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JP2023048575A - Radioactivity measurement device and radioactivity measurement method - Google Patents

Radioactivity measurement device and radioactivity measurement method Download PDF

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JP2023048575A JP2021157982A JP2021157982A JP2023048575A JP 2023048575 A JP2023048575 A JP 2023048575A JP 2021157982 A JP2021157982 A JP 2021157982A JP 2021157982 A JP2021157982 A JP 2021157982A JP 2023048575 A JP2023048575 A JP 2023048575A
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  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

【課題】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を提供する。【解決手段】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10a~10fを備えて放射線を検出する放射線検出器10と、データ処理部30と判定部40を備える処理装置100を備える。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を作成し、エネルギースペクトルを用いて、放射線の種類を識別して放射線を放出する核種を特定し、放射線の種類と核種を特定する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を作成する。判定部40は、計数率の分布を基に、放射線の線源の位置を推定する。【選択図】図1A light-weight and compact radioactivity measuring device capable of measuring radiation emitted from a target radioactive substance existing in a target area while distinguishing it from radiation emitted from other radioactive substances. A radioactivity measuring apparatus according to the present invention includes a radiation detector 10 for detecting radiation having a plurality of detection elements 10a to 10f arranged in one dimension, a data processing unit 30, and a determination unit 40. A device 100 is provided. The data processing unit 30 creates an energy spectrum of radiation energy for each of the detection elements 10a to 10f from the radiation detected by the detection elements 10a to 10f, uses the energy spectrum to identify the type of radiation, and emits radiation. A nuclide is specified, and a count rate distribution for the detection elements 10a to 10f is created for each type of radiation and radiation energy for specifying the nuclide. The determination unit 40 estimates the position of the radiation source based on the count rate distribution. [Selection drawing] Fig. 1

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 devices and methods 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 techniques 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 discloses a radiation measurement method for measuring and evaluating radioactive contamination caused by controlled radioactive substances in a short period of time even when controlled radioactive substances and other radioactive substances coexist in the environment. is described. In this method, an array of scintillator plates is placed facing the object to be measured, and the state of radioactive contamination can be determined by observing the distribution pattern of the count 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 Literature 2 describes a radioactivity measuring device capable of measuring the radioactivity intensity distribution in the depth direction of a measurement object with high accuracy. This device is equipped with a plurality of radiation detectors arranged in a line, is inserted into the measurement object, and obtains an energy response function with respect to the depth direction, thereby detecting radiation incident from a specific depth direction and other radiation. Identify radiation incident from the direction of Radiation incident from a direction other than a specific depth direction passes through the measurement object for a long time before reaching the detection unit, and is either shielded, or has low energy due to Compton scattering. The device described in Patent Document 2 utilizes this phenomenon to measure the radioactivity intensity distribution in the depth direction from the energy distribution response.

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 Literature 3 describes a radiation measuring device that accurately measures the radiation dose near the surface of molten fuel. This device is equipped with a detector guide tube, a neutron shielding coating that covers the outer periphery of the detector guide tube and shields neutrons, and a neutron detector that is placed in the hollow part of the detector guide tube. is detected with high sensitivity.

特開2016-151454号公報JP 2016-151454 A 特開2020-109371号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-109371 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。 In order to measure the radiation emitted from the target radioactive substance existing in the target area, the radioactivity measuring device is required to be able to detect the radiation emitted from the specific radioactive substance existing in a specific direction. be done. Radioactivity measuring devices are sometimes used to measure radiation and radioactivity in confined spaces. A radioactivity measuring device used for measurement in a narrow space is preferably 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。 In conventional radioactivity measurement devices, radiation shielding materials and collimators are used to distinguish radiation emitted from a specific direction from radiation emitted from directions other than the specific direction. However, if the radioactivity measuring device is equipped with a shielding material or a collimator, the size and weight of the radioactivity measuring device increase, which makes it difficult to measure in a narrow space, which is not preferable.

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。 An object of the present invention is to provide a lightweight and compact radioactivity measuring device that can measure radiation emitted from a target radioactive substance existing in a target area while distinguishing it from radiation emitted from other radioactive substances. , to provide a radioactivity measuring method using this radioactivity measuring apparatus.

