JP5988890B2 - 放射能分析装置および放射能分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、被測定対象物の放射能または放射能濃度を、高速かつ高精度に測定することのできる放射能分析装置および放射能分析方法に関するものである。

食品・水・土壌等に含まれる放射性物質の分析・定量を行う放射能分析装置は、被測定対象からの放射線を検出し、そのエネルギーと強度を測定する。換言すると、放射能分析装置は、測定対象核種が発するエネルギーをもつ放射線の強度を測定することにより、分析・定量を行う。放射線のエネルギーと強度を、高速かつ高精度に測定する方法として、検出器の応答関数を用いた逆問題演算が適用できる。

例えば、測定されたパルス波高分布から光子エネルギースペクトルを求めるために、応答分布行列によるアンフォールディングを行い、光子エネルギーの強度を測定して放射性物質を定量する従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。

アンフォールディングを高精度に行うためには、最適な応答関数を選択する必要があり、例えば、放射線画像のぼやけをアンフォールディングで補正する手法がある（例えば、特許文献２参照）。この手法では、放射線画像のぼやけを逆問題演算により補正する際、逆問題演算に用いる応答関数を、放射線のエネルギーに対して複数持っており、エネルギー毎に最適な応答関数を選択している。

特表２００８−５４５９７９号公報 特開２００６−２３４７２７号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に示されているような手法では、ある決まった形状や密度の被測定対象物を、定められた測定場所に配置し、ある場所に固定された検出器がどのような応答を示すか、をあらかじめシミュレーション等により求めておく。

放射線のエネルギーを様々な値に変化させたときの検出器による測定結果を、応答関数（応答分布行列）としてあらかじめデータベースに蓄えておく。そして、実際に被測定対象物を測定したときの結果について、データベースに蓄えられた応答分布行列を用いた逆問題演算を施すことにより、入射する放射線のエネルギーと強度を求める、というものである。

しかし、応答分布行列は、被測定対象物の形状・密度や幾何学的配置を仮定して作成する。従って、被測定対象の形状や密度が仮定していたものと異なる場合には、正確に解くことができないという問題があった。すなわち、被検出対象物の形状や密度が様々に変化する場合には、アンフォールディング（逆問題演算）により得られたエネルギースペクトルの精度が低下し、その結果、測定対象核種の放射性物質の定量精度が著しく低下することが問題であった。

また、特許文献２では、エネルギーごとに最適な応答関数を選択して、逆問題演算を解く手法が示されている。しかしながら、エネルギー情報による応答関数の選択だけでは、逆問題を正確に解くことができないため、放射能の分析や定量には応用できなかった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、被検出対象物の形状や密度が異なる場合でも、被測定対象物の放射能または放射能濃度を、高速かつ高精度に測定することのできる放射能分析装置および放射能分析方法を得ることを目的としている。

本発明に係る放射能分析装置は、被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースと、検出器応答関数をデータベースから抽出する応答関数選択部と、応答関数選択部で抽出された検出器応答関数および測定されたパルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、放射線のエネルギースペクトルを求め、被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算部とを備える放射能分析装置であって、データベースには、検出器応答関数として、被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数があらかじめ記憶されており、検出器により測定されたパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の形状に関するパラメータ情報を算出するパラメータ判定部と、被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、検出器に向けて、被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する１つ以上のライブゼロ線源とをさらに備え、パラメータ判定部は、１つ以上のライブゼロ線源から放射され、被測定対象物がない状態で検出器に入射した放射線のエネルギーと、被測定対象物を通過して検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の厚さをパラメータ情報に含まれる形状として算出し、応答関数選択部は、検出器により測定されたパルス波高分布に対応してパラメータ判定部で算出されたパラメータ情報に応じた検出器応答関数をデータベースから抽出するものである。

また、本発明に係る放射能分析方法は、被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースを有し、検出器応答関数をデータベースから抽出し、抽出した検出器応答関数および測定されたパルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、放射線のエネルギースペクトルを求め、被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する放射能分析装置に適用される放射能分析方法であって、データベースに対して、検出器応答関数として、被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数をあらかじめ記憶させておく記憶ステップと、検出器により測定されたパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の形状に関するパラメータ情報を算出するパラメータ判定ステップと、検出器により測定されたパルス波高分布に対応してパラメータ判定ステップで算出されたパラメータ情報に応じた検出器応答関数をデータベースから抽出する応答関数選択ステップと、応答関数選択ステップで抽出された検出器応答関数および検出器で測定されたパルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、入射した放射線のエネルギースペクトルを求め、被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算ステップとを備え、パラメータ判定ステップは、被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、検出器に向けて、被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する１つ以上のライブゼロ線源から放射され、被測定対象物がない状態で検出器に入射した放射線のエネルギーと、被測定対象物を通過して検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、被測定対象物の厚さをパラメータ情報に含まれる形状として算出するものである。

