JP2014126556A - 放射線量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズが発生しても従来よりも正確に放射線量を測定できるようにする。
【解決手段】パルス識別部２０は、放射線検知部１０が放射線を検知したときに発生する放射線検知パルスの特徴と、放射線検知部１０が実際に出力した出力信号の特徴とを比較し、当該出力信号が放射線を検出したことに起因する信号であるかどうかを識別する。演算部３０は、出力信号が放射線を検出したことに起因する信号であると識別されると、当該出力信号を用いて放射線の線量を計測する。なお、放射線検知パルスの特徴に代えて、ノイズを検知したときに出力するノイズ性パルスの特徴を利用して、パルスの識別を実行してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は放射線量測定装置に関する。

従来、放射線量測定装置は、原子力発電所、放射線関連の研究所、病院等における放射線管理区域内で放射線業務に携わる作業員が主に用いるものであった。たとえば放射線管理区域内で、放射線発生装置の事故や故障による放射線漏れを検知することで、作業員は、安全な場所に退避できる。また、放射線量測定装置は、日常の業務中に作業員が被爆する放射線の吸収線量（μＳｖ）を計測することもある。しかし、東日本大震災の影響による福島第一原発事故の発生以降、放射線量測定装置は、一般的な家庭でも利用されている。たとえば、放射線量測定装置は、ホットスポットと呼ばれるような放射線量の高い地域の把握や個人的に被爆線量の管理を行うために利用されている。

放射線の検出に半導体センサーを用いることで、放射線量測定装置の小型化や省電力化が図れる。しかしその反面、放射線量測定装置に物理的な衝撃や振動が加わると、半導体センサーがノイズ信号であるノイズ性パルスを発生してしまう。これは、測定精度を低下させる原因となる。正確に放射線量を測定するためには、放射線の入射によって発生した放射線検知パルスと衝撃や振動により発生したノイズ性パルスを識別し、放射線検知パルスを測定の対象とすることが必要である。

特許文献１によれば、放射線量測定装置に半導体センサーと衝撃センサーを設け、衝撃センサーが衝撃を検知した場合に半導体センサーが出力する信号を無効とする技術が提案されている。

特許文献２によれば、一定の計測期間における放射線検知パルスの数の変化はなだらかであるといった特性に注目し、所定の計測期間を２つの期間に分割して、それぞれの期間で得られたパルス数を定数と比較することで放射線検知パルスとノイズ性のパルスを識別することが提案されている。

特開２００７−２８５９１４号公報 特許第３３０４７８５号公報

しかし、特許文献１に記載の発明では放射線量測定装置に半導体センサーに加えて衝撃センサーを設ける必要があり、放射線量測定装置が大きくなってしまう。さらに、計測中に衝撃センサー類を常時有効にしておく必要があるため、放射線量測定装置の省電力化が困難である。

また、特許文献２に記載の発明では、放射線検知パルスとノイズ性のパルスが同時に発生した場合や２つの計測期間中でそれぞれノイズ性パルスが発生した場合にノイズ性パルスも放射線検知パルスに含めてカウントしてしまうため、精度について改善の余地がある。

そこで、本発明は、従来よりも正確に放射線量を測定できるようにすることを目的とする。

本発明は、たとえば、放射線を検出する検出手段と、前記検出手段が出力する出力信号の特徴に基づいて放射線を検出したか否かを識別する識別手段とを有することを特徴とする放射線量測定装置を提供する。

また、本発明は、たとえば、放射線を検出して検出信号を出力する検出手段と、
前記検出手段が出力した出力信号の特徴と、前記検出手段が実際に放射線を検出したときに出力する放射線検出信号の特徴または前記検出手段が実際にノイズを検出したときに出力するノイズ検出信号の特徴とを比較することで、前記検出手段が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別する識別手段と、
前記識別手段により前記出力信号が放射線を検出したことに起因する信号であると識別されると、当該出力信号を用いて放射線の線量を計測する計測手段と
を有することを特徴とする放射線量測定装置を提供する。

本発明によれば、前記検出手段が出力する出力信号の特徴に基づいて放射線を検出したか否かを識別するようにしたことで、従来よりも正確に放射線を検出することができるようになる。また、本発明の別態様によれば、放射線検知パルスやノイズ性パルスの特徴と、検出したパルスの特徴を比較することで従来よりも正確に放射線検知パルスを識別できるため、放射線量を正確に測定できるようになる。

放射線量測定装置の機能を示すブロック図 比較部に適用可能な構成を示す図 信号幅検知器の動作を示す図 ピーク検出器の動作を示す図 パルスの時間幅が条件を満たさないノイズ性パルスを示す図 ピーク値が条件を満たさないノイズ性パルスを示す図 カウント部の動作を示すフローチャート 放射線検知パルスの発生回数を記憶するリングバッファを示す図 補正部の動作を示すフローチャート 推定放射線検知パルスの数を示す図 測定部の動作を示すフローチャート 計測時間と校正定数との組み合わせを記憶したテーブルの一例を示す図 第二実施形態における補正部の動作を示す図 第二実施形態における補正部の動作を示すフローチャート マイクロコンピュータシステムの一例を示すブロック図