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。 A radioactivity measuring apparatus according to the present invention comprises a radiation detector that has a plurality of detector elements arranged in one dimension and detects radiation, an operation control unit that moves the radiation detector, a data processing unit, and a determination unit. and a processing device. The data processing unit creates an energy spectrum of radiation energy for each of the detection elements from the radiation detected by the detection element, and uses the energy spectrum to identify the type of the radiation and the nuclide that emits the radiation. is specified, and a count rate distribution for the detection element is created for each of the radiation energies that specify the type of radiation and the nuclide. The determination unit estimates the position of the radiation source 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 measuring method according to the present invention uses the radioactivity measuring device according to the present invention, the direction in which the detection elements are arranged is the length direction, and the radiation detector is positioned in the area to be measured in the length direction. A region of interest is approached perpendicular to the surface of the region of interest and the radiation is detected by the radiation detector to estimate the position of the 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。 According to the present invention, a lightweight and compact radioactivity measuring device capable of measuring radiation emitted from a target radioactive substance present in a target area while distinguishing it from radiation emitted from other radioactive substances; A radioactivity measuring method using this radioactivity measuring device can be provided.

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。The figure which shows the structure of the radioactivity measuring apparatus by Example 1 of this invention. 放射線検出器の構成の例を示す図。FIG. 4 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. 4 is a diagram showing another configuration example 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。The figure which shows the example of the flowchart of the radioactivity measuring method by Example 1 of this invention. エネルギースペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of an energy spectrum. 計数率の分布の一例を示す図。The figure which shows an example of distribution of a counting rate. 計数率の分布の別の一例を示す図。The figure which shows another example of distribution of a counting rate. 計数率の分布の別の一例を示す図。The figure which shows another example of distribution of a counting rate. 計数率の分布の別の一例を示す図。The figure which shows another example of distribution of a counting rate. 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。The figure which shows the example of the flowchart of the method of estimating the position distribution of a radiation source in three-dimensional space, and the amount of radioactivity. 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。The figure which shows the example of the flowchart of another method of estimating the position distribution and radioactivity amount of a radiation source in 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。 A radioactivity measuring apparatus according to the present invention includes a radiation detector having a plurality of detector elements arranged in one dimension, and creates an energy spectrum for each detector element from the radiation detected by the detector elements. From this energy spectrum, the type of radiation (e.g., neutrons and gamma rays) is identified, the nuclide that emits radiation is identified, and the count rate for the detector element is determined for each radiation energy (i.e., for each radiation type and nuclide). Create a distribution. Since the radioactivity measuring apparatus according to the present invention estimates the position of the radiation source based on this count rate distribution, the radiation emitted from the target radioactive material existing in the target area is It can be measured separately from radiation emitted from radioactive substances.

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。 Since the radioactivity measurement device according to the present invention does not include a shielding material or a collimator, it is lighter and smaller than conventional radioactivity measurement devices. Therefore, by using the radioactivity measuring apparatus according to the present invention, it is possible to easily perform measurement in a narrow space.

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。 A radioactivity measuring apparatus and a radioactivity measuring method according to embodiments of the present invention will be described below 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。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a radioactivity measuring apparatus according to this embodiment. The radioactivity measuring apparatus according to this embodiment includes a radiation detector 10 , an arm 91 , an operation control section 90 , a measurement signal processing section 20 , a processing device 100 , an object observation device 70 , a rangefinder 80 and an input/output device 60 . The processing device 100 includes a data processing section 30 , a determination section 40 and an input/output section 50 . The radioactivity measuring apparatus according to this embodiment is used for measuring the radioactive substance to be measured which exists in the 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 apparatus according to this embodiment measures a radioactive substance to be measured (hereinafter referred to as a target radioactive substance 4a) existing in a measurement target region (hereinafter referred to as a target region 3) in a measurement object 2. The radiation 1a emitted from the radioactive substances 4b and 4c can be distinguished from the radiation 1b and 1c emitted from the other radioactive substances 4b and 4c and measured. The other radioactive substances 4b and 4c include, for example, radioactive substances other than the target radioactive substances existing in the target region 3, target radioactive substances existing outside the target region 3, and target radioactive substances existing outside the target region 3. Radioactive substances other than radioactive substances are included.

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 an elongated radiation detector, includes a plurality of detection elements 10a to 10f arranged one-dimensionally (linearly), and detects radiation. Although FIG. 1 shows the radiation detector 10 including six detection elements 10a to 10f as an example, the number of detection elements included in the radiation detector 10 can be determined arbitrarily. The detection elements 10a to 10f are elements that detect radiation and convert it into an electric signal (for example, voltage value), and can be composed of, for example, a scintillator element or a semiconductor element.

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。 The direction in which the plurality of detection elements 10a to 10f are arranged in the radiation detector 10 is hereinafter referred to as the lengthwise direction of the radiation detector 10. FIG. Also, the direction in which the radiation detector 10 faces along its length direction is referred to as the front of the radiation detector 10 . A direction perpendicular to the front direction of the radiation detector 10 is called 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 the target radioactive material 4a present in the target region 3 in an air environment. The target radioactive material 4a is, for example, a controlled radioactive material, and can include nuclear fuel. When the target radioactive material 4a is nuclear fuel, the radiation detector 10 uses fast neutrons and gamma rays emitted by specific nuclides (for example, Eu-154, Cs-137, Cs-134) as the radiation to be measured. To detect.