本発明によれば、被測定対象物の密度・形状・重心、および検出器までの距離の少なくとも１つをパラメータ情報として用いて、最適な検出器応答関数を選択することにより、被検出対象物の形状や密度が異なる場合でも、被測定対象物の放射能または放射能濃度を、高速かつ高精度に測定することのできる放射能分析装置および放射能分析方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１による放射能分析装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１による、測定されたパルス波高分布の例を示す図である。 本発明の実施の形態１による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例を示す図である。 本発明の実施の形態１による、被測定対象物がない場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。 本発明の実施の形態１による、被測定対象物がある場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。 本発明の実施の形態１による、２種類の純物質からなる混合物の厚さと密度の算出方法を模式的に示した説明図である。 本発明の実施の形態１による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例である。 本発明の実施の形態２による放射能分析装置を示すブロック図である。

以下、本発明の放射能分析装置および放射能分析方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による放射能分析装置を示すブロック図である。放射性物質が含まれる可能性がある被測定対象物１（密度：ρ、厚さ：ｔ）が、測定台２の上に置かれている。また、被測定対象物１の上方にＮａＩシンチレーション検出器などの放射線検出器３が配置されている。

また、測定台２には、リファレンス用のライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）とライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）が埋め込まれている。ここで、ライブゼロ線源とは、検出器の健全性を確認するために備えられたものであり、常に検出器３の近傍に固定して配置され、ライブゼロ線源から放射される一定の強度の放射線を検出器３で測定することで、一定の指示値が出力され、検出器３が正常に動作しているか否かを確認できる。

ライブゼロ線源は、被測定対象物１の測定対象核種以外の核種を選定し、複数のエネルギーが発生するように、適切なライブゼロ線源の種類や個数を決める。例えば、被測定対象物１の測定対象核種がＣｓ−１３７の場合には、ライブゼロ線源は、Ａｍ−２４１やＣｏ−６０など、測定対象核種とは異なるエネルギーの放射線を出す核種を選定する。

この配置により、被測定対象物１が測定台２に置かれた場合には、ライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）およびライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）から放出される放射線は、被測定対象物１を透過した後、放射線検出器３に入射することになる。

図１は、ライブゼロ線源１２Ａ、１２Ｂを備えた本発明の形態を示しているが、まず、従来のライブゼロ線源がない場合の動作について説明する。本測定手法は、放射性物質の放射能または放射能濃度を、高速に測定する逆問題解法（アンフォールディング）の手法を用いている。被測定対象物１の中にエネルギーＥ３のγ線を放出する放射性物質が含まれているとすると、まず、エネルギーＥ３のγ線が放射線検出器３に入射する。

γ線は、放射線検出器３の有感部と相互作用し、放射線の全部または一部のエネルギーを放射線検出器３の有感部に与える。その結果、放射線検出器３からは、有感部に付与されたエネルギーに比例した高さを持つ電圧パルスが出力される。電圧パルスは、増幅器４で増幅され、多重波高分析器（マルチチャンネルアナライザ）５で、パルス波高が分析される。多重波高分析器５は、パルスの波高分布を測定するものである。

図２は、本発明の実施の形態１による、測定されたパルス波高分布の例を示す図である。図２に示すように、放射性物質から放出するエネルギーＥ３に相当する箇所にピークが見られる。ここで、ピークの高さ、すなわち、パルスのカウント数は、放射性物質の放射能や性状、検出器との位置関係、検出器の検出効率から決まるある値となる。

また、図２においては、エネルギーＥ３以外の箇所にもカウントが見られるが、これは放射線のエネルギーの一部しか検出部に吸収されないコンプトン散乱などによる。通常の測定では、エネルギーＥ３を放出する核種を定量するには、エネルギーＥ３のピーク部分のみのカウントから求め、ピーク以外の部分であるコンプトン連続部分のカウントは、入射γ線エネルギーが同定できないため、含めない。