＜第一実施形態＞
本実施形態では、放射線を検出して出力される出力信号の特徴に基づいて放射線を検出したか否かを識別するものであり、具体的には放射線を検出したときにセンサーから出力され放射線検出信号（放射線検知パルス）の特徴と、ノイズを検出したときにセンサーから出力されるノイズ検出信号（ノイズ性パルス）の特徴とには波形として明確な違いがあることに着目する。すなわち、センサーが出力した出力信号の特徴と、放射線検知パルスまたはノイズ性パルスの特徴とを比較することで、センサーが出力した出力信号が放射線に由来するものなのか、それともノイズに由来するものかを識別する。そして、放射線に由来する出力信号に基づいて線量を計測するため、従来よりも測定精度を向上できる。

図１は本発明の実施形態に係る放射線量測定装置１００に適用可能な複数の機能を示すブロック図である。放射線量測定装置１００は、放射線検知部１０、パルス識別部２０、演算部３０、および出力部４０を有している。放射線検知部１０および演算部３０は、計測期間Ｔごとに放射線量を測定する測定手段として機能する。パルス識別部２０は放射線検知部１０で発生したパルスを放射線検知パルスとノイズ性パルスに識別する識別手段として機能する。また、演算部３０は、ノイズ発生時にカウントできない放射線検知パルスの数を演算により算出して補正処理を行う補正手段としても機能する。これにより、本発明は、正確な放射線量の測定を実行する。

放射線検知部１０は、放射線センサー１１を備え、放射線を検知してパルスを発生する。放射線センサー１１は、放射線を検知すると内部で電流の変化が発生するセンサーである。放射線センサー１１は、たとえば、半導体ダイオード（フォトダイオード）等の半導体センサーなどである。また、シンチレータと半導体センサー又は光電子倍増管を組み合わせた装置（シンチレーション検出器）やガイガーミューラー計数管などであってもよい。このように、放射線検知部１０は、放射線を検出して検出信号を出力する検出手段として機能する。

パルス識別部２０は放射線検知部１０で発生したパルスを識別し、識別結果に基づき放射線検知信号（パルス）またはノイズ検知信号（パルス）を出力する。つまり、パルス識別部２０は、放射線検知部１０が出力した出力信号の特徴と、放射線検知部１０が実際に放射線を検出したときに出力する放射線検出信号の特徴または放射線検知部１０が実際にノイズを検出したときに出力するノイズ検出信号の特徴とを比較することで、放射線検知部１０が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別する識別手段として機能する。すなわち、放射線検知部１０が出力した出力信号の特徴が放射線検出信号の特徴に近ければ、出力信号は放射線に由来すると考えられる。また、放射線検知部１０が出力した出力信号の特徴がノイズ検出信号の特徴に近ければ、出力信号はノイズに由来すると考えられる。反対に、放射線検知部１０が出力した出力信号の特徴が放射線検出信号の特徴に近くなければ、出力信号はノイズに由来すると考えられる。また、放射線検知部１０が出力した出力信号の特徴がノイズ検出信号の特徴に近くなければ、出力信号は放射線に由来すると考えられる。このように出力信号の特徴を分析すれば、出力信号が放射線に由来するものなのか、それともノイズに由来するものであるのかを判別できる。パルス識別部２０は、パルスの特徴を比較する比較部２１と、比較結果に応じた検知信号を送信する信号送信部２２とを有している。

図２は比較部２１に適用可能な構成を示した図である。放射線検知部１０から入力されたパルス（信号Ａ）は増幅器２１１によって電圧に変換され増幅される。信号幅検知器２１２は入力されたパルスの時間幅（パルスの継続時間またはパルス幅）ｗ１を計測する。つまり、信号幅検知器２１２は、放射線検知部１０が出力したパルス状の出力信号のパルス幅を測定するパルス幅測定手段として機能する。

図３はパルス幅の測定原理を示す図である。図３が示すように、信号幅検知器２１２は、パルス状の信号Ａの振幅を基準電圧Ｖｒｅｆと比較することで、信号Ａの立ち上がりと立下りを検出する。信号幅検知器２１２は、立ち上がりを検出すると割り込み処理によってタイマーを起動して時間計測を開始する。また、信号幅検知器２１２は、立ち下がりを検出すると割り込み処理によってタイマーを停止して時間計測を終了する。これにより、信号Ａの時間幅ｗ１が計測される。信号幅検知器２１２は、時間幅ｗ１と所定の閾値時間ｗ０とを比較する。閾値時間ｗ０は、たとえば、放射線センサー１１に実際に放射線が入射したときに発生するパルスの時間幅である。放射線センサーの製品個体ごとに放射線が入射したときのパルスは異なる。そこで、閾値時間ｗ０として、放射線センサーごとに校正された値を設定すると、さらに線量の測定精度が向上しよう。一般的に放射線センサー１１として半導体センサーを利用した場合における衝撃ノイズを例にすると、ノイズ性パルスの時間幅は放射線検知パルスの時間幅と比較して大きく伸びる。したがって、放射線センサー１１が放射線を検知した場合、測定された時間幅ｗ１は閾値時間ｗ０以下となる（ｗ１ ＝＜ ｗ０）。このときに、信号幅検知器２１２は信号Ｂを出力する。一方で、放射線センサー１１がノイズを検知した場合、測定された時間幅ｗ１は閾値時間ｗ０を超える（ｗ０ ＜ ｗ１）。よって、信号幅検知器２１２は信号Ｂを出力しない。このように、信号幅検知器２１２は、パルス幅測定手段により測定されたパルス幅と所定のパルス幅閾値とを比較するパルス幅比較手段としても機能する。さらに、
図４はパルスの特徴の一つであるピーク値を説明する図である。一般に、放射線検知パルスの振幅のピーク値は一定の範囲内に収まる。よって、ピーク値が一定の範囲内に収まっていれば、そのパルスを放射線検知パルスと判別できる。