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 motion controller 90 controls the arm 91 to move the radiation detector 10 . When the radiation detector 10 measures the target region 3 and detects the radiation emitted from the target radioactive material 4a, the operation control unit 90 controls the arm 91 to bring the radiation detector 10 closer to the target region 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 the detection elements 10a to 10f of the radiation detector 10 respectively. The measurement data includes, for example, numbers (detection element IDs) identifying the detection elements 10a to 10f, times when radiation was detected (measurement times), and measured electrical signal values (for example, voltage values).

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 generates a radiation energy histogram for each of the detection elements 10a to 10f. to create The data processing unit 30 thus creates an energy spectrum (FIG. 4, which will be 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 divides 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. As for gamma rays, the emitted nuclide is specified by the energy information. The data processing unit 30 creates count rate distributions (FIGS. 5A to 5D described later) for the detection elements 10a to 10f for each specific radiation energy that specifies the type of radiation and the nuclide. This specific energy is the energy of radiation emitted by the target radioactive substance 4a, and can be determined in advance. The count rate distribution indicates the count rate distribution for detection positions in the radiation detector 10, and is created for each specific energy, that is, for each gamma-ray emitting nuclide and 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 including these. The object observation device 70 can observe, for example, the shapes of the measurement object 2 and the target region 3, the surface states of the measurement object 2 and the target region 3, and the positional relationship between the radiation detector 10 and the target region 3. The object observation device 70 can be composed of, for example, an optical camera or a point group acquisition device (for example, a device using 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。 Rangefinder 80 is a device that measures the distance between radiation detector 10 and the surface of target region 3 . Object observer 70 can also serve as 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 posture of the arm 91 based on the observation result 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 radiation source of the radiation detected by the radiation detector 10 based on the count rate distribution created by the data processing unit 30, and the target radioactive material 4a existing in the target region 3 is The amount (radioactivity) of the target radioactive substance 4a present in the target area 3 is estimated from the emitted radiation. The determination unit 40 can also determine whether or not the target region 3 has a radioactivity amount equal to or greater than a specified amount.

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 the measurement signal processing unit 20, the data processing unit 30, the determination unit 40, the input/output unit 50, the object observation device 70, the rangefinder 80, and the operation control unit 90 obtain The input/output device 60 displays the processed results, data, and information. For example, the input/output unit 50 displays the energy spectrum and the count rate distribution created by the data processing unit 30 on the input/output device 60 . The input/output unit 50 also receives information input by the user through the input/output device 60 (for example, instructions for the radioactivity measuring device and parameters related to 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。 Input/output device 60 includes at least one of display 61 , mouse 62 , and keyboard 63 . For example, the display 61 displays the energy spectrum and/or the count rate distribution, and the mouse 62 and keyboard 63 are used for user input of the parameters involved in the measurement. The display 61 can also display information entered by the user and data relating to the measurements extracted by the measurement signal processor 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 apparatus according to this embodiment, the farther away the radiation detector 10 is from the target region 3, the smaller the difference in the detection values among the detection elements 10a to 10f. It becomes difficult to grasp the difference (difference in radiation energy depending on detection position). Therefore, it is desirable that the distance between the radiation detector 10 and the target region 3 is smaller than the size of the target region 3 (size of the surface of the target region 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 in water. When measuring radioactive substances in water using the radioactivity measuring apparatus according to this embodiment, it is necessary to consider the shielding of neutrons and gamma rays in water.

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。 2A and 2B are diagrams showing an example of the configuration of the radiation detector 10. FIG. 2A and 2B show, as an example, a radiation detector 10 comprising 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 an optical sensor 203 . One photosensor 203 is provided for one scintillator element 201 . The numbers of scintillator elements 201 and optical sensors 203 can be arbitrarily determined.

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 photosensor 203 is installed inside the radiation detector 10 . In the radiation detector 10 shown in FIG. 2B, the photosensor 203 is installed outside the radiation detector 10 and optically connected to the scintillator element 201 by the optical fiber 204 . In FIG. 2B, for the sake of simplification, the photosensors 203 connected to the respective scintillator elements 201 are represented by one photosensor 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 configured with a neutron detecting scintillator element containing an element with a large neutron cross section such as Li-6 or Cl-35, both neutrons and gamma rays can be distinguished. can be measured. Instead of the scintillator element 201, the detection elements can also be composed of semiconductor elements such as CZT, CdTe, and Ge, for example.