したがって、放射線検出器３で相互作用を起こしたもののうちの一部しかカウントしないため、検出効率が不足してしまい、測定時間が余分にかかってしまう。そこで、本発明では、以下に述べる方法により、コンプトン散乱を含めた全事象をカウントする。

多重波高分析器５で測定された波高分布のエネルギーピークの高さやコンプトン連続部の形状は、放射性物質の位置・形状や検出器の特性などから決まり、これらの応答特性は、検出器応答関数と呼ばれる。線源スペクトルをＳ、パルス波高分布をＭ、検出器応答関数をＲとすると、下式（１）の関係がある。
Ｍ＝ＲＳ （１）

ここで、検出器応答関数の逆関数Ｒ^−１を用いることにより、測定波高分布Ｍより、下式（２）を用いて線源スペクトルＳを求めることができる。
Ｓ＝Ｒ^−１Ｍ （２）

この処理を逆問題演算（アンフォールディング）という。逆問題演算では、測定された波高分布Ｍを、線源スペクトルＳに戻すことに相当するので、測定された波高分布Ｍのピーク部分だけでなく、コンプトン連続部も含めた全てをカウントすることになる。

したがって、アンフォールディングを行わない場合に比べて、実質的にカウントできるパルスの数が増えるため、検出効率を向上できる効果がある。以上の処理を、図１の応答関数データベース１１を用いて逆問題演算部６により行い、結果が表示部７に表示される。

図３は、本発明の実施の形態１による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例を示す図である。より具体的には、上式（２）に基づいて、図２の波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルＳの例を示している。図３のエネルギーＥ３のところに示されたピーク（線スペクトル）は、図２のエネルギーピークＥ３のカウント以外のコンプトン連続部のカウントも含んだ値である。

ところで、この演算で用いる検出器応答関数Ｒに格納されている値は、被測定対象物１の寸法形状・組成・密度・重心や検出器との位置関係（距離）、検出器寸法形状・材質、周辺部材の配置・材質が異なれば、当然変化するものである。したがって、正確な逆問題演算結果を得るためには、正確な応答関数を用いる必要がある。

検出器の寸法形状・材質と周辺部材の配置・材質は、通常、固定されており、変化することはない。そこで、被測定対象物１の寸法形状・組成・密度・重心と、検出器までの距離が、最適な応答関数を決める要素となり、これらの要素を、本願では、パラメータ情報と称して説明する。以下に、パラメータ情報に基づく応答関数の選定方法について述べる。

最適な検出器応答関数を選択するために、まず、被測定対象物１の形状・密度を、次のような方法で求める。被測定対象物１は、２つ以上の物質からなる混合物であることが多い。例えば、水を多く含む食品の場合には、近似的に水と空気の２種類の物質からなる混合物とみなすことができる。

また、水をほとんど含まない食品の場合には、食品の種類にもよるが、例えば、繊維質の代表物質であるセルロースと空気との混合物とみなすことができる。混合物の構成比、すなわち、混合比や密度は、個々の試料により、必ずしも同一とは限らず、大きくばらつくこともある。

次に、動作について説明する。図１において、まず、被測定対象物１がない場合、ライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）およびライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）から放出されるγ線が、直接、放射線検出器３に入射する。これにより、放射線検出器３では、γ線が検出されて、電圧パルスを発生し、増幅器４でパルスが増幅され、多重波高分析器（マルチチャンネルアナライザ）５でパルス波高が分析される。

図４は、本発明の実施の形態１による、被測定対象物１がない場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。ライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）およびライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）から放出される放射線のエネルギーを、それぞれＥ１、Ｅ２とする。この場合、エネルギーＥ１およびＥ２に相当する箇所にピークが見られ、ピークの高さ、すなわち、パルスのカウント数は、ライブゼロ線源の放射能、検出器配置、検出器の検出効率から決まるある値となる。

また、エネルギーＥ１とＥ２以外の箇所にもカウントが見られるが、これは、放射線のエネルギーの一部しか検出部に吸収されないコンプトン散乱などによる。図４では、エネルギーＥ１に相当するピークの高さはａ、エネルギーＥ２に相当するピークの高さはｂとして示されており、コンプトン散乱による連続部も少なからずカウント値を示している。