図４が示すように、ピーク検出器２１３は信号Ａのピーク値ＰＡを検知し、ピーク値ＰＡを所定の上限閾値ＰＵおよび下限閾値ＰＬと比較する。ピーク値ＰＡが上限閾値ＰＵ未満であり、かつ、下限閾値ＰＬを超えていれば（つまり、ＰＬ＜ＰＡ＜ＰＵ）、信号Ａは放射線検知パルスである。よって、ピーク検出器２１３は、放射線に由来したパルスを検知したことを意味する信号Ｃを出力する。ピーク値ＰＡが上限閾値ＰＵ未満でない場合（ＰＵ＝＜ＰＡ）、すなわち、ピーク値ＰＡが上限閾値ＰＵ以上であれば、信号Ａはノイズ性パルスである。同様に、ピーク値ＰＡが下限閾値ＰＬを超えていない場合（ＰＡ＝＜ＰＬ）、すなわち、ピーク値ＰＡが下限閾値ＰＬ以下である場合も、信号Ａはノイズ性パルスである。よって、ピーク検出器２１３は、放射線に由来したパルスを検知したことを意味する信号Ｃを出力しない。

なお、放射線センサー１１の製品個体ごとに放射線を検知したときのパルスのピーク値が取り得る範囲は異なることがある。そこで、上限閾値ＰＵおよび下限閾値ＰＬとして、放射線センサー１１の製品個体ごとに校正された値を設定することで、ノイズの検知精度が向上するため、線量の測定精度も向上しよう。

このように、ピーク検出器２１３は、放射線検知部１０が出力したパルス状の出力信号のピーク値を測定するピーク値測定手段と、ピーク値測定手段により測定されたピーク値と所定のピーク値閾値とを比較するピーク値比較手段として機能する。

図１に示した信号送信部２２は、比較部２１が出力する信号Ｂ、信号Ｃに基づき、放射線センサー１１にて発生したパルス（信号Ａ）が放射線の入射に由来する放射線検知パルスであるのか、それともノイズ性パルスであるのかを最終的に示す信号（パルス）を演算部３０に出力する。つまり、信号送信部２２は、パルス幅の比較結果に基づいて放射線検知部１０が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別してもよい。また、信号送信部２２は、ピーク値の比較結果に基づいて放射線検知部１０が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別してもよい。さらには、信号送信部２２は、パルス幅の比較結果およびピーク値の比較結果に基づいて放射線検知部１０が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別してもよい。

たとえば、放射線センサー１１からの信号Ａに変化があった場合に、信号幅検知器２１２の信号Ｂおよびピーク検出器２１３の信号Ｃの双方が出力されているときは、放射線センサー１１が放射線を検知している。よって、信号送信部２２は放射線検知パルス（信号Ｄ）を出力する。一方で、信号Ａに変化があった場合に、信号幅検知器２１２の信号Ｂおよびピーク検出器２１３の信号Ｃのいずれか、またはその両方が出力されていない場合は放射線センサー１１がノイズを検知している。よって、信号送信部２２はノイズ性パルス（信号Ｅ）を出力する。

図５および図６は、放射線センサー１１が出力するパルスの一例を示している。図５に見られるようなパルスのピーク値ＰＡは上限閾値ＰＵ未満であり、かつ、下限閾値ＰＬを超えているため、放射線に由来したパルスの条件を満たしている。しかし、パルスの時間幅Ｗ１が閾値時間Ｗ０よりも長いため、放射線に由来したパルスの条件を満たしていない。よって、ピーク値とパルス幅との総合的な判断から、当該パルスがノイズ性パルスと判断される。図６に見られるようなパルスの時間幅Ｗ１は放射線に由来したパルスの条件を満たしている。しかし、当該パルスのピーク値ＰＡが条件を満たしていない。よって、ピーク値とパルス幅との総合的な判断から、当該パルスはノイズ性パルスと判断される。

ここでは、より正確性を期すために、ピーク値とパルス幅との総合的な判断を実行しているが、ピーク値だけで識別処理を実行してもよいし、パルス幅だけで識別処理を実行してもよい。

図１に示した演算部３０は、パルス識別部２０により出力信号が放射線を検出したことに起因する信号であると識別されると、当該出力信号を用いて放射線の線量を計測する計測手段として機能する。演算部３０は、カウント部３１、補正部３２および測定部３３を有している。カウント部３１は、放射線検知パルスの発生を一定時間ごとにカウントしてバッファに記憶させるユニットである。補正部３２は、ノイズが発生している期間に計測された放射線検知パルスの数または線量を補正する補正手段として機能する。測定部３３は、放射線センサー１１が出力した信号Ａが放射線を検出したことに起因する信号であるとパルス識別部２０によって識別されると、当該出力信号を用いて放射線の線量を計測する計測手段として機能する。