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 photosensor 203 can be composed of, for example, a photomultiplier tube, a silicon photodiode, and an avalanche photodiode. When the detection element is composed of 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 can 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 have the cover 202, and the cover 202 is unnecessary when the detection element is composed 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。 Further, the radiation detector 10 is provided with a light guide between the scintillator element 201 and the photosensor 203 in order to prevent saturation due to the amount of light from the photosensor 203. Even if the photosensor 203 detects the light dispersed by the light guide, good.

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。 If the radiation detector 10 can identify the signals of the detection elements that have detected radiation for each detection element and can one-dimensionally specify the position where the radiation is detected (the position of the detection element that detected the radiation), then FIG. 2A and FIG. The configuration shown in 2B may not be provided, and any configuration may be provided.

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。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a flow chart of the radioactivity measurement method according to the present embodiment. In the radioactivity measuring method according to the present embodiment, the radioactivity measuring apparatus according to the present embodiment is used to measure the radiation 1a emitted from the target radioactive material 4a present in the target region 3 (FIG. 1). Estimate the amount of radioactivity.

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 (for example, the shape and surface state of the measurement object 2 ) and divides the measurement object 2 into N target regions 3 . In the following, the divided N target regions 3 are expressed as Ω i (1≦i≦N) using a subscript i indicating the number of the target regions 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。 At step 302, the operation control unit 90 selects the i-th target region 3 (target region Ω i ). Note that the initial value of the number i is 1.

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 motion control unit 90 controls the arm 91 to move the radiation detector 10 along the length direction so that the length direction of the radiation detector 10 is perpendicular to the surface of the target area Ωi . , bring the radiation detector 10 closer to the region of interest Ω i . By the processing of step 303, the radiation detector 10 is arranged so that its length direction is perpendicular to the surface of the target area Ωi . It should be noted that the term “perpendicular to the surface of the target region Ω i” does not have to be strictly perpendicular, and 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。 At step 304, radiation detector 10 performs measurements on regions of interest Ω i . The radiation detector 10 detects a voltage rise due to an induced current generated by interaction with radiation in each of the detection elements 10a to 10f. Note that this measurement can be terminated based on the number of measurements and the measurement time specified 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 (eg, detection element ID, measurement time, and measured voltage value) from the detection elements 10a to 10f, and detects these data. Record for each of the 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。 At 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 (ie, the energy spectrum in FIG. 4) for each of the detection elements 10a to 10f. create. Then, the data processing unit 30 uses the energy spectrum to identify the type of radiation measured by the radiation detector 10, and specifies 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 emits gamma rays (for example, 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。 At step 307, the data processing unit 30 creates count rate distributions (FIGS. 5A to 5D) for the detection elements 10a to 10f for each energy corresponding to the extracted fast neutrons and gamma rays. This count rate distribution is created for each of the extracted fast neutrons and the extracted gamma-ray emitting nuclides, and the count rate distribution for the position where the radiation was detected (the position of the detector element that detected the radiation). Fig. 2 shows how the count rate varies with the position of the sensing 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。 At step 307, the determining unit 40 can estimate the position of the radiation source in the plane perpendicular to the length direction of the radiation detector 10 based on the count rate distribution. The position of this source is estimated for each fast neutron and gamma-ray emitting nuclide. A method for estimating the position of the radiation source using the count rate distribution 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。 By estimating the position of the radiation source with respect to the fast neutrons and the specific nuclide that emits gamma rays, the determination unit 40 determines the count rate of the fast neutrons emitted in the target region Ω i and the presence in the target region Ω i It is possible to obtain the count rate of gamma rays emitted from a specific nuclide. That is, the determination unit 40 can distinguish the radiation 1a emitted from the target radioactive material 4a existing in the target region 3 (Ω i ) from the other radiations 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。 At step 308, the determination unit 40 estimates the amount of radioactivity in the target region Ωi . However, the position of the radiation source in the direction parallel to the length direction of the radiation detector 10 (that is, the position of the radiation source in the depth direction of the measurement object 2) is difficult to estimate using the count rate distribution. be. Therefore, the determination unit 40 estimates the amount of radioactivity with respect to depth by utilizing the fact that radiation is attenuated in the 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 radioactivity A for the target radioactive substance 4a that may exist in the target region 3 (Ω i ) is expressed by the formula (1), as is conventionally known.
A≦4π(r 2 +d 2 )/aεCe (1)
In equation (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, and ε is the target radioactivity. is the intrinsic sensitivity of the radiation detector 10 to the substance 4a, C is the count rate obtained by the radiation detector 10 to the target radioactive substance 4a, and μ is the attenuation coefficient at the measurement object 2 containing the target region 3; The attenuation coefficient μ is uniquely determined from the composition and density of the measurement object 2 and the radiation energy. For the composition and density of the measurement object 2, values known in advance may be used, or values estimated by measurement in advance using an object observation device 70 (for example, an optical camera or a point group acquisition device) may be used. can be done.

