説明

放射線モニタ

【課題】バックグラウンド測定時間と試料測定時間の合計時間を短縮する。
【解決手段】放射線モニタは、放射線の検出に応じてパルス信号を出力する放射線検出器と、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態及び対向設置されている状態のそれぞれで放射線検出器からのパルス出力を計数して放射線測定を行い、それぞれの測定結果に基づいて被測定試料の正味の放射線量を求めるデータ処理装置とを備えて構成されている。上記課題を解決するため、データ処理装置は、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態で計数を行なうバックグラウンド測定時間の設定値(バックグラウンド測定時間Tb)と対向設置されている状態で計数を行なう試料測定時間の設定値(試料測定時間Ts)を、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たしかつ両者の測定時間の設定値の合計(通算測定時間Tall)が最小となるように設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線モニタに係り、特に、放射線の測定時間を短縮する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
放射線モニタは、原子力施設等において使用された物品、衣服等の固体物の放射能汚染を調べたり、メモリ等の半導体デバイスの材料中の放射線量を調べたりするために用いられている。
【0003】
この種の放射線モニタは、放射線の検出に応じてパルス信号を出力する放射線検出器を有しており、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態及び対向設置されている状態のそれぞれで所定の時間放射線計数が行なわれる。すなわち、被測定試料が放射線検出器に対向設置されている状態での被測定試料のみかけの放射線計数率(放射線計数/放射線計測時間)から被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態でのバックグラウンドの放射線計数率を減算することにより、被測定試料の正味の放射線計数率を求めている。
【0004】
ところで、一般に放射線検出器での放射線検出には統計誤差が生じ、この統計誤差は放射線の検知可能な最小レベル(汚染判定が可能な最小レベル)に相当する。放射線の検知可能な最小レベルは被測定試料の検知したい放射線量に応じてあらかじめ設定される。例えば微量な放射線を検知するためには、放射線の検知可能な最小レベルを小さくする必要があり、そのためには放射線の測定時間を長くする必要がある。
【0005】
この点、特許文献1には、バックグラウンドの放射線測定結果を取り込み、取り込んだ測定結果とあらかじめ目標として設定された放射線の検知可能な最小レベルなどに基づいて、被測定試料が放射線検出器に対向設置されている状態での放射線の測定時間(以下、適宜試料測定時間という。)を求めて試料測定時間の最小化を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平6−148334号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1に記載された技術は、試料測定時間を必要最小限に抑えることについては考慮されているが、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態での放射線の測定時間(以下、適宜バックグラウンド測定時間という。)と試料測定時間との合計時間を最小限に抑えることについては考慮されていない。
【0008】
すなわち、特許文献1は、バックグラウンド測定時間を固定値として設定しており、このあらかじめ固定して設定されたバックグラウンド測定時間と、あらかじめ目標として設定された放射線の検知可能な最小レベルと、バックグラウンドの放射線測定結果などに基づいて試料測定時間を求めるものである。
【0009】
このため、あらかじめ固定して設定されたバックグラウンド測定時間に対する試料測定時間としては必要最小限に抑えることができたとしても、バックグラウンド測定時間と試料測定時間を合計した通算の測定時間については必ずしも必要最小限とならず、処理能力の低下を招くおそれがある。
【0010】
そこで本発明は、バックグラウンド測定時間と試料測定時間の合計時間を短縮することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の放射線モニタは、放射線の検出に応じてパルス信号を出力する放射線検出器と、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態及び対向設置されている状態のそれぞれで放射線検出器からのパルス出力を計数して放射線測定を行い、それぞれの測定結果に基づいて被測定試料の正味の放射線量を求めるデータ処理装置とを備えて構成されている。
