実施例による放射能測定方法において、3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定する別の方法のフローチャートの例を示す図である。図7に示すフローチャートは、図3に示すフローチャートにおいて、ステップ308からステップ310の処理の代わりに、ステップ315からステップ317の処理が加わっている。ステップ315からステップ317の処理は、ステップ311の後に実行される。以下では、図7に示すフローチャートについて、図3に示すフローチャートと異なる点を主に説明する。 Figure 7 is a diagram showing an example of a flowchart of another method for estimating the position distribution and amount of radioactivity of a radiation source in three-dimensional space in the radioactivity measurement method according to this embodiment. The flowchart shown in Figure 7 adds steps 315 to 317 instead of steps 308 to 310 in the flowchart shown in Figure 3. The steps 315 to 317 are executed after step 311. Below, the flowchart shown in Figure 7 will be explained, focusing mainly on the differences from the flowchart shown in Figure 3.

図7に示す方法では、放射線検出器10は、その長さ方向が対象領域Ωの表面に垂直な状態で、対象領域Ωの表面に平行な方向の複数の位置において、対象領域Ωに対して測定を実施して放射線を検出する。対象領域Ωに対して複数の位置で測定すると、対象領域Ωの深さ方向について測定値が変化する。この測定値の変化を利用すると、(三角測量の原理と同様にして)対象領域Ωの深さ方向の線源の分布を推定し、3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定することができる。放射線検出器10は、動作制御部90によって、対象領域Ωの表面に平行な方向の複数の位置において測定することができる。 In the method shown in Fig. 7, the radiation detector 10 detects radiation by performing measurements on the target region Ω i at multiple positions in a direction parallel to the surface of the target region Ω i with its length direction perpendicular to the surface of the target region Ω i. When measurements are performed at multiple positions on the target region Ω i , the measured values change in the depth direction of the target region Ω i . By utilizing this change in the measured values, it is possible to estimate the distribution of the radiation source in the depth direction of the target region Ω i (similar to the principle of triangulation) and estimate the position distribution and amount of radiation of the radiation source in three-dimensional space. The radiation detector 10 can perform measurements at multiple positions in a direction parallel to the surface of the target region Ω i by the operation control unit 90.

ステップ304で、放射線検出器10は、対象領域Ωに対して、対象領域Ωの表面に平行な方向の複数の位置で測定を実施する。放射線検出器10は、その長さ方向が対象領域Ωの表面に垂直な状態で、対象領域Ωの表面に平行な方向に移動して、対象領域Ωをスキャンして測定する。このとき、放射線検出器10は、対象領域Ωだけでなく、対象領域Ωの周辺の領域も測定してもよい。 In step 304, the radiation detector 10 performs measurements on the target region Ω i at a plurality of positions in a direction parallel to the surface of the target region Ω i . The radiation detector 10 moves in a direction parallel to the surface of the target region Ω i with its length direction perpendicular to the surface of the target region Ω i to scan and measure the target region Ω i . At this time, the radiation detector 10 may measure not only the target region Ω i but also the region surrounding the target region Ω i .

ステップ307で、判定部40は、対象領域Ωに対する放射線検出器10の複数の位置での測定について計数率の分布を作成し、この計数率の分布から、3次元空間における線源の位置分布を推定する。 In step 307, the determination unit 40 creates a distribution of count rates for measurements at a plurality of positions of the radiation detector 10 for the target region Ω i, and estimates the position distribution of the radiation source in three-dimensional space from this count rate distribution.

ステップ315で、判定部40は、複数の位置で放射線検出器10が測定した結果と式(1)を基に、全ての対象領域Ω(1≦i≦N)に対して放射能量を推定する。全ての対象領域Ωは、ボクセル空間で表現できる。判定部40は、全ての対象領域Ωについて放射線検出器10が測定した結果と式(1)を用いて放射能量A(対象放射性物質4aの放射能量Aの上限値)を求め、求めた放射能量Aをボクセル値に与えていくことで、全ての対象領域Ωの3次元空間における放射能量Aを推定することができる。放射能量Aをボクセル値に与える方法には、任意の方法を用いることができ、例えば、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、及び最尤推定-期待値最大化法を用いることができる。 In step 315, the determination unit 40 estimates the amount of radioactivity for all target regions Ω i (1≦i≦N) based on the results of measurements by the radiation detector 10 at a plurality of positions and formula (1). All target regions Ω i can be expressed in a voxel space. The determination unit 40 obtains the amount of radioactivity A (the upper limit value of the amount of radioactivity A of the target radioactive material 4a) for all target regions Ω i using the results of measurements by the radiation detector 10 and formula (1), and assigns the obtained amount of radioactivity A to the voxel values, thereby estimating the amount of radioactivity A in the three-dimensional space of all target regions Ω i . Any method can be used to assign the amount of radioactivity A to the voxel values, and for example, the back projection method, the filtered back projection method, and the maximum likelihood estimation-expectation maximization method can be used.