次に、試料を測定する場合、すなわち、被測定対象物１が有る場合の動作を説明する。図１において、ライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）およびライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）から放出されるγ線は、被測定対象物１を通過し、放射線検出器３に入射する。これにより、放射線検出器３では、γ線が検出されて電圧パルスを発生し、増幅器４でパルスが増幅され、多重波高分析器（マルチチャンネルアナライザ）５でパルス波高が分析される。

図５は、本発明の実施の形態１による、被測定対象物１がある場合に測定されたパルス波高分布の例を示す図である。ライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）およびライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）から放出される放射線のエネルギーＥ１、Ｅ２のほかに、測定対象核種のエネルギーＥ３に相当する箇所にピークが見られる。そして、ピークの高さ、すなわち、パルスのカウント数は、ライブゼロ線源と被測定対象物１に含まれる放射性物質の放射能、検出器配置、検出器の検出効率から決まるある値となる。

また、エネルギーＥ１、Ｅ２、Ｅ３以外の箇所にもカウントが見られるが、これは、放射線のエネルギーの一部しか検出部に吸収されないコンプトン散乱などに相当する。ここで、図５のエネルギーＥ１に相当するピークの高さａ’は、被測定対象物１がないときの高さａに比べて低くなっている。これは、エネルギーＥ１のγ線が、被測定対象物１を通過したときに減衰したためである。

同様に、エネルギーＥ２に相当するピークの高さｂ’は、被測定対象物１がないときの高さｂに比べて低くなっている。これも、エネルギーＥ２のγ線が、被測定対象物１を通過したときに減衰したためである。なお、この減衰割合は、γ線のエネルギー、被測定対象物１の材質、密度、厚さにより決まる。一般には、被測定対象物１の材質とγ線のエネルギーから決まる線減弱係数をμ、被測定対象物１の厚さをｔとしたとき、減衰前のｅｘｐ（−μｔ）倍に相当する。

以上より、被測定対象物１が有る場合とない場合の２通りの測定データが得られることになる。この２通りの測定データを用いて、図１の物体厚さ・密度判定部８は、被測定対象物１の実効的な密度と厚さを求める。以下に、被測定対象物１の厚さと密度の判定方法の例を述べる。

図６は、本発明の実施の形態１による、２種類の純物質からなる混合物の厚さと密度の算出方法を模式的に示した説明図である。被測定対象物１が純物質１と純物質２からなる混合物の場合、純物質１の密度をρ１、純物質１のみの厚さをｔ１、純物質２の密度をρ２、純物質２のみの厚さをｔ２とする。エネルギーＥ１のγ線が混合物（厚さ：ｔ１＋ｔ２）を透過したときの透過率をＰとすると、透過率Ｐは、下式（３）で与えられる。
ｅｘｐ｛−μ１（Ｅ１）ｔ１−μ２（Ｅ１）ｔ２｝＝Ｐ （３）

同様に、エネルギーＥ２のγ線が混合物（厚さ：ｔ１＋ｔ２）を透過したときの透過率をＱとすると、透過率Ｑは、下式（４）で与えられる。
ｅｘｐ｛−μ１（Ｅ２）ｔ１−μ２（Ｅ２）ｔ２｝＝Ｑ （４）

ただし、μ１（Ｅ１）は、物質１のγ線エネルギーＥ１に対する線減弱係数、μ１（Ｅ２）は、物質１のγ線エネルギーＥ２に対する線減弱係数、μ２（Ｅ１）は、物質２のγ線エネルギーＥ１に対する線減弱係数、μ２（Ｅ２）は、物質２のγ線エネルギーＥ２に対する線減弱係数である。

透過率Ｐおよび透過率Ｑは、エネルギーピークのカウント値より得られる（エネルギーＥ１であれば、ａ’／ａ、エネルギーＥ２であれば、ｂ’／ｂ）ので、上式（３）と（４）の未知数は、ｔ１とｔ２のみである。よって、上式（３）と（４）の連立方程式より、ｔ１とｔ２の両方を求めることができる。

したがって、混合物全体の厚さｔは、下式（５）により求めることができる。
ｔ＝ｔ１＋ｔ２ （５）
同様に、混合物の平均密度（実効密度）ρは、下式（６）により求めることができる。
ρ＝ρ１｛ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）｝＋ρ２｛ｔ２／（ｔ１＋ｔ２）｝ （６）