【0012】
特に、上記課題を解決するため、データ処理装置は、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態で計数を行なうバックグラウンド測定時間の設定値と対向設置されている状態で計数を行なう試料測定時間の設定値を、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たしかつ両者の測定時間の設定値の合計が最小となるように設定することを特徴としている。
【0013】
すなわち、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たすバックグラウンド測定時間と試料測定時間の組み合わせは複数存在するが、それらの中から両者の測定時間の合計が最小になるような組み合わせを求め、これをそれぞれの測定時間の設定値とするものである。したがって、検知したい放射線量に応じてあらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルが満たされる最小の測定時間で被測定試料の放射線計測をすることができる。その結果、バックグラウンド測定時間と試料測定時間の合計時間を短縮することができ、放射線モニタの処理能力を向上することができる。
【0014】
より具体的に、データ処理装置は、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態でバックグラウンド測定時間の設定値に基づいて放射線検出器からのパルス出力を計数してバックグラウンドの放射線計数率を求めるバックグラウンド測定部と、被測定試料が放射線検出器に対向設置された状態で試料測定時間の設定値に基づいて放射線検出器からのパルス出力を計数して被測定試料の放射線計数率を求める試料測定部とを備え、バックグラウンドの放射線計数率と被測定試料の放射線計数率に基づいて被測定試料の正味の放射線計数率を求めるものとすることができる。
【0015】
また、バックグラウンドの放射線測定中の放射線計数及び実測定時間を取り込み、取り込んだ放射線計数及び実測定時間に基づいて、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たすバックグラウンド測定時間と試料測定時間の相関関係を求め、求められた相関関係を満たしかつ両者の測定時間の合計が最小となるバックグラウンド測定時間と試料測定時間を求め、求められたバックグラウンド測定時間と試料測定時間をそれぞれバックグラウンド測定時間の設定値及び試料測定時間の設定値として決定する測定時間決定部を有して構成することができる。
【0016】
これによれば、バックグラウンドの放射線測定中に逐次バックグラウンドの放射線計数値とバックグラウンドの実測定時間が測定時間決定部に入力され、測定時間決定部にてバックグラウンド測定に必要な時間及び試料測定に必要な時間が算出される。この必要時間がそれぞれバックグラウンド測定部及び試料測定部に入力され、測定時間が制御される。したがって、バックグラウンドの実測定状況に合わせて、バックグラウンド測定時間と試料測定時間の合計の通算測定時間を短縮とすることができる。
【0017】
また、被測定試料を載置する載置台と、載置台を移動させて被測定試料を放射線検出器に対向設置されていない状態と対向設置された状態との間で移動させる駆動機構とを有する試料設置器を設けて、駆動機構は、バックグラウンドの放射線測定が開始されてバックグラウンド測定時間の設定値が経過したら、被測定試料が放射線検出器に対向設置されていない状態から対向設置された状態になるように載置台を移動し、被測定試料の放射線測定が開始されて試料測定時間の設定値が経過したら、被測定試料が放射線検出器に対向設置された状態から対向設置されていない状態になるように載置台を移動するよう構成することができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、バックグラウンド測定時間と試料測定時間の合計時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本実施形態の放射線モニタの全体構成の概略図である。
【図2】本実施形態の放射線モニタの特徴部のブロック図である。
【図3】バックグラウンド測定時間Tbと試料測定時間Tsと通算測定時間Tallとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明を適用してなる放射線モニタの実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【0021】
図1は本実施形態の放射線モニタの全体構成の概略図である。図2は本実施形態の放射線モニタの特徴部のブロック図である。図1に示すように、本実施形態の放射線モニタ10は、放射線の検出に応じてパルス信号を出力する放射線検出器12と、被測定試料14が放射線検出器12に対向設置されていない状態及び対向設置されている状態のそれぞれで放射線検出器12からのパルス出力を計数して放射線測定を行い、それぞれの測定結果に基づいて被測定試料14の正味の放射線量を求めるデータ処理装置16とを備えて構成されている。