図７は、演算部３０のカウント部３１の動作を示すフローチャートである。

Ｓ７０１で、カウント部３１は、放射線検知パルスが検出されたことを示す信号Ｄが信号送信部２２から出力されているかどうかを判定する。信号Ｄを確認するとＳ７０２に進み、信号Ｄを確認できなければＳ７０１にとどまる。カウント部３１の動作をマイクロコンピュータ等によって実現している場合、信号Ｄの受信時に割込処理を発生させることによって以降の処理に進んでもよい。

Ｓ７０２で、カウント部３１は、放射線検知パルスの発生回数を記憶する記憶領域であるバッファを示すポインターＰを読み出す。

図８は、放射線検知パルスの発生回数を記憶するバッファの一例を示す図である。ここでは、Ｎ個の格納領域を有するリングバッファ８００について説明する。カウント部３１は、放射線検知パルスの発生回数をサンプル時間Ｓごとに記録する、すなわち、カウント部３１は、図８のようなリングバッファ８００へ発生回数を記憶する。このように、発生回数は、サンプル時間Ｓの間に検知された放射線検知パルスの数である。カウント部３１は、リングバッファ８００に加えてタイマーを備える。カウント部３１は、タイマーによってサンプル時間Ｓを計測する。そして、カウント部３１は、所定のサンプル時間ＳごとにポインターＰを１つずつインクリメントする。

リングバッファ８００を一般的な整数型の変数による配列としてもよい。この場合、ポインターＰは配列の各要素を示す。１回の放射線量の計測にかかる計測時間をＴとする。この場合、要素の数Ｎは、Ｔ ／ Ｓとなる。たとえば、１回の放射線量の計測時間（放射線量の算出のために必要な時間）を６０秒とし、１秒ごとに放射線検知パルスの発生回数を記録すると仮定する。すなわち、Ｔ＝６０秒であり、Ｓ＝１秒であるため、リングバッファ８００は、６０個の要素を持つ配列となる。

Ｓ７０３で、カウント部３１は、読み出したポインターＰによって示されたバッファに記憶されている数値Ｉ_Ｐを読み出し、数値Ｉ_Ｐをインクリメントして、上書きする。その後、Ｓ７０１に戻り、カウント部３１は、Ｓ７０１からＳ７０３の各処理を繰り返す。

図９は、演算部３０の補正部３２の動作を示すフローチャートである。

Ｓ９０１で、補正部３２は、ノイズ性パルスを検知したことを示す信号Ｅが信号送信部２２から出力されているかどうかを判定する。信号Ｅを認識できなければＳ９０１にとどまり、信号Ｅを確認できればＳ９０２に進む。

Ｓ９０２で、補正部３２は、放射線検知パルスの発生回数を記憶する記憶領域であるバッファを示しているポインターＰを読み出す。

Ｓ９０３で、補正部３２は、ノイズ性パルスの継続時間Ｎを計測する。このノイズ性パルスの継続時間Ｎの計測方法としては、たとえば、パルス識別部２０の比較部２１での信号幅検知器２１２における入力されたパルスの時間幅Ｗ１を計測する方法と同様の方法を適用することで実現できる。あるいは、時間幅Ｗ１をそのまま継続時間Ｎとして採用してもよい。

Ｓ９０４で、補正部３２は、ノイズ性パルスの継続時間Ｎの間に発生したと想定される放射線検知パルスの発生回数（カウント回数）を擬似的に算出する。ここで、衝撃ノイズ等のノイズが検知されている期間とノイズが検知されていない期間において、放射線センサー１１へ放射線が入射する回数に急激な変化がないといった特性に着目する。これによって、ノイズが検知されている期間における放射線検知パルスの発生回数は、ノイズが検知されている期間（ノイズ検知期間）に隣接したノイズが検知されていない期間（ノイズ非検知期間）における放射線検知パルスの発生回数から近似的に求められる。たとえば、ノイズ非検知期間は、ノイズ検知期間の直前のノイズ非検知期間や、ノイズ検知期間の直後のノイズ非検知期間である。補正に使用するノイズ非検知期間は、１つであってもよいし、複数であってもよい。

ノイズ検知期間に発生したと想定される放射線検知パルスの回数を最も高速に算出できる方法は、ノイズ検知期間の直前または直後のノイズ非検知期間に計測された放射線検知パルスの数を用いて補完する方法であろう。

図１０は、放射線検知パルスの発生回数を補完する方法の一例を示す図である。たとえば、サンプル時間Ｓが１秒であり、ノイズ性パルスの継続時間Ｎが２秒であったと仮定する。この場合、ノイズが発生する直前の２秒間における放射線検知パルスの数は、ポインターＰ−２が示すバッファに記憶されている値Ｉ_Ｐ−２である"３"と、ポインターＰ−１が示すバッファに記憶されている値Ｉ_Ｐ−１である"３"とを足して得られる"６"となる。補正部３２は、これをノイズ性パルスの継続時間Ｎに発生したと推定される放射線検知パルスの発生回数とする。同様に、補正部３２は、ノイズが発生している期間の直後に位置するノイズ非検知期間であって、継続時間Ｎと同じ長さの期間において計測された放射線検知パルスの数を用いてもよい。すなわち、補正部３２は、ポインターＰ＋２およびＰ＋３が示す各バッファに記憶されている値を加算して補完してもよい。また、補正部３２は、ポインターＰ−１およびＰ＋２が示す各バッファに記憶されている値を加算して補完してもよい。また、線形補間を実行してもよい。補正部３２は、ポインターＰ−２、Ｐ−１、Ｐ＋２およびＰ＋３が示す各バッファに記憶されている値を加算し、その平均値を求めてもよい。