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 radioactivity amount A of the target radioactive material 4a present in the target region Ω i using Equation (1). The upper limit value (maximum value) of the amount of radioactivity A with respect to the position d of the measurement object 2 in the depth direction is obtained from the formula (1). Therefore, the determination unit 40 can estimate the upper limit value of the radioactivity amount 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 the formula (1), the determination unit 40 measures while changing the radiation source position to the position d in the depth direction of the target region Ωi , and converts from the count rate using the radioactivity conversion factor. The radioactivity A of the target radioactive substance 4a present in the target region Ωi may be estimated.

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。 At step 309, the determination unit 40 determines whether or not the radioactivity amount A of the target radioactive material 4a present in the target region Ω i estimated at 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 area Ω i whose number i is incremented by 1 as the target area 3, and the radiation detector 10 performs measurement on the target area 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。 At step 310, the user performs a predetermined task on the target area Ω i because the amount of radioactivity A in the target area Ω i is less than the 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 determination unit 40 determines whether or not the number i has reached N, that is, whether or not the processing from steps 302 to 309 has been performed for all target regions Ω i (1≤i≤N). determine whether If i=N is not true, the process from step 302 to step 309 is repeated until i=N, and is performed for all regions of interest Ω i (1≤i≤N). When the number i has reached N (i=N), at step 312, radiation measurement and radioactivity estimation are terminated.

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。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the energy spectrum created by the data processing section 30 in step 306 of FIG. 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 for each of the detection elements 10a to 10f, thereby obtaining an energy spectrum for each of the detection elements 10a to 10f. to create The energy spectrum shown in FIG. 4 is an example of the energy spectrum for one detector element. The data processing unit 30 can create an 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 of the energy spectrum, uses information about the energy that gives this peak 601, and classifies radiation into ray types such as neutrons and gamma rays, as well as nuclide that emits gamma rays (for example, Eu-154, Cs-137, Cs-134). The data processing unit 30 can identify fast neutrons from the energy spectrum using information measured by other radiation detectors and using existing technology. 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 previously prepared calibration curve.

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。 5A, 5B, 5C, and 5D are diagrams showing an example of the count rate distribution created by the data processing section 30 in step 307 of FIG. The data processing unit 30 creates a count rate distribution for each specific energy, that is, for each gamma-ray-emitting nuclide identified in step 306 and for each fast neutron.

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 count rate distribution for the detection positions in the radiation detector 10 , that is, how the count rate changes depending on the positions of the detection elements of the radiation detector 10 . In the radiation detector 10, a plurality of detection elements are arranged one-dimensionally (linearly). In the distributions of FIGS. 5A to 5D, the horizontal axis indicates the positions of the detection elements in the length direction of the radiation detector 10 (the direction in which the plurality of detection elements are arranged). 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 area Ω i such that its length direction is perpendicular to the surface of the target area Ω i . The detection element Ea that gives the leftmost count rate in the distributions of FIGS . element. In the distributions of FIGS. 5A-5D, the detector elements located on the right side are located farther from the region of interest Ω i . For example, the detection element Eb is the detection element positioned at the center in the length direction of the radiation detector 10, and the detection element Ec is positioned furthest from the target area Ω i in the length direction of the radiation detector 10. It is a detection element.

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 according to the distance from the radiation source. Therefore, the distribution of the count rate differs 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 distribution of count rates shown in FIG. 5A is obtained when the target radioactive substance 4a and the radioactive substance 4c shown in FIG. 1 exist as radiation sources. This count rate distribution includes the frontmost detection element Ea (the detection element Ea closest to the target area Ω i ), the detection element Ea at the center in the length direction of the radiation detector 10 (the detection element There is a peak at the position of Eb and its surrounding detection elements). Appropriate fitting using an exponential function, a Gaussian function, or the like is applied to this count rate distribution to separate the peaks, thereby obtaining the count rate distributions shown in FIGS. 5B and 5C.