ステップ316で、判定部40は、全ての対象領域Ωのうち、ステップ315で推定した放射能量Aが予め定められた規定量未満である対象領域Ωを求める。 In step 316, the determination unit 40 finds, from among all the target regions Ω i , a target region Ω i in which the amount of radioactivity A estimated in step 315 is less than a predetermined specified amount.

ステップ317で、ユーザーは、ステップ316で求められた対象領域Ωに対して、予め定められた作業を実行する。ステップ316で求められた対象領域Ωは、放射能量Aが規定量未満である領域である。 In step 317, the user performs a predetermined operation on the target region Ω i obtained in step 316. The target region Ω i obtained in step 316 is a region in which the amount of radioactivity A is less than a specified amount.

図6のフローチャートに示す方法では、放射線検出器10は、その長さ方向が対象領域Ωの表面に対して角度θで傾き、複数の角度θ(1≦k≦M)について対象領域Ωを測定する。図7のフローチャートに示す方法では、放射線検出器10は、対象領域Ωの表面に平行な方向の複数の位置において対象領域Ωを測定する。図3のフローチャートに示す方法では、放射線検出器10の長さ方向に平行な方向(すなわち、測定物体2の深さ方向)における線源の位置や放射能量は、推定するのが困難である。図6と図7のフローチャートに示す方法では、3次元空間における線源の位置分布と放射能量を推定できるという利点がある。 In the method shown in the flowchart of Fig. 6, the radiation detector 10 has its length direction inclined at an angle θk with respect to the surface of the target region Ωi , and measures the target region Ωi at a plurality of angles θk (1≦k≦M). In the method shown in the flowchart of Fig. 7, the radiation detector 10 measures the target region Ωi at a plurality of positions in a direction parallel to the surface of the target region Ωi . In the method shown in the flowchart of Fig. 3, it is difficult to estimate the position and amount of radiation of the radiation source in a direction parallel to the length direction of the radiation detector 10 (i.e., the depth direction of the measurement object 2). The methods shown in the flowcharts of Fig. 6 and Fig. 7 have the advantage that the position distribution and amount of radiation of the radiation source in a three-dimensional space can be estimated.

図6のフローチャートに示す方法では、さらに、放射線検出器10が接近している対象領域Ωでは、より高精度に放射能量の分布を推定できるという利点がある。図7のフローチャートに示す方法では、図6のフローチャートに示す方法に比べると、放射線検出器10を角度θだけ傾けるプロセス(図6のステップ313)を省略できるという利点がある。 The method shown in the flowchart of Fig. 6 further has the advantage that it is possible to estimate the distribution of radioactivity with higher accuracy in the target region Ωi to which the radiation detector 10 is approaching. The method shown in the flowchart of Fig. 7 has the advantage, compared to the method shown in the flowchart of Fig. 6, that it is possible to omit the process of tilting the radiation detector 10 by an angle θk (step 313 in Fig. 6).