また、補正部３２は、ノイズが発生した時間とすることができるポインターＰに対応した期間の直前の期間を示すポインターＰ−１が示すバッファに記憶されている値Ｉ_Ｐ−１を用いてポインターＰの期間に対応した回数を算出してもよい。この場合は、ノイズ性パルスの継続時間Ｎにおいて、サンプル時間ＳごとにＩ_Ｐ−１回の放射線検知パルスが生成されたと推定される。よって、継続時間Ｎに発生したと推定される放射線検知パルスの回数は次式により算出される。

Ｎ ＊ Ｉ_Ｐ−１ ／ Ｓ
たとえば、図１０において示した事例においてこの推定方法を適用してみる。サンプル時間Ｓは１秒であり、ノイズ性パルスの継続時間Ｎは２秒である。ポインターＰ−１が示すバッファに記憶されている値Ｉ_Ｐ−１は"３"である。よって、上記の式にこれらの数値を代入すると、推定回数は６回となる。同様にノイズが検知されている期間の直後の期間における放射線検知パルスの回数を用いて算出してもよい。

また、サンプル時間Ｓが短く設定されている場合等においてより精度を高めるためには、たとえば、複数のポインターＰ−１、Ｐ−２、Ｐ−３等を用いて、それぞれのポインターが示す各バッファに記憶されている値である、すなわちＩ_Ｐ−１、Ｉ_Ｐ−２、Ｉ_Ｐ−３を読み出してそれらを平均した値を用いてもよい。これによってノイズが発生する直前のノイズが検知されていない期間を広げて算出することができる。ただし、サンプル時間Ｓが長く設定されている場合においては、ノイズが検知されている期間からポインターをデクリメントするごとに時間的に離れた時点における発生回数が含まれてしまう。よって、精度を保つには適切な時間範囲に収まるように補正に用いる期間を設定する必要がある。同様にノイズが検知されている期間の直後の期間における発生回数を用いて推定する場合も、その時間範囲を広げた期間における値を算出に用いるものであってもよい。この場合は、複数のポインターＰ＋２、Ｐ＋３、Ｐ＋４が使用されてもよい。

Ｓ９０５で、補正部３２は、ノイズを検知した時点であるポインターＰの示すバッファへ、推定した放射線検知パルスの発生回数（推定放射線検知パルスの数）を書き込む。このときにノイズ性パルスの継続時間Ｎがサンプル時間Ｓより短い場合には、ポインターＰの示すバッファにノイズが発生するまでの期間中に発生した放射線検知パルスの数が既に記憶されていることもあるだろう。この場合、補正部３２は、放射線防御の安全の立場から安全側の誤差とするためにその数値に推定放射線検知パルスの数を累積加算してもよい。

図１０に示したようにノイズ性パルスの継続時間Ｎがサンプル時間Ｓ内に収まらない場合は、放射線検知パルスが記憶されないバッファが複数に及ぶことになる。補正部３２は、推定された放射線検知パルスの発生回数をそれらのバッファの数で割った平均値を求めることによって均等に分配し、それぞれのバッファへ記憶してもよい。図１０に示した事例では、継続時間Ｎに対応したバッファは２つであるため、それぞれ推定値である"６"を"２"で除算して、"３"がそれぞれに格納される。

図１１は、演算部３０の測定部３３の動作を示すフローチャートである。

Ｓ１１０１で、測定部３３は、初期設定としてバッファや変数の初期化、計測期間Ｔを計測するためのタイマーのセットなどを実行する。タイマーに代えてカウンタが採用されてもよい。

Ｓ１１０２で、測定部３３は、タイマーにより計測された経過時間ｔを取得し、計測期間Ｔが経過したかどうかを判定する。たとえば、１回の放射線量の測定にかかる計測期間Ｔが６０秒である場合、測定部３３は、計測期間Ｔが経過した後に次の測定を行うこととなる。測定部３３は、つまり、放射線の検知を開始してからの経過時間ｔが計測期間Ｔを超えたかどうかを判定する。計測期間Ｔを単位として、放射線検知部１０は放射線を検知し、カウント部３１が放射線検知パルスの数を累積する。放射線量の算出は、計測期間Ｔごとに実行される。つまり、計測期間Ｔは、放射線量測定のための処理を実行する時間間隔となる。なお、経過時間ｔが計測期間Ｔを超えるまでは、測定部３３のうち放射線量の演算に関与する線量計測部の動作を停止していてもよい。これは、できるだけ消費電力を削減するためである。測定部３３が備えているカウンタまたはタイマーは、カウント部３１にてサンプル時間Ｓの計測に用いているものと共通であってもよい。測定部３３はこれらを用いて、放射線の検知を開始してからの経過時間ｔ（放射線量の演算に関与する線量演算部が停止してからの経過時間ｔ）を計時している。測定部３３は、経過時間ｔが計測期間Ｔを超えたか否かを監視しており、経過時間ｔが計測期間Ｔを超えると、Ｓ１１０３に進む。ところで、ポインターＰはリングバッファ８００の記憶領域（要素）を指し示すものである。そのため、ポインターＰは、サンプル時間Ｓごとにインクリメントされ、計測期間Ｔ経過後にバッファの先頭を示すことになる。したがって、測定部３３は、ポインターＰがバッファの先頭を指すように初期化されるタイミングを監視することによって、計測期間Ｔの経過を認識してもよい。