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 frontmost detection element Ea (the detection element Ea closest to the target area Ωi ), and the detection element moves away from the front. (ie, away from the region of interest Ω i ). Such a distribution can be expressed using an exponential function, for example. When the count rate exhibits a distribution as shown in FIG. 5B, the source of the radiation coming to the radiation detector 10 is in front, i.e. the radiation detector 10 detected the radiation emitted from the target area Ω i It will be. Therefore, if the count rate exhibits a distribution as shown in FIG . That is, it can be estimated that the radiation is emitted from the target radioactive material 4a existing in the target area Ωi .

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 detection element (the detection element Eb and its peripheral detection elements) in the central portion in the length direction of the radiation detector 10 . When the count rate exhibits a distribution as shown in FIG. We have detected radiation emitted from a position in the direction (a region that is not the region of interest Ω i ). Therefore, if the count rate exhibits a distribution as shown in FIG. 5C, the radiation that gives this count rate distribution (the radiation is of a specific energy) is emitted from a region other than the region of interest Ω i . It can be presumed to be the radiation emitted from the radioactive substance 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。 If the count rate exhibits a distribution (for example, an exponential distribution) as shown in FIG. 5B, it can be estimated that the radiation source is in front of the radiation detector 10. If there are radioactive substances existing in the target area Ω i (target radioactive substance 4a) and radioactive substances existing outside the target region Ω i (target radioactive substance 4b) in front of the radiation detector 10, counting They can be distinguished from the spread of the rate distribution. That is, from the spread of the count rate distribution, the radioactive substance is either the target radioactive substance 4a existing in the target region Ω i or the target radioactive substance 4b existing outside the target region Ω i (the target radioactive substance 4b not to be measured). ).

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 distribution of the count rate shown in FIG. 5B, the spread 702 of the distribution of the count rate is obtained by multiplying the maximum value of the count rate by a predetermined constant (for example, 1/2) as a reference value 701, and this reference value 701 It can be obtained as the width of the distribution of the count rate in

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 distribution of count rates shown in FIG. 5D shows a distribution (for example, an exponential distribution) similar to the distribution of count rates shown in FIG. Radiation is coming. The count rate distribution spread 703 in the count rate distribution shown in FIG. 5D is greater than the count rate distribution spread 702 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。 If the spread 702 of the count rate distribution is small like the count rate distribution shown in FIG. 5B, it can be assumed that the radiation was emitted from the front front of the radiation detector 10, that is, the target area Ω i . Therefore, if the count rate exhibits a distribution with a small spread 702 as shown in FIG . can be estimated to be

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。 If the spread 703 of the count rate distribution is large, as in the count rate distribution shown in FIG . . Therefore, if the count rate exhibits a distribution with a large spread 703 as shown in FIG . , is radiation emitted from the target radioactive material 4b existing outside the target region Ω i .

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。 A threshold value for determining whether the spreads 702 and 703 of the count rate distributions are large or small can be arbitrarily determined in advance. For example, simulations and experiments can be performed in advance to determine the relationship between the position of the radioactive material, which is the radiation source, and the spreads 702 and 703 of the count rate distribution, and the above thresholds can be determined based on this relationship. By using the threshold value determined in this way, it is possible to more easily determine whether the radioactive substance is the target radioactive substance 4a or a radioactive substance not to be measured (for example, the target radioactive substance 4b existing outside the target region Ω i ). can be identified accurately.

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。 The radiation detector 10 may not be arranged with its length direction perpendicular to the surface of the target area Ω i . In such a case, the object observation device 70 (for example, an optical camera or a point group acquisition device) is used to determine the position and orientation of the radiation detector 10 with respect to the target area Ω i , and the influence of this position and orientation on the distribution of the count rate is calculated. is included as an error in the spread of By setting the reference value 701 and the threshold with a margin in consideration of this error, it is possible to more accurately estimate whether or not the radioactive substance is the target radioactive substance 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, in step 306 of FIG. 3, the data processing unit 30 identifies the radiation emitted from the target radioactive material 4a using the energy spectrum of FIG. Create a distribution of the count rate of . In step 307, the determination unit 40 uses the count rate distributions of FIGS . identify.

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 radioactivity amount in the target area Ω i is estimated by estimating the position distribution of the radiation source in a plane perpendicular to the length direction of the radiation detector 10, that is, in a two-dimensional space. presume. A method for estimating the positional distribution of radiation sources and the amount of radioactivity in a three-dimensional space will be described below with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.

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。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a flow chart of a method for estimating the positional distribution of radiation sources and the amount of radioactivity in a three-dimensional space in the radioactivity measurement method according to this embodiment. The flowchart shown in FIG. 6 has the processing of steps 313 and 314 added to the flowchart shown in FIG. In the following, differences of the flowchart shown in FIG. 6 from the flowchart shown in FIG. 3 will be mainly described.