以上より、物体厚さ・密度判定部８は、２つのエネルギーの透過率に基づいて、２つの物質の混合物からなる被測定対象物１の厚さと密度を求めることができる。

なお、上記は、２種類の純物質からなる混合物の例を示したが、それ以上のＮ種類からなる混合物の場合でも、Ｎ種類以上のエネルギーを放出するようなライブゼロ線源を組み合わせることで、同様に、混合物全体の厚さと実効的な密度を求めることができる。

被測定対象物１がトレーなどの定形の容器に入れられた物体であれば、厚さ以外の方向は定形とみなせるため、被測定対象物１の形状は、確定する。一方、定形容器に入っていない場合には、図１に示す重量測定部１３により被測定対象物１の重量を計測することで、およその形状（面積）を求めることができる。

これは、先に述べたとおり、被測定対象物１の実効的な密度がわかっているため、厚さと密度と重量から、物体の面積を求めることができるためである。これにより、面積方向の形状を、より高精度に求めることができる。

ここで、図１では、被測定対象物１のおよその中心部分を検出器の真下に配置するようにしているが、これは、被測定対象物１の厚さの代表値を求めているに過ぎない。したがって、さらに、被測定対象物１の形状を詳細に測定するには、被測定対象物１を走査させながら測定を行うことにより、様々な位置での厚さを求めることができ、被測定対象物１の形状を、さらに高精度に求めることができる。

より具体的には、被測定対象物１の異なる複数の位置を放射線が通過するように、検出器３と、ライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）およびライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）との間に存在する被測定対象物１の位置を移動させるために搬送機構を設けることが考えられる。

次に、検出器応答関数を選定するためのもう一つの要素である検出器との距離の算出方法について説明する。図１において、被測定対象物１は、測定台２の上に置かれているので、被測定対象物１の重心位置が求まれば、被測定対象物１と放射線検出器３の距離を求めることができる。前の段落で述べたとおり、被測定対象物１の厚さ（形状）がわかっているので、被測定対象物１が均質であれば、物体の重心位置判定部９は、自ずと重心位置を求めることができる。

被測定対象物１の代表位置は、上述のとおり、物理的な重心位置で多くの場合は差し支えないが、さらに正確さを期すには、次の通りにすればよい。検出器に入射する放射線の数は、検出器と放射性物質との距離の二乗に反比例するため、距離の二乗平均値の平方根を採用すればよい。具体的には、被測定対象物１を仮想的に小片に分割し、それぞれの小片中心と検出器中心の距離を求め、それらの二乗平均値の平方根より、正確な重心位置を求めることができる。

以上より、最適な応答関数を決める要素である、被測定対象物１の寸法形状・組成・密度、重心、および検出器までの距離を、パラメータ情報として求めることができた。そこで、図１の応答関数選択部１０は、パラメータ情報に対応して応答関数データベース１１に記憶された応答関数の中から、求めたパラメータ情報に対応した最適な応答関数を選択する。そして、逆問題演算部６は、応答関数選択部１０で選択された最適な応答関数を用いて演算を行う。

図７は、本発明の実施の形態１による、測定されたパルス波高分布をアンフォールディングして求めた線源スペクトルの例である。この図７では、エネルギーＥ１にてカウント値ｃ、エネルギーＥ２にてカウント値ｄ、エネルギーＥ３にてカウント値ｅとなっており、これらのカウント値から、それぞれの核種の放射能に換算することができる。ここでは、測定対象核種が放出するγ線のエネルギーはＥ３であるから、Ｅ３に相当するカウント値より換算係数を用いて放射性物質の量、すなわち、放射能を求める。また、図１の重量測定部１３の結果を用いて、単位重量あたりの放射能、すなわち、放射能濃度を求めることもできる。

以上より、本実施の形態１における放射能分析装置および放射能分析方法は、被測定対象物の密度・形状・重心・位置の少なくともいずれか１つを含むパラメータ情報を考慮した最適な検出器応答関数を選択できる。換言すると、被測定対象物による放射線の自己吸収を考慮した正確な応答関数を選択できる。