本実施例による放射能測定装置は、任意の放射性物質の検出や放射能測定に用いることができ、例えば、核燃料の検出や放射能測定に用いることができる。また、本実施例による放射能測定装置は、放射線検出器10を複数備えると、放射線検出器10をX線CT用の放射線検出器として使用することができる。複数の放射線検出器が、本実施例による放射能測定装置の放射線検出器10であり、X線CTに備えられる放射線検出器であると、コリメータを用いずに、放射線検出器10に対して垂直に入射する放射線の成分と、放射線検出器10の内部で散乱して検出される放射線の成分を分けることができる。このため、本実施例による放射能測定装置の放射線検出器10を使用したX線CT用の放射線検出器は、コリメータを備えずに検出面積を2次元的に拡張してX線を計測できるため、高いスループットを得ることができる。 The radiation measuring device according to this embodiment can be used to detect any radioactive material or measure radioactivity, for example, to detect nuclear fuel or measure radioactivity. In addition, when the radiation measuring device according to this embodiment is provided with a plurality of radiation detectors 10, the radiation detectors 10 can be used as radiation detectors for X-ray CT. When the plurality of radiation detectors are the radiation detectors 10 of the radiation measuring device according to this embodiment and are radiation detectors provided in X-ray CT, it is possible to separate the components of radiation that are incident perpendicularly to the radiation detector 10 and the components of radiation that are scattered and detected inside the radiation detector 10 without using a collimator. Therefore, a radiation detector for X-ray CT using the radiation detectors 10 of the radiation measuring device according to this embodiment can measure X-rays by expanding the detection area two-dimensionally without a collimator, and therefore can obtain high throughput.

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications are possible. For example, the above-mentioned examples have been described in detail to clearly explain the present invention, and the present invention is not necessarily limited to an embodiment that includes all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one example with the configuration of another example. It is also possible to add the configuration of another example to the configuration of one example. It is also possible to delete part of the configuration of each example, or to add or replace other configurations.

1a、1b、1c…放射線、2…測定物体、3…対象領域、4a…対象放射性物質、4b、4c…放射性物質、10…放射線検出器、10a~10f…検出素子、20…測定信号処理部、30…データ処理部、40…判定部、50…入出力部、60…入出力装置、61…ディスプレイ、62…マウス、63…キーボード、70…物体観測装置、80…距離計、90…動作制御部、91…アーム、100…処理装置、201…シンチレータ素子、202…カバー、203…光センサ、204…光ファイバー、601…エネルギースペクトルのピーク、701…基準値、702、703…計数率の分布の広がり。 1a, 1b, 1c...radiation, 2...measurement object, 3...target area, 4a...target radioactive material, 4b, 4c...radioactive material, 10...radiation detector, 10a-10f...detection element, 20...measurement signal processing unit, 30...data processing unit, 40...determination unit, 50...input/output unit, 60...input/output device, 61...display, 62...mouse, 63...keyboard, 70...object observation device, 80...rangefinder, 90...motion control unit, 91...arm, 100...processing device, 201...scintillator element, 202...cover, 203...optical sensor, 204...optical fiber, 601...peak of energy spectrum, 701...reference value, 702, 703...spread of count rate distribution.

Claims (11)