【0022】
また、放射線モニタ10は、被測定試料14を載置する載置台18と、回転アーム20を介して載置台18を移動させて被測定試料14を放射線検出器12に対向設置されていない状態と対向設置された状態との間で移動させるモータ等の駆動機構22とを有する試料設置器24を備えて構成されている。
【0023】
放射線検出器12は、例えば比例計数管、GM計数管、或いはシンチレーション検出器など放射線の検出数をパルス信号で出力するものを採用することができる。また、放射線モニタ10は、被測定試料14として例えば原子力施設等において使用された物品、衣服又は空気中の塵埃を集めたフィルタ等、或いはメモリ等の半導体デバイス材料を対象としてこれら固体物の放射線量を調べるものであり、例えば汚染検知モニタやダスト放射線モニタ、微量α線測定装置などに本発明を適用することができる。
【0024】
図2に示すように、データ処理装置16は、被測定試料14が放射線検出器12に対向設置されていない状態でバックグラウンド測定時間の設定値に基づいて放射線検出器12からのパルス出力を計数してバックグラウンドの放射線計数率を求めるバックグラウンド測定部26と、被測定試料が放射線検出器に対向設置された状態で試料測定時間の設定値に基づいて放射線検出器からのパルス出力を計数して被測定試料14の放射線計数率(被測定試料14のみかけの放射線計数率)を求める試料測定部28とを備えて構成されている。
【0025】
データ処理装置16は、試料測定部28で求められた被測定試料14の放射線計数率(被測定試料14のみかけの放射線計数率)からバックグラウンド測定部26で求められたバックグラウンドの放射線計数率を減算して被測定試料14の正味の放射線計数率を求めるよう構成されている。
【0026】
本実施形態の放射線モニタ10では、被測定試料14が放射線検出器12に対向設置されていない状態でバックグラウンドの放射線計測が開始される。バックグラウンドの放射線測定が開始されてバックグラウンド測定時間の設定値が経過したら、駆動機構22によって被測定試料14が放射線検出器12に対向設置されていない状態から対向設置された状態になるように載置台18を移動する。そして、被測定試料14の放射線測定が開始されて試料測定時間の設定値が経過したら、駆動機構22によって被測定試料14が放射線検出器12に対向設置された状態から対向設置されていない状態になるように載置台18を移動するよう構成されている。
【0027】
ところで、一般に放射線検出器12での放射線検出には統計誤差が生じ、この統計誤差は放射線の検知可能な最小レベル(汚染判定が可能な最小レベル)に相当する。つまり、(被測定試料14の正味の放射線計数率)>(被測定試料14の正味の放射線計数率の誤差)となるときの最小の被測定試料14の正味の放射線計数率が放射線の検知可能な最小レベルとなる。言い換えれば、被測定試料14の正味の放射線計数率の誤差範囲が0と重ならないようにするということである。放射線の検知可能な最小レベルは被測定試料の検知したい放射線量に応じてあらかじめ設定される。例えば微量な放射線を検知するためには、放射線の検知可能な最小レベルを小さくする必要があり、そのためには放射線の測定時間を長くする必要がある。
【0028】
その一方で、放射線の測定時間は放射線の検知可能な最小レベルを満たした上でなるべく短くして処理能力(処理効率)を向上させることが望ましい。そこで、本実施形態の放射線モニタ10のデータ処理装置16は、被測定試料14が放射線検出器12に対向設置されていない状態で計数を行なうバックグラウンド測定時間の設定値と対向設置されている状態で計数を行なう試料測定時間の設定値を、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たしかつ両者の測定時間の設定値の合計が最小となるように設定するよう構成されている。
【0029】
より具体的には、データ処理装置16は試料測定時間の設定値(試料測定時間Ts)とバックグラウンド測定時間の設定値(バックグラウンド測定時間Tb)を決定する測定時間決定部30を有している。測定時間決定部30は、バックグラウンドの放射線測定中の放射線計数(バックグラウンド計数値)及び実測定時間(バックグラウンド実測定時間)を取り込み、取り込んだ放射線計数及び実測定時間に基づいて、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たすバックグラウンド測定時間と試料測定時間の相関関係を求め、求められた相関関係を満たしかつ両者の測定時間の合計が最小となるバックグラウンド測定時間と試料測定時間を求め、求められたバックグラウンド測定時間と試料測定時間をそれぞれバックグラウンド測定時間の設定値及び試料測定時間の設定値として決定するものである。