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 illustrated in FIG. 6, the radiation detector 10 detects radiation by performing measurements on the target area Ω i at multiple angles oblique to the surface of the target area Ω i with its length direction. When the radiation detector 10 tilts obliquely with respect to the surface of the target region Ω i and measurements are made at a plurality of tilt angles, the measured values change in the depth direction of the target region Ω i . Using the changes in these measured values, we can estimate the distribution of radiation sources in the depth direction of the target area Ω i (similar to the principle of triangulation), and estimate the position distribution and radioactivity of the radiation sources in three-dimensional space. can do. The radiation detector 10 can be tilted in its longitudinal direction with respect to the surface of the target area Ω i by the operation control section 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, after bringing the radiation detector 10 closer to the target area Ωi in step 303, the operation control unit 90 controls the arm 91 to move the radiation detector 10 to the surface of the target area Ωi at an angle θ Tilt by k . The angle θ k (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 by an angle θk , and estimates the position distribution of the radiation source in the 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 or not the subscript k of the angle θ k has reached M, that is, determines whether the subscript k of the angle θ k (1≦k≦M) in steps 313 and 304 to 307 It is determined whether or not the processing of is performed. If k=M, then steps 313 and 304 through 307 are repeated until k=M. That is, the radiation detector 10 measures 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 determining unit 40 estimates the amount of radioactivity A in the three-dimensional space including the target region Ω i and its surroundings based on the result of the tilted measurement of the radiation detector 10 and equation (1). The region of interest Ω i and its surroundings can be represented in voxel space. The determination unit 40 obtains the radioactivity amount A (the upper limit of the radioactivity amount A of the target radioactive substance 4a) using the results measured by the radiation detector 10 for a plurality of angles θ k and formula (1), and calculates the radioactivity amount By giving A to voxel values, it is possible to estimate the amount of radioactivity A in a three-dimensional space including the target region Ω i and its surroundings. Any method can be used for the method of giving the radioactivity amount A to the voxel value, for example, back projection method (BP method, Back projection), filtered back projection method (FBP method, Filtered back projection), and A likelihood estimation-expectation maximization method (MLEM method, maximum likelihood-expectation maximization) 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。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a flow chart of another method for estimating the position distribution of the radiation source and the amount of radioactivity in the three-dimensional space in the radioactivity measurement method according to this embodiment. In the flowchart shown in FIG. 7, processing from step 315 to step 317 is added instead of the processing from step 308 to step 310 in the flowchart shown in FIG. Processing from step 315 to step 317 is executed after step 311 . In the following, the flowchart shown in FIG. 7 will be mainly described for the differences from the flowchart shown in FIG.

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, with its longitudinal direction perpendicular to the surface of the target area Ωi , is positioned at a plurality of positions in a direction parallel to the surface of the target area Ωi . to detect radiation. Measurements at multiple positions with respect to the region of interest Ω i result in varying measurements along the depth direction of the region of interest Ω i . Using the changes in these measured values, we can estimate the distribution of radiation sources in the depth direction of the target area Ω i (similar to the principle of triangulation), and estimate the position distribution and radioactivity of the radiation sources in three-dimensional space. can do. The radiation detector 10 can be measured at a plurality of positions in a direction parallel to the surface of the target area Ω i by the motion controller 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 region of interest Ω i at a plurality of positions in a direction parallel to the surface of the region of interest Ω i . The radiation detector 10 moves in a direction parallel to the surface of the target region Ω i while its length direction is 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 area Ω i but also the area around the target area 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 count rate distribution for measurements at a plurality of positions of the radiation detector 10 with respect to the target area Ω i , and from this count rate distribution, the position distribution of the radiation source in the three-dimensional space. to estimate

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 equation (1). do. All regions of interest Ω i can be represented in voxel space. The determination unit 40 determines the radioactivity A (the upper limit of the radioactivity A of the target radioactive material 4a) using the results measured by the radiation detector 10 for all the target areas Ω i and the formula (1), and determines the radiation By giving the amount of activity A to the voxel values, the amount of radioactivity A in the three-dimensional space of all target regions Ω i can be estimated. Any method can be used as the method of giving the amount of radioactivity A to the voxel value, and for example, the back projection method, the filtered back projection method, and the maximum likelihood estimation-expectation value 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。 At step 316, the determination unit 40 obtains target regions Ω i in which the amount of radioactivity A estimated at step 315 is less than a predetermined specified amount, among all the target regions Ω i .