Ｓ１１０３で、測定部３３は、カウント部３１によって記憶されている放射線検知パルスの数ｋを読み出す。カウント部３１には、図８に示したリングバッファ８００における各要素に記憶されている数値を累積加算した値、すなわち、放射線検知パルスの数ｋが記憶されている。測定部３３は、読み出したパルス数ｋをバッファ変数Ｋに代入する。

Ｓ１１０４で、測定部３３は、計測期間Ｔの間に検知された放射線の検知回数（パルス数）を示すバッファ変数Ｋに所定の校正定数を乗算して放射線量を求める。放射線量は、空間線量（ｎＧｙ）であってもよいし、吸収線量（μＳｖ）であってもよい。校正定数としては、たとえば、放射線センサー１１の構成に応じた校正定数Ｘと、計測期間Ｔに応じた校正定数Ｙがある。放射線センサー１１の構成は設計段階で確定するため、校正定数Ｘは測定部３３が備えるＲＯＭなどに格納されている。なお、計測期間Ｔは一定であっても動的に変化させてもよい。計測期間Ｔが一定である場合には、校正定数Ｘと同様に校正定数Ｙは測定部３３のＲＯＭなどに格納される。計測期間Ｔを変化させる場合は、校正定数Ｙも動的に変化する。計測期間Ｔに対応した校正定数Ｙを求める方法は数式を用いてもよいし、図１２に示したようなテーブル１２００を使用してもよい。テーブル１２００には、すべての組み合わせの計測期間Ｔと校正定数Ｙとが登録されていなくてもよい。この場合、線形補間により、登録されていない校正定数Ｙを算出してもよい。測定部３３の線量演算部は、次式を用いて放射線量を求め、バッファ変数Ｒに代入する。

Ｒ ＝ Ｋ ・ Ｘ ・ Ｙ
Ｓ１１０５で、測定部３３は、算出した放射線量を示すバッファ変数Ｒの内容を出力部４０に出力するための出力命令を発行し、出力部４０の表示通知部４１に放射線量を出力させる。出力部４０は、出力命令にしたがって、測定した放射線量を表示したり、警告音を出力したりする。表示通知部４１は、放射線量を表示する表示装置であり、たとえば、液晶ディスプレイや自発光式ディスプレイである。音声通知部４２は、演算部３０における測定部３３によって求められた放射線量と所定の閾値を比較し、放射線量が所定の閾値を超えているときに、ユーザーに音声による警告を出力してもよい。音声通知部４２は、ブザー等の音声発生装置であってもよい。表示通知部４１は、出力命令を受信すると、放射線量を示すバッファ変数Ｒを読み出して、放射線量を表示する。音声通知部４２は、出力命令を受信すると、放射線量を示すバッファ変数Ｒと予め与えられている閾値Ｚを比較し、バッファ変数Ｒが閾値Ｚを超えていた場合は、警告音ないし警告音声を出力する。超えていない場合、音声通知部４２は、警告音ないし警告音声を出力しない。なお、閾値Ｚは、出力部４０のＲＯＭまたは演算部３０のＲＯＭなどに記憶されている。

＜第二実施形態＞
第一実施形態における補正部３２は、ノイズが検知されている期間における放射線検知パルスの数をノイズが検知されている期間の直前や直後のノイズが検知されていない期間における放射線検知パルスの数を用いて推定していた。一方でノイズが検知されている時間Ｎを放射線量の計測期間Ｔに含めず、補正処理によってその分の時間Ｎだけ追加で測定することにより、ノイズが検知されている時間における放射線量を補うことも可能である。

図１３（Ａ）は、第一実施形態の測定方法を説明する図である。図１３（Ｂ）は、第二実施形態の測定方法を説明する図である。図１３（Ａ）が示すように、計測期間Ｔのうちノイズ継続時間Ｎについてはノイズ検知パルスの発生回数が累積されない。そのため、第一実施形態では、ノイズ継続時間Ｎに発生した放射線検知パルスの数を推定する必要があった。一方で、第二実施形態は、図１３（Ｂ）が示すように、計測期間Ｔをノイズ継続時間Ｎだけ延長することで、線量を測定することを特徴としている。

図１４は第二実施形態に係る補正部３２に適用可能な動作を示すフローチャートである。ここでは、サンプル時間Ｓごとの測定中にノイズが発生した場合乃至は発生している場合において、そのサンプル時間Ｓについては測定結果を累積しないものとする。

Ｓ１４０１で、補正部３２は、パルス識別部２０がノイズ性パルス（信号Ｅ）を発信しているかどうかを判定する。なお、Ｓ１４０１は、カウント部３１の動作であるＳ７０１と同様の方法で処理を進めることができる。パルス識別部２０がノイズ性パルス（信号Ｅ）を発信していれば、Ｓ１４０２で、補正部３２は、放射線検知パルスの発生回数を記憶するバッファを示しているポインターＰを読み出す。