【0030】
以下、測定時間決定部30における最適なバックグラウンド測定時間Tb及び試料測定時間Tsの決定原理を説明する。放射線を計数した場合には統計誤差が生じる。この統計誤差が検知可能な最小レベルとなる。この検知可能な最小レベルは数1式にて表される。
【0031】
(数1)A = a×K/2 [K/Ts + {(K/Ts)+4nb(1/Ts+1/Tb)}1/2
ここで、Aは放射線の検知可能な最小レベル、aは検出効率、Kは信頼度、nbはバックグラウンド計数率(バックグラウンド計数値/バックグラウンド実測定時間)、Tsは試料測定時間、Tbはバックグラウンド測定時間である。
【0032】
数1式を試料測定時間Tsについて解くと数2式のようになる。
(数2)Ts=(4nb−4A/a)/{(2A/aK)−4nb/Tb}
【0033】
試料測定時間Tsとバックグラウンド測定時間Tbを加えた合計値を通算測定時間Tallとすると、Tallは数3式のようになる。
(数3)Tall=Ts+Tb
【0034】
数3式に、数2式を代入すると数4式が成り立つ。
(数4)Tall=(4nb−4A/a)/{(2A/aK)−4nb/Tb}+Tb
【0035】
数4式において、A,a,K,nbは定数として扱えるので、TbとTall,Tsとの関係は図3のようになる。図3はバックグラウンド測定時間Tbと試料測定時間Tsと通算測定時間Tallとの関係を示すグラフである。図3において横軸はバックグラウンド測定時間Tbを表しており、縦軸は試料測定時間Tsと通算測定時間Tallをそれぞれ表している。
【0036】
図3に示すように、バックグラウンド最低測定時間Tbmin以下のバックグラウンド測定時間不足領域では試料測定時間Tsをいくら多くとっても、目標とする放射線の検知可能な最小レベルAを満足することはできない。バックグラウンド最低測定時間Tbminは数2式における分母が0となるときのTbの値として得られる。すなわち、数5式をTbについて解くと数6式のようにバックグラウンド最低測定時間Tbminが得られる。
(数5)(2A/aK)−4nb/Tb=0
(数6)Tbmin=4nb/(2A/aK)
【0037】
また、図3に示すように、通算測定時間Tallはバックグラウンド最低測定時間Tbmin以上の領域にて極小値をもつため、数6式にてバックグラウンド最低測定時間Tbminを求め、バックグラウンド最低測定時間Tbminを初期値として例えば最急降下法により、Tallの極小値及びTallが極小値となるときのバックグラウンド測定時間Tbの値求めることができる。そして、このTbの値と、Tallの極小値と数3式によりTsの最小値を求めることができる。なお、最急降下法に限らず数4式に基づいてTallの極小値を求める手法を用いてもよい。
【0038】
測定時間決定部30は、バックグラウンドの放射線測定が開始されると、バックグラウンド測定部26からバックグラウンド計数値及びバックグラウンド実測定時間を逐次取り込んで、上記演算を実行してバックグラウンド測定時間Tb及び試料測定時間Tsを求め、バックグラウンド測定部26及び試料測定部28に出力する。
【0039】
なお、バックグラウンド計数値及びバックグラウンド実測定時間すなわちバックグラウンド計数率nbを1回取り込んで上記演算を実行して得られたバックグラウンド測定時間Tb及び試料測定時間Tsをバックグラウンド測定時間の設定値及び試料測定時間の設定値とすることもできる。また、複数回にわたってバックグラウンド計数率nbを取り込んでその都度上記演算を実行して得られたバックグラウンド測定時間Tb及び試料測定時間Tsに基づいてバックグラウンド測定時間の設定値及び試料測定時間の設定値を決定することもできる。
【0040】
バックグラウンド測定部26は演算にて求められたバックグラウンド測定時間Tbに達したら測定を終了し、測定が終了したことを試料設置器24に伝達する。試料設置器24はバックグラウンド測定が終了すると、放射線検出器12に対向するように被測定試料14を設置し、試料測定部28に被測定試料が設置されたことを伝達する。試料測定部28は被測定試料が設置されると演算にて求められた試料測定時間Tsにて被測定試料14の放射線計数を行う。
【0041】
このように本実施形態の放射線モニタによれば、変動するバックグラウンド計数値に応じて、目標とする検知可能な最小レベルを達成するために必要な試料測定時間Ts及びバックグラウンド測定時間Tbの和を最小の値とすることができる。このため、バックグラウンドレベルが予想以上に上昇して試料測定時間Tsをいくら長くとっても目標とする検知可能な最小レベルに到達できなくなったり(図3のバックグラウンド測定時間不足領域になる)、通算測定時間Tallが必ずしも必要最小限にならなかったりすることを回避することができる。その結果、従来の装置に比べて単位時間あたりの処理量を確実に増加することができ、処理能力を向上できる。
【0042】