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。 At step 317 the user performs a predetermined task on the region of interest Ω i determined at step 316 . The target area Ω i obtained in step 316 is an area where the amount of radioactivity A is less than the 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 flow chart of FIG. 6, the radiation detector 10 is tilted with its longitudinal direction at an angle θ k with respect to the surface of the target region Ω i , and the target region is tilted at a plurality of angles θ k (1≦k≦M). Measure Ωi . In the method shown in the flow chart of FIG. 7, the radiation detector 10 measures the target area Ω i at multiple positions in a direction parallel to the surface of the target area Ω i . With the method shown in the flowchart of FIG. 3, it is difficult to estimate the radiation source position and radioactivity in the direction parallel to the length direction of the radiation detector 10 (that is, the depth direction of the measurement object 2). The method shown in the flow charts of FIGS. 6 and 7 has the advantage of estimating the positional distribution of radiation sources and the amount of radioactivity in a three-dimensional space.

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 also has the advantage that the distribution of the amount of radioactivity can be estimated with higher accuracy in the target area Ω i to which the radiation detector 10 is approaching. The method shown in the flowchart of FIG. 7 has the advantage over the method shown in the flowchart of FIG. 6 that the process of tilting the radiation detector 10 by the angle θ k (step 313 in FIG. 6) can be omitted.

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 radioactivity measurement apparatus according to this embodiment can be used for detecting any radioactive substance and measuring radioactivity, for example, detecting nuclear fuel and measuring radioactivity. Moreover, when the radioactivity measuring apparatus according to the present embodiment includes 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 radioactivity measuring apparatus according to the present embodiment and are the radiation detectors provided in the X-ray CT, the radiation detector is perpendicular to the radiation detectors 10 without using a collimator. It is possible to separate the component of the radiation incident on the radiation detector 10 and the component of the radiation scattered and detected inside the radiation detector 10 . Therefore, the radiation detector for X-ray CT using the radiation detector 10 of the radioactivity measuring apparatus according to the present embodiment can measure X-rays by extending the detection area two-dimensionally without providing a collimator. , high throughput can be obtained.

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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the above embodiments have been described in detail in order to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to aspects having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or to add or replace another configuration.

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 substance, 4b, 4c... Radioactive substance, 10... Radiation detector, 10a to 10f... Detecting element, 20... Measurement signal processing unit , 30... Data processing unit 40... Judging unit 50... Input/output unit 60... Input/output device 61... Display 62... Mouse 63... Keyboard 70... Object observation device 80... Distance meter 90... Operation Control unit 91 Arm 100 Processor 201 Scintillator element 202 Cover 203 Optical sensor 204 Optical fiber 601 Energy spectrum peak 701 Reference value 702, 703 Count rate distribution spread.

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 includes a plurality of detection elements arranged one-dimensionally and that detects radiation;
an operation control unit that moves the radiation detector;
a processing device comprising a data processing unit and a determination unit;
with
The data processing unit
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 to identify the type of radiation and identify the nuclide that emits the radiation;
creating a count rate distribution for the detection element for each of the radiation energies that specify the type of radiation and the nuclide;
The determination unit estimates the position of the radiation source based on the count rate distribution.
A radioactivity measuring device characterized by:
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。
Assuming that the direction in which the detection elements are arranged is the length direction and the direction along the length direction is the front,
The determination unit estimates that the radiation source is in the front when the distribution of the count rate has a peak at the detection element that is the most in the front.
The radioactivity 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。
Assuming that the direction perpendicular to the forward direction is the lateral direction,
The determination unit estimates that the radiation source is on the side when the count rate distribution has a peak at the detection element located at the center in the length direction of the radiation detector.
The radioactivity 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 arranged by the operation control unit so that the length direction is perpendicular to the surface of the target area, which is the area to be measured,
The determination unit estimates that the radiation detector has detected radiation emitted from the target region when the count rate distribution has a peak at the most forward detection element.
The radioactivity 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。
When the distribution of the count rate has a peak at the detection element located in the central portion of the radiation detector in the length direction, the determination unit determines that the radiation detector detects radiation emitted from a region other than the target region. presume to have detected
The radioactivity 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 estimates that the radiation detector has detected radiation emitted from the target region when the spread of the count rate distribution is smaller than a predetermined threshold.
The radioactivity 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 and the surface of the target region, which is the region to be measured, are oblique.
The radioactivity 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 the surface of the target region, with the length direction perpendicular to the surface of the target region, which is the region to be measured.
The radioactivity 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 that displays at least one of the energy spectrum and the count rate distribution,
The radioactivity 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,
The radiation detector is a radiation detector provided in X-ray CT,
The radioactivity 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 the length direction,
The radiation detector is brought close to the target region so that the length direction is perpendicular to the surface of the target region, which is the region to be measured. estimating the position of the source,
Radioactivity measurement method.
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