Ｓ１４０３で、補正部３２は、バッファのポインターＰのインクリメントを１回中止させる。ポインターＰは、タイマーによってサンプル時間Ｓごとに１つずつインクリメントされる。よって、バッファのポインターＰのインクリメントを１回中止することで、実質的に、サンプル時間Ｓだけ計測期間Ｔが延長されることになる。

Ｓ１４０４で、補正部３２は、ポインターＰが示すバッファの内容を初期化する。

これらの処理によって、ノイズを検知している限りにおいてポインターＰはインクリメントされないことになる。したがって、ノイズが検知されなくなった後に測定された放射線検知パルスの数が、ポインターＰが示すバッファに書き込まれる。つまり、ノイズが発生した時点における放射線検知パルスの数の記憶先であるバッファに対して、ノイズが発生しなくなった時点における放射線検知パルスの数が上書きされる。このようにして、ノイズが発生している期間における放射線検知パルスの数の記憶処理がスキップされることになる。また、ノイズが検知されている時間に測定されたデータを格納するためのバッファを予め用意しておく必要もない。つまり、第二実施形態も第一実施形態と同様に、計測期間Ｔの期間内に測定されたデータを格納するためのバッファを用意しておくだけで、十分である。もちろん、ノイズの発生期間（継続時間Ｎ）を予め想定し、その分だけ多くバッファを用意しておいてもよい。ただし、この場合は、ノイズが発生していたときにデータを格納したバッファを特定し、そのバッファに格納されているデータを線量の測定からは除外する処理が必要となる。

第二実施形態においては、ノイズが発生している期間（継続時間Ｎ）の分だけ余計に測定を行って放射線量を算出する必要がある。つまり、図１３（Ｂ）に示したように計測期間Ｔを時間Ｎだけ延長して測定する必要がある（あるいは、計測期間Ｔから時間Ｎを差し引いた時間に対する校正定数Ｙを動的に求めることによって、計測期間Ｔを延長せずに、計測期間Ｔの経過時に放射線量を算出してもよい）。

測定部３３は、ポインターＰがバッファの先頭に初期化されるタイミングを監視する。ポインターＰがバッファの先頭に初期化されるタイミングが到来すると、測定部３３は、放射線量の算出処理へ進む。このようにすれば、簡潔な処理を達成できる。ノイズの検知時はポインターＰがインクリメントされずに時間が経過する。よって、ポインターＰがバッファの先頭に初期化されるタイミングは、計測期間Ｔとノイズ検知時間Ｎが経過した時間を意味する。よって、ポインターＰがバッファの先頭に初期化されるタイミングを監視することは、結果的に、計測期間Ｔを時間Ｎだけ延長すること同義である。もちろん、測定部３３は、ノイズが発生している時間Ｎを計測し、計測期間Ｔと時間Ｎとの和の時間が経過した後に放射線量の算出を行うようにしてもよい。その場合は、信号幅検知器２１２における動作と同様の方法でノイズ性パルスＥの時間幅を計測して累積することで時間Ｎを求めることができる。

＜第三実施形態＞
本実施形態の上述した機能は、センサーや論理回路により実現できるため、とりわけ論理回路で実現可能な部分をＣＰＵによって実現してもよい。

図１５は、一般的なマイクロコンピュータシステムのブロック図である。ＣＰＵ５０は、各部を統括的に制御したり、必要な演算処理を実行したりする。ＲＯＭ５１は制御プログラムなどを記憶する記憶部である。ＲＡＭ５２は、ワークメモリであり、各種の変数やフラグなどを記憶する記憶部である。入力装置５３はキーボードやスイッチ、タッチパネルなどである。表示装置５４は放射線量などのデータを表示する。音声出力装置５５は、警告音を出力するブザーや、音声を出力する音声出力回路およびスピーカーなどである。

ＣＰＵ５０は、制御プログラムを実行することで、上述した機能のうち論理回路で実行可能な機能を実現する。たとえば、ＣＰＵ５０は、演算部３０の論理演算を実行する部分を実現する。ＣＰＵ５０が実行する制御プログラムに含まれている手順は図７や図９や図１１や図１４に示したとおりである。

ところで、放射線量測定装置１００は、外部にある情報処理装置（コンピュータ）と通信する通信部を備えていてもよい。これにより、放射線量測定装置１００は、放射線量の情報をコンピュータに送信できる。また、放射線量測定装置１００は、バッテリーでバックアップされるメモリや、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ（登録商標）に被爆線量の累積値を記憶してもよい。これにより、放射線量測定装置１００は、継続的に放射線量の累積加算を行って被爆線量を継続的に管理してもよい。