すなわち、従来技術は、数2式において、あらかじめ設定したバックグラウンド測定時間Tbと、あらかじめ設定した放射線の検知可能な最小レベルAと、バックグラウンド計数率nb等を用いて試料測定時間Tsを算出するものである。したがって、バックグラウンド計数が多い場合においては、試料計測時間をいくら長くとっても目標とする測定下限値以下にならない場合があったり、試料計測時間が長くなりすぎて通算での測定時間については必ずしも必要最小限とならなかったりして、処理能力の低下を招くおそれがある。
【0043】
この点、本実施形態の放射線モニタによれば、バックグラウンド測定時間Tbをあらかじめ設定しておくのではなく、あらかじめ設定した放射線の検知可能な最小レベルAを満足するように、バックグラウンドの測定状況にあわせて自動的に試料測定時間Ts及びバックグラウンド測定時間Tbを決定するものである。つまり、バックグラウンドの放射線測定中に逐次バックグラウンドの放射線計数値とバックグラウンドの実測定時間が測定時間決定部30に入力され、測定時間決定部30にてバックグラウンド測定に必要な時間及び試料測定に必要な時間が算出される。この必要時間がそれぞれバックグラウンド測定部26及び試料測定部28に入力され、測定時間が制御される。したがって、バックグラウンドの実測定状況に合わせて、バックグラウンド測定時間Tbと試料測定時間Tsの合計の通算測定時間Tallを短縮することができる。
【符号の説明】
【0044】
10 放射線モニタ
12 放射線検出器
14 被測定試料
16 データ処理装置
18 載置台
22 駆動機構
24 試料設置器
26 バックグラウンド測定部
28 試料測定部
30 測定時間決定部
A 放射線の検知可能な最小レベル
nb バックグラウンド計数率
Ts 試料測定時間
Tb バックグラウンド測定時間
Tall 通算測定時間

【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射線の検出に応じてパルス信号を出力する放射線検出器と、被測定試料が前記放射線検出器に対向設置されていない状態及び対向設置されている状態のそれぞれで前記放射線検出器からのパルス出力を計数して放射線測定を行い、それぞれの測定結果に基づいて前記被測定試料の正味の放射線量を求めるデータ処理装置とを備えた放射線モニタであって、
前記データ処理装置は、被測定試料が前記放射線検出器に対向設置されていない状態で計数を行なうバックグラウンド測定時間の設定値と対向設置されている状態で計数を行なう試料測定時間の設定値を、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たしかつ両者の測定時間の設定値の合計が最小となるように設定することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項2】
前記データ処理装置は、前記被測定試料が前記放射線検出器に対向設置されていない状態で前記バックグラウンド測定時間の設定値に基づいて前記放射線検出器からのパルス出力を計数してバックグラウンドの放射線計数率を求めるバックグラウンド測定部と、前記被測定試料が前記放射線検出器に対向設置された状態で前記試料測定時間の設定値に基づいて前記放射線検出器からのパルス出力を計数して前記被測定試料の放射線計数率を求める試料測定部とを備え、前記バックグラウンドの放射線計数率と前記被測定試料の放射線計数率に基づいて前記被測定試料の正味の放射線計数率を求めるものであり、
前記バックグラウンドの放射線測定中の放射線計数及び実測定時間を取り込み、該取り込んだ放射線計数及び実測定時間に基づいて、あらかじめ設定された放射線の検知可能な最小レベルを満たすバックグラウンド測定時間と試料測定時間の相関関係を求め、該求められた相関関係を満たしかつ両者の測定時間の合計が最小となるバックグラウンド測定時間と試料測定時間を求め、該求められたバックグラウンド測定時間と試料測定時間をそれぞれ前記バックグラウンド測定時間の設定値及び前記試料測定時間の設定値として決定する測定時間決定部を有してなることを特徴とする請求項1の放射線モニタ。
【請求項3】
前記被測定試料を載置する載置台と、該載置台を移動させて前記被測定試料を前記放射線検出器に対向設置されていない状態と対向設置された状態との間で移動させる駆動機構とを有する試料設置器を備え、
前記駆動機構は、前記バックグラウンドの放射線測定が開始されて前記バックグラウンド測定時間の設定値が経過したら、前記被測定試料が前記放射線検出器に対向設置されていない状態から対向設置された状態になるように前記載置台を移動し、前記被測定試料の放射線測定が開始されて前記試料測定時間の設定値が経過したら、前記被測定試料が前記放射線検出器に対向設置された状態から対向設置されていない状態になるように前記載置台を移動する請求項1又は2の放射線モニタ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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