1次元に配置された複数の検出素子を備えて放射線を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器を移動させる動作制御部と、
データ処理部と判定部を備える処理装置と、
を備え、
前記データ処理部は、
前記検出素子が検出した放射線から、前記検出素子ごとに放射線エネルギーのエネルギースペクトルを作成し、
前記エネルギースペクトルを用いて、前記放射線の種類を識別して前記放射線を放出する核種を特定し、
前記放射線の種類と前記核種を特定する前記放射線エネルギーごとに、前記検出素子についての計数率の分布を作成し、
前記判定部は、前記計数率の分布と、前記計数率の分布における分布の広がりを基に、前記放射線の線源の位置を推定する、
ことを特徴とする放射能測定装置。
a radiation detector that detects radiation and includes a plurality of detection elements that are arranged one-dimensionally;
A motion control unit that moves the radiation detector;
A processing device including a data processing unit and a determination unit;
Equipped with
The data processing unit includes:
creating an energy spectrum of radiation energy for each of the detection elements from the radiation detected by the detection elements;
Using the energy spectrum, identify the type of radiation and identify the nuclide emitting the radiation;
creating a distribution of count rates for the detection elements for each of the radiation energies that identifies the type of radiation and the nuclide;
the determination unit estimates a position of a source of the radiation based on the distribution of the count rates and a spread of the distribution of the count rates .
A radioactivity measuring device characterized by the above.
前記検出素子が並んでいる方向を長さ方向とし、前記長さ方向に沿って向かう方向を前方とすると、
前記判定部は、前記計数率の分布が最も前記前方にある前記検出素子でピークを持つと、前記線源が前記前方にあると推定する、
請求項1に記載の放射能測定装置。
If the direction in which the detection elements are arranged is defined as the length direction, and the direction along the length direction is defined as the forward direction,
the determination unit estimates that the radiation source is located in the front when the distribution of the count rate has a peak in the detection element located furthest in the front.
The radiation measuring device according to claim 1 .
前記前方の方向に垂直な方向を側方とすると、
前記判定部は、前記計数率の分布が前記放射線検出器の前記長さ方向の中央部にある前記検出素子でピークを持つと、前記線源が前記側方にあると推定する、
請求項2に記載の放射能測定装置。
If the direction perpendicular to the forward direction is defined as the lateral direction,
the determination unit estimates that the radiation source is located on the side when the distribution of the count rate has a peak in the detection element located at the center in the length direction of the radiation detector.
The radiation measuring device according to claim 2 .
前記放射線検出器は、前記動作制御部によって、前記長さ方向が測定対象とする領域である対象領域の表面に垂直になるように配置されており、
前記判定部は、前記計数率の分布が最も前記前方にある前記検出素子でピークを持つと、前記放射線検出器が前記対象領域から放出された放射線を検出したと推定する、
請求項2に記載の放射能測定装置。
The radiation detector is disposed by the operation control unit such that the length direction is perpendicular to a surface of a target area that is a measurement target area,
the determination unit estimates that the radiation detector has detected radiation emitted from the target region when the distribution of the count rate has a peak in the detection element located furthest to the front.
The radiation measuring device according to claim 2 .
前記判定部は、前記計数率の分布が前記放射線検出器の前記長さ方向の中央部にある前記検出素子でピークを持つと、前記放射線検出器が前記対象領域ではない領域から放出された放射線を検出したと推定する、
請求項4に記載の放射能測定装置。
the determination unit estimates that the radiation detector has detected radiation emitted from a region other than the target region when the distribution of the count rates has a peak in the detection element located at a center portion in the longitudinal direction of the radiation detector.
The radiation measuring device according to claim 4.
前記判定部は、前記計数率の分布における分布の広がりが予め定めた閾値より小さいと、前記放射線検出器が前記対象領域から放出された放射線を検出したと推定する、
請求項4に記載の放射能測定装置。
the determination unit infers that the radiation detector has detected radiation emitted from the target region when a spread of the distribution of the count rates is smaller than a predetermined threshold value.
The radiation measuring device according to claim 4.
前記放射線検出器は、前記長さ方向と測定対象とする領域である対象領域の表面とが斜めになる複数の角度にて、前記放射線を検出する、
請求項2に記載の放射能測定装置。
the radiation detector detects the radiation at a plurality of angles at which the length direction is inclined relative to a surface of a target area that is a measurement target area;
The radiation measuring device according to claim 2 .
前記放射線検出器は、前記長さ方向が測定対象とする領域である対象領域の表面に垂直な状態で、前記対象領域の表面に平行な方向の複数の位置において、前記放射線を検出する、
請求項2に記載の放射能測定装置。
the radiation detector detects the radiation at a plurality of positions in a direction parallel to a surface of a target region, the length direction being perpendicular to the surface of the target region that is a region to be measured;
The radiation measuring device according to claim 2 .
前記エネルギースペクトルと前記計数率の分布のうち少なくとも一方を表示する入出力装置を備える、
請求項1に記載の放射能測定装置。
an input/output device for displaying at least one of the energy spectrum and the count rate distribution;
The radiation measuring device according to claim 1 .
前記放射線検出器を複数備え、
前記放射線検出器は、X線CTに備えられる放射線検出器である、
請求項1に記載の放射能測定装置。
A plurality of the radiation detectors are provided,
The radiation detector is a radiation detector provided in an X-ray CT scanner.
The radiation measuring device according to claim 1 .
請求項1に記載の放射能測定装置を用い、
前記検出素子が並んでいる方向を長さ方向とし、
前記放射線検出器を、前記長さ方向が測定対象とする領域である対象領域の表面に垂直になるように前記対象領域に接近させて、前記放射線検出器で前記放射線を検出して、前記線源の位置を推定する、
放射能測定方法。
Using the radioactivity measuring device according to claim 1,
The direction in which the detection elements are arranged is defined as a length direction,
the radiation detector is brought close to a target region, which is a region to be measured, so that the length direction is perpendicular to a surface of the target region, and the radiation is detected by the radiation detector to estimate a position of the radiation source;
Methods for measuring radioactivity.
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