なお、ノイズの検知精度をさらに向上させるために、放射線センサー１１における放射線検知を妨げる外来電波や振動衝撃等のノイズを検知する衝撃センサー、振動センサー、電磁センサー等のノイズセンサー５６が設けられてもよい。ノイズセンサー５６を利用してＣＰＵ５０は、ノイズが発生しているかどうかを判断し、信号Ｄや信号Ｅを生成してもよい。ノイズセンサー５６は、パルス識別部２０に代えて使用されてもよいし、パルス識別部２０とともに使用されてもよい。ノイズセンサー５６とパルス識別部２０との両方を用いるときは、それぞれから出力される信号の論理和または論理積を演算部３０に出力してもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、放射線検知パルスやノイズ性パルスの特徴と、検出したパルスの特徴とを比較することで、従来よりも正確に放射線検知パルスを識別できるため、放射線量を正確に測定できるようになる。たとえば、放射線検知パルスやノイズ性パルスの特徴として、パルス幅（パルス継続時間）やパルスのピーク値を採用してもよい。たとえば、パルス識別部２０は、パルス幅と所定のパルス幅閾値とを比較し、比較結果に基づいて放射線検知部１０が出力した信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別してもよい。同様に、パルス識別部２０は、パルス状の出力信号のピーク値と所定のピーク値閾値とを比較し、比較結果に基づいて放射線検知部１０が出力した信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別してもよい。さらに、パルス識別部２０は、パルス幅の比較結果およびピーク値の比較結果に基づいて、放射線検知部１０が出力した信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別してもよい。パルス幅またはピーク値のいずれか単独でノイズの識別を実行すれば、パルス識別部２０の構成を簡単にすることができる。一方で、パルス幅およびピーク値の双方を用いてノイズの識別を実行すれば、識別精度が向上するだろう。

本実施形態によれば、補正部３２はノイズが発生している期間に計測された線量を補正することで、線量の測定精度を向上させている。たとえば、補正部３２は、ノイズが発生している期間に計測された線量を、ノイズが発生していない期間において計測された線量を用いて補正してもよい。また、補正部３２は、イズが発生している期間に計測された線量を、当該ノイズが発生している期間に隣接したノイズが発生していない期間において計測された線量を用いて補正してもよい。とりわけ、ノイズが発生している期間とその隣接期間とでは計測結果がある程度相関性があることが経験的にわかっている。よって、ノイズが発生している期間の線量を隣接期間の線量から求めることで、ノイズが発生している期間の線量を精度よく推定できるようになる。

第二実施形態で説明したように、所定の計測期間Ｔごとに計測された線量のうちノイズが発生していた期間（ノイズ継続時間Ｎ）に計測された線量を除外するともに、当該ノイズ継続時間Ｎと同じ長さだけ計測期間Ｔを延長して計測を実行してもよい。この場合、測定開始から測定終了までの時間が多少伸びてしまうものの、測定精度を向上させることができる。

Claims (9)

1. 放射線を検出する検出手段と、
   前記検出手段が出力する出力信号の特徴に基づいて放射線を検出したか否かを識別する識別手段と
   を有することを特徴とする放射線量測定装置。
2. 放射線を検出して検出信号を出力する検出手段と、
   前記検出手段が出力した出力信号の特徴と、前記検出手段が実際に放射線を検出したときに出力する放射線検出信号の特徴または前記検出手段が実際にノイズを検出したときに出力するノイズ検出信号の特徴とを比較することで、前記検出手段が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別する識別手段と、
   前記識別手段により前記出力信号が放射線を検出したことに起因する信号であると識別されると、当該出力信号を用いて放射線の線量を計測する計測手段と
   を有することを特徴とする放射線量測定装置。
3. 前記識別手段は、
   前記検出手段が出力したパルス状の出力信号のパルス幅を測定するパルス幅測定手段と、
   前記パルス幅測定手段により測定されたパルス幅と所定のパルス幅閾値とを比較するパルス幅比較手段と、
   を有し、
   前記識別手段は、前記パルス幅比較手段の比較結果に基づいて前記検出手段が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別することを特徴とする請求項２に記載の放射線量測定装置。
4. 前記識別手段は、
   前記検出手段が出力したパルス状の出力信号のピーク値を測定するピーク値測定手段と、
   前記ピーク値測定手段により測定されたピーク値と所定のピーク値閾値とを比較するピーク値比較手段と、
   を有し、
   前記識別手段は、前記ピーク値比較手段の比較結果に基づいて前記検出手段が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別することを特徴とする請求項２に記載の放射線量測定装置。
5. 前記識別手段は、
   前記検出手段が出力したパルス状の出力信号のパルス幅を測定するパルス幅測定手段と、
   前記パルス幅測定手段により測定されたパルス幅と所定のパルス幅閾値とを比較するパルス幅比較手段と、
   前記検出手段が出力したパルス状の出力信号のピーク値を測定するピーク値測定手段と、
   前記ピーク値測定手段により測定されたピーク値と所定のピーク値閾値とを比較するピーク値比較手段と、
   を有し、
   前記識別手段は、前記パルス幅比較手段の比較結果および前記ピーク値比較手段の比較結果に基づいて前記検出手段が出力した出力信号が放射線を検出したことに起因するものかどうかを識別することを特徴とする請求項２に記載の放射線量測定装置。
6. ノイズが発生している期間に前記計測手段により計測された線量を補正する補正手段をさらに有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の放射線量測定装置。
7. 前記補正手段は、ノイズが発生している期間に計測された線量を、ノイズが発生していない期間において計測された線量を用いて補正することを特徴とする請求項６に記載の放射線量測定装置。
8. 前記補正手段は、ノイズが発生している期間に計測された線量を、当該ノイズが発生している期間に隣接したノイズが発生していない期間において計測された線量を用いて補正することを特徴とする請求項７に記載の放射線量測定装置。
9. 前記計測手段は、所定の計測期間ごとに線量を計測する手段であり、
   前記補正手段は、前記計測期間に計測された線量のうちノイズが発生していた期間に計測された線量を除外するともに、当該ノイズが発生している期間の同じ長さだけ前記計測期間を延長して計測を実行することを特徴とする請求項６に記載の放射線量測定装置。