したがって、被測定対象物の形状や密度等のパラメータ情報が試料ごとに異なる場合でも、求めたパラメータ情報に対応した正確な応答関数を用いて逆問題を解くことができる。この結果、放射能の測定精度が向上する。さらに、被測定対象物の位置・厚さ・密度等のパラメータ情報を求めるために必要な機器は、被測定対象物の放射能を測定する放射線検出器そのものを用いている。このため、別の手段を用いる必要がなく、コストと設置スペースを節約することができる。

ところで、最適な応答関数を決める要素は、先にも述べたとおり、被測定対象物１の寸法形状・組成・密度と、検出器までの距離である。図１の応答関数データベース１１には、形状・組成・密度・距離といった複数パラメータ、すなわち、多次元に対する値がすべて与えられているので、それらを格納するのに必要な容量のメモリを搭載しなければならない。

最適な応答関数を決める要素のうち、精度に影響を与える最も支配的な要素は、検出器までの距離である。したがって、応答関数データベース１１に搭載する応答関数のパラメータを距離のみにすることで、搭載メモリの容量を大幅に少なくしてコストダウンすることが可能である。

なお、図１のライブゼロ線源Ａ（１２Ａ）またはライブゼロ線源Ｂ（１２Ｂ）からは、一定のエネルギーと強度の放射線が放出するため、放射線検出器３を校正する役割も果たすことができる。例えば、放射線検出器３の感度やエネルギー特性を確認する日常校正のほか、温度等の環境変動や経年劣化に対しても、補正することができる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２による放射能分析装置を示すブロック図である。先の実施の形態１における図１との相違点は、測定台２に埋め込まれているライブゼロ線源の個数が、１個であることであり、他の構成要素は、図１と図８で同じである。

本実施の形態２は、被測定対象物１が単一物質（純物質）である場合に適用する。例えば、密度や組成が既知の水、プラスチック、金属などがこれに当たる。逆問題演算を高精度に行うには、先の実施の形態１と同じように、最適な応答関数を選択する必要があるが、本実施の形態２では、被測定対象物１の密度が既知なので、パラメータ情報として寸法形状のみがわかればよい。

被測定対象物１の寸法形状は、次のように求めることができる。先の実施の形態１と同様に、被測定対象物１が有る場合とない場合のエネルギーピークのカウント値を比較し、その減衰率を求める。被測定対象物１の材質とγ線のエネルギーから決まる線減弱係数をμ、被測定対象物１の厚さをｔとすると、減衰率は、ｅｘｐ（−μｔ）に相当する。被測定対象物１は、単一物質であるので、μの値は既知のため、厚さｔを求めることができる。その他、面積などの形状は、先の実施の形態１と同様にして求めることができるので、説明は省略する。

以上より、本実施の形態２における放射能分析装置および放射能分析方法は、被測定対象物の密度・形状・重心・位置の少なくともいずれか１つを含むパラメータ情報を考慮した最適な検出器応答関数を選択できる。換言すると、被測定対象物による放射線の自己吸収を考慮した正確な応答関数を選択できる。

したがって、被測定対象物の形状や密度等のパラメータ情報が試料ごとに異なる場合でも、求めたパラメータ情報に対応した正確な応答関数を用いて逆問題を解くことができる。この結果、放射能の測定精度が向上する。さらに、被測定対象物の位置・厚さ・密度等のパラメータ情報を求めるために必要な機器は、被測定対象物の放射能を測定する放射線検出器そのものを用いている。このため、別の手段を用いる必要がなく、コストと設置スペースを節約することができる。

１ 被測定対象物、２ 測定台、３ 放射線検出器、４ 増幅器、５ 多重波高分析器、６ 逆問題演算部、７ 表示部、８ 物体厚さ・密度判定部（パラメータ判定部）、９ 重心位置判定部（パラメータ判定部）、１０ 応答関数選択部、１１ 応答関数データベース（データベース）、１２、１２Ａ、１２Ｂ ライブゼロ線源、１３ 重量測定部。

Claims (6)

1. 被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、前記エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースと、
   前記検出器応答関数を前記データベースから抽出する応答関数選択部と、
   前記応答関数選択部で抽出された前記検出器応答関数および測定された前記パルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、前記放射線のエネルギースペクトルを求め、前記被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算部と
   を備える放射能分析装置であって、
   前記データベースには、前記検出器応答関数として、前記被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数があらかじめ記憶されており、
   前記検出器により測定された前記パルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の形状に関する前記パラメータ情報を算出するパラメータ判定部と、
   前記被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、前記検出器に向けて、前記被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する１つ以上のライブゼロ線源と
   をさらに備え、
   前記パラメータ判定部は、前記１つ以上のライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した放射線のエネルギーと、前記被測定対象物を通過して前記検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて前記検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の厚さを前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出し、
   前記応答関数選択部は、前記検出器により測定された前記パルス波高分布に対応して前記パラメータ判定部で算出された前記パラメータ情報に応じた検出器応答関数を前記データベースから抽出する
   放射能分析装置。
2. 請求項１に記載の放射能分析装置において、
   前記被測定対象物が、Ｎ個（Ｎは、２以上の整数）の物質からなる混合物の場合には、前記ライブゼロ線源としてＮ個以上のライブゼロ線源を使用し、
   前記データベースには、前記検出器応答関数として、前記被測定対象物の形状および前記Ｎ個の物質のそれぞれの密度を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数があらかじめ記憶されており、
   前記パラメータ判定部は、前記Ｎ個以上のライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した前記Ｎ個以上の放射線のエネルギーと、前記被測定対象物を通過して前記検出器に入射した前記Ｎ個以上の放射線のエネルギーとに応じて前記検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の厚さおよび前記Ｎ個の物質のそれぞれの密度を前記パラメータ情報として算出する
   放射能分析装置。
3. 請求項１または２に記載の放射能分析装置において、
   前記測定台に載置された前記被測定対象物の重量を測定する重量測定部をさらに備え、
   前記パラメータ判定部は、前記検出器により測定された前記パルス波高分布、および前記重量測定部により測定された前記重量に基づいて、前記被測定対象物の厚さおよび面積を前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出する
   放射能分析装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の放射能分析装置において、
   前記被測定対象物の異なる複数の位置を前記放射線が通過するように、前記検出器と前記ライブゼロ線源との間に存在する前記被測定対象物の位置を移動させる搬送機構をさらに備え、
   前記パラメータ判定部は、前記ライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物の異なる複数の位置を通過して前記検出器に入射した放射線のエネルギーに応じて前記検出器により測定された複数のパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の移動方向における厚さ分布を前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出する
   放射能分析装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の放射能分析装置において、
   前記パラメータ判定部は、少なくとも１つのライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した放射線のエネルギーに応じて前記検出器により測定されたパルス波高分布に基づいて、前記検出器の校正を行う
   放射能分析装置。
6. 被測定対象物から放射される放射線のエネルギースペクトルと、前記エネルギースペクトルに応じて検出器で測定されるパルス波高分布との入出力関係を検出器応答関数としてあらかじめ記憶するデータベースを有し、前記検出器応答関数を前記データベースから抽出し、抽出した前記検出器応答関数および測定された前記パルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、前記放射線のエネルギースペクトルを求め、前記被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する放射能分析装置に適用される放射能分析方法であって、
   前記データベースに対して、前記検出器応答関数として、前記被測定対象物の形状を含むパラメータ情報に応じた複数の検出器応答関数をあらかじめ記憶させておく記憶ステップと、
   前記検出器により測定された前記パルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の形状に関する前記パラメータ情報を算出するパラメータ判定ステップと、
   前記検出器により測定された前記パルス波高分布に対応して前記パラメータ判定ステップで算出された前記パラメータ情報に応じた検出器応答関数を前記データベースから抽出する応答関数選択ステップと、
   前記応答関数選択ステップで抽出された前記検出器応答関数および前記検出器で測定された前記パルス波高分布を用いて逆問題演算を行うことで、入射した前記放射線のエネルギースペクトルを求め、前記被測定対象物に含まれる放射性核種を分析・定量する逆問題演算ステップと
   を備え、
   前記パラメータ判定ステップは、前記被測定対象物が載置される測定台に埋め込まれ、前記検出器に向けて、前記被測定対象物の測定対象核種とは異なるとともに、互いに異なるエネルギーの放射線を放射する１つ以上のライブゼロ線源から放射され、前記被測定対象物がない状態で前記検出器に入射した放射線のエネルギーと、前記被測定対象物を通過して前記検出器に入射した放射線のエネルギーとに応じて前記検出器により測定されたそれぞれのパルス波高分布に基づいて、前記被測定対象物の厚さを前記パラメータ情報に含まれる前記形状として算出する
   放射能分析方